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1、IEC61850 基础技术介绍1 IEC 61850 简介1.1 概述IEC61850 构建的初衷是为制定一个比以往通信体系更通用、更全面、能够覆盖整个变 电站自动化系统的通信标准。2003年9月至2005年6月，IEC61850的各正式版本陆续正式 颁布。我国也于2007年4月审查通过全部IEC61850标准并将其制定为我国的电力行业标准， 代号 DL/T860。IEC61850 基于现代以太网技术，采用统一协议，相比于以往变电站通信方法，有如下 几个主要特点： 信息上传速度快：采用以太网技术，而且61850采用了主动上传数据的机制，保 证报文能够快速上传。（传统 modbus、103 都是
2、采用轮询机制，且大多为 485 通 信，主站获取一次数据需要大量的时间） 主站软件接入简单：modbus、103由于协议本身缺陷，主站软件接入时需要为每 一款装置开发单独的驱动；而61850 采用统一协议，模型具备自描述功能，可以 采用统一驱动，接入时只需进行配置即可。 互操作性强：由于采用统一协议，不同厂家之间装置、装置与主站软件通信没有 障碍。1.2 61850 协议组成IEC61850是一个庞大的协议体系，并非一种单纯的通信规约。分10部分、14个文件进 行阐述，协议结构如下所示：PART 1PART 2PART 3PART 4PART 5PART 6PART 7PART 7-1PART
3、 7-2PART 7-3PART 7-4PART 8PART 9PART 9-1PART 9-2PART 10概论（标准系列介绍和概论）术语（名词解释）总体要求（质量要求、环境条件和供电等）系统和项目管理（工作要求、系统寿命和周期等）功能和设备模型的通信要求与变电站有关的IED通信配置描述语言变电站和馈线设备的基本通信结构原理和模型抽象通信服务接口公共数据类兼容的逻辑节点类和数据类特定通信服务映射-映射到MMS和ISO/IEC8802.3特定通信服务映射通过串行单向多点共线点对点链路传输采样测量值通过ISO/IEC8802.3传输采样测量值一致性测试标准虽然庞大，但从工程应用的角度看，最需要关
4、注的是PART 7,这部分集中对标准模 型以及模型实现的功能进行了说明，也是本文档以下内容所关注的重点。其它部分：1）PART15，主要是一些概述以及原则性的说明，可以大致了解，尤其PART1可以看 下，了解61850 的概况；2）PART6，讲述了对模型进行描述的语言，PART8，讲述如何通过61850实现装置与主 站之间的通信、装置与装置之间的通信（GOOSE）, PART9,讲述如何通过61850上传电子式 互感器合并单元采样值报文。这几部分主要讲述如何实现61850各部分功能，是相关研发人 员所关注的重点。3）PART10，讲述一致性测试，是进行61850测试、认证所关注的重点。2 6
5、1850 模型2.1 模型的含义模型是实际物理设备的抽象，简单点来讲，就是用字符形式对装置的功能进行描述。（modbus、 103 是用数字形式的点表来对装置功能进行抽象） 采用字符进行抽象的好处是，方便建立层次化的功能描述，而且可以将通用化的功能统 一抽象成同一种字符描述、便于不同厂家识别。61850 将模型分为如下层次：（1）逻辑设备：一组逻辑节点的容器，代表某一类功能；（2）逻辑节点：模型的基本单位，代表某一个具体的功能对象，例如一个保护、一个 测量对象；（3）数据对象：功能对象的具体特性，例如一个保护对象的定值、动作状态；（4）数据属性：特性值，例如动作状态是0 还是 1，状态时间是多
6、少等。2.2 模型层次举例一个典型的保护测控装置模型包括如下几种逻辑设备：（可以参看各装置对应的模型说 明文档）（1）公用逻辑设备（LDO）：公共信息，包括系统定值，各种自检事件等。功能名称逻辑节点功能说明物理装置信息LPHD1物理装置健康状态、版本信息公用信息LLNO该逻辑设备下公用节点信息，另外包括TV变比、TA变比、额定频率等公用定值装置自检CHKGGI01记录装置自检错误信息，包括：AD自检错、定值自检错、通讯异常等（2）保护逻辑设备（PROT）：包括各种保护功能，典型逻辑节点如下保护功能建模节点功能说明物理装置信息LPHD1物理装置健康状态、版本信息公用信息LLNO该逻辑设备下公用节
7、点信息，另外包括充电加速时间、重 合加速方式、零序电压兀件等公用定值充电保护PTOC5充电情况下，相电流大于整定值，延时动作相电流加速PTOC6加速开放情况下，相电流大于整定值，延时动作外部开入加速PTOC7相电流大于整定值，外部开入存在，延时动作速断保护PIOC1相电流大于整定值，且方向满足要求，瞬时动作限时速断PTOC8相电流大于整定值，且方向满足要求，延时动作过流保护PT0C9T1相电流大于整定值，且方向满足要求，延时动作。分为三 段过负荷保护PTOC12相电流大于整定值，延时动作反时限过流PTOC13电流大于设定值，保护经整定曲线计算延时动作。只实现 部分反时限曲线电压速断PTUV1电
