61850基础学习知识技术介绍

IEC61850基础技术介绍1IEC 61850简介1.1概述IEC61850构建的初衷是为制定一个比以往通信体系更通用、更全面、能够覆盖整个变电站自动化系统的通信标准。

2003年9月至2005年6月，IEC61850的各正式版本陆续正式颁布。

我国也于2007年4月审查通过全部IEC61850标准并将其制定为我国的电力行业标准，代号DL/T860。

IEC61850基于现代以太网技术，采用统一协议，相比于以往变电站通信方法，有如下几个主要特点：➢信息上传速度快：采用以太网技术，而且61850采用了主动上传数据的机制，保证报文能够快速上传。

（传统modbus、103都是采用轮询机制，且大多为485通信，主站获取一次数据需要大量的时间）➢主站软件接入简单：modbus、103由于协议本身缺陷，主站软件接入时需要为每一款装置开发单独的驱动；而61850采用统一协议，模型具备自描述功能，可以采用统一驱动，接入时只需进行配置即可。

➢互操作性强：由于采用统一协议，不同厂家之间装置、装置与主站软件通信没有障碍。

1.261850协议组成IEC61850是一个庞大的协议体系，并非一种单纯的通信规约。

分10部分、14个文件进行阐述，协议结构如下所示：PART 1PART 2PART 3PART 4PART 5PART 6PART 7PART 7-1PART 7-2PART 7-3PART 7-4PART 8PART 9PART 9-1PART 9-2PART 10标准虽然庞大，但从工程应用的角度看，最需要关注的是PART 7，这部分集中对标准模型以及模型实现的功能进行了说明，也是本文档以下内容所关注的重点。

其它部分：1）PART1~5，主要是一些概述以及原则性的说明，可以大致了解，尤其PART1可以看下，了解61850的概况；2）PART6，讲述了对模型进行描述的语言，PART8，讲述如何通过61850实现装置与主站之间的通信、装置与装置之间的通信（GOOSE ），PART9，讲述如何通过61850上传电子式互感器合并单元采样值报文。

这几部分主要讲述如何实现61850各部分功能，是相关研发人员所关注的重点。

3）PART10，讲述一致性测试，是进行61850测试、认证所关注的重点。

2 61850模型 2.1 模型的含义模型是实际物理设备的抽象，简单点来讲，就是用字符形式对装置的功能进行描述。

（modbus 、103是用数字形式的点表来对装置功能进行抽象）采用字符进行抽象的好处是，方便建立层次化的功能描述，而且可以将通用化的功能统一抽象成同一种字符描述、便于不同厂家识别。

61850将模型分为如下层次：（1）逻辑设备：一组逻辑节点的容器，代表某一类功能；（2）逻辑节点：模型的基本单位，代表某一个具体的功能对象，例如一个保护、一个测量对象；（3）数据对象：功能对象的具体特性，例如一个保护对象的定值、动作状态；（4）数据属性：特性值，例如动作状态是0还是1，状态时间是多少等。

2.2模型层次举例一个典型的保护测控装置模型包括如下几种逻辑设备：（可以参看各装置对应的模型说明文档）（1）公用逻辑设备（LD0）：公共信息，包括系统定值，各种自检事件等。

（2）保护逻辑设备（PROT）：包括各种保护功能，典型逻辑节点如下（3）测量逻辑设备（MEAS）：包括各种装置测量信息（4）控制逻辑设备（CTRL）：包括各种开入、开出、开入量保护、操作板信息等；（5）录波逻辑设备（RCD）：故障录波、波形记录、电动机起动报告等内容每个逻辑设备下面都至少包括两个公共逻辑节点LPHD1、LLN0，这两个逻辑节点没有实际功能意义。

2.3逻辑节点举例上述各种逻辑节点各举一个典型进行说明：（1）保护逻辑节点：包括保护状态、保护定值两大类数据，以过流保护为例：表中Mod、Beh、Health、NamPlt是公共数据，每个逻辑节点都包含。

Str、Op为状态数据，代表保护是否启动、动作；Enable及以下部分为定值数据，表示保护运行参数。

（2）测量逻辑节点：包括各种测量值，例如功率、电压、电流等测量数据中存在三相及零序作为一个整体的数据，例如上表中PPV为3个线电压、A包含了三相电流。

（3）控制类逻辑节点：从上表看出，每一个出口都建立了一个单独的数据对象，这些数据都是可以遥控的。

（4）故障录波逻辑节点：包括控制与状态两类数据，典型如下RcdTrg是控制数据，可以执行手动触发录波2.4数据对象举例数据对象的内容由数据类型确定，这些类型定义在61850-7-3中。

上一节中逻辑节点每个数据都有对应数据类型，如CET_INS_0，根据这个类型查找《PMC-XXXX系列保护测控装置IEC61850协议说明》，就可以看到该数据下属结构内容。

以下列举了几种典型的数据内容来说明数据下属层次结构：（1）状态类，例如CET_SPS_0➢stVal代表当前状态值，为BOOL类型，其值为0或者1；➢q为数据品质，表示数据是否可信，可以不用关注；➢t为上次状态值变位的时间，只有在状态变位后才刷新，如果装置有SOE，该时间应与SOE时间一致（并不会完全相等，与时区有关。

因为61850中时间为UTC时间，如果时区为北京时间，则在61850中看到的时间要比装置SOE时间早8小时）➢subEna、subVal、subQ、subID是取代用，不用关注；➢d、dU为数据描述，d为英文描述，dU为中文描述，表示数据代表什么含义。

