IEC61850规约及过程层规约实现方式
IEC61850规约整体介绍(DOC)
IEC61850规约整体介绍1.总体概念1.1 IEC61850标准制定的背景同传统的IEC60870-5-103标准相比，IEC61850不仅仅是一个单纯的通信规约，而且是数字化变电站自动化系统的标准，指导了变电站自动化的设计、开发、工程、维护等各个领域。
该标准通过对变电站自动化系统中的对象统一建模，采用面向对象技术和独立于网络结构的抽象通信服务接口，增强了设备之间的互操作性，可以在不同厂家的设备之间实现无缝连接，从而大大提高变电站自动化技术水平和安全稳定运行水平，实现完全互操作。
IEC61850解决的主要问题（1）网络通信；（2）变电站内信息共享和互操作；（3）变电站的集成与工程实施。
1.2 IEC61850重要的基本名词MMS：Manufacturing Message Specification制造报文规范GOOSE：generic object oriented substation events面向通用对象的变电站事件SV：sampled value 采样值LD：LOGICAL-DEVICE 逻辑设备，代表典型变电站功能集的实体LN：LOICAL-NODE 逻辑节点，代表典型变电站功能的实体CDC：common DATA class (DL/T860.73) 公用数据类Data：位于自动化设备中能够被读、写，有意义的结构化应用信息。
DA：data attribute数据属性，数据属性（IEC 61850-8-1）命名：LD/LN$FC$DO$DA FC：functional constraint功能约束FCDA：Functionally constrained DataAttribute功能约束数据属性互操作性：同一或不同制造商提供的两台或多台IED交换信息并用这些信息正确地配合工作的能力。
服务器：为客户提供服务或发出非请求报文的实体。
客户端：向服务器请求服务以及接收来自服务器非请求报文的实体。
iec61850通信规约
iec61850通信规约IEC61850是国际电工委员会（IEC）发布的一项电力系统自动控制的标准。
它提供了一种在整个电力系统中实现自动控制的解决方案。
这一标准被广泛应用于智能电网（SmartGrid）领域，是实现智能电网设备及功能之间实现远程控制的基础性技术。
IEC61850定义了一种“通用标准层次结构”（Common Standard Structure，CSS），用于解决电力系统中的各种控制问题。
它按照不同的网络层次构建，并使用特定的数据模型来定义物理装置，从而实现网络的自动化。
IEC61850的实施使得不同的装置和功能之间的远程控制和网络通信变得可行并广泛普及。
IEC61850的网络层次主要由以下几部分组成：网络层，传输层，应用层，以及管理控制层。
网络层提供物理连接，并定义了网络节点之间的标准接口。
传输层使用TCP/IP协议对应用数据进行传输，应用层定义了IEC61850中所使用的数据结构和报文结构，以及设备间通信消息的格式，来实现各类信息的传输和交换。
管理控制层主要负责网络的管理，提供网络运行状态的监测和控制，以及网络计划和维护的实施。
IEC61850的数据模型采用一种类似于面向对象的模型，以树形结构的形式把系统中的物理装置和功能进行建模，将系统中的硬件设备和软件功能划分为许多不同类型的独立元素，从而实现两种装置之间的远程交互功能。
IEC61850的变频驱动技术也抓住了这一机会。
变频驱动技术的应用不仅大大改善了传统的电机控制和调节方式，而且可以有效地实现IEC61850的远程控制和网络通信功能。
总之，IEC61850通信规约可以使电力系统中各类装置和功能之间相互通信，实现远程监控和控制，为电力系统的智能化提供了新的可能性。
它不仅有助于提高电力系统的运行效率，而且还能为电力系统提供全面、可靠、安全的智能化解决方案。
IEC61850通信标准
Part5 功能通信要求和装置模型
61850通信协议体系的基础，共分两个部分： 61850通信协议体系的基础，共分两个部分： 通信协议体系的基础 1)详细阐述了功能、逻辑节点和通信信息片三个核 详细阐述了功能 1)详细阐述了功能、逻辑节点和通信信息片三个核 心概念以及三者的相互关系。 心概念以及三者的相互关系。 2)对不同种类的通信报文的通信时间提出了要求 对不同种类的通信报文的通信时间提出了要求， 2)对不同种类的通信报文的通信时间提出了要求，以 及对如何验证整个系统通信性能提出要求。 及对如何验证整个系统通信性能提出要求。
IEC61850标准简介 标准简介
Part4 系统和项目管理
工程要求 参数分类 工程工具 文件 系统生命周期 产品周期和运行周期 停产通知和停产后支持 质量保证 责任 试验设备 试验类型：系统试验、型式试验、 试验类型：系统试验、型式试验、例行试验 FAT 和SAT
IEC61850标准简介 标准简介
IEC61850标准简介 标准简介
Part8~9 特定通信服务映射（SCSM） 特定通信服务映射（ ）
61850880261850-8-1：对MMS及ISO/IEC 8802-3的映射 MMS及 该标准将ACSI映射到了MMS ACSI映射到了MMS， 该标准将ACSI映射到了MMS，适用于站控层和间隔层 通信内通信。同时包括将ACSI映射到以太网，用于GOOSE ACSI映射到以太网 通信内通信。同时包括将ACSI映射到以太网，用于GOOSE 报文的收发。 报文的收发。 61850- 1:基于串行单方向多路点对点链接的采样值传输 61850-9-1:基于串行单方向多路点对点链接的采样值传输 该标准将有关采样测量值传输的部分映射过来,LLC 该标准将有关采样测量值传输的部分映射过来,LLC 采用无应答无连接, 采用无应答无连接,该协议适用于间隔级设备和过程级设 备间的通信。 备间的通信。 61850基于8802.3 8802.3上的采样值传输 61850-9-2：基于8802.3上的采样值传输 采用组网方式传输采样值， 采用组网方式传输采样值，更符合今后的发展方向
61850入门学习规约详解共23页
④合并单元发送采样值报文均为组播包，且物理组播地址取为 01-0C-CD-04-00-00到01-0C-CD-04-01-FF之间，IED通过在MAC层采取 硬件地址过滤方法接收。
