IEC_61850入门教程
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61850入门学习规约详解共23页
③将采样值以串行单向点对多点方式映射到底层实际的对象和通 信协议中点对点传输，通信发送方只有一个（合并单元），接收方是 一个或多个智能设备，且其传输方向是单向的；
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。
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培训
七、采用多播传送的采样值传送模型的映射
本部分指定了两种数据集：与 IEC 60044-8 兼容的通用数据集和附录 A 中所 描述的状态量数集 每个数据集引用一个多播传送的采样值控制类的实例。(本标准)定义了采样值 缓冲区更新的映射。 发送缓冲区的刷新频率与通信信息的更新频率始终相同，二者不是互相独立的。 发送侧的结果依次为： ������ 采样过程结束后，APDU 将被写入发送缓冲区(刷新频率＝采样频率)， 或者在发送缓冲区被刷新之前有多个ASDU(n=ASDU 的数目)被写入一个 APDU 帧(刷新频率＝采样频率/n)。分块机制的描述参见7.3 节。 ������ 发送缓冲区只能写入一个APDU，以前写入的APDU 将被覆盖。在覆 盖时，数据的一致性将会得到保证。 ������ 为避免数据被覆盖，应当在缓冲区更新过程结束后由通信系统立即触 发数据传送。 采样值多播传送服务的映射 采样值缓冲区更新的映射 模拟量采样值传送的补充定义
① ②
5.1通信栈
通信协议栈
5.1.1 物理层(传输线路) 5.1.2 链路层 地址域由全部“1”组成的以太网广播地址应被用作目标地址的缺省值 优先权标记/虚拟局域网 以太网类型 5.1.3网络层 (空) 5.1.4传输层(7.3.3) 5.1.5会话层 (空) 5.1.6表述层(7.3.2) 5.1.7应用层(参见第7.3 .1节的补充定义)
本部分所述的电压和电流采样值的传送仅使用从合并单元到间隔层设备 带有广播/多播地址的单向链路。
六、公共类型的映射
①
②
对象名 为采样值缓冲区的传送，对象引用被编码成整数值，对象引用的 各种元素将被赋以整数值。本 部分(SCSM)中定义了与逻辑节点名和 数据名相关的整数值。与逻辑设备名相关的整数值将通过配置 工具进 行定义，或者由客户/服务器设备厂家达成一致。 对象引用
南方电网IEC61850技术培训
主要有哪些数据建模语言？
2
的通信机制。
主要有SCL和XML。
3
如何获取这些语言的相关文档？
可以从国际电工委员会网站上找到相 关文档。
网络拓扑
什么是网络拓扑？
网络拓扑是网络中各个组件之 间关系的图形表示。
有哪些类型的拓扑结构？ 如何设计网络拓扑？
主要有总线、环、星形、树状、 网状等。
应该考虑网络规模、网络性能、 通信安全、实时性、易用性和 可扩展性等方面。
如何在电力系统中应用 报告控制块？
应该先考虑电力系统中需要进 行的监测任务，再根据监测任 务设计报告控制块的参数。
GOOSE报文
1 什么是GOOSE报文？ 2 GOOSE报文有哪些
特点？
GOOSE报文是一种用 于IEC61850设备之间 的实时信息交流的数据 包。
主要有高实时性、低潜 时、安全性较强等。
可以更好的管理和控制网络资源，提高网 络的安全性和扩展性。
如何实现虚拟局域网？
可以通过软件定义网络技术或使用特定的交换机或路由器来实现。
通信拓扑结构
什么是通信拓扑结构？
通信拓扑结构是IEC61850标 准中定义的，用于描述电气电 子设备之间通信关系和互连方 式的一组规则。
IEC61850中常见的拓扑结 构有哪些？
主要有ED散状型、ED环状型 和ED树状型等。
如何设计通信拓扑结构？
应该考虑设备的互连方式、通 信规模、实时性、数据安全和 拓扑协议等方面。
存储区
1
什么是存储区？
存储区是一种存储IEC61850设备中
有哪些类型的存储区？
2
的历史数据的机制。
主要有缓冲区、环形存储区、静态存
储区等。
智能变电站IEC61850模型及通讯课件
映射到实际通信网络（SCSM）
8-1 映射到MMS和ISO/IEC8802-3 9-1 通过单向多路点对点串行通信链路采样值 9-2 ISO8802-3之上的采样值
5
模型的概念
模型
建模
概念
应用
认知
检测
6
广义模型的概念
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， 模型是对现实世界的简化，是为了简化 问题而做出的一种抽象，是对问题进行 的书面上的、图形或文字的、无歧义的 描述。
主要内容
智能电 网
一致 性测
试
智能变 电站
模型
工程 应1用
建模 认知
变电站规约发展历程
明 2000 天
标准规约 ➢IEC 61850国际标准
1990 今 天
1980
公开规约 ➢ DNP ➢ IEC 60870 -5-10X
私有和工业规约 ➢ Modbus,CDT,U4f等 私有的规约
昨 天
1970
21
抽象通信服务接口
IEC-61850
工 业自
动化系统 制造报文 （MMS）
SCSM1 AL1
保
应用过程
持
相
对
ACSI抽象通信服务接口
稳 定
SCSM2
...
