IEC 61850标准
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。
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。
变电站通信网络和系统(IEC 61850)标准概述
变电站通信网络和系统（IEC 61850）标准概述由于现有的规约五花八门、缺乏统一性，数字化（智能化）变电站成为发展方向，性能和速度已不再是问题，因此产生了IEC 61850标准。
IEC 61850系列标准吸收国际先进新技术，并且大量引用了目前正在使用的多个领域内的其它国际标准作为61850系列标准的一部分。
所以它是一个十分庞大的标准体系，确切地说，它是一种新的变电站自动化的设计、工程、维护、运行方法准则。
IEC 61850系列标准的全称：变电站通信网络和系统（Communication Networks and Systems in Substations），它规范了变电站内智能电子设备（IED）之间的通信行为和相关的系列要求。
IEC 61850的关键技术：1)变电站三层接口2)采用模型思想进行对变电站统一建模3)抽象通信服务和特定通信服务4)统一的配置描述语言5)IEC 61850标准包括10个部分：6)IEC 61850-1基本原则，包括了适用范围和目的，定义了变电站内IED（电子式互感器Intelligent Electronic Device）之间的通信和相关系统要求，并论述了制定一个适合标准的途径和如何对待通信技术革新等问题。
7)IEC 61850-2术语，给出了IEC 61850文档中涉及的关于变电站自动化系统特定术语及其定义。
8)IEC 61850-3总体要求，详细说明系统通信网络的总体要求，重点是质量要求（可靠性、可用性、可维护性、安全性、数据完整性以及总的网络要求），还涉及了环境条件（温度、湿度、大气压力、机械振动、电磁干扰等）和供电要求的指导方针，并根据其他标准和规范对相关的特定要求提出了建议。
9)IEC 61850-4系统和项目管理，描述了对系统和项目管理过程的要求以及对工程和试验所用的专用调度要求。
主要包括：工程过程及其支持工具，，整个系统及其IED的生命周期，系统生命期内的质量保证供三个方面。
IEC61850标准
IEC61850标准的学习IEC61850是一个变电站自动化系统通信体系标准，而不是一个简单的通信协议。
这个标准不仅适用于变电站自动化内部通信网络，也适用于配电自动化、电能计量系统、发电厂自动化系统和其它相关领域。
在网络通信层面：IEC61850标准总结了电力生产过程的特点和要求，归纳出电力系统所必需的信息传输的网络服务，设计出抽象通信服务接口ACSI，它独立于具体的网络应用层协议(例如，目前采用的MMS协议)，与采用的网络(例如现在采用的IP)无关。
考虑到TCP/IP、OSI、现场总线等各种各样的通信系统己经建立起来，IEC61850引入了特殊通信服务映射(SCSM)的概念。
SCSM的内容，就是根据系统需求(例如，最大允许延时)将ACSI的信息模型和信息交换方法映射到具体的通信技术，例如，MMS、FMS、DNP或EIC60870一5等应用层协议。
由于电力系统生产的复杂性，对信息传输的响应时间也有不同的要求，在变电站的过程内可能采用不同类型的网络，IEC61850这种体系结构很容易适应这种变化，只需要改变SCSM或者使用系列SCSM的组合，就可以利用最合适的技术来为变电站自动化系统功能提供支持。
IEC61850标准包括如下十部分内容:1.IEC61850一1基本原则，即IEC61850标准概述，包括适用范围和目的，定义了变电站内IED（智能电子设备）之间的通信和相关系统要求，并论述了制定一个适用标准的途径和如何对待通信技术革新等问题。
2.IEC6185O一2术语，给出了IEC61850文档中涉及的关于变电站自动化系统特定术语及其定义。
3.IEC6185O一3总体要求，详细说明系统通信网络的总体要求，重点是质量要求(可靠性、可用性、可维护性、安全性、数据完整性以及总的网络要求)，还涉及了环境条件(温度、湿度、大气压力、机械震动、电磁干扰等)和供电要求的指导方针，并根据其他标准和规范对相关的特定要求提出了建议。
IEC61850标准介绍
F2
PD1
PD2
LN5 LN4
PC23
PD3
重要术语
功能、逻辑节点和物理设备的之间的关系实例
逻辑节点组类型
逻辑节点组类型 保护功能逻辑节点组（P） 保护相关功能逻辑节点组(R) 控制逻辑节点组(C) 通用引用逻辑节点组(G) 接口和存档逻辑节点组(I) 自动控制逻辑节点组(A) 计量和测量逻辑节点组(M) 传感器监视逻辑节点组(S) 开关设备相关逻辑节点组(X) 仪用互感器逻辑节点组(T) 电力变压器逻辑节点组(Y) 其它电力设备逻辑节点组(Z) 系统逻辑节点组(L) 个数 28 10 5 3 4 4 8 4 2 2 3 15 3
功能分类
系统支持功能
网络管理 时间同步 物理装置自检
运行或控制功能
系统配置或维护功能
节点标识 软件管理了 配置管理 逻辑节点运行模式控制 设定 测试模式 系统安全管理
访问安全管理 控制 指示瞬时变化的运行使用 同期分合（定点分合） 参数集切换 告警管理 事件（管理和）记录 数据检索 扰动/故障记录检索
什么是IEC 61850?