三、61850标准构成
系统方面 Part 1: 介绍和概述 Part 2: 术语 Part 3: 总体要求 Part 4: 系统和项目管理 Part 5: 功能通信要求和设备模型
配置 Part 6: 变电站中智能电子设备通信配 置描述语言
测试 Part 10: 一致性测试
数据模型 变电站和线路（馈线）设备的基本通信结构 Part 7-4: 兼容逻辑节点和数据类 Part 7-3: 公共数据类
⑤对变电站自动化系统中的对象进行统一建模，包括数据模型 和服务模型，采用面向对象技术（过去面向点）和独立于网络结构 的抽象通信服务接口(ACSI)，增强了设备间的互操作性，可以在不 同厂家的设备之间实现无缝连接，适应网络技术迅猛发展 , 向网络 开放；
⑥实现站内的公用信息共享、简化信息架构及变电站架构，开 放式系统，避免多余的中间数据转换，便于扩展维护；
2、采用IEC61850协议与数字化CT/PT的实用型数字化变电站
变电站中的保护、监控自动化系统按照IEC61850标准来实现。 间隔层和变电站层设备全部数字化。过程层采用ECT/EVT和常规的 开关（SW/CB）。间隔层的保护、测控设备可以通过以太网接收 ECT/EVT的合并单元发来的采样数据和状态量数据，可实现多个间 隔层设备共享同一过程数据。过程层网络可以是一个简单网络，也 可以在同一物理网上根据需要设子网，或根据需要分由不同的物理 子网组成。数据流为单向。
IEC61850标准
数据属性〔DA〕 功用约束 〔FC〕
每一个数据对象〔DO〕有多个数据属性： 〝定值〞 、〝单位〞、〝步长〞、〝范围〞、〝
描画〞……
每一个数据属性依照不同用途、不同功用再做进一步 分类，就是功用约束〔Function Constrait〕
〝定值〞属性可以用于表示以后区定值，SE 〝定值〞属性可以用于表示编辑区定值，SG 〝单位〞、〝步长〞、〝步长〞、〝范围〞属性 用于表示定值的一种配置，CF 〝描画〞属性用于说明定值的称号或详细解释， DC
本通信结构(ACSI)
映射
章节8-1 SCSM映射到MMS和ISO/IEC 8802-3
章节9-1 SCSM映射-通过单向多路点对点串行
通信链路的采样值
章节9-2 SCSM映射-通过ISO/IEC 8802-3 的采样值
通信网络
IEC61850的简介
• 设备建模
为什么要树立设备模型？
以前通讯规范〔协议〕没有模型概念，一 切信息都是与规约报文组织方式逐一对应， 通用性及自定义性不强。
GOOSE通讯进程
传输时间
事情
GOOSE运用
IED之间逻辑闭锁信息传输
交流机应用虚拟局域网(VLAN)技术 控制GOOSE发送方向
发布方 组播地址x
发布方 组播地址y
订阅方 组播地址x
订阅方 组播地址y
发布方 组播地址x
GOOSE运用
一台IED向多台IED发送GOOSE跳闸信息 快速性〔<4ms〕
A 自动控制 (2) G 通用功用 (3) L 系统逻辑 (2) P 维护功用 (28) S 传感器和监视 (4) X 开关设备 (2) Z 其他设备 (15)
C 监控 (5) I 接口和存档 (4) M 计量和测量 (8) R 维护相关功用 (10) T 仪用互感器 (2) Y 变压器及相关 (4)
IEC61850规约及过程层规约实现方式
Sieyuan Electric
定值服务 SelectActiveSG （选择激活定值组） SelectEditSG （选择编辑定值组） SetSGValuess （设置定值组值） ConfirmEditSGValues （确认编辑定值组值） GetSGValues （读定值组值） GetSGCBValues （读定值组控制块值）服务；
2020年3月4日
15
MMS-报告服务
数据帧定义 多帧传送, 传送对象、数值及原因
SHR思源弘瑞
6
MMS-定值服务
ActSG EditSG NumOfSG CnfEdit
SHR思源弘瑞
Sieyuan Electric
2020年3月4日
变压器档位 保护软压板 装置复归 断路器隔离开关 通用GGIO开出
Sieyuan Electric
2020年3月4日
25
MMS-控制服务
遥控返回的原因码应统一使用
• 监控在失败时显示错误码信息，便于分析 • 如五防闭锁、同期失败等
部分不太使用的错误码 • Blocked-by-mode (8) • Blocked-by-process (9) • Blocked-by-health (13) • ….与内外模型一致相关
模型 TPAA——MMS MCAA——GOOSE/SMV
规范 应支持association、release、abort服务； 支持同时与不少于16个客户端建立连接； 当装置与客户端的通讯意外中断时：装置通 讯故障的检出时间不大于1分钟，通讯故障客 户端检出时间不大于1分钟；
61850规约
IEC870-5/IEC61850规约的现状及如何保障规约的兼容性一.简单历史及现状IEC60870-5系列规约有下面几个里程碑:1990年2月完成第一份文件IEC60870-5-1(帧结构)1995年11月完成第一个完整规约的文件IEC60870-5-101(远动) 1996年6月完成第二个完整规约的文件IEC60870-5-102(RTU与电表)1997年12月完成第三个完整规约的文件IEC60870-5-103(RTU与保护)2000年12月完成第一个完整基于以太网规约的文件IEC60870-5-104(远动)2002年11月完成IEC60870-5-101第二版(远动)2003/2004计划完成IEC60870-5-6(IEC60870-5系列规约的兼容测试步骤)IEC60870-5系列规约的发展比较长.10年了才有了今天被除北美外全世界的接受,形成新的自动化功能规范串行均以IEC60870-5-101/102/103为基本要求,以太网均以IEC60870-5-104为基本要求的局面.IEC61850工作组1995年成立,目标是变电站內通讯网络及系统.1997年10月正式与EPRI/UCA工作组合作.计划在2003年4月完成完整的规约文件.虽然国际上的一些文章给大家一个印象，IEC61850马上要完全取代IEC60870－5系列规约。
我们认为近期内是不可能取代的。