8、压低于整定值，且相电流兀件动作，瞬时动作电压限时速断PTUV2电压低于整定值，且相电流兀件动作，延时动作过电压保护PTOV12电压大于整定值，延时动作；分为两段低电压保护PTUV34电压低于整定值，且满足曾有压要求，满足滑压要求，延保护功能建模节点功能说明时动作。分为两段低压解列PTUV5电压低于整定值，且满足滑压要求，满足有流要求，延时 动作高周保护PT0F12频率大于整定值，延时动作。分为两段低周保护PTUF13频率低于整定值，且滑差满足要求，满足有流要求，延时 动作。分为三段功率保护PDOP12方向整定为正向时，功率大于整定值时延时动作；方向整 定为反向时，功率小于负的整定值时延时动作。
9、分为两段同期检查RSYN1压差、角差、频差判断投入且满足，保护动作。同时具有 检查线路电压的功能，当检测到异常时，置电压异常告警 标志重合闸RREC1米用不对应起动方式，重合闸充电完成，检无压、检同期 满足条件，断路器跳闸后执行重合操作绝缘监视PHIZ1零序电压高于整定值，延时动作TV断线AlmGGIOI电压满足TV断线要求，置告警标志TA监视AlmGGIO2电流满足TA监视异常要求，置告警标志，同时监测保护、 测量TA回路控制回路异常AlmGGIO3断路器位置开入异常，置告警标志起动时间过长PMSS1电动机在整定时间之内长期处于起动状态，保护动作过热保护PTTR1电流大于热启动定值，延时动作
10、起动次数保护PMRI1在规定时间内电机起动次数超过整定值，动作出口闭锁电 机起动(3)测量逻辑设备(MEAS)：包括各种装置测量信息测量功能建模节点说明物理装置信息LPHD1物理装置健康状态、版本信息公用信息LLNO该逻辑设备下公用节点信息测量数据MMXU1内容包括：三相电流、三相电压、线电压、对侧线路电压、总 有功功率、总无功功率、总视在功率、平均功率因数、分相有 功功率、分相无功功率、分相视在功率保护数据MMXU2内容包括：三相电流、零序电流、三相电压、零序电压、对侧 线路电压、线电压、系统频率、线路频率、总有功功率、总无 功功率、分相有功功率、分相无功功率序分量与不平衡度MSQI1内容包
11、括：计算正序、负序、零序电压与电流，频率偏差、电 压偏差测量功能建模节点说明计量数据MMTR1内容包括：正向有功电能、正向无功电能、反向有功电能、反向无功电能测量谐波数据MHAI1内容包括：三相电流063次谐波畸变率，三相电压063次谐 波畸变率，二个线电压063次谐波畸变率，三相电流总、奇、 偶谐波畸变率，三相电压总、奇、偶谐波畸变率，三个线电压 总、奇、偶谐波畸变率保护谐波数据MHAI2内容包括：三相电流029次谐波，三相电压029次谐波，三 个线电压029次谐波，三相电流总谐波畸变率、有效值，三 相电压总谐波畸变率、有效值，三个线电压总谐波畸变率、有 效值(4)控制逻辑设备(CTRL)：
12、包括各种开入、开出、开入量保护、操作板信息等;功能名称逻辑节点说明物理装置信息LPHD1物理装置健康状态、版本信息公用信息LLN0该逻辑设备下公用节点信息开入状态INGGIO1包括IN1IN14，联跳、合后位状态的监视开入量保护事件ProGGIOI开入量保护配置的事件，包括重瓦斯、轻瓦斯、压力释放、 压力异常、超温动作、温度越限、油位异常、冷却故障、联 锁、非电量、联跳、弹簧储能、联动开入量配置Cfg GGIO1IN1IN14、联跳等开入量保护配置参数操作板CSWI1操作板的监视与控制，监视状态包括跳位、合位双点信息，遥控电源位置信息，可控制断路器的遥合、遥跳备用出口OUTGGIO1OUT1O
13、UT6的状态监视与控制(5)录波逻辑设备(RCD)：故障录波、波形记录、电动机起动报告等内容功能名称逻辑节点说明物理装置信息LPHD物理装置健康状态、版本信息公用信息LLN0该逻辑设备下公用节点信息故障录波RDRE1故障录波记录状态，手动触发录波控制波形记录RDRE2波形记录状态，手动触发录波控制电动机启动报告RDRE3电动机启动报告状态每个逻辑设备下面都至少包括两个公共逻辑节点LPHD1、LLNO,这两个逻辑节点没有实际功能意义。2.3 逻辑节点举例上述各种逻辑节点各举一个典型进行说明：1）保护逻辑节点：包括保护状态、保护定值两大类数据，以过流保护为例：数据数据类型说明M/O/C/E公用逻辑
14、节点信息ModCET_INC_0模式MBehCET_INS_O性能MHealthCET_INS_1健康状况MNamPItCET_LPL_0铭牌M状态信息StrCET_ACD_0过流保护启动MOpCET_ACT_0过流保护动作M定值EnableCET_SPG_0功能投退EDIEnaCET_ING_0硬压板选择，0-退出，114对应IN1IN14EVBlkEnaCET_SPG_0复压元件投退EDirModCET_ING_1方向兀件，1-退出，2-正向，3-反向OStrValCET_ASG_0电流定值，单位AOOpDlTmmsCET_ING_0时间定值，单位msOCfg OutCET_ING_0出口配置E表中Mod、Beh、Health、NamPIt是公共数据，每个逻辑节点都包含。Str、Op为状态数据，代表保护是否启动、动作；Enable及以下部分为定值数据，表示保护运行参数。2）测量逻辑节点：包括各种测量值，例如功率、电压、电流等数据数据类型
