IEC61850規(guī)約整體介紹

1、 規(guī)約整介 體念1.1 IEC61850 準(zhǔn)定背同傳統(tǒng)的 IEC60870-5 標(biāo)準(zhǔn)相比 不僅僅是一個(gè)單純的通信規(guī)約，而且 是數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)了變電站自動(dòng)化的設(shè)計(jì)開、工程、維護(hù)等各個(gè) 領(lǐng)域該標(biāo)準(zhǔn)通過對(duì)變電站自動(dòng)系統(tǒng)中的對(duì)象統(tǒng)一建模用面向?qū)ο蠹夹g(shù)和獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò) 結(jié)構(gòu)的抽象通信服務(wù)接口強(qiáng)設(shè)備之間的互操作性以不同廠家的設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)無 縫連接從而大大提高變電站自動(dòng)化技術(shù)水平和安全穩(wěn)定行水,實(shí)現(xiàn)完全互操作。 解的主要問題（1 網(wǎng)絡(luò)通信（2 變電站內(nèi)信息共享和互操作；（3 變電站的集成與工程實(shí)施。1.2 IEC61850 要基名MMSManufacturing 制造報(bào)文規(guī)范GOOSE： sub

2、station events 面通用對(duì)象的變電站事件SVsampled value 采值：LOGICAL-DEVICE 邏設(shè)備，代表典型變電站功能集的實(shí)體：LOICALNODE 邏節(jié)點(diǎn)，代表典型變電站功能的實(shí)體CDC:common DATA （） 公數(shù)據(jù)類：位于自動(dòng)化設(shè)備中能夠被讀、,意義的結(jié)構(gòu)化應(yīng)用信息.DA:data attribute數(shù)屬性，數(shù)據(jù)屬性IEC 1）命名LD/LNFC FC constraint 能約束： constrained 能約束數(shù)據(jù)屬性互操作性：同一或不同制造商提供的兩臺(tái)或多臺(tái) IED 交信息并用這些信息正確地配 合工作的能力。服務(wù)器：為客戶提供服務(wù)或發(fā)出非請(qǐng)求報(bào)文的

3、實(shí)體?？蛻舳?服務(wù)器請(qǐng)求服務(wù)以及接收來自服務(wù)器非請(qǐng)求報(bào)文的實(shí)體。1。3 IEC61850 約容層關(guān) 規(guī)文本總共有十個(gè)部分，每個(gè)部分的名稱和關(guān)系圖 。第六部分規(guī)定了用于變電站智能電子設(shè)備配置的描述語言言稱作變站置 述言SCL用于描述按照 和 DL/T 7x 標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)的智能電子設(shè)備配置 和通信系統(tǒng)，規(guī)范描述變電站自動(dòng)化系統(tǒng)和變電站（開關(guān)場）間關(guān)系。 句元素由五 部分構(gòu)成：信頭變電描（電壓等級(jí)、間隔層電力設(shè)備、結(jié)點(diǎn)等智能電設(shè) 描（訪問點(diǎn)、服務(wù)器、邏輯備、邏輯結(jié)點(diǎn)、實(shí)例化數(shù)據(jù) DOI 等通信系、據(jù)型 模.建立通信模型要求定義眾多對(duì)象（如，數(shù)據(jù)對(duì)象、數(shù)據(jù)集、報(bào)告控制、登錄控制）以及 對(duì)象提供的服務(wù)（取數(shù)

4、、設(shè)定、報(bào)告、創(chuàng)建、刪除在本系列標(biāo)準(zhǔn)中第 X 部分中 用明確接口來定義。為利用通信技術(shù)的長處IEC61850 系標(biāo)準(zhǔn)中，不定義新的開放式系 統(tǒng)互聯(lián) 協(xié)議棧，僅在本系列標(biāo)準(zhǔn)的第 部和第 9 部分別規(guī)定了在現(xiàn)有協(xié)議棧上的標(biāo)準(zhǔn)映射。第八部分規(guī)定了 ACSI抽通服接， DL/T 860。）的象服到 （造文范GB/T16720-2005和 ISO/IEC88023 幀之的射第十部分一致性要求調(diào)查和確定它們的有效性是系統(tǒng)和設(shè)備驗(yàn)收的重要部分統(tǒng) 和設(shè)備的互操作性，本標(biāo)準(zhǔn)系列10分規(guī)定了變電站自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備的一性測試方法， 給出了建立測試條件和系統(tǒng)測試的導(dǎo).介紹概述術(shù)語總體求系統(tǒng)工程理功能設(shè)備型的信要變電自動(dòng)