从IEC60870－5系列的发展可以发现，IEC61850和其它规约一样，肯定需要一个现场证明，改进，用户接受的过程。
IEC69870-5-101经过了7年才有了修订补偿的第二版。
IEC61850/UCA2.0最大的一个技术挑战是保证变电站自动化功能的实时实现。
如备自投，并列变压器的保护。
它们需要变电站IED 之间的点对点通讯，时间延时毫秒级。
北美以外对EPRI的UCA均有些误解.首先了解一下美国EPRI.成立于1973年的美国EPRI为以会员制的非盈利,民间组织.其目标是,通过管理和组织来进行电力方面研究,开发,提供应用解决方案.美国EPRI并没有自己的科研技术人员,而是拥有大量的项目管理人员.研究,开发,应用解决方案长久以来主要靠委托学校及咨询服务公司实现.UCA(UtilityCommunicationArchitecture)的研究也是如此.UCA并没有在北美变电站自动化中流行.到2002年5月为止,15年以上的时间內,全世界变电站使用UCA的系统不超过30.并且90%是实验项目.在2002年2月的DistribuTech2002会议上,一个UCA试点的总结[1]能够从一个侧面反应UCA的试用情况.就是在北美,美国IEEE/PES变电站标准通讯工作组P1525(Standard for Substation Integrated Protection,Control,and Data Acquisition Communications)还在制定与UCA,IEC61850相近的规约,计划2004年12月完成.IEC61850文本制定面临的主要问题是:北美和欧洲变电站集成及自动化的模式不同,而目前的草稿还不能完全兼顾这两种模式.另外,由于涉及的国家多,厂家多,厂家之间对标准规约控制权的竞争影响进度.IEC61850目前推荐的规约服务层为MMS.MMS这里作为规约报文的编译解释器.IEC61850也在考虑使用其他的规约服务.MMS规约服务到底是近20年的标准,其发起的汽车行业已经不再使用.在现有技术水平条件下,IEC61850大部分规约的可行性研究及实验证明是可行的.但IEC61850规约IEC61850-9-2部分的可行性还没有明确答案.根据IEC61850-9-2的要求,网络的IEC61850-9-2数据需要103Mbits/s.现在的MergingUnit和保护设备还不能保证这个要求。
iec61850通信规约
iec61850通信规约IEC61850是一种用于分布式能源系统的标准通信规约，其目的是使得不同厂商的设备可以通信。
IEC 61850诞生于20世纪90年代，由IEC（国际电工委员会）发起，在2001年正式定为一项标准，后经过几次修订，现已发展为IEC 61850-7-420等多个部份，成为业界重要的标准。
IEC61850是一种面向对象的规约，它在设备层次建立了一系列标准化的通信模型，使得协议层次和模型层次可以分离，从而实现了不同厂家设备的通信。
其中，设备通信模型基于IEC61850的服务模型，是基于对象的，由SCL（软件配置语言）文件定义。
IEC61850的设备通信模型主要由“装置”和“设备”两部分组成。
装置（IED）位于回路的上位，是执行命令的地方，负责客户端的决策，通常有NVR（网络视频服务器）、RTU（远程终端单元）、PLC （可编程控制器）等组成。
设备位于回路的下位，通常由传感器和执行器组成，负责监控、检测和控制回路中的实体，其输出能够被上位装置所读取和控制。
IEC61850也提供了一种组态工具，支持用户在设备的装置和设备之间实现连接和配置，从而支持上位装置读取和控制低端设备。
IEC 61850标准下的组态工具支持了自动发现、自动参数配置和自动时序测试等功能，从而显著提高了工程的配置效率。
IEC61850标准不仅改善了分布式能源系统的故障处理流程，还支持了虚拟变电站和智能电网，为节能自动化提供了重要的技术支持。
IEC 61850标准可以实现工程师之间的高效和成熟的信息交换，是智能电网的核心技术，也是能源行业的新发展方向。
总之，IEC61850标准为分布式能源系统的高效连接、自动化和故障检测提供了重要技术支持，是一项具有重大意义的技术标准。
61850规约解析
61850规约解析61850规约是一种新兴的电力通讯标准，它通过将网络连接、信息模型和通讯服务合并在一起，实现了分布式智能化电网系统的互操作性。
它基于电子设备的对象模型，使用标准化的通讯协议和数据模式，具有了更多的灵活性和可伸缩性。
在本文中，我们将对61850规约进行详细的解析，并探讨它在电力行业中所起到的作用。
一、61850规约的概述61850规约是针对分布式自动化和智能化电力系统而发展的，是一种基于TCP/IP协议的分布式智能电网通讯标准。
它主要适用于电力系统中的设备、控制器和监控系统之间的通讯。
61850规约采用了一种基于对象的通讯模型，在通讯中使用了基于令牌的机制来保证数据的安全性，并提供了机器间通讯的可靠性、可用性和互操作性，从而使得电力设备和系统之间实现了快速地数据交换和控制操作。
二、61850规约的结构61850规约的结构包含了两个层次，即站级通讯和过程级通讯。
站级通讯用于管理设备、保护方案和监测系统之间的通讯，而过程级通讯用于数据的实时采集和控制操作。
在实现这两种通讯之前，我们需要准确地配置和定义所有的IED对象，确保其在通讯中可以被正确地识别和请求，这可以通过IED模板定义和配置的方式实现。
此外，61850规约支持IEC 61850-8的聚合模型，允许将相同实例化对象组合成一个组来进行操作，从而提高运行效率和数据精度。
三、61850规约的通讯61850规约的通讯和其他通讯协议不同，它的通讯是通过逻辑节点之间的通讯实现的，而不是用于实现不同GC之间的通讯。
因此，61850规约允许使用多种通讯方式和协议来连接设备和控制器，包括UDP、COTP、MMS等。
同时，它还使用了一种灵活的令牌机制来确保数据的安全传输，不会出现数据重复、丢失或被篡改等问题。
四、61850规约的应用61850规约在电力行业具有广泛的应用，它可以应用于各种不同的电力设备和系统，如厂站智能化、配电网自动化和电力市场交易等方面。
iec61850通信规约
iec61850通信规约