我们在使用这些状态数据的时候，最主要关心的是状态值stVal、状态时间t，数据描述可以在不清楚数据含义的时候去看，其它属性在应用的时候则无需关注。

（2）保护动作类：这类数据在保护逻辑节点中用得较多，例如CET_ACT_0虽然名称与状态类数据不同，结构也存在较大差异，但其本质上与状态类数据是类似的。

这种类型主要关注状态值general、状态时间t。

（3）测量类：这一类数据普遍嵌套较深，例如一个三相测量量CET_WYE_0其下一层为三相值，每一相均为复数值类型CET_CMV_0该数据属性表中出现了几个新的属性：➢instCVal实时测量值，根据当前值实时刷新的；➢cVal死区测量值，并不会实时刷新，只有当数据变化较大，超过死区计算范围时才会刷新，可以控制测量值不用刷新太快；➢units，测量量的单位；➢db，死区值，控制cVal变化超过哪个范围才刷新。

测量类数据最主要关心的是测量值，也就是instCVal与cVal，时间可以不用关注。

需要注意的是，instCVal与cVal并未达到最底层，其下面还包括幅值与角度，当然，有些测量是没有角度的，就只有幅值这一个量了。

（4）控制类：例如CET_SPC_1这个数据也是比较复杂的，主要包括了两种类型属性：➢状态：与状态类数据类似，属性名也是一样的，包括stVal、q、t，语义与前面状态数据一致；➢控制：用于对数据进行遥控，包括SBOw预置、Oper执行、Cancel取消几种操作。

2.5实际操作以下以851T装置61850模型访问操作为例，说明各个层次的结构。

（使用我们公司软件部开发的工具IEC61850Client）使用工具连接装置后，工具自动获取装置的模型结构：通过通讯读到的逻辑设备名称，是IED名称与逻辑设备名称的组合，IED名称可配置，一般不需要修改，出厂时固定为装置型号，例如图中PMC-851T。

依次点开左侧逻辑设备列表，可以查看到更深层次的模型结构：通过通讯访问到的模型，对逻辑节点下的数据都按照功能约束进行分组。

功能约束代表了属性的一个分类特性，例如MX代表测量量，CF代表配置量，DC代表描述。

继续展开，可以查看到数据属性，例如一个测量数据：361850数据交互工作总结[2015-01-29]1)联系青铜峡汇能电厂值班人员，告知希望配合需要在发电机测控子站添加配置，和现场班长联系，班长意见是将需要添加的配置给短信发给他，他告知主任，看主任是如何安排。

2)和华为项目总包方联系，对现场进度情况进行熟悉，经过了解现场的A1区中建四局的低压柜子正在摆，A2区的高低压柜有部分都排放到位，就剩几个楼层的配电室目前柜子没有到，考虑到此情况，计划过几天之后再到现场去查看核对低压柜的回路，只有确定清楚这些问题才能够确定好1380通讯管理机的配置。

同时也获取直流屏信息，将直流屏的驱动开发申请进行核对。

另外整理需要给华为总部转发的数据模板，如果用户对此点表没有异议，我们就按照这个点表进行配置。

3)对IREALY61850规约接入进行测试学习，通过IEClient61850工具生成配置信息和点表，目前主要是生成配置的数据类型不是太方便，另外接入P3.5进行测试，发现前台的通讯报文显示没有报文，不清楚通讯情况。

去年也进行过测试，我们应用目前的主要问题体现在对61850设备模型和通讯报文种类结构不是很清楚，这两点清楚，61850的优点还是很大。

通过IREALY60的61850规约对逻辑设备模型进行学习，一般设备划分的逻辑设备种类有公用逻辑设备，保护逻辑设备，测量逻辑设备，控制逻辑设备，录波记录逻辑设备。

[勤奋时间][18:30][21:00]1）参加培训交流会议，主要是前两阶段PSC使用的一些问题。

61850数据交互分为如下几种：1）间隔层装置与主站之间数据交互，完成传统的“四遥”、故障录波上送功能；2）间隔层装置之间、装置与智能操作机构之间快速数据交互，即GOOSE交互，这对传统技术是一种变革，其最终目标是使用单一的网络接线替换掉复杂、繁琐的操作回路、出口接线。

3）间隔层装置与合并单元数据交互，也就是采样值数据交互，适用于采用电子式互感器的场合。

虽然上述各种数据交互方式实现方法各异，但是都采用了统一的基于61850模型的数据描述方法。

3.1主站数据交互根据实现方法的不同，61850中主站数据交互方式分为三种：遥测遥信、遥控、录波上传。

3.1.1遥测遥信61850中，遥测遥信数据采用主动上传的方式。

即主站运行后，先对所需要的数据内容以及数据上送方式进行配置，之后，装置根据配置主动产生报文、将数据上送到主站。

实现这种功能的61850机制为报告模型。

报告模型一般定义在公共逻辑节点LLN0中，其功能约束为BR（缓存报告）或RP（非缓存报告）。

缓存报告与非缓存报告之间的区别是，缓存报告将历史报告缓存起来，主站可以将之前遗漏的报告补召回来，而非缓存报告则没有缓存功能。

由于两者之间的区别，缓存报告一般用于遥信事件上传，而非缓存报告用于遥测数据上传。

以一组用于测量数据上传的非缓存报告为例：1）同一个报告内容包括几个对象，例如图中谐波数据包括urcbHar01~05，这几个报告对象所上传的内容相同，可以分别为5个不同的主站软件使用；2）触发选项：配置报告如何产生，包括如下几种触发方式：➢数据改变：数据变化后上传；➢品质改变：品质变化后上传；➢数据更新：不论数据是否变化，只要发生更新即上传；➢完整性：定时上传报告，时间间隔为完整性周期；➢总召唤：通过召唤命令立即上传一次报告。