SCSMn
AL2
...
Aln
22
...
可 特殊接口 以
不 断 发 应用层 展 变 化
layer1..6
模型的概念
模型
建模
概念
应用
认知
检测
23
48
什么是MMS
采样值 (组播)
8-1 映射到MMS和ISO/IEC8802-3 9-1 通过单向多路点对点串行通信链路采样值 9-2 ISO8802-3之上的采样值
5
模型的概念
模型
建模
概念
应用
认知
检测
6
广义模型的概念
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， 模型是对现实世界的简化，是为了简化 问题而做出的一种抽象，是对问题进行 的书面上的、图形或文字的、无歧义的 描述。
主要内容
智能电 网
一致 性测
试
智能变 电站
模型
工程 应1用
建模 认知
变电站规约发展历程
明 2000 天
标准规约 ➢IEC 61850国际标准
1990 今 天
1980
公开规约 ➢ DNP ➢ IEC 60870 -5-10X
私有和工业规约 ➢ Modbus,CDT,U4f等 私有的规约
昨 天
1970
21
抽象通信服务接口
IEC-61850
工 业自
动化系统 制造报文 （MMS）
SCSM1 AL1
保
应用过程
持
相
对
ACSI抽象通信服务接口
稳 定
SCSM2
...
SCSMn
AL2
...
Aln
22
...
可 特殊接口 以
不 断 发 应用层 展 变 化
layer1..6
模型的概念
模型
建模
概念
应用
认知
检测
23
48
什么是MMS
采样值 (组播)
NS3000(IEC61850)使用说明书
NS3000数字化变电站自动化系统调试作业指导书(后台部分)1 目的指导NS3000数字化变电站自动化系统的后台部分的组态与调试，以规范自动化系统的调试过程，从而保证系统的质量，提高系统的可靠性与稳定性2 适用岗位本指导书适用于工程部从事数字化变电站自动化系统工程开发调试的工程部经理、项目负责人、项目工程师和调试人员3 调试流程3.1调试前准备3.1.1 检查用户资料是否齐全3.1.2 根据合同、技术协议、发货清单等资料，到库房领用项目所须硬件，并清点•SCADA机数目、配置•工作站数目、配置•打印机数目、配置•显示器数目、配置•UPS数目、配置•网络设备数目、配置•其他外设数目、配置3.2 系统安装NS3000计算机系统对计算机配置的要求•硬件：PentiumIV 1.6G以上，内存512M以上，硬盘40G 以上。
•操作系统：Windows 2000专业版或者Windows XP专业版。
•SCADA机需安装SQL Server2000的服务器及客户端工具,及SQL Server2000 SP3.•工作站需安装SQL Server2000的客户端工具, 以及SQL Server2000 SP3.•安装WINDOWS的消息队列组件.•NS3000计算机系统的安装.•若本项目有两台计算机作为远动工作站，请将这两台计算机作为一个独立的双SCADA服务器与后台双SCADA服务器分开，其安装序列号需要额外申请•安装详细步骤可参见<<NS2000安装手册>>需说明的是:目前还未将61850的相关后台程序、文件整合到NS2000后台安装盘中。
需要将bin、config文件夹下的相关程序、文本更新，使其成为支持61850的NS3000后台。
3.3 操作系统最大连接数破解功能简介：Windows XP系统限制了操作系统对外的最大连接数，默认为10（Windows 2000操作系统不存在这样的情况）。
南方电网IEC61850技术培训
Ethernet
GOOSE Sender Device X
GOOSE message
GOOSE Receiver Device Y
GOOSE Receiver Device Z
GOOSE技术介绍
传输内容
– 传送数据集，内容丰富、灵活 – 基于模型
IEC61850标准介绍-通信服务
IEC61850标准介绍-通信网络
IEC61850与数字化变电站的关系
数字化变电站关注功能 通信是数字化变电站的关键技术 互操作性对对数字化变电站的基本要求 IEC61850提供了完整解决方案
IEC61850的不足与发展
第一版(ED1)存在描述歧义和错误的地方。 IEC61850问题汇集机制 IEC继续修订和补充，不断考虑新的需求，产生ED2 和ED3. 国内一些应用习惯不能直接套用 《DL/T860工程实施规范》
IEC61850的不足与发展
IEC61850 ED2 TISSUES New TISSUES 收集到CDV阶段； 基本模型扩展 Statistical/Historical 水电和风电常用公共元素； 领域扩展： 电能质量； 变电站之间通信的影响： 2010年出版
IEC61850的不足与发展
IEC61850发展历程-制定过程
目标：互操作性（不是互换性）。 一个世界，一种技术，一个标准 IEC TC57 WG10、11、12 制订（1995~2005）。 2005年至今修订，2010年出第2版。 代表了SAS技术的最新趋势，是实现数字化变电站 的关键技术。 是一个十分庞大的标准体系，不仅仅是一个通信协 议。
IEC61850 服务
IED
IED
电网IEC61850技术培训ppt课件
Logical Device (e.g. Relay1) “MMXU2$MX$A” =