IEC61850通信规约是一项国际电工委员会（IEC）制定的一种用于交换电力系统自动化的标准通信协议。
它是一项用于在电力系统中传输控制和监控信息的标准协议。
它的主要目的是提高自动化的效率，使运维人员更轻松地监控和操纵电力系统，以便更好地实现电力系统量化管理与控制。
IEC 61850通信规约有两类，分别是逻辑连接协议（LCP）和接口通信模型（ICM）。
LCP是为电力系统自动化提供传输服务而设计的通信协议，其特点在于可以将设备之间的两两通信任务视为一个整体。
该协议可以实现设备之间的点对点通信，也可以实现组播模式或多点连接模式的网络通信。
ICM是IEC 61850中的接口通信模型，它不仅支持设备的点对点通信，还能实现通信网络的可靠通信。
此外，IEC 61850规约也包括通用数据模型（GDM），这是一种基于框架的建模方法，可以使各种不同类型的设备实现统一的接口，使系统自动化更加高效。
GDM把数据抽象成各种模型，模型可以描述从电网设备到应用系统，甚至从子系统到网络级别的各种数据。
另外，IEC 61850规范对于安全控制有着重要的意义。
它通过鉴权、加密等技术，保障了系统的高可用性，并且可以防止设备互相影响或篡改数据。
总之，IEC 61850通信规约是一项重要的国际标准，它旨在提
供一种全新的、高效的、可靠的方式来运行电力系统。
此外，它还可用于提供实时的监控、控制、报警和保护功能，有效确保系统的安全性和可用性。
IEC61850规约报文分析
IEC61850规约报文分析IEC61850标准是基于通用网络通信平台的变电站自动化系统唯一国际标准，它是由国际电工委员会第57技术委员会(IECTC57)的3个工作组10,11,12(WG10/11/12)负责制定的。
此标准参考和吸收了已有的许多相关标准,其中主要有:IEC870-5-101远动通信协议标准;IEC870-5-103继电保护信息接口标准;UCA2.0(UtilityCommunicationArchitecture2.0)(由美国电科院制定的变电站和馈线设备通信协议体系);ISO/IEC9506制造商信息规范MMS (ManufacturingMessageSpecification)。
变电站通信体系IEC61850将变电站通信体系分为3层:变电站层、间隔层、过程层。
在变电站层和间隔层之间的网络采用抽象通信服务接口映射到制造报文规范(MMS)、传输控制协议/网际协议(TCP/IP)以太网或光纤网。
在间隔层和过程层之间的网络采用单点向多点的单向传输以太网。
变电站内的智能电子设备(IED,测控单元和继电保护)均采用统一的协议,通过网络进行信息交换。
IEC61850的特点是1)面向对象建模;2)抽象通信服务接口;3)面向实时的服务;4)配置语言;5)整个电力系统统一建模。
IEC61850建模了大多数公共实际设备和设备组件。
这些模型定义了公共数据格式、标识符、行为和控制,例如变电站和馈线设备(诸如断路器、电压调节器和继电保护等)。
1 IEC 61850-5中的报文类型和特性分类功能与框架概述以上为IEC61850规约报文类型框架概述，其中 SV 表示采样值报文使用以太网组播方式；GOOSE 表示通用面向对象变电站事件报文使用以太网组播方式；TimeSync 表示时间同步报文使用UDP组播(广播)方式传送；MMS Protocol 表示核心的ACSI服务报文采用TCP/RFC1006方式传送；GSSE 表示通用变电站状态事件报文使用自定意的GSSE传输层；2 传输层框架分析GOOSE 传输层框架TimeSync 时间同步的传输层-框架无连接的UDP数据报格式SV采样值传输层-框架IEE802.3以太网数据包MMS Protocol传输层-框架TCP/RFC1006传输协议3 报文格式说明面向系统-范围事件的通用对象(Geneic object oriented systen -wide events GOOSE )介绍GOOSE提供了为快速的和可靠的数据系统-范围分配的可能性。
电力系统的远动通讯规约IEC 61850
电力系统的远动通讯规约IEC 61850电气班摘要：IEC-61850标准是IECTC一57技术委员会在新时代制定出具有开放性和互操作性的新一代变电站通信网络和系统协议。
本文在介绍电力系统远动规约的基础上进一步介绍了电力系统的IEC-61850标准。
通过介绍IEC-61850标准的结构体系，同IEC60870-5-103/104规约，进一步突出了IEC-61850标准的优点和特点。
最后举了一个IEC-61850标准在变电站应用的例子来说明它的应用。
关键词：IEC-61850标准、IEC60870-5-103/104规约、变电站通信1、电力系统远动通信规约通信规约（协议）是指通信双方必须共同遵守的题中约定，也称为通信控制规程或传输控制规程。
通信规约的内容包括两个方面：一个是信息传送格式，它包括信息收发方式、传送速率、帧结构、帧同步字、位同步方式、干扰措施等；一个是信息传送的具体步骤，它是指将信息分类、分循环周期传送，系统对时数据收集方式和设备状态监视方式。
通行规约按传输模式可以分为循环传输规约（CDT）、问答式传输规约（Polling），按传输的基本单位可以分为面向字符的通信规约和面向比特的通信规约。
（1）循环传输规约（CDT）CDT属于同步通信方式，其以厂站RTU为主动方，以固定速率循环地向调度端上传数据。
数据依规定的帧格式连续循环，周而复始地传送。
一个循环传送的信息字越多，其传输延时越长，传输内容出错剔除后，在下个循环可得以补传。
CDT采用可变帧长度，多种帧类别按不同循环周期传送，变位遥信优先传送重要遥测量平均循环时间较短，区分循环量、随机和插入量采用不同形式传送信息。
（2）问答式传输规约Polling属于异步通信方式，其以调度端主动向厂站端RTU发送查询命令报文，子站响应后才上传信息。
调度端收到所需信息后，才开始新一轮询问，否则继续向子站询问召唤此类信息。
RTU对遥信变为信息优先传送，模拟量超范围时传送。
61850规约协议
61850规约协议竭诚为您提供优质文档/双击可除61850规约协议篇一：iec61850通信规约简介同厂家的电子设备（ied）之间通过一种标准（协议）实现互操作和信息共享。
iec61850技术将成为电力系统信息技术的基础，对电力自动化技术的发展产生巨大的影响。
