IEC61850规约及其测试-孙丹

制定IEC61850的目的
• 互操作性 • 不同厂家的IED之间能够交换信息并能够利用交换 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。
概述
• 变电站自动化系统(SAS)，其二次设备从电子机械设备向数字化发 展。采用一些智能电子设备去完成所要求的功能(继电保护、当地 和远方监视和控制等) ，来实现变电站自动化系统。自然，提出了 在智能电子设备之间高效通信的要求，特别是标准协议的要求。 变电站自动化标准化的目的是制定一个满足功能和性能要求的通信 标准。 • IEC61850标准的目的是规定各项要求，并提供一个框架以达到由 不同供应商提供的智能电子设备(IED)的互操作性。 • 标准将保证下述特性： a）全部通信协议集将基于已有的IEC/IEEE/ISO/OSI可用的通信标准 的基础上。 b）采用的协议是开放的并支持设备自我描述，以达到增加新功能 的可能性。（61850－6部分） c）标准将基于电力工业的相关需求的数据对象。（61850－7部分） d）通信的语法和语义将基于采用电力系统相关的共同数据对象。 e）通信标准将考虑到变电站自动化系统是电力系统的一个节点， 例如变电站自动化系统是整个电力控制系统的一个单元。
数字 模拟量 数字 模拟量
站总线
测试同步 过程总线
配置文件
测试功能描述
• • • • • • • • • • • • • • • IEC61850的Client服务测试 功能测试包括以下部分: 1 数据模型（DL/T 860.73和DL/T 860.74） 3 应用关联模型（6.2.4.6） 5 数据集模型（6.2.4.8） 6 取代模型（6.2.4.9） 7 定值组控制模型（6.2.4.10） 8 报告模型（6.2.4.11） 9 记录模型（6.2.4.12） 10 通用变电站事件模型（6.2.4.13） 11 采样测量值传输模型（6.2.4.14） 12 控制模型（6.2.4.15） 13 时间和时间同步模型（6.2.4.16） 14 文件传输模型（6.2.4.17） 15 组合测试（6.2.4.18）
IEC61850规约测试的发展
• 支持数字化变电站的发展
项目实施
已完成内容
61850 服务功能
内部 数据 交互 接口
系统功能
61850 数
据
库
实时库
ACSI
IEC61850数据库软件包 MMS处理 GSE 报文处理 SNTP 报文处理 IEC61850协议软件包
协议管理模块（含关联管理）
网络接口模块
–
• •
正向测试 反向测试
对被测设备提供正常数据的功能测试。仿真系统发 出的报文是模拟正常通讯状况。
–
主要对被测设备的容错、性能等相关的测试。仿真 系统发出的报文是模拟异常通讯状况，通过模拟特 殊的错误或异常报文来测试。
测试系统架构
报文 报文 数字 模拟量 数字 模拟量
背景流及时 间同步报文
通信系统
IEC61850规约及其测试
电力工业电力系统自动化设备质检中心 规约测试实验室 2007年5月21日
IEC61850标准
• IEC61850标准概述 • 相关术语 • 数据模型和ACSI信息服务模型
IEC61850标准背景
• SAS发展到现阶段必须解决互操作问题。
• IEC TC57 用10年时间，为SAS的网络和系统制
定了国际统一的标准。
• 中国等同引用该标准-DL860/T。
IEC61850是什么
• 定义了通信的两个重要内容： 传递什么？ 如何传递？ • 定义了设备和变电站的配置； • 面向未来，通信协议可选择； • 对自动化设备协同工作的方式进行了发展； • 具有通用性，可应用于其他领域； • 是一套技术体系，而不仅仅是通信协议。
• •
ACSI服务模型
• 基本信息模型概述 • 构成域特定的信息模型为∶ • - SERVER(服务器) 代表设备的外部可视性能。所有其它 ACSI模型是服务器的一部分。 – 服务器有两种角色: 和客户通信（大多数服务模型可以和客户 设备通信) ，向对等设备发送信息(例如采样值) 。 • - LOGICAL-DEVICE(LD逻辑设备) 包含由一组域特定应用 功能产生和使用的信息；功能定义为LOGICAL-NODE。 • - LOGICAL-NODE(LN) 包含由域特定应用功能例如过电压 保护或断路器等产生和使用的信息。 • - DATA 提供各种手段去规定包含在 LOGICAL-NODE内的 类型信息，例如带品质信息和时标的开关位置。 • 每个信息模型定义为类。这些类由属性和服务组成。
–
•
仿真系统
指能提供被测设备输入所需的仿真数据的系统，可 以是一台具体嵌入式装置，也可以是一个带仿真软 件的PC机。
–
•
分析系统
通过控制仿真系统，使用各种模拟报文，与被测设 备进行通讯，对被测设备的反馈通讯报文分析，最 后给出报告。
–
•
测试用例