5、系統(tǒng)構(gòu)語基本信結(jié)和模一致測試Part 1Part 2Part 3Part 4Part 5Part 6Part 7Part 10Part 8通信務(wù)映MappingStack AMappingStack AMappingStack XMappingStack YPart 9通信務(wù)映Station/Interbay (LAN)Porcess (LAN)圖 1 規(guī)約十個(gè)部分的名稱和關(guān)系圖1.4 數(shù)化電的次系控制中心107技術(shù)服務(wù)變電站層功A9功1，61，68間隔層繼電保護(hù)3控制繼電保護(hù)3控制22，5 4，5過程層遠(yuǎn)方保護(hù)高壓設(shè)備遠(yuǎn)方保護(hù)高壓設(shè)備圖 數(shù)化變電站層次和服務(wù)關(guān)系圖圖 十個(gè)數(shù)字連接具體是：（1

6、 間隔層裝置與變電站監(jiān)控系統(tǒng)之間交換事件和狀態(tài)數(shù)MMS（2（3（4（5（6（7（8（9（10間隔層裝置與遠(yuǎn)方保護(hù)交換數(shù)據(jù) 私有規(guī)約,來發(fā)展也可用以太網(wǎng)方式借 用 或 SMV間隔內(nèi)裝置間交換數(shù)GOOSE過程層與間隔層交換采樣數(shù)據(jù)SMV過程層與間隔層交換控制和狀態(tài)數(shù)間隔層裝置與變電站監(jiān)控系統(tǒng)之間交換控制數(shù)MMS監(jiān)控層與保護(hù)主站通MMS間隔間交換快速數(shù)據(jù)GOOSE變電站層間交換數(shù)據(jù)MMS變電站與控制中心交換數(shù)不在標(biāo)準(zhǔn)范圍，也有用戶希望采用 1。5 IEC61850 型層關(guān)物理設(shè)備映射到 IED，然后將各個(gè)功能分解 LN，織成一個(gè)或者多個(gè) LD.每個(gè)功能 的保護(hù)數(shù)據(jù)映射到 DO，且根據(jù)功能約束FC)行

7、拆分并映射到若干個(gè) （見圖 圖 ICD 模型的基本層次示意圖2、 務(wù)從裝置研發(fā)角度來看， IEC61850 標(biāo)的服務(wù)實(shí)現(xiàn)主要分為三個(gè)部分： MMS 服務(wù)、 GOOSE 服務(wù) 服務(wù)其中，MMS 務(wù)用于裝置和后臺(tái)之間的數(shù)據(jù)交互GOOSE 服 務(wù)用于裝置之間的通訊SMV 服用于采樣值傳輸三服務(wù)之間的關(guān)系見圖 在裝置和后 臺(tái)之間涉及到雙邊應(yīng)用關(guān)聯(lián)，在 GOOSE 報(bào)文和傳輸采樣值中涉及多路廣播報(bào)文的服務(wù)。 雙邊應(yīng)用關(guān)聯(lián)傳送服務(wù)請(qǐng)求和響應(yīng)（傳輸無確認(rèn)和確認(rèn)的一些服務(wù)）服務(wù) ，多路廣播應(yīng)用 關(guān)聯(lián)（僅在一個(gè)方向）傳送無確認(rèn)服.目前PCS 系裝置 模支上述所有服 務(wù)o n l q r es e u p n o