目前iec61850技术在变电站层和间隔层的技术已经成熟，已经到了批量推广的时机。
iec61850变电站通信网络和系统系列标准对于建设现代数字化变电站统一信息平台的意义，符合电力专用的通信产品提供商的进展以及工业以太网交换机的行业专用化趋势。
构建符合iec61850的现代数字化变电站众所周知，随着变电站自动化技术和现代网络通信技术的发展，iec61850标准已成为近年来数字化变电站自动化研究的热点问题之一。
所谓数字化变电站，就是使变电站的所有信息采集、传输、处理、输出过程由过去的模拟信息全部转换为数字信息，并建立与之相适应的通信网络和系统。
传统以来，国内主流的变电站自动化系统中广泛采用的是国际电工委员会iec于1997年颁布的继电保护信息接口配套标准iec60870-5-103规约。
由于该规约制定时间较早，受技术条件的限制，在以太网和智能数字化设备迅速发展的今天，其缺陷日益明显，如：（1）没有定义基于以太网的通信规范。
（2）没有标准的系统功能、二次智能设备的模型规范。
（3）缺乏权威的一致性测试。
（4）不支持元数据传送，没有统一的命名规范。
上述缺陷直接导致变电站自动化系统在建设过程中不同厂家设备之间互操作性较差，不同厂家设备之间互联需要规约转换设备，需要进行大量的信息对点工作，变电站自动化系统集成工作量增加，系统信息处理效率低下。
因此不难看到，随着变电站二次设备及系统的发展，设备一体化、信息一体化已成为必然的趋势，迫切需要一个统一的信息平台实现整个自动化系统。
为了统一变电站通信协议，统一数据模型，统一接口标准，实现数据交换的无缝连接，实现不同厂家产品的互操作，减少数据交换过程中不同协议间转换时的浪费，iectc57工作组在ieee协议uca2.0基础上，组织制定了iec61850——变电站通信网络和系统系列标准，并于20xx年正式发布。
智能电网IEC61850
智能电网IEC61850标准智能电网是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标。
智能变电站是智能电网的物理基础，也是智能电网建设中变电站的必然发展趋势。
智能变电站是通过采用先进的传感器、电子、信息、通信、控制、人工智能等技术，以智能一次设备和统一信息平台为基础，实现变电站实时全景监测、自动运行控制、设备状态检修、运行状态自适应、智能分析决策等功能，对智能电网安全状态评估/预警/控制、优化系统运行、可再生能源即插即退、与调度中心/电源/负荷及相关变电站协同互动等提供支撑的变电站。
本章介绍了基于IEC61850标准的数字化变电站，建立全站统一的数据模型和数据通信平台，实现站内一次设备和二次设备的数字化通信，以全站为对象统一配置保护和自动化功能。
1 IEC61850标准基本情况1.1 IEC61850提出背景变电站自动化系统(Substation Automation Sysetm，SAS)在我国应用发展十多年来，为保障电网安全经济运行发挥了重要作用。
但目前也多少存在着二次接线复杂，自动化功能独立、堆砌，缺少集成应用和协同操作，数据缺乏有效利用等问题。
这些问题大多是由于变电站整体数字化、信息化水平不高，缺乏能够完备实现信息标准化和设备之间互操作的变电站通信标准造成的。
电网的不断发展和电力市场化改革的深入对电网安全经济运行和供电质量的要求不断提高，变电站作为输配电系统的信息源和执行终端，要求提供的信息量和实现的集成控制越来越多，数字化、信息化以及信息模型化的要求越来越迫切，数字化变电站成为SAS的发展方向。
据统计，全世界共有50多种变电站通信规约。
如此多种规约不仅给用户带来不便，也增加了厂家自身的负担。
很多厂家为了适应更多的用户往往在其产品中集成了几种规约。
61850入门学习规约详解
④电子式互感器(ECT/EVT)及智能开关(ESW/ECB)技术的应用， 越来越多的间隔层功能（模拟量、开关量采集等）下放到过程层； 保护测控装置取消模拟量采集及控制出口软硬件模块，代之以光纤 通信接口；一次侧大电流情况下无饱和问题，为暂态量保护提供真 实可靠的数据；没有开路产生高压问题； ⑤对变电站自动化系统中的对象进行统一建模，包括数据模型 和服务模型，采用面向对象技术（过去面向点）和独立于网络结构 的抽象通信服务接口(ACSI)，增强了设备间的互操作性，可以在不 同厂家的设备之间实现无缝连接，适应网络技术迅猛发展 , 向网络 开放； ⑥实现站内的公用信息共享、简化信息架构及变电站架构，开 放式系统，避免多余的中间数据转换，便于扩展维护；
四、61850与传统规约对比 1、IEC61850需要建模，传统通信规约需要配置信号点表（面向点） 2、IEC61850需要专门的SCL，实现自我描述 3、IEC61850的数据和服务分离 4、IEC61850使用了其他应用层通信协议 5、传送扩充信息能力（如103规约需要使用通用分类服务实现），传 统规约功能确定，不可改变（如IEC101、102、103、104等） 6、主站端主要完成监视控制任务，区别不大；通信实现方式完全不同， 在变电站层和间隔层之间的网络采用抽象通信服务接口映射到制造报文 规范（MMS）、传输控制协议/网际协议（TCP/IP）以太网或光纤。在 间隔层和过程层之间的网络目前采用单点向多点的单向传输以太网 7、只有IEC61850可以提供关于采样和跳闸命令的实时信息交换，实现 信息共享
三、61850标准构成
系统方面 Part 1: 介绍和概述 Part 2: 术语 Part 3: 总体要求 Part 4: 系统和项目管理 Part 5: 功能通信要求和设备模型 数据模型 变电站和线路（馈线）设备的基本通信结构 Part 7-4: 兼容逻辑节点和数据类 Part 7-3: 公共数据类
IEC61850规约报文分析
IEC61850规约报文分析IEC61850标准是基于通用网络通信平台的变电站自动化系统唯一国际标准，它是由国际电工委员会第57技术委员会(IECTC57)的3个工作组10,11,12(WG10/11/12)负责制定的。
此标准参考和吸收了已有的许多相关标准,其中主要有:IEC870-5-101远动通信协议标准;IEC870-5-103继电保护信息接口标准;UCA2.0(UtilityCommunicationArchitecture2.0)(由美国电科院制定的变电站和馈线设备通信协议体系);ISO/IEC9506制造商信息规范MMS (ManufacturingMessageSpecification)。