Physical Device
(network address)
Feeder #2 Current Measurements
IEC61850技术与传统技术比较-通信协议
• 通信协议 1）传统技术不严格分层，应用层与底层联系 比较紧密。服务种类不能满足数字化变电站需 要，不支持在线服务。 2）IEC61850定义了独立于所采用网络和应用 层协议的通信服务。解决了标准的稳定性与未 来网络技术发展之间的矛盾。 3）IEC61850定义了60多种服务，可以满足变 电站通信需求。支持在线获取数据模型，也支 持IED水平通信（GOOSE报文） 。
IEC61850技术与传统技术 比较-通信服务
• IED之间逻辑互锁： • 61850 GOOSE
IEC61850技术与传统技术 比较-通信服务
• IED之间通信的要求： • 1）1台设备同时向多台设备发报文； • Relay 2）快速性（ ）； Relห้องสมุดไป่ตู้y <4ms Relay Relay
Bkr 1 Bkr 2 Bkr 3
IEC61850与传统技术比较-通 信服务
• 通信服务-数据访问的方法 • IEC61850定义了60多种服务，可满足数字 化变电站通信需求。 • 特点： 1）支持在线获取数据模型； 2）支持保护设备之间横向通信（GOOSE 报文） 。
IEC61850技术与传统技术 比较-通信服务
• 传统IED之间沟通方式： •
IEC61850标准介绍-数据模型
IEC61850标准介绍-数据模型
IEC61850标准介绍-数据模型
（部分）
IEC61850技术及工程应用讲义
1 IEC61850技术
1.6 IEC61850文件构成 映射到实际的通讯网络〔SCSM〕
IEC61850-8-1 映射到MMS和 ISO/IEC8802-3
IEC61850-9-1 经过双方向点对点传输采 样值
IEC61850-9-2 经过ISO/IEC8802-3传输 采样值 配置
IEC61850-6 变电站IED的配置言语
定了国际分歧的规范。 中国同等援用该规范-DL860/T。
1 IEC61850技术
1.2 IEC61850是什么？ 定义了通讯的两个重要内容：
传递什么？ 如何传递？ 定义了设备和变电站的配置； 面向未来，通讯协议可选择； 对自动化设备协同义务的方式中止了展开； 具有通用性，可运用于其他范围； 是一套技术体系，而不只仅是通讯协议。
2.3配置进程 IEC61850-6基于XML，定义了系统
参数和配置参数交流的文件格式： 1〕单线图； 2〕通讯关系； 3〕IED才干； 4〕将IED与一次设备联络起来。
2 IEC61850与现有技术的差异
2.3配置进程
SSD：系统规范定义文件 SCD：变电站配置文件 ICD：IED才干描画文件 CID：配置IED描画文件
•功用：变电站自动化系 统执行的义务
•LN：用来交流数据的功 用的最小单位
•LD：一种虚拟设备，聚 合逻辑节点和数据。物 理设备可以包括一个或 多个LD
2 IEC61850与现有技术的差异
2.1数据模型
V
A
Functional Constraint
MX
MX
Logical Nodes
MMXU1
MMXU2
1 IEC61850技术
1.8 IEC61850的数据层次
61850快速入门
1.4 数据模型 .................................................................. 5
2 SIMATIC WinCC IEC61850 Channel 通讯概述 .........................8 2.1 SIMATIC WinCC IEC61850 Channel 通讯................................ 8 2.2 “WinCC IEC61850 Channel”软件包系统需求 ............................. 10 2.3“WinCC IEC61850 Channel”软件包订货号 ............................. 10 2.4“WinCC IEC61850 Channel”软件包安装 ............................... 11 3 配置“WinCC IEC61850 Channel”作为 Client 进行 IEC61850 规约通讯 12
IEC61850 与传统的 SCADA 协议不同的是，它不仅是一个简单的协议，更涉及到通讯 网络性能要求、对象建模、系统和项目管理等多方面的规范要求 IEC61850 采用面向对象的 建模方法和抽象、分层映射的技术，通过规范系统和项目管理以及一致性测试等途径来保证 其目标的实现，并且 IEC61850 不仅适用于变电站自动化系统内部网络通信，也适用于配电 自动化、电能计量系统、发电厂自动化系统、风力发电以及其它工业领域。
IA&DT&BT Service & Support
Page 2-29
目录 基于SIMATIC WinCC的IEC61850 规约通讯快速入门 ......................1 1 IEC61850 标准 .....................................................4 1.1 标准概述..........................................................4 1.2 制造报文规范 MMS .................................................4 1.3 IEC61850 标准的体系结构 ............................................5