8、 n l q r es e u p n Physical Device ServicesPhysical Device Server ClientApplicationControl requestresponseCoreo tereportDataI/O dataDataData I/O ApplicationPhysical Device Server or DataDataI/O dataApplication圖 4 MMS、GOOSE 和 SMV 三服務(wù)的關(guān)系圖如果把 IEC61850 標(biāo)的服務(wù)細(xì)化主要有報(bào)事件狀態(tài)上)、日志歷史記錄上送、 快速事件傳送采值傳送遙遙定值讀寫服務(wù)錄保護(hù)故障

9、報(bào)告時(shí)同步、 文件傳輸、取代，以及模型的讀取服務(wù)。細(xì)化服務(wù)和模型之間的關(guān)系見圖 。1Control BlocksBUFFEREDREPORT0.*CTRLBLOCK0.*1.*11.*0.*0.*UNBUFFEREDREPORTCTRLBLOCKLOGCONTROLBLOCK0.*0.*0.*1LOG10.1111111110.10.10.10.1SETTINGGROUPCONTROLBlock GOOSECONTROLBLOCKGSSECONTROLBLOCKMULTICASTSAMPLEDVALUECTRLB.0.*0.*0.*110.1UnICASTSAMPLEDVALUECTRLB.0

10、.*1.*0.*0.*1 1 1 1 1DataSet1 1111.*DataAttributeSubstitutionTime0.*Control File圖5 IEC 61850 2的模型和服的關(guān)系圖從用戶使用角度來看 準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)主要分為客戶后器裝 配置工具三個(gè)部分。配置文件是聯(lián)系三者的紐帶。2.1 MMS 服 MMS 紹MMSmanufactoring specification ）制造報(bào)規(guī)是 標(biāo)準(zhǔn)所定 義的一套用于工業(yè)控制系統(tǒng)的通信協(xié)議。MMS 是 ISO 開和維護(hù)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下計(jì)算機(jī)或 IED 之交換實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和監(jiān)控 信息的一套獨(dú)立的國際標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文規(guī)它獨(dú)立于應(yīng)用和設(shè)備的開發(fā)者M(jìn)MS 特介紹如

11、下：（1 定義了交換報(bào)文的格式；結(jié)構(gòu)化層次化的數(shù)據(jù)表示方法可以表示任意復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 編碼可以適用于任意計(jì)算機(jī)環(huán)境（2 定義了針對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象的服務(wù)和行為;（3 為用戶提供了一個(gè)獨(dú)立于所完成功能的通用通信環(huán)境。2.1。2 MMS 能（1 信號(hào)上送開入、事件、報(bào)警等信號(hào)類數(shù)據(jù)的上送功能通過 BRCB（有沖告制）實(shí)， 映射到 MMS 的寫和報(bào)告服務(wù)有緩沖報(bào)告控制塊以實(shí)現(xiàn)遙信和開入變化上送、 周期上送、總召、事件緩存。由于采用了多可視的實(shí)現(xiàn)方案，事件可以同時(shí)送到多個(gè)后（2 測量上送遙測護(hù)測量類數(shù)據(jù)的上送功通過 URCB（無沖報(bào)告控制塊現(xiàn)映到 MMS 的讀寫和報(bào)告服務(wù)過緩沖報(bào)告控制塊以實(shí)現(xiàn)遙測的變化上比死

12、區(qū)和零漂 周期上送、總召。由于采用了多可視的實(shí)現(xiàn)方案，使得事件可以同時(shí)送到多個(gè)后臺(tái)。（3 定值定值功能通過定制控制SGCB來實(shí),射到 的寫服務(wù)過定制控制塊， 可以實(shí)現(xiàn)選擇定值區(qū)進(jìn)行召喚、修改、定制區(qū)切換。（4 控制遙控、遙調(diào)等控制功能通過 IEC61850 的控制相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)，映射到 MMS 的寫 和報(bào)告服務(wù) 提多種控制類, 系裝置實(shí)現(xiàn)了增強(qiáng)型 功和直控功 能，支持檢同期、檢無壓、閉鎖邏輯檢查等功能。（5 故障報(bào)告故障報(bào)告功能通過 RDRE 邏節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)，映射到 MMS 報(bào)告和文件操作服務(wù)。 錄波文件產(chǎn)生時(shí) 下的 RcdMade FltNum 通報(bào)告上送到后臺(tái);臺(tái)以如下方式召喚故障報(bào)告：IED