IEC 61850系列标准吸收了多种国际最先进的新技术， 并且大量引用了目前正在使用的多个领域内的其它国 际标准作为61850系列标准的一部分。所以它是一个十 分庞大的标准体系，而不仅仅是一个通信协议标准 IEC 61850看起来很像又一新的协议。其实它不是。确 切地说，它是一种新的变电站自动化的方法，一种影 响工程、维护、运行和电力行业组织的新方法 它采用面向对象的建模技术，面向未来通讯的可扩展 架构，来实现“一个世界，一种技术，一个标准”的 目标
P…
IEC61850通信标准
IEC61850标准简介 标准简介
Part7 基本通信结构和模型
61850原理和模型，分别从应用、设备、 61850-7-1 原理和模型，分别从应用、设备、通信的观 点为对象建模，模型分别是逻辑节点及数据、逻辑设备/ 点为对象建模，模型分别是逻辑节点及数据、逻辑设备/ 物理设备、客户/服务器，另外简要介绍了61850 61850物理设备、客户/服务器，另外简要介绍了61850-7-2，3，-4的内容及相互关系 61850抽象通信服务接口(ACSI) 61850-7-2 抽象通信服务接口(ACSI) 6185061850-7-3 公共数据类 6185061850-7-4 兼容的逻辑节点类和数据类 6185061850-7-2，-3，-4，详尽的描述了各种对象模型的数 据类和服务， 61850的前提和基础。 据类和服务，是61850-8和-9的前提和基础。
远方保护
IF7：站层和远方工程师之间交换数据 ：
传感器
操作机构
IF8：间隔层之间直接快速交换数据， ：间隔层之间直接快速交换数据， 如联锁 IF9：站层之间交换数据 ： IF10：站层和远方控制中心之间交换 ： 数据
过程层
HV 设备
IEC61850标准简介 标准简介
Part6 变电站配置描述语言
展示了变电站配置语言SCL（ 展示了变电站配置语言SCL（Substation SCL Language），用来描述通信相关的IED ），用来描述通信相关的 Configuration Language），用来描述通信相关的IED 配置和参数、变电站系统配置、 配置和参数、变电站系统配置、数据结构及它们之间的 关系。主要目的是在不同厂家的IED IED配置工具和系统配 关系。主要目的是在不同厂家的IED配置工具和系统配 置工具之间提供一种可兼容的传输方式， 置工具之间提供一种可兼容的传输方式，实现可共同使 用的通信配置数据的交换。 用的通信配置数据的交换。 IEC61850模型 IEC61850模型 XML语言 XML语言
IEC61850标准
实时通信
GOOSE、采样值 章节7-2 变电站/装置基
本通信结构(ACSI)
映射
章节8-1 SCSM映射到MMS和ISO/IEC 8802-3
要 总 信 章节9-1 SCSM映射-通过单向多路点对点串行
管 体 要 求 要求
理 求
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
IEC61850的简介
• 设备建模
如何为设备建立模型？ 采用模型中服务（services）的方式完成
电力系统通信的多种通信内容 设备的整体逻辑模型采用树形方式，层次
清晰，便于查询 为了规范模型结构，IEC61850标准预先定
义了部分逻辑节点模型
IEC61850标准
IEC61850的简介
XCBR 断路器 XSWI 隔离开关 TCTR 电流互感器 TVTR 电压互感器 SIMG 绝缘介质监视 CSWI 开关控制器 PTOC 带时限过电流 PTRC 保护跳闸条件
IEC61850标准
数字化变电站通信系统
IEC61850标准
GOOSE应用
GCB的通过客户端访问 发送为Peer-to-Peer 对等通信
订阅/发布方式，双方的关系体现 利用IEEE 802.1p/q标准
高优先级，传输速度快，理论传输时间<4ms
IEC61850标准
GOOSE应用
重发机制 T0没有事件发生时的重发时间(最小间隔) T1发生事件后的最短的重发时间(最大间隔) T2、T3逐渐接近T0 T1<T2<T3<T0
IEC61850标准
IEC61850的简介
• 各章节介绍
系
章 节
章
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
变压器、母线、线路等一次设备的保护、控制等