2 SIMATIC WinCC IEC61850 Channel 通讯概述 .........................8 2.1 SIMATIC WinCC IEC61850 Channel 通讯................................ 8 2.2 “WinCC IEC61850 Channel”软件包系统需求 ............................. 10 2.3“WinCC IEC61850 Channel”软件包订货号 ............................. 10 2.4“WinCC IEC61850 Channel”软件包安装 ............................... 11 3 配置“WinCC IEC61850 Channel”作为 Client 进行 IEC61850 规约通讯 12
IEC61850 与传统的 SCADA 协议不同的是，它不仅是一个简单的协议，更涉及到通讯 网络性能要求、对象建模、系统和项目管理等多方面的规范要求 IEC61850 采用面向对象的 建模方法和抽象、分层映射的技术，通过规范系统和项目管理以及一致性测试等途径来保证 其目标的实现，并且 IEC61850 不仅适用于变电站自动化系统内部网络通信，也适用于配电 自动化、电能计量系统、发电厂自动化系统、风力发电以及其它工业领域。
IA&DT&BT Service & Support
Page 2-29
目录 基于SIMATIC WinCC的IEC61850 规约通讯快速入门 ......................1 1 IEC61850 标准 .....................................................4 1.1 标准概述..........................................................4 1.2 制造报文规范 MMS .................................................4 1.3 IEC61850 标准的体系结构 ............................................5
《IEC61850标准》课件
种子属性（S e e d Pro p erty）
种子属性是IEC61850标准中定 义的一种属性类型，它用于描 述设备或逻辑节点的初始状态、 属性和功能。
独立LN （Ind ep end ent Log ical Nod e）
独立LN是IEC61850标准中定义 的一种逻辑节点类型，它可以 独立进行配置和管理，具有独 立的属性和功能。
GOOSE/GSSE（Generic Object Oriented Substation Event/Station Bus Substation Event） 协议
GOOSE/GSSE协议是IEC61850标 准中定义的一种高速通信协议， 用于实现可靠和实时的设备之间 的通信和事件传输。
IEC61850标准的基础概念
2
远动
IEC61850标准的通信和数据模型可用于实现电力系统的远程操作和监控，使得 远程操作变得更加简单和可靠。
3
高速保护
IEC61850标准支持高速、可靠的保护设备间通信，可以实现快速的故障检测和 隔离，提高电力系统的安全性和可靠性。
IEC61850标准的应用实例
电网分布式监控与控制系统 智慧电网
基于IEC61850标准的电网分布式 监控与控制系统可以实现对电力 设备和能源数据进行分布式监控 和控制，提高电网的可靠性和稳 定性。
IEC61850标准可以应用于智慧电 网中的能源管理和设备控制，实 现对电力系统的智能化和优化管 理。
充电桩网络
IEC61850标准支持对充电桩网络 进行集中管理和监控，有效地提 高充电桩的可靠性和安全性。
总结
IEC61850标准的优点和局限
IEC61850标准可以提高电力系统的效率和互操作性，但也面临着部署和更新的挑战。
IEC61850入门（一）
IEC61850入门（一）电力系统自动化领域唯一的全球通用标准一、IEC 61850是什么？有什么特点？IEC 61850标准是电力系统自动化领域唯一的全球通用标准。
特点：面向对象设计思路；互操作性强，无需规约转换。
IEC 61850标准的目标：解决变电站内设备互操作问题。
二、配置文件01Intelligent Electronic Device(IED)智能电子设备一个或者多个处理器构成，具有能力接收外部资源和外部资源发送数据和控制命令的装置。
如电子多功能仪表、数字式继电器、控制器等。
智能电子设备是一个实体，一个在一定范围内和接口限定的条件下，能够完成一个或多个特定逻辑结点行为的实体。
02 在变电站领域，哪些设备应用了IEC 61850？智能变电站的IED设备都应用了IEC 61850。
Eg：保护、测控、智能终端、在线监测设备等。
