IEC 61850在电力系统的应用

中国电力网 2008年4月16日11:34 来源：  点击直达中国电力社区

1 广东电网公司韶关供电局 2 广东工业大学自动化学院  汪琳瑛1 何胜伟2

在变电站自动化技术近20年的发展过程中，随着智能电子设备的普及，形成许多单项自动化系统，这些系统间相对独立，没有直接的电气联系，通常由电力企业不同部门来管理、维护。由于种类繁多，提供的接口和功能各不相同，设备间不能够共享信息，形成“自动化孤岛”问题，不仅增加成本，也影响系统的可靠性，增加用户的维护工作量。目前各种各样的集成方案都不能提供高层次的信息共享。在这样的背景下，国际电工委员会提出了IEC 61850标准。这是一个基于网络的通信体系标准，包括面向对象、通信网络、接口和映射、系统和管理项目等多方面的内容。

IEC 61850具有如下五个特点。

1 分层

IEC 61850将变电站通信体系分为3层：变电站层（第2层）、间隔层（第1层）、过程层（第0层）。在变电站层和间隔层之间的网络采用抽象通信服务接口映射到制造报文规范（MMS）、传输控制协议/网际协议（TCP/IP）以太网或光纤网。在间隔层和过程层之间的网络采用单点向多点的单向传输以太网。IEC 61850标准中没有继电保护管理机，变电站内的智能电子设备（IED，测控单元和继电保护）均采用统一的协议，通过网络进行信息交换。除此之外，每个物理装置又由服务器和应用组成。由IEC 61850来看，服务器包含逻辑装置，逻辑装置包含逻辑节点，逻辑节点包含数据对象、数据属性。这种分层，需要有相应的抽象服务来实现数据交换，这就是IEC61850的另一个特点：抽象通信服务接口（ACSI）。

2 IEC 61850采用与网络独立的抽象通信服务接口（ACSI）

由于电力系统生产的复杂性，信息传输的响应时间的要求不同，在变电站自动化系统实现的过程中可能采用不同类型的网络。IEC 61850总结了电力生产过程特点和要求，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，它独立于具体的网络应用层协议（例如目前采用的MMS），和采用的网络（例如现在采用的IP）无关。如果采用的网络类型有变化，这时只要改变相应的特定通信服务映射（SCSM）就可以了，而无需改变上层的任何内容，IEC 61850采用抽象通信服务接口很容易适应这种变化，大大提高了网络适应能力。

3 面向对象、面向应用开放的自我描述

由于技术的不断发展，变电站内的应用功能不断涌现，需要传输新的信息，已经定义好的协议可能无法传输这些新的信息，因而使新功能的应用受到限制。采用面向对象自我描述方法就可以适应这种形势发展的要求，不受预先约定的限制，什么样的信息都可以传输。采用面向对象自我描述的方法后，传输到对方的数据都带说明，马上可建立数据库，使得现场验收的验证工作大为简化。自我描述能显著降低数据管理费用，简化数据维护，减少由于配置错误而引起的系统停机时间。

4 电力系统的配置管理

由于IEC 61850提供了直接访问现场设备，对各个制造厂的设备用同一种方法进行访问。这种方法可以用于重构配置，很容易获得新加入设备的名称并用于管理设备属性。因此IEC 60870-6（TASE.2）和IEC 60870-5系列一样是属于面向点的，而IEC 61850是面向设备的。

5 数据对象统一建模

IEC 61850和以前使用的协议不同之处在于对象模型，它建模了大多数公共实际设备和设备组件。这些模型定义了公共数据格式、标识符、行为和控制，例如变电站和馈线设备（诸如断路器、电压调节器和继电保护等）。

采用无缝通信系统协议（IEC 61850）除了可以避免劳民伤财的协议转换之外，还有更深层次的意义。

由于网络技术的迅猛发展，提供了通过网络交换数据的可能性。随着电力市场的兴起和电力系统的扩大，信息量越来越大，要求在各种自动化系统内快速、准确地集成、合并和传播从发电厂到用户接口的实时信息。公司花费大量资金用于实时信息交换，数据集成和维护，而且费用还在剧增。无缝通信系统协议（IEC 61850）就能够解决这一问题。

IEC 61850在终端设备中采用了先进的IT技术（例如以太网、TCP/IP、MMS），低廉的宽带设备、高效的处理器能力、定义和传输过程数据的元数据（metadata），将应用重复使用的标准名和类型信息，用以在线验证整个系统的数据库的集成和配置。

采用无缝通信系统协议（IEC 61850）能大幅度改善信息技术和自动化技术的设备数据集成，减少工程量、现场验收、运行、监视、诊断和维护等费用，节约大量时间，增加了自动化系统使用期间的灵活性。

将来会有越来越多的智能设备集成到电力系统的应用（SCADA、实时系统、机器诊断等）中去，为了避免出现糟糕局面，有力的高效的实现无缝数据集成和共享信息是解决此问题的主要手段。

IEC 61850在国外已经研究的非常成熟，SIEMENS、ABB等公司已推出了符合IEC 61850的变电站自动化系统的产品。所以，基于上述IEC 61850的特点和意义，对于国内电力系统自动化领域来说，使用符合IEC61850标准的产品将是变电站自动化系统的发展趋势。