变电站通信体系IEC61850将变电站通信体系分为3层:变电站层、间隔层、过程层。
在变电站层和间隔层之间的网络采用抽象通信服务接口映射到制造报文规范(MMS)、传输控制协议/网际协议(TCP/IP)以太网或光纤网。
在间隔层和过程层之间的网络采用单点向多点的单向传输以太网。
变电站内的智能电子设备(IED,测控单元和继电保护)均采用统一的协议,通过网络进行信息交换。
IEC61850的特点是1)面向对象建模;2)抽象通信服务接口;3)面向实时的服务;4)配置语言;5)整个电力系统统一建模。
IEC61850建模了大多数公共实际设备和设备组件。
这些模型定义了公共数据格式、标识符、行为和控制,例如变电站和馈线设备(诸如断路器、电压调节器和继电保护等)。
1 IEC 61850-5中的报文类型和特性分类功能与框架概述以上为IEC61850规约报文类型框架概述，其中 SV 表示采样值报文使用以太网组播方式；GOOSE 表示通用面向对象变电站事件报文使用以太网组播方式；TimeSync 表示时间同步报文使用UDP组播(广播)方式传送；MMS Protocol 表示核心的ACSI服务报文采用TCP/RFC1006方式传送；GSSE 表示通用变电站状态事件报文使用自定意的GSSE传输层；2 传输层框架分析GOOSE 传输层框架TimeSync 时间同步的传输层-框架无连接的UDP数据报格式SV采样值传输层-框架IEE802.3以太网数据包MMS Protocol传输层-框架TCP/RFC1006传输协议3 报文格式说明面向系统-范围事件的通用对象(Geneic object oriented systen -wide events GOOSE )介绍GOOSE提供了为快速的和可靠的数据系统-范围分配的可能性。
IEC61850规约简述
摘要：iec61850是智能变电站自动化系统的国际标准，它规范了数据的命名、数据定义、设备行为、设备的自描述特征和通用配置语言。
它指导了变电站自动化的设计、开发、工程、维护等各个领域。
采用面向对象技术和独立于网络结构的抽象通信服务接口，增强了设备之间的互操作性，可以在不同厂家的设备之间实现无缝连接。
关键词：智能变电站；iec61850规约iec61850规约是全世界唯一的变电站网络通信标准，也将成为电力系统中从调度中心到变电站、变电站内、配电自动化无缝连接自动化标准，本文将对iec61850规约进行简要介绍。
1.iec61850系列变电站通信网络和系统实施标准概述伴随着现代计算机网络技术、通讯技术的发展，电力系统自动化二次设备的数据来源发生变化，正逐步的从传统的模拟信号阶段走向现代的数字信号阶段，智能变电站应运而生。
智能变电站是由智能化一次设备、网络化二次设备在iec61850通信协议基础上分层构建，能够实现智能设备间信息共享和互操作的现代化变电站。
与常规变电站相比，智能变电站间隔层和站控层的设备及网络接口只是接口和通信模型发生了变化，而过程层却发生了较大的改变，由传统的电流、电压互感器、一次设备以及一次设备与二次设备之间的电缆连接，逐步改变为电子式互感器、智能化一次设备、合并单元、光纤连接等内容。
2.iec61850装置模型及配置方式2.1 模型（model）的概念模型是现实事物的某些代表性特点的表示，可以是物理实体，也可以是某种图形或者是一种数学表达式。
创建模型的目的是帮助我们去理解、描述、探索特定实体或现象的简单表示，预测实际世界发生的事情。
用这种方法处理问题，可以大大减少实验工作量，还有助于了解过程的实质。
例如，iec61850-7-x定义的模型着眼于变电站数据通信特征和功能来建模。
所建模型为变电站自动化系统提供了类似的环境镜像（电力系统过程、开关场）。
依据建模方法，可将现实世界重变电站的三相分相断路器虚拟化为一个虚拟环境中的逻辑节点xcbr，将实际断路器的位置、动作次数等信息虚拟化为逻辑节点下的数据pos、opcnt，这样就实现了真实世界中的事物到虚拟环境的虚拟化，事物的属性也映射到了虚拟的模型环境中，在这个虚拟的环境中，我们就可以研究分析现实事物的原理、行为等，例如可以获得断路器的分合状态以及断路器的动作次数等信息，依据所获得的这些信息，进一步又可以研究是否需要分合断路器、或者是判断断路器是否需要检修。
61850 规约 (2)
61850 规约简介61850 是国际电工委员会（IEC）制定的一项用于电力自动化领域的通信规约。
它定义了设备之间的通信协议，以实现电力系统的远程监测、控制和管理。
61850 规约以其灵活性、可扩展性和可靠性而闻名，并在电力行业得到广泛应用。
特点1. 统一的数据模型61850 规约采用了统一的数据模型，即基于对象模型（OM）的信息模型。
这种模型定义了设备的各个功能块，并描述了这些功能块之间的关系。
这样一来，不同厂家生产的设备只要符合统一的对象模型，就可以实现互操作性，方便设备的集成和升级。
2. 基于报文的通信方式61850 规约采用了基于报文的通信方式，即使用报文来传输设备之间的信息。
这种方式具有很高的实时性和可靠性，可以满足电力系统对实时性要求较高的应用场景。
3. 支持多种传输协议61850 规约支持多种传输协议，包括以太网（Ethernet）、无线电（Radio）和红外线传输等。
这样一来，不同场景下的设备可以选择合适的传输协议，满足不同的通信需求。
4. 支持发布/订阅机制61850 规约支持发布/订阅机制，即设备可以根据自身需要发布感兴趣的信息，其他设备可以订阅这些信息。
这种机制使得设备间的通信更加灵活，可以根据实际情况动态调整通信的内容和频率。
应用场景61850 规约在电力自动化领域具有广泛的应用场景，以下是一些常见的应用场景：1. 远程监测和控制61850 规约可以实现电力系统的远程监测和控制，例如，远程监测变电站的状态和负荷情况，远程调节变电站的设备参数。
2. 智能配电网61850 规约可以实现智能配电网的建设，对配电设备进行实时监测和控制，提高配电网的安全性和可靠性。
3. 智能电网61850 规约可以实现智能电网的建设，对电网设备进行实时监测和控制，提高电网的可持续发展能力和运行效率。