03一种变电站配置描述语言：SCLIEC61850-6部分定义了一种变电站配置描述语言-SCL （Substation Configuration Language）。
SCL基于XML语言，利用XML的可扩展性，以XML1.0版本为基础，根据变电站配置的特殊要求定义的一种电力行业专用标记语言，它在语法上遵循XML的语法规定。
SCL定义了一种用来描述与通信相关的智能电力设备结构和参数、通信拓扑结构、开关间隔（功能）及它们之间关系的文件格式。
所有符合IEC61850标准的智能电子装置都使用这种语言进行装置的自我描述，对整个变电站自动化系统的配置描述同样也基于SCL。
3.1 SCL语言示例04配置文件配置文件是利用SCL语言描述变电站设备对象模型后生成的文件，用于在不同厂商的配置工具之间交换配置信息。
通过一系列配置文件的传递，不同厂商的智能设备就知道对方通信所需要的的数据信息，从而实现通信双方配置信息的交换。
为了区分在不同工具间交换的数据类型，定义了不同的配置描述文件。
SCL配置文件共分为几类，分别以ICD、CID、SSD、SCD、CCD为后缀进行区分，必须满足SCL.Xsd的约束并且通过其校验。
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介绍1课案
标准制定的主要目的 变电站二次回路数量大幅度减少，因此二次回路故障问题可以明显减少
变电站二次系统建设、维护工作量明显减少 变电站二次设备标准化程度将大幅度提高
I对EC来6自18不50■同系制列造标互商准的的操装目作置标，是性互为操来自作性不考同虑厂为商下不列的几智同个能厂电方面子家：设的备提设供备互操互作联性 提供互操作性,即不同制 （（12））装装置置应应可理使解用别通的用装的置协提议供连的接信到息通（造用语的义厂总）家；线上提（供语法的）智； 能设备可交换信息和使用这些信
Controller A
B
Bay
Relay Relay
Controller A
B
传统 开关设备
现代 CT / VT
传统 开关设备
IEC 61850-9-x
现代 CT / VT
IEC61850定义了智能开关（XCBR）的逻辑节点，如果在断路器的物理设备上实现XCBR，我们称之为智能断路器，相应的在 隔离开关上实现XCBR，我们称之为智能隔离开关。由于XCBR的出现，使得原来由电气回路实现的跳合闸命令和信号量传输
流、电压互感器至间隔层装置之间的二次回路电缆将被光纤取代，见图5。不仅节省了部分二次电缆，而且过程层设备和间隔
层设备实现的真正的电气隔离，从而实现了一次电气系统和二次系统之间的电气隔离。
控制中心
HMI
工程师站
Router
Ethernet Switch
IEC 61850-8-1
Bay
Relay Relay
器技术的逐步成熟，电子式互感器已经进入了实用化阶段。IEC61850定义了数字式电压互感器（TVTR）和数字式电流互感器
站级总线（星型）和 IEC61850-9-X （TCTR）等逻辑节点，TVTR和TCTR组成逻辑设备“合并单元”，合并单元接收电压、电流等模拟量，数字化处理后采
变电站二次系统建设、维护工作量明显减少 变电站二次设备标准化程度将大幅度提高
I对EC来6自18不50■同系制列造标互商准的的操装目作置标，是性互为操来自作性不考同虑厂为商下不列的几智同个能厂电方面子家：设的备提设供备互操互作联性 提供互操作性,即不同制 （（12））装装置置应应可理使解用别通的用装的置协提议供连的接信到息通（造用语的义厂总）家；线上提（供语法的）智； 能设备可交换信息和使用这些信
Controller A
B
Bay
Relay Relay
Controller A
B
传统 开关设备
现代 CT / VT
传统 开关设备
IEC 61850-9-x
现代 CT / VT
IEC61850定义了智能开关（XCBR）的逻辑节点，如果在断路器的物理设备上实现XCBR，我们称之为智能断路器，相应的在 隔离开关上实现XCBR，我们称之为智能隔离开关。由于XCBR的出现，使得原来由电气回路实现的跳合闸命令和信号量传输
流、电压互感器至间隔层装置之间的二次回路电缆将被光纤取代，见图5。不仅节省了部分二次电缆，而且过程层设备和间隔
层设备实现的真正的电气隔离，从而实现了一次电气系统和二次系统之间的电气隔离。
控制中心
HMI
工程师站
Router
Ethernet Switch
IEC 61850-8-1
Bay
Relay Relay
器技术的逐步成熟，电子式互感器已经进入了实用化阶段。IEC61850定义了数字式电压互感器（TVTR）和数字式电流互感器
站级总线（星型）和 IEC61850-9-X （TCTR）等逻辑节点，TVTR和TCTR组成逻辑设备“合并单元”，合并单元接收电压、电流等模拟量，数字化处理后采
IEC61850标准学习和调试
IEC61850标准学习和调试1. 逻辑节点逻辑节点LN是IEC61850面向对象建模的关键部件。
LN体现了将变电站自动化功能进行模块化分解的一种建模思路。
每个逻辑节点就是一个模块，代表了一个具体的功能。
多个逻辑节点一起协同工作，共同完成控制、保护、测量以及其它功能。
2. 数据XCBR逻辑节点包含Pos（位置）、BlkOpn（跳闸闭锁）等多类信息，被定义为数据Pos 和BlkOpn。
Pos和BlkOpn可以看作是对XCBR继续分解得到的更小的模块。