保护、测控等二次设备的管理、维护等
向控制中心传输实时数据/执行各种调度命令
控制中心
SAS是整个电网运行与 控制的基石
变电站
变电站 … 发电厂
1 智能变电站与IEC 61850
智能变电站是智能电网的重要内容
发电 输电
变电领域的发展重点 是智能变电站
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
3 IEC 61850信息模型
IEC 61850模型与103模型
103模型： 点表形式，按照索引号进 行访问 IEC 61850模型： 面向对象的分层模型，按 照分层对象名称进行访问
变电
调度
智能 电网
用电 配电
智能变电站对智能电 网的建设将起到先驱 作用
1 智能变电站与IEC 61850
采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备
，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共
享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量
、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根
据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线 分析决策、协同互动等高级功能的变电站 (Q/GDW 383-2009,智能变电站技术导则)
2 IEC 61850标准内容概述
信息模型
物理设备 逻辑设备 5 模板 7-3 公共数据类 逻辑节点
信息服务模型
面向站控层的通信
MMS报文 8-1
7-2
面向过程层的通信
数据对象
数据属性 建模方法
7-4
SV报文
9-1/9-2
GOOSE报文 8-1
7-1
设备与系统的描述
6
内容提要
1 智能变电站与IEC 61850
R
O(x1,y1)
列表表示圆上每 一个点的坐标
给出圆心坐标和 半径，方程表示
3 IEC 61850信息模型
数据单元 类型 类型标识
可变结构限定词
<29>: 传送带标志的状态变位 <1>: 自发（突发）
传送原因 公共地址 信息体 标识符 功能类型
<178>: 线路保护 <78>: 距离保护I段出口
信息序号
IEC 61850标准
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模型的描述方法 6 IEC 61850的应用现状和展望
1 智能变电站与IEC 61850
变电站自动化系统（SAS）的作用
IEC 61850标准中引用的14个通信协议
4 IEC 61850通信服务模型
GOOSE报文的格式
参数名
DatSet AppID GoCBRef T StNum
参数类型
ObjectReference VISIBLE STRING 65 ObjectReference EntryTime INT32U
数据集的概念
GndPDIS1 Op 逻辑 节点 GndPDIS2 Op GndPDIS3 Op 数据对象 general PhsA PhsB PhsC general PhsA PhsB PhsC general PhsA PhsB PhsC 数据属性 GndPDIS1.Op.general GndPDIS1.Op.PhsA GndPDIS1.Op.PhsB GndPDIS1.Op.PhsC GndPDIS2.Op.general
IEC 61850标准的重要意义
规范间隔层与站控层之间的通信，取代传统的
103规约 规范间隔层与过程层之间的通信（采样值和跳 闸命令） 是智能变电站的关键技术之一 建立统一信息模型
1 智能变电站与IEC 61850
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。
物理设备 PHD 逻辑设备 LD
逻辑节点类 LN
模板 数据对象类 DO 数据属性 DA
92个
500多个
29个
公共数据类 CDC
3 IEC 61850信息模型
距离保护逻辑节点模板：PDIS（1/2）
数据对象名
Str Op PoRch PhStr GndStr DirMod PctRch Ofs pctOfs RisLod AngLod
3 IEC 61850信息模型