13、 名稱LD 名稱_障序號(hào)_.HDR（CFGDAT)。統(tǒng)一規(guī)范的故障報(bào)告采用 XML 格存放在 HDR 文件,容如下：2。2 GOOSE 務(wù) GOOSE 介紹 標(biāo)中定義的面向通用對(duì)象的變電站事件GOOSE ) 以速的以太網(wǎng)多播報(bào) 文傳輸為基礎(chǔ)，代了統(tǒng)智能子備 IED)之間接的信式 ，邏輯節(jié)點(diǎn)間 的通信提供了快速且高效可靠的方法。GOOSE 服支持由數(shù)據(jù)集組成的公共數(shù)據(jù)的交換，主要用于保護(hù)跳閘、斷路器位置， 聯(lián)鎖信息等實(shí)時(shí)性要求高的數(shù)據(jù)傳輸GOOSE 服的信息交換基于發(fā)/閱機(jī)制基礎(chǔ)上， 同一 網(wǎng)的任一 IED 設(shè)備，即以為閱接收據(jù)也以為布為 他 IED 設(shè)備供據(jù)樣可以使 IED 備之間通訊數(shù)據(jù)的增

14、加或更改變得更加容易實(shí). GOOSE 功能PCS 系列裝置使用獨(dú)立的高性能 板來實(shí)現(xiàn) 功，具有很高的實(shí)時(shí)性和 可靠性。板卡自帶的兩個(gè)百兆全雙工光纖以太網(wǎng)接口 , 可以分別對(duì)應(yīng)不同的 VLAN 網(wǎng) 絡(luò)GOOSE 網(wǎng)配置提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性（1 GOOSE 發(fā)機(jī)制為了保證 GOOSE 服務(wù)的實(shí)時(shí)性和可靠性 報(bào)采用與基本編碼規(guī)則BER)相關(guān) 的 1 語編碼后不經(jīng)過 協(xié)議直接以太鏈層傳輸并用特殊的收 發(fā)機(jī)制。GOOSE 報(bào)文發(fā)送采心跳文和位文速重發(fā)相結(jié)合的機(jī)制。在 GOOSE 數(shù)集 中的數(shù)據(jù)沒有變化的情況,送時(shí)間間隔為 的跳報(bào)文文的狀態(tài)stnum)不變， 順序號(hào)sqnum)遞增。當(dāng) 數(shù)據(jù)集中的數(shù)

15、據(jù)發(fā)生變化情況下，發(fā)送一幀變位報(bào)文， 以時(shí)間間隔 ，T1， 進(jìn)行變位報(bào)文快速重發(fā)。數(shù)據(jù)變位后的報(bào)文中狀態(tài)號(hào) 增加，順序號(hào)（sqnum）從零開始。GOOSE 接可以根據(jù) 文中允許存間 ）檢 測鏈路中斷 據(jù)接收機(jī)制可以分為單幀接收和雙幀接收兩智能操作箱使用雙幀 接收機(jī)制收兩幀 數(shù)相同的報(bào)文后更新數(shù)據(jù)其他保護(hù)和測控裝置使用單幀接 收機(jī)制，接收到變位報(bào)文 變)以后，立刻更新數(shù)據(jù)。當(dāng)接收?qǐng)?bào)文中狀態(tài)號(hào)stnum 不變的情況下，使用雙幀報(bào)文確認(rèn)來更新數(shù)（2 GOOSE 警功能GOOSE 對(duì)發(fā)過程中產(chǎn)生的異常情況進(jìn)行報(bào)主要分: A 網(wǎng)B 網(wǎng)鏈報(bào)警， GOOSE 配置不一致報(bào)警GOOSE A 網(wǎng)B 網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴報(bào)警