4. 能源管理系统61850 规约可以作为能源管理系统的通信规约，实现能源数据的采集、传输和处理，为能源管理提供有力支持。
61850规约
61850规约
61850规约是能源行业应用的国际标准化协会（IEC）制定的一组开放式、可扩展的、可重用的、基于大多数电力系统应用的网络管理规范。
它支持用户将各种设备和系统建立联系，实现从传感器到控制处理之间的数据传输。
在网络建设、系统信息集成等方面，61850规约极大地简化了工作，提高了网络管理和数据集成的效率，并实现了设备和系统之间的互联互通。
61850规约是一个基于物理层结构的应用层协议，基于物理层的结构，可以根据业务需求划分子网，来实现网络的安全性和可靠性。
61850规约还支持多种数据传输协议，比如，可采用UDP、TCP/IP或SCTP（传输控制协议）等协议传输数据，从而使用不同的终端设备访问同一网络中的数据，从而实现系统集成和数据管理。
目前，61850规约已被用于能源、运输、电信、工业自动化等领域，在实施现代化电网、改造传统电力系统、实现联动控制、智能控制、精细管理、实现节能减排等方面发挥了重要作用。
61850规约应用的功能有很多，它既可以保证用户访问网络的安全性，也可以实现系统集成与管理。
特别是61850规约支持设备间跳转，可以使用它实现采集点、控制单元和设备之间的全部信息传输，从而改变了传统数据采集和控制的方式，使设备和系统间的互联互通大大提高。
除此之外，61850规约还可以实现区域集中管理，支持分布式控制和数据处理，从而能够有效地提高电力系统的性能和效率。
总之，61850规约是能源行业应用的国际标准协议，极大地简化
了工作，支持设备间跳转，支持分布式控制，可以提高网络管理和数据处理的效率，大大提高了电力系统的性能和效率，使设备和系统之间的互联互通大大提高，为电力行业提供了很多方便。
iec61850规约整体介绍
iec61850规约整体介绍IEC61850规约整体介绍1.总体概念1.1 IEC61850标准制定的背景同传统的IEC60870-5-103标准相比，IEC61850不仅仅是一个单纯的通信规约，而且是数字化变电站自动化系统的标准，指导了变电站自动化的设计、开发、工程、维护等各个领域。
该标准通过对变电站自动化系统中的对象统模，采用面向对象技术和独立于网络结构的抽象通信服务接口，增强了设备之间的互操作性，可以在不同厂家的设备之间实现无缝连接，从而大大提高变电站自动化技术水平和安全稳定运行水平，实现完全互操作。
IEC61850解决的主要问题（1）网络通信；（2）变电站信息共享和互操作；（3）变电站的集成与工程实施。
1.2 IEC61850重要的基本名词MMS：Manufacturing Message Specification制造报文规GOOSE：generic object oriented substation events面向通用对象的变电站事件SV：sampled value 采样值LD：LOGICAL-DEVICE 逻辑设备，代表典型变电站功能集的实体LN：LOICAL-NODE 逻辑节点，代表典型变电站功能的实体CDC：common DATA class (DL/T860.73) 公用数据类Data：位于自动化设备中能够被读、写，有意义的结构化应用信息。
DA：data attribute数据属性，数据属性（IEC 61850-8-1）命名：LD/LN$FC$DO$DA FC：functional constraint功能约束FCDA：Functionally constrained DataAttribute功能约束数据属性互操作性：同一或不同制造商提供的两台或多台IED交换信息并用这些信息正确地配合工作的能力。
服务器：为客户提供服务或发出非请求报文的实体。
客户端：向服务器请求服务以及接收来自服务器非请求报文的实体。
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2020年3月4日
1
IEC61850-110kV变电站典型方案
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站控层：MMS/GOOSE
过程层：GOOSE/SMV
主机1
主机2
五防工作站/ 操作员站
远动装置1
远动装置2
打印机
主时钟1
主时钟2
测控
保护1
保护2
计量
合并单元1 DL/T860.92 合并单元2
MMS-文件服务
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常用于录波文件召唤
文件服务与MMS文件服务不对应 “一对多” MMS 远端打开文件、读文件、写文件、关闭文件等操作 IEC61850 召唤文件、下装文件、删除文件、获取文件目录等
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2020年3月4日
30
MMS-文件服务
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模型 TPAA——MMS MCAA——GOOSE/SMV
规范 应支持association、release、abort服务； 支持同时与不少于16个客户端建立连接； 当装置与客户端的通讯意外中断时：装置通 讯故障的检出时间不大于1分钟，通讯故障客 户端检出时间不大于1分钟；
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2020年3月4日块配置 BRCB 和 URCB 均采用多个实例可视方式。 装置 ICD 文件应预先配置与预定义的数据集相对应的报告控制块且名称应统一 各装置制造厂商应预先正确配置报告控制块中的参数。
报告类型选用 遥测类数据上送使用URCB； 遥信、告警、事件类数据上送使用BRCB。
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IEC61850 规约及过程层规约实现方式
2013-05 上海思源弘瑞自动化 胡道徐
Copyright © Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.