3. 数据属性实际上Pos和BlkOpn中所包含的信息还需要作进一步分解, ，Pos数据至少包含状态（status）和控制（control）两类信息。
状态类信息status又包含断路器的实际位置值value（分位off、合位on、中间位置intermediate 和损坏状态bad-state ）、该位置数据的品质（quality）和断路器变位时的时标（timestamp）三个方面的信息。
控制类信息control包含控制值ctlVal（on或off）、最近一次控制命令的发出者（originator）和控制命令序号（ControlNum）。
在IEC61850中，Pos数据下包含的这些value、quality、timestamp信息被定义为数据属性（Data Attribute，简称DA）。
4. 公用数据类CDCXDIS是代表隔离开关类设备的逻辑节点，它的Position所包含的信息和XCBR中的Position基本类似，因此可以从二者当中提炼出公用数据类DPC。
DPC既可以应用于断路器设备的数据模型中，也能适用于隔离开关类设备的数据模型定义。
公用数据类体现了一种模块化的设计思想，每一个公用数据类均是能够被多次重复使用的模块。
可以减少相同数据定义的重复描述，提高使用效率，也能够保证数据属性定义的一。
《IEC61850标准》课件
案例五：智能家居系统中的应用
01
02
家居设备的互联互通
描述：在智能家居系统中， IEC61850标准用于实现家居 设备的互联互通，提升家居
生活的便利性和舒适性。述：随着智能家居市场的 不断扩大，IEC61850标准的 应用将更加广泛，为家居设 备间的信息交互和协同工作 提供更加高效和可靠的技术
支持。
案例四：智能制造系统中的应用
01 02 03 04
工业互联网与智能制造的结合
描述：在智能制造系统中，IEC61850标准用于实现工业互联网与智 能制造的结合，提升制造过程的智能化和柔性化水平。
应用效果
描述：通过采用IEC61850标准，智能制造系统实现了设备间的快速 信息交互和协同工作，提高了生产效率和产品质量。
IEC61850标准的实施与推广
IEC61850标准的实施步骤
规划与设计
根据需求制定实施计划，设计 符合IEC61850标准的系统架 构和通信协议。
测试与验证
对实施完成的系统进行测试和 验证，确保符合IEC61850标 准的要求。
需求分析
明确实施IEC61850标准的需 求和目标，包括对现有系统的 评估和改进需求。
数据存储格式
支持多种数据存储格式，如XML、JSON等，以满足不同应用的需 求。
保护控制设备的功能建模
功能模块化
将保护控制设备的功能划分为多个模块，便于实 现和维护。
功能交互
定义了各功能模块之间的交互方式和通信协议。
功能安全
确保各功能模块在异常情况下能够安全地退出或 降级运行。
CHAPTER 03
系统集成
将各个子系统集成到 IEC61850标准中，实现信息 互通和互操作。
IEC61850标准全解课件
24
3 IEC 61850信息模型
模板
搭建装置的 信息模型
模型仓库
逻辑节点 数据对象 数据属性
“拷贝”
实例
25
内容提要
1 智能变电站与IEC 61850 2 IEC 61850标准内容概述 3 IEC 61850信息模型 4 IEC 61850通信服务模型 5 IEC 61850的系统和设备描述 6 IEC 61850的应用现状和展望
说明
启动 动作 欧姆圆直径 相启动值 对地启动值 方向模式 范围百分比 偏移 偏移百分比 负荷区域电阻范围 负荷区域角度
M/O
M M O O O O O O O O O
ACD：方向保护激活 ACT：保护激活 ASG：模拟定值 ING ：整数状态定值
21
3 IEC 61850信息模型
距离保护逻辑节点模板：PDIS（2/2）
交换的信息完成各自的功能。 自由配置 能够支持不同的设计理念，允许功能的自由分
配。 长期稳定性 面向未来发展，既能够适应通信技术的快速发
展，又能满足电力系统需求长期的稳定性。
12
内容提要
1 智能变电站与IEC 61850 2 IEC 61850标准内容概述 3 IEC 61850信息模型 4 IEC 61850通信服务模型 5 IEC 61850的系统和设备描述 6 IEC 61850的应用现状和展望
34
4 IEC 61850通信服务模型
数据集的概念
逻辑 节点
GndPDIS1 Op
GndPDIS2 Op
GndPDIS3 Op
数据对象
general PhsA PhsB PhsC
general PhsA PhsB PhsC
general PhsA PhsB PhsC 数据属性
3 IEC 61850信息模型
模板
搭建装置的 信息模型
模型仓库
逻辑节点 数据对象 数据属性
“拷贝”
实例
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内容提要
1 智能变电站与IEC 61850 2 IEC 61850标准内容概述 3 IEC 61850信息模型 4 IEC 61850通信服务模型 5 IEC 61850的系统和设备描述 6 IEC 61850的应用现状和展望
说明
启动 动作 欧姆圆直径 相启动值 对地启动值 方向模式 范围百分比 偏移 偏移百分比 负荷区域电阻范围 负荷区域角度
M/O
M M O O O O O O O O O