16、.GOOSE A 網(wǎng)B 網(wǎng)鏈報(bào)警：在兩倍的報(bào)文允許生存時(shí)間 TATL（ ） 沒有收到正確的 報(bào),產(chǎn)生 GOOSE A 網(wǎng)/ 網(wǎng)鏈報(bào)警。GOOSE 配置不一致報(bào)警GOOSE 發(fā)方和訂閱方中 GOOSE 制塊的配置版本號(hào)等屬 性必需一致，否則產(chǎn)生 配置不一致報(bào)警。GOOSE A 網(wǎng)/ 網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴報(bào)警：當(dāng) GOOSE 網(wǎng)中產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)風(fēng)網(wǎng)絡(luò)端口流量超過正 常范圍出現(xiàn)異常報(bào)文時(shí),產(chǎn)生 GOOSE A 網(wǎng)B 網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴報(bào)警（3 GOOSE 修功能當(dāng)裝置的檢修狀態(tài)置 1 時(shí)，裝置發(fā)送的 報(bào)文中帶測試（）志接收端 就可以通過報(bào)文的 標(biāo)志獲得發(fā)送的置檢修狀.當(dāng)發(fā)送端和接收端置檢修狀態(tài)一致時(shí) 裝置對(duì)接收到的 數(shù)進(jìn)行正常

17、處理當(dāng)發(fā)送端和接收端置檢修狀態(tài)不一致時(shí)裝置 可以對(duì)接收到的 數(shù)做相應(yīng)處理保證檢修的裝置不會(huì)影響到正常運(yùn)行狀態(tài)的裝置，提高了 GOOSE 檢修的靈活性和可靠性。2.3 SMV 務(wù)2。 紹采樣值的傳輸所交換的信息是基于發(fā)布 訂機(jī) . 在送發(fā)布方將值寫入發(fā)送緩沖 區(qū)；在接收側(cè)訂戶從當(dāng)?shù)鼐彌_區(qū)讀值。在值上加上時(shí)標(biāo)可以校驗(yàn)值是否及時(shí)刷新。通 信系統(tǒng)負(fù)責(zé)刷新訂戶的當(dāng)?shù)鼐彌_在一個(gè)發(fā)布方和一個(gè)或多個(gè)訂戶之間有兩種交換采樣值方法。一種方法采用 MULTICAST-APPLICATION-ASSOCIATION（多路廣播應(yīng)用關(guān)聯(lián)控制塊 另一種方 法 采 用 TWOASSOCIATION (unicast samp

18、led control, USVCB 雙應(yīng)用關(guān)聯(lián)即單路傳播采樣值控制塊 USVCB 按定的采樣率對(duì)輸入進(jìn) 行采樣。由內(nèi)部或者通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)采樣的同步。采樣存入傳輸緩沖區(qū)。網(wǎng)絡(luò)嵌入式調(diào)度程序?qū)⒕彌_區(qū)的內(nèi)容通過網(wǎng)絡(luò)向訂戶發(fā)送。采樣率為映射特定參數(shù)。 采樣值存入訂戶的接收緩沖區(qū).一組新的采樣值到達(dá)了接收緩沖區(qū)就通知應(yīng)用功能。多點(diǎn)傳 送采樣值服務(wù)的映射見表 。表 1 多點(diǎn)傳送采樣值服務(wù)的映MSVCB 類服務(wù)SendMSVMessageGetMSVCBValueSetMSVCBValue服務(wù)MSV 信息的傳送直接映射到數(shù)據(jù)鏈路層 映射到 MMS 讀服務(wù)映射到 MMS 寫服務(wù)2。 GOOSE 常用重概（1

19、以太網(wǎng)地址用于采樣值傳輸時(shí),配置 ISO/IEC 88023 多傳送的目標(biāo)地址,采用唯一的 ISO/IEC 8802-3 地址。表 2 建議的多點(diǎn)傳送地址示例建議的取范圍服務(wù)GSSEMSV開始地址（ 進(jìn)制） 01-0C 0C-CD 02-00-00 0C-CD-04-00 結(jié)束地址 進(jìn)制） 01-01-FF 01-0C 01-0C-CD-04-01 FF（2 優(yōu)先級(jí)標(biāo)記允許應(yīng)用帶有一組優(yōu)先級(jí)限制，高優(yōu)先級(jí)幀應(yīng)設(shè)置其優(yōu)先級(jí)為 低優(yōu)先級(jí)幀則為 1。8 位位組187 6 3 2 1TPID0 x810023 TCI priority CFI VID8 位位組48 7 6 3 2 1VID（3 虛擬局

