快速了解IEC61850 标准

快速了解IEC61850 标准

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/qingchunwang/article/details/142735034

IEC61850标准是电力自动化领域的重要技术标准，广泛应用于智能变电站的通信和数据交换。本文将从基础理论知识出发，详细介绍IEC61850的建模方法、GOOSE服务、SV服务、对时服务和MMS服务等内容，帮助读者全面了解这一重要标准的核心内容和应用要点。

1、基础理论知识

1.1 OSI网络通信模型

OSI（Open Systems Interconnection）模型是一个概念性的框架，用于描述网络通信的结构。它将网络通信分为七层，每一层都有其特定的功能：

1. 物理层
2. 数据链路层
3. 网络层
4. 传输层
5. 会话层
6. 表示层
7. 应用层

1.2 TCP/IP模型

TCP/IP模型与OSI模型有不少差别，它只有四个层次，即应用层、传输层、互联层、网络接口层。

1.3 以太网技术

IEEE802标准描述的局域网参考模型与OSI七层参考模型的关系如下：

1.4 XML语言基础

XML（可扩展标记语言）是一种用于标记电子文件使其具有结构性的标记语言，可以用来标记数据、定义数据类型，是一种允许用户对自己的标记语言进行定义的源语言。

1.5 XML Schema基础

XML Schema是用于定义XML文档结构和数据类型的规范，它提供了比DTD（文档类型定义）更强大的数据类型支持和验证能力。

2、面向对象的IEC61850建模

2.1 基础知识理解

1. IEC61850系列标准介绍

IEC61850系列标准是由国际电工委员会（IEC）制定的，主要用于电力自动化领域的通信标准。它定义了变电站自动化系统中设备之间的通信协议和数据模型。

2. IEC61850分层模型：站控层+间隔层+过程层

• 站控层：提供人机界面，实现对间隔层设备的管理控制，并通过电力数据网与调度中心或集控中心通讯。
• 间隔层：包括继电保护装置，测控装置等二次设备。
• 过程层：包括变压器、断路器、隔离开关、互感器等一次设备及其所属的智能组件。

3. 协议关系

IEC61850标准定义了多种通信协议，包括MMS（制造报文规范）、GOOSE（面向对象的变电站事件）、SV（采样值）等。

2.2 建模基本概念

1. 基本概念

IEC61850标准做了两方面的标准化工作，第一对网络上传递的信息内容进行标准化，例如统一采用“XCBR”作为断路器的标准命名；第二是对这些信息交换的机制进行标准化。这一套标准的信息交换机制就是ACSI（抽象通信服务接口）。

2. IEC61850模型的基本概念

信息模型和建模方法是IEC61850系列标准的核心。

（1）逻辑节点LN

逻辑节点LN是关键部件，变电站自动化系统各种功能和信息模块的表达都归结到逻辑节点上实现。IEC61850-7-4标准定义了涵盖变电站一次设备、继电保护、测量控制、计量等领域近90个逻辑节点。

逻辑节点是IEC61850数据建模的核心

线路间隔建模实例：

（2）数据和数据属性的概念

数据属性DA(Data Attribute)
公共数据类CDC
公用数据类DPC
IEC61850-7-3 共定义了30多种公用数据类，每一个公用数据均是能够被多次重复使用的模块。DPC既可以用于断路器设备数据模型，也可适用于隔离开关类设备的数据模型定义。

这些数据属性可以分为四类：

• 状态类信息status：包括反映断路器实际状态的状态值stVal、该stVal的数据品质q、以及断路器变位时的时标信息t
• 控制类信息control：包括用于控制断路器的ctlVal、反映断路器在何时接到并处理远方控制指令的时间operTm、控制指令发出者origin以及控制序号ctlNum
• 取代：包含人工置数的信息，例如在工程调试中可以根据需要将断路器位置stVal人工置成合位或分为
• 配置、描述和扩展信息，pos中还有几个数据属性用于配置具体操作细节

数据属性的定义除数据属性名、数据属性类型、值/值域三大要素外，还包括（1）功能约束FC，可理解为对数据属性DA的过滤器。pos数据属性可分为状态、控制、取代、配置、描述以及扩展。ST状态类，CO控制类，SV取代类，CF配置类，EX扩展类。FC可表征数据属性能被何种服务访问或者操作。某一类数据属性只能被特定类型服务访问（2）TrgOp=dchg（data change）含义是当stVal值变化时会触发一个报告服务。（3）M/O/C:表示数据是必选的还是可选的可选option-O、mandatory-M、有条件必选conditional mandatory-X_X_M、有条件可选X_X_O四类

（3）数据集 DataSet

数据集DataSet 是IEC61850标准的核心概念之一，它是一系列数据的集合。按照IEC61850标准定义，数据集是有序的数据引用或数据属性引用的集合。

引入数据集的目的是利用数据集对数据进行分组，以方便数据传送。各种数据有些需要实时传送，有些可以慢些传送，利用数据集可方便的对数据进行分组和打包。

（4）逻辑设备LD

逻辑节点除了数据、数据属性，还有控制、取代、读/写、目录/定义等通信服务。

控制服务control：控制设备的状态
取代substitution：采用某个值替换数据的实际值
读get/写set：用于对数据或数据集进行读取和设置
目录服务：用于检索数据实例的目录信息
定义服务：用于或者数据实例的定义信息

（4）服务器

工程中针对实际装置建模时，可能根据功能划分成若干个逻辑设备。这些逻辑设备就包含在服务器中，除了逻辑设备外，服务器还包含关联、时间同步和文件传输服务。

关联服务：主要定义如何在不同装置之间建立并保持通信链接的机制
时间同步服务：用于传输对时信息，它为报告服务和日志记录提供毫秒级精度的时标，为同步采样提供微妙级精度的时标
文件传输服务：提供大型数据块（文件）的传输方法，例如保护装置利用文件服务将故障报告文件、录播文件上送到保护信息子站或后台监控主机。

根据IEC61850标准的定义，服务器Server模型描述了一个设备“外部可视”的行为。IED中所有的外部可视信息都包含于服务器中。

（5）客户端与服务器

IEC61850共包含客户端-服务器和发布方-订阅者两种通信模式。在变电站自动化系统中，站控层设备一般建模为IEC61850 客户端，如变电站监控主机、远动工作站；间隔层IED一般建模为IEC61850 服务器，如微机保护装置、测控装置等。

（6）IEC61850标准的分层信息模型

信息模型分为五个层次，即服务器Server、逻辑设备LD、逻辑节点LN、数据Data、数据属性DA。

分层信息模型对应的服务如下：

ACSI模型和服务

2.3 分层模型定义
IED的分层信息模型自上而下分为五个层级，IEC61850-7-2相应的定义了五个抽象类，即SERVER服务器、LOGICAL-DEVICE逻辑设备、LOGICAL-NODE逻辑节点、DATA数据和DATAATTRIBUTION数据属性。上一层级的类由若干个下一层级的类“聚合”而成。

2.4 配置方式和配置文件
以下4种文件都是基于XML的SCL语言描述，学习SCL语言是阅读和了解配置文件的基础。SCL介绍SCL(Substation Configuration description Language)变电端配置描述语言，是IEC61850的模型语言，也是不同厂家进行互操作的语言基础SCL 主要包含：变电端1次设备部分、变电端通讯部分、二次厂家的二次智能保护测控设备部分、数据模型模板部分，结构如下图所示
从文件上理解，SCL文件具有如下特点：
(1) 每个文件都必须有个