ACD：方向保护激活 ACT：保护激活 ASG：模拟定值 ING ：整数状态定值
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3 IEC 61850信息模型
距离保护逻辑节点模板：PDIS（2/2）
交换的信息完成各自的功能。 自由配置 能够支持不同的设计理念，允许功能的自由分
配。 长期稳定性 面向未来发展，既能够适应通信技术的快速发
展，又能满足电力系统需求长期的稳定性。
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内容提要
1 智能变电站与IEC 61850 2 IEC 61850标准内容概述 3 IEC 61850信息模型 4 IEC 61850通信服务模型 5 IEC 61850的系统和设备描述 6 IEC 61850的应用现状和展望
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4 IEC 61850通信服务模型
数据集的概念
逻辑 节点
GndPDIS1 Op
GndPDIS2 Op
GndPDIS3 Op
数据对象
general PhsA PhsB PhsC
general PhsA PhsB PhsC
general PhsA PhsB PhsC 数据属性
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总体要求 系统和项目管理
通信要求
通信描述配置语言
基本通信结构
Part 8
映射到MMS 和以太网
采样值 映射到以太网 一致性检测
Part 9
Part 10
IEC 61850主要部分
• • • • • • 第6部分---变电站配置描述语言（SCL） 第7-1部分---原理和模型 第7-2部分---抽象通信服务接口（ACSI） 第7-3部分---公用数据类 第7-4部分---兼容的逻辑节点类和数据类 第8-1部分---特定通信服务（SCSM）映射到 MMS 和ISO/IEC8802-3 • 第9-1部分---特定通信服务（SCSM）通过串行单 方向多点共线点对点链路传输采样测量值 • 第9-2部分---特定通信服务（SCSM）通过 ISO/IEC8802-3传输采样测量值
通信原理
通信原理
• 定义了抽象通信服务接口（ACSI），使智 能设备的通信接口统一，实现数据共享和 互操作。ACSI在第7－2部分详细介绍 • 定义特定通信服务映射（SCSM），使通信 协议与实际应用分离。SCSM在第8-1、9-1、 9-2部分说明
第7-2部分---抽象通信服务接口
• 用于
实时的数据访问和检索 控制设备 控制设备 控制设备 事件报告和日志 发布者/订户 设备的自我描述 数据选型和新出现的数据类型 文件传输
站层与间隔层通信
传统： 规约：IEC60870-103等 物理连接：串口485，以太网络等 IEC61850： 规约：工业制造报文（MMS） 物理连接：以太网络
间隔之间通信
传统：电缆接开关量 IEC61850： 规约：GOOSE 物理连接：光纤以太网 特点：除传输开关外，还可传输模拟量
间隔与过程层通信
规约分析仪的作用
• 为全站数字化设备之间的通讯过程进行存 贮，备查。用以分析数字化设备之间的工 作协调性问题，以便判断是那个设备出现 问题。 • 为全站数字化设备之间的通讯进行实时的 在线自动分析异常，出送告警。
附加知识:交换机的端口镜像知识.
• 交换机把某一个端口接 收或发送的数据帧完全 相同的复制给另一个端 口；其中被复制的端口 称为镜像源端口，复制 的端口称为镜像目的端 口,其镜像目的端口只接 收不发送任何数据帧。
•快速的维护
传统变电站综合自动化系统
站层
Network Control Center Router switch HSI Engineering/ Monitoring
IEC 103 站总线
间隔层
Bay Controller
IED A
IED A
电缆
Bay Controller
IED A
IED A
过程层
ACSI服务一览
第7-3部分---公用数据类
• 本标准规定公共属性类和公用数据类，包 括：
状态信息的公用数据类 测量信息的公用数据类 可控状态信息的公用数据类 可控模拟设定值信息的公用数据类 状态定值的公用数据类 模拟定值的公用数据类 这些公用数据类的属性类型
示例－单点数据类
示例－品质属性类
传统:电缆连接 IEC61850模拟量: 规约：规约9-1、9-2、60044-8 物理连接：光缆 IEC61850智能开关等设备： 规约： GOOSE 物理连接：光纤以太网
IEC61850 标准
概 论 术 语
Part 1 Part 2 Part 3 Part 4 Part 5 Part 6 Part 7
SCL配置流程
SCL配置
• 配置信息在间隔层和变电站后台的传递过 程，就实现了通信双方信息互操作
如何实现数字化网络
• 变电站系统分为三层结构：站层、间隔层、 过程层 • 个层用数字网络连接，取消原有的电缆 • 模拟采样值映射到9-1,9-2传输 • 通用变电站事件映射到GOOSE传输 • 时间同步映射到简单网络时间协议（SNPT） • 控制、报告等映射到MMS
自动化变电站拓扑
信息模型
信息模型