内容概要
1. IEC61850-MMS 2. IEC61850-GOOSE 3. IEC61850-SMV
变压器档位 保护软压板 装置复归 断路器隔离开关 通用GGIO开出
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2020年3月4日
25
MMS-控制服务
遥控返回的原因码应统一使用
• 监控在失败时显示错误码信息，便于分析 • 如五防闭锁、同期失败等
部分不太使用的错误码 • Blocked-by-mode (8) • Blocked-by-process (9) • Blocked-by-health (13) • ….与内外模型一致相关
2020年3月4日
15
MMS-报告服务
数据帧定义 多帧传送, 传送对象、数值及原因
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2020年3月4日
16
MMS-定值服务
ActSG EditSG NumOfSG CnfEdit
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2020年3月4日
2020年3月4日
11
MMS-报告服务
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组包上送 如何上送取决如组包需求 从规范层面上要求GOOSE按FCDA，其它均按FCD对象组包(含V/Q/T)
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2020年3月4日
12
MMS-报告服务
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几个互操作问题
多实例与单实例 • 通过Report Control Block的Indexed属性表达
定值服务 SelectActiveSG （选择激活定值组） SelectEditSG （选择编辑定值组） SetSGValuess （设置定值组值） ConfirmEditSGValues （确认编辑定值组值） GetSGValues （读定值组值） GetSGCBValues （读定值组控制块值）服务；
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2020年3月4日
26
MMS-取代服务
数值来源 人工置数 过程层采集
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2020年3月4日
27
MMS-取代服务
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取代使能 • 当subEna置为True时，subVal、subQ应直接改变相应的数据属性Val、q • 修改取代值时，无须再次使能subEna； • 装置重启后，取代状态应保持。
“远方切换定值区” 软压板只能在装置本地修改。“远方切换定值区” 软压板投 入时， 装置定值区可远方切换。 定值区号宜放入遥测数据集，供远方监控。
“远方控制压板” 软压板只能在装置本地修改。“远方控制压板” 软压板投入时， 装置功能软压板、 GOOSE 出口软压板可远方控制。 （软压板本地与远方控制）
• 如送值时带不带参引
EntryID 报告条目号
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2020年3月4日
10
MMS-报告服务
URCB 用于遥测量 关注遥测突变门槛 无缓冲时间 无缓冲管理 通过buffered属性区分
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可操作数据 (支持SetDataValues设值） • 控制块：报告控制块、定值控制块、日志控制块、GOOSE/SMV控制块 • 遥控：CSWI/ATCC/GGIO、LEDRS/FuncEna • 修改定值：用户定值数据对象、系统定值数据对象 • 取代数据：遥信、遥测量；
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MMS-报告服务
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缓冲机制 缓冲设计的初衷：防掉线丢失事件，不是防重启备份 掉线后，需要后台主动重新同步缓冲ID (EntryId) 一个包可以发几个事件？取决于缓冲时间区内事件数量 同一个事件连续变化，应怎么发包？立即发送上一事件，复位缓冲时刻
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2020年3月4日
5
IEC61850-MMS
关联服务 模型服务
树模型构成 节点类型属性
读写服务 报告服务 控制服务 定值服务 取代服务 文件服务
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2020年3月4日
6
MMS-关联服务
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2020年3月4日
19
IEC61850-定值过程
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2020年3月4日
20
MMS-定值服务
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国网规范 单个保护装置的 IED 可以有多个 LD 和 SGCB ，每个 LD 应只有1个 SGCB 实例；
“远方修改定值” 软压板只能在装置本地修改。“远方修改定值” 软压板投入时， 装置参数、装置定值可远方修改。
取代应用 装置取代服务的实现应能满足信号对点和联闭锁调试功能的需求。 客户端应支持批量恢复取代信号的功能。
GOOSE关联 处于取代状态时，GOOSE输出数据（除ACT动作信号）品质为取代品质。 取代数据值需要传递至联闭锁逻辑
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2020年3月4日
29
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2020年3月4日
23
IEC61850-遥控过程
遥控输出：控制服务 -> GOOSE -> 报告服务
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2020年3月4日
24
MMS-控制服务
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控制服务 • SelectWithValue （带值的选择） • Cancel （取消） • Operate （操作）
SCD中配置报告数据集 ICD 定义的数据集可在SCD中进行增减 不要求动态创建和修改数据集；
报告控制块在线配置 支持 设定周期和总召：IntgPd 和 GI ； 支持客户端在线设置 ：OptFlds 和 TrgOps 。
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14
RptID问题 • 原因在于报文中并不存在报告控制块路径，RptId设计时理所当然作为RCB标识 • 预配置与上电初始化 • 客户端识别标识(标准层面上要求其唯一性，工程实际中并不完全遵循)
事件时标T的问题 • 事件T应体现当前最新数值 • 在线监测需求，侧重于体现数据采集时刻(即时间变化，但值不一定变化） • 监控时标优先从报文中获取，其次才按接收时刻打时标
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2020年3月4日
21
MMS-控制服务
遥控 遥调 压板 …
几个属性 控制值 控制源 • 本地、监控、远方… 测试Test 检查条件
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2020年3月4日
22
MMS-控制服务
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控制过程 成功后，送控制成功响应(CmdTermResp+) 和 遥信变化报告T 失败后，送控制失败响应( CmdTermResp-)
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MMS-定值服务
切唤区号 召唤区号 修改定值 下装定值
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2020年3月4日
18
MMS-定值服务
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定值清单 装置定值数据集名称为dsSetting，参数数据集dsParameter； • 通过模型读写服务实现参数设定的特殊语义 (装置参数不受SGCB控制)。 • 保护当前定值区号从1开始，保护编辑定值区号从0开始，0区表示当前不允许修 改定值。