数据对象 物理设备 公共逻辑设备 保护逻辑设备 录波逻辑设备 逻辑设备 PPPDIS1 PPPDIS2 PPPDIS3 PGPDIS1 PGPDIS2 PGPDIS3 …… 逻辑节点 三段式相间距离 三段式接地距离 Op Str PhStr 相间距离 启动定值 PoRch Ofs LinAng
过程设备的数字化
智能终端
IEC 61850标准
• 信息传输的网络化
网络通信技术
1 智能变电站与IEC 61850
光纤代替电缆，设计、安装、调试都变得简单
模拟量输入回路和开关量输入输出回路都被通信
网络所取代，二次设备硬件系统大为简化 统一的信息模型，避免了规约转换，信息可以充 分共享 可观测性和可控性增强，产生新功能和新应用： 如站域保护控制
ACD：方向保护激活 ACT：保护激活 ASG：模拟定值 ING：整数状态定值
CDC类型
ACD ACT ASG ASG ASG ING ASG ASG ASG ASG ASG 启动 动作
说明
M/O
M M O O O O O O O O
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
DO LN LD PHD
数据对象 逻辑节点
接地距离I段：PDIS1 接地距离II段：PDIS2 接地距离III段：PDIS3
逻辑设备 公用/保护/测量/控制/录波 物理设备 实际的保护装置
分层模型
3 IEC 61850信息模型
IEC 61850的模型框架
公共LD：装置告警/装置自检信息 保护LD：保护启动/保护动作/定值/压板信息 测量LD：交流量/直流量 控制及开入LD：断路器/刀闸/变压器分接头 录波LD：录波信息
信息元素集 信息体时标
256个语义
<79>: 距离保护II段出口 <80>: 距离保护III段出口
103模型：线性模型
3 IEC 61850信息模型
DA
数据属性
general phsA phsB phsC Str Op
是否动作（总） A相是否动作 B相是否动作 C相是否动作 保护启动 保护动作
1 1 0 0
O
3 IEC 61850信息模型
距离保护逻辑节点模板：PDIS（2/2）
数据对象名
TmDlMod
OpDlTmms
CDC类型
SPG ING
说明
动作时间延迟模式 动作时间延迟
M/O
O O
PhDlMod
PhDlTmms GndDlMod GndDlTmms X1
SPG
ING SPG ING ASG
相间故障动作延时模式
分合闸控制，变压器抽头控制 录波数据文件的传输
4 IEC 61850通信服务模型
应用层 7 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 7 6 5 4 3 2 1
数据链路层 物理层
2 1
数据链路层 物理层
103协议结构 专用传输协议
IEC 61850协议结构 通用的网络传输协议
4 IEC 61850通信服务模型
值/值域/解释
数据集的路径 应用标识 GOOSE控制块路径 时标 状态号（事件计数器）
SqNum
Test ConfRev NdsCom GOOSEData[1～n]
INT32U
BOOLEAN INT32U BOOLEAN
序列号（报文计数器）
测试标识位 配置版本号 需要重新配置 数据集成员1~n
4 IEC 61850通信服务模型
相间故障动作时间延时 单相故障动作时间延时模式 单相故障动作时间延时 线路正序阻抗
O
O O O O
LinAng
K0Fact K0FactAng RsDlTmms
ASG
ASG ASG ING
线路阻抗角
零序补偿系数K0 零序补偿系数角 复归延时
O
O O O
SPG：单点状态定值
ING：整数状态定值
ASG：模拟定值
MMS 制造报文规范
2）保护与智能终端
状态信息（GOOSE）开关量
SV
GOOSE 智能 终端
3）保护与合并单元
采样值信息（SV） 模拟量
合并 单元
4 IEC 61850通信服务模型
MMS服务模型
定值组控制块模型 报告控制块 日志控制块模型 控制模型 文件传输模型 ……
定值的读/写/切换
保护动作信号上传当地监控 事件顺序记录的检索
面向站控层的通信
MMS报文 8-1
7-2
5
模板 7-3 公共数据类
逻辑节点
面向过程层的通信
数据对象
数据属性 建模方法
7-4
SV报文
9-1/9-2
GOOSE报文 8-1