• 上图断路器建模为图中部的虚拟模型 • 标准的方法是将应用功能分解为与之交换信息的 最小实体，合理的分配这些实体到专用设备 • 这些实体称为逻辑节点，这个例子中逻辑节点 XCBR代表右侧断路器 • 逻辑节点包含具有专门数据属性的数据表。数据 具有定义好的结构和语义。通用逻辑点在第7-4部 分说明，通用数据在第7-3部分说明 • 由特定的通信手段（SCSM，例如采用MMS、 TCP/IP经以太网）实现服务
SCSM由三部分组成
• 协议栈的详细说明 • 第7部分的抽象规范到该协议栈实际元素的 映射方法 • 协议栈中未包含的功能性实施规范
通信协议栈
映射到MMS使用的对象和服务
MMS报告报文示例
GOOSE 信息的发送时序
GOOSE报文定义
Wiresharp打开GOOSE报文树结构
第9-1部分---通过串行方式传输采样值
ACSI基本类模型
ACSI基本类模型
• SERVER代表设备的外部可视性能 • LOGICAL-DEVICE包含一组特定功能信息 • LOGICAL-NODE一个特定应用功能如过电 压保护 • DATA代表一个信息，如断路器位置
ACSI服务模型
ACSI服务模型
• DATA-SET是一组信息集合，这组信息可以用于生成报告、 日志或直接访问 • 取代服务用于把运行设备中的某个值用其它值代替 • SETTING-GROUP-CONTROL-BLOCK提供定值切换和 定值编辑服务 • REPORT-CONTROL-BLOCK和LOG-CONTROL-BLOCK 提供了根据条件生成报告和日志的服务 • 通用变电站事件控制块（GOOSE）提供了一种快速可靠， IED设备之间的平行通信服务 • 采样控制块提供快速和循环的采样值传输服务 • 控制提供控制服务，如控制断路器 • 时间和时间同步为设备和系统提供时间基准 • 文件传输定义了大型数据的交换
IEC 61850入门
银山网络
主要内容
• • • • • IEC 61850是什么 IEC 61850与传统对比 IEC 61850标准 如何实现一/二次设备智能化 如何实现数字化网络
IEC61850是什么
• IEC61850是国际电工委员会（IEC）颁布的新一代的变电 站自动化系统标准 。最后一部分在2003年颁布，国内颁 布的等同的标准为DL/T860.XX-2006。 • 它不是一个单纯的通信协议，它定义了一套实现智能化变 电站的标准体系。 • 阐述了智能化变电站的总体要求 • 阐述变电站系统的建模方法 • 制定了满足实时信息和其它信息传输要求的服务模型 • 规定了协议栈，阐述了应用到协议映射方法及相关协议
9－2应用层
有4个ASDU的APDU帧
如何实现一/二次设备智能化
• 设备基于微处理器设计 • 对变电站系统建模，以功能节点为功能单 位 • 将功能节点合理的分配到IED • 用SCL语言对IED进行描述 • 实现ACSI服务，使访问都有统一的接口 • 应用SCSM映射，使应用和通信协议无关， 两者可以独立发展
变电站通信接口模型
变电站通信接口模型
• 接口1：间隔层和变电站层之间保护数据交 换 • 接口2：间隔层与远方保护（不在本标准范 围）之间数据交换 • 接口3：间隔层内数据交换 • 接口4：过程层和间隔层之间电压互感器PT 和电流互感器CT瞬时数据交换 • 接口5：过程层和间隔层之间控制数据交换
变电站通信接口模型
IED数据模型
分解功能和构建设备过程
IED合成的例子
IED合成的例子
• 包含的逻辑节点为PTOC（定时过流保护）、 PDIS（距离保护）、PTRC（跳闸调理）、 XCBR（断路器） • （2）、（3）种情况拥有XCBR LN的IED 可以集成到实际断路器，也可以和情况（1） 一样用硬连线和断路器相连。
IED A
IED A
过程总线
Bay Controller
Ethernet Switch
IED A
IED A
过程总线
过程层
Modern Switchgear
Modern CTs/VTs
Modern Switchgear
Modern CTs/VTs
与传统变电站的比较
工作站1 GPS 工作站2 远动站 GPS 工作站1 工作站2 远动站
SCL对象关系图
SCL文件类型
• ICD 描述IED的能力 • CID 配置后的描述文件 • SCD 包括全部IED、通信配置段和变电站 段，是对整个变电站的描述 • SSD 系统规范描述文件
一段SCD文件示例
第7-1部分---原理和模型
• 本标准为变电站设备（保护设备，断路器， 主站等）之间通信和交互的概述 • 阐述了建模方法 • 阐述了通信原理 • 阐述了信息模型
站控层
IEC60870 -5-103 IEC61850 MMS
RCS 保护
RCS 测控
其他 IED
间隔层
PCS 保护
PCS 测控
其他 IED
GOOSE
电缆
光缆 MU 智能单元
过程层
CT/PT ECVT
传统互感器
电子式互感器
传统变电站结构图
AIS数字化变电站结构图
与传统变电站的比较
• 智能化变电站把设备划分在3个功能层上:变电站 层、间隔层、过程层 • 一次设备实现智能化。电子式互感器代替了原来 的电磁式互感器；一次设备采用微处理器设计， 通过数字网络跟二次设备交换数据，取消了原来 的电缆连接 • 二次设备网络化。继电保护、故障录波和电压无 功控制装置等通过数字网络连接，取消原来的电 缆连接。不仅能传送I/O量，还能传送模拟量
IEC61850的目标
• 互操作性
--不同厂家的IED之间交互数据 --使用这些数据实现自己的功能