20、域網(wǎng)(）VLAN 是一在理絡(luò)根用工組應(yīng)等邏劃的域網(wǎng)，是一個(gè) 廣播域用的物理位置沒有系個(gè) VLAN 的成員看不到另一個(gè) VLAN 中成員。同一個(gè) VLAN 中所有成員共同擁有一個(gè) VLAN ID組成一個(gè)虛擬局域網(wǎng)絡(luò);一個(gè) VLAN 中成員均能收到同一個(gè) VLAN 中其他成員發(fā)來的播,但收不到其他 VLAN 中 成員發(fā)來的廣播包；不同 VLAN 成員之間不可直接通信，需要通過路由支持才能通信，而 同一 VLAN 中成員通過 VLAN 交機(jī)可以直接通信，不需路由支持.（4 以太網(wǎng)類型應(yīng)用IEC 61850-8-1 IEC 1 GSE 管理 IEC 61850-9 采樣值 IEC 61850 9-2

21、采樣值以太網(wǎng)類碼取值 （ 進(jìn)制）88-B888B988BA88-BAAPPID 類型0 00 00 10 1（5 ASN1 編通有個(gè)分成 :標(biāo)簽值(一個(gè)節(jié) 度一個(gè)者個(gè)節(jié) +內(nèi) bit string 內(nèi)容部分，除了字符串內(nèi)容外，需要填充為8 位整數(shù),第一個(gè)字節(jié)為填充的 bit 數(shù)，后 續(xù)為 bit 真內(nèi)容。（6 時(shí)間有兩個(gè)時(shí)間概念需要區(qū)分，第一M 時(shí)間也是IMESTAMP（時(shí)間標(biāo)簽） 類型，值的格式應(yīng)包3分:距離格林尼治標(biāo)準(zhǔn)時(shí)1年1月1日午夜的秒數(shù)s的 數(shù)部分f）和質(zhì)量標(biāo)記q二MMS Btime6天時(shí)類應(yīng)是八位組串，該類 型的值包含4個(gè)八位位組，值分為兩個(gè)部分：第一部分表示從當(dāng)天午夜之后的毫秒數(shù)

22、（日期 不在該數(shù)值中二分包含間和日,以9841月日之后的相對(duì)天數(shù)來表示。 模文對(duì)于數(shù)字化變電站,們常接觸到四種文件ICD、SCD、CID。3。1 ICD 型件息工實(shí)ICD 模型件為四部：、Communication、IED 和 。 ICD 模的邏輯節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)對(duì)象類型具體規(guī)范參考規(guī)約 7 和 7-3 部。裝置家通過自 己的 IED 置工具生成裝置的描述文件 文件為 XML 標(biāo)格式 6.ICD 文件里描 述裝置的數(shù)據(jù)模型和能力：（1 裝置包含哪些邏輯裝置、邏輯節(jié)點(diǎn)（2 邏輯節(jié)點(diǎn)類型、數(shù)據(jù)類型的定義（3 數(shù)據(jù)集定義、控制塊定義（4 裝置通信能力和參數(shù)的描述圖 ICD 文件工程實(shí)施示意圖3。2 SSD 型件息工實(shí)通過系統(tǒng)配置工具生成變電站一次系統(tǒng)的描述文件 SSD 文（為標(biāo)準(zhǔn) XML 格)實(shí) 施示意見圖 ， 文包的信息包括：（1 包含一次系統(tǒng)的單線圖（2 一次設(shè)備的邏輯節(jié)點(diǎn)（3 邏輯節(jié)點(diǎn)的類型定義圖 文工程實(shí)施示意圖3.3 SCD 型件息工實(shí)以變電站包含的各種類型的二次設(shè)備的 I 文和變電站的 SSD 文件為輸入 配置工具生成變電站的數(shù)據(jù)文件 文,