为分析系统实现各种模拟报文所配置的参数称测试 用例。测试用例由组态程序事先配置，或直接从实 际运行系统或测试系统的通讯数据中记录得到
相关术语
• • • • • • • • 智能电子设备 Intelligent Electronic Device IED 一个或者多个处理器协调工作的任何设备具有从或者到一个 外部源接受和发送数据/控制(例如电子多功能表计,数字继电保 护,控制器)的能力。 互操作性 interoperability 来自同一或不同制造商的两个以上智能电子设备交换信息、 使用信息以正确执行规定功能的能力。 逻辑节点 Logical Nodes LN 逻辑节点是交换数据的最小功能。LN是由它的数据和方法所 定义的对象。 抽象通信服务接口 ACSI 抽象通信服务接口(ACSI)：为智能电子设备(IED)提供了抽象 通信服务，例如连接、变量访问、非请求数据传输(报告、设备 控制以及文件传输服务、和所采用的实际通信栈和协议集独立 的一种虚拟接口。
IEC61850规约测试技术
• • • • • 电力系统规约一致性测试概述 相关术语 测试系统架构 测试功能描述 KEMA测试工具简介
一致性测试概述
• 一致性测试是对通信以及因为通信组成了系统 的IED的型式试验，为各厂家的装置实现互操 作做好测试基础。 • 目标：对采用IEC61850协议的变电站二次装置 或站控层设备进行通讯规约的测试分析，包括 正向、反向测试，最终给出一致性评估报告
变电站自动化系统的功能是控制和监视，分成3层∶ 变电站层、间隔层、过程层
数据模型
• • • • • • • 数据建模和服务 仅当逻辑节点能够解释并处理接收的数据(语法和语义)和采用的通信服 务，逻辑节点才能够彼此进行互操作。对赋予逻辑节点的数据对象和它 们在逻辑节点内的标识进行标准化是必要的。 应用的数据和服务可按三个层次建模，第1层描述抽象模型以及在逻辑 节点间交换信息的通信服务，第2，3层定义应用域特定对象模型。它包 括数据类及其属性和与逻辑节点之间关系的规范。 层1：抽象通信服务接口(ACSI) 抽象通信服务接口规定了模型和访问域(变电站自动化)特定对象模型单 元的服务，通信服务提供的机能不仅为了读和写对象值，并可进行其他 的操作例如控制一次设备。 层2：公共数据类 第2层定义了公共数据类(CDC) 。公共数据类定义了由一个或多个属性 组成的结构信息。属性的数据类型可为基本类型(例如INTEGER，在本标 准系列第7-1部分中定义) 。在第3层定义的数据类为应用中特定使用的 CDC特例。 层3：兼容逻辑节点类和数据类 本层定义了兼容对象模型，它规定了逻辑节点类和数据类。兼容逻辑 节点类和数据类的标识和意义(语义)不需要定义任何额外的规范。
• ACSI还包括对数据、数据属性、数据集进行操作服务的模型∶ • a) 数据集模型 将各种数据、数据属性编成组。用以直接访 问、报告、日志。 • b) 取代模型 用其它值代替过程值。 • c) 定值组控制块模型 定义如何从一组定值切换到另一组定 值以及如何编辑定值组。 • d) 报告控制块和 日志控制块 模型 • 描述了基于客户参数集产生报告和日志的条件。过程数据值 的变化(例如状态变化或死区)或由品质变化触发产生报告，记入 日志以备以后检索。报告可立即发送或延迟发送(缓存) 。报告提 供了状态变位和事件顺序信息交换。 • e) 通用变电站事件(GOOSE)控制块 它支持输入和输出值 快速可靠的系统范围分配；IED二进制状态信息(例如跳闸信号)对 等交换。 • f) 采样值传输控制块模型 例如仪用变压器采样值快速循环 传输。 • g) 控制模型 描述控制服务，例如控制设备。 • h) 时间和时间同步模型 为设备和系统提供了时间基准。 • i) 文件传输模型 定义了大型数据块例如程序的交换。
相关术语 –
•
Server服务与Client服务 被测设备
通常通讯功能由Server端与Client端共同完成，Server 服务端提供数据，Client服务端得到数据。
–
•
Байду номын сангаас
指被测试的设备，检验其完成通讯规约的Server服务 以及Client服务的能力，通常间隔层设备提供Server 服务，站控层设备提供Client服务，对于某些通讯控 制器，可能同时提供Server服务和Client服务。
KEMA测试工具简介
• KEMA是世界公认的国家级测试认证机构，是欧洲最 具权威的认证机构之一 ，就IEC61850测试来说，目前 较有世界影响力的唯有KEMA公司一家。 • 电力系统规约测试实验室，拥有从荷兰引进的、具有 国际性权威的产品认证与检测工具－KEMA规约测试 软件包。其中包括： • 1.UniCA 61850 Analyzer • 2.UniCASim 61850 Client • 3.UniCASim 61850 GOOSE • 4.UniCASim 61850 Server