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1、IEC61850标准理解一IEC61850的应用范围IEC61850应用与变电站自动化系统。对于变电站自动化系统，我的理解就是，变电站内的所有可监控的一次设备、二次设备和前置机系统。对于IEC61850其他的应用，不在标准的讨论范围之内。二IEC61850与传统通信规约的比较传统通信规约都是面向信号的，是线性的点，以点号（地址）来识别，自描述性比较差，需要双方事先约定；因此造成了不同厂家之间的设备和系统互通互联十分困难。而IEC61850使用了面向对象建模技术，数据模型具有自描述能力，通信双方不需要事先约定。因此相对传统通信规约，IEC61850的优点是显而易见的：可以很好的实现互操作。三IE
2、C61850的主要思想与技术1分层结构变电站自动化系统所要完成的主要功能有控制、监视、设备及其馈线保护以及系统配置、通信管理、软件管理等维护功能，IEC61850从逻辑上将系统的功能分配在3个层次上,即变电站层、间隔层和过程层，其中：过程层主要完成开关量I/O、模拟量采样和控制命令的发送等与一次设备相关的功能；间隔层主要使用一个间隔的数据并对该间隔内的一次设备进行操作，完成如线路保护、间隔单元控制等功能；变电站层的功能分为2类：一是与过程层关联的变电站层功能，指使用多个间隔或整站的一次设备信息并对该范围内的一次设备进行监视和控制，如母线保护或全站范围内的闭锁等，二是与接口相关的功能，主要指与远
3、方控制中心（TCI）、远方监视和维护工程师站（TMI）以及本地人机接口（HMI）的通信，而变电站自动化系统的装置可被安装在这三个不同的功能层上。同时定义了10种逻辑接口来完成各层之间的通信，其中：IEC61850中的变电站自动化系统功能层次和逻辑接口模型如下图所示，其中的IF是指接口（Interface）。远方控制中心技术服务功能A功能B变电站层间隔层过程层咼压设备图中各接口的含义分别为:IF1：间隔层与变电站层之间保护数据的交换；IF2：间隔层与远方保护之间的保护数据交换；IF3：间隔内数据交换；IF4:过程层和间隔层之间PT和CT瞬时数据交换（尤其是采样）；IF5：过程层和间隔层之间控制数
4、据交换；IF6:间隔和变电站层之间控制数据交换；IF7:变电站层与远方工程师站数据交换；IF8:间隔之间直接数据交换（如连锁）；IF9:变电站层内数据交换；IF10:变电站设备与远方控制中心之间控制数据交换。2 面向对象的信息和通信服务建模IEC61850采用面向对象的建模思想，对变电站设备、功能、以及通信系统进行建模。在IEC61850中，为变电站设备、通信体系及服务建立了基于对象的数据模型，这些模型描述和定义了大多数公共实际设备和设备组件的公共数据标识、格式、行为、控制以及设备之间进行信息交换所需要的服务，因此面向对象的信息模型和建模方法是IEC61850的核心。2.1 信息模型IEC61
5、850标准将整个变电站的物理对象（包括若干一次设备和测量、控制、保护等二次设备）以及通信网络抽象为相应的逻辑系统，每个逻辑系统中包含一个服务器，一个服务器由一个或多个逻辑设备组成；逻辑设备中的功能模块分为若干个相关子功能，对应为各种逻辑节点；一个逻辑节点又包含一个或多个数据对象，其中数据对象是公共数据类的对象实例；一个数据对象具有多个数据属性，数据属性含有各种数据类型、值和功能约束FCFunctionConstraint）等。IEC61850-7-3中定义了29种公共数据类，并利用对象的继承性和多态性将其实例化为500多种数据对象，由这些数据对象及其属性来构成逻辑节点。EC61850-7-4中
6、定义了13个逻辑节点组，包含了90多种兼容逻辑节点类，涵盖了保护、控制和测量设备以及一次设备等变电站设备的几乎所有信息。另外，还定义了逻辑节点、数据对象以及数据属性的扩展规则，允许根据需要对其进行扩展。IEC61850-7-3，IEC61850-7-4部分定对信息模型的语义约定，在严格意义上，与任何通信协议无关。2.2 服务模型服务就是提供交换信息，因此服务模型的技术是信息模型。IEC61850标准采用两种服务方式:等对等服务和客户/服务器方式。喜爱客户/服务器方式建红，根据所传送信息的类型，每个设备既可以是服务器也可以是客户，服务器和客户之间通过一套与实际网络应用层通信协议无关的抽象通信服务
7、接口（ACSI）实现通信，一个设备根据其功能可以包含若干个服务器对象，当设备作为其它串口通信设备的代理服务器时可以包含多个服务器对象，否则一般只包含一个服务器对象。服务器对象封装了上述设备抽象信息模型中的逻辑设备、逻辑节点、数据类、数据属性等不同层次中数据对象的所有数据属性和服务，通过外部接口实现与客户之间的数据交换。3 变电站配置描述语言IEC61850-6为变电站智能电子设备的配置规定了一种描述语言。所定义的语言称为变电站配置描述语言（SCL，SCI实际上就是一个XM文档。在变电站配置描述语言中，智能电子设备和通信系统模型根据IEC61850-5和IEC61850-7部分建立。规定了描述通
8、信有关的智能电子设备配置和参数、通信系统配置、开关间隔（功能）结构及它们之间关系的文件格式。规定文件格式的主要目的是可以以某种兼容的方式，在不同厂家提供的智能电子设备工程工具和系统工程工具间，交换智能电子设备能力描述和变电站自动化系统描述。在某些适当部分，可能要求特殊通信服务映射SCSM专用扩展或使用规则。该语言允许规范地描述变电站自动化系统和变电站（开关设备）的关系。在应用层上，也可描述开关间隔拓扑本身以及开关间隔结构与配置在智能电子设备上的变电站自动化功能（逻辑节点）的关系。变电站配置描述语言允许将智能电子设备配置的描述传给通信和应用系统工程工具，也可以以某种兼容的方式将整个系统的配置描述
9、传递给智能电子设备的配置工具。变电站配置描述语言主要的作用就是使得通信系统配置数据可在不同制造商提供的智能电子设备和系统配置工具之间相互交换。4抽象通信服务接口（ACS）和特定通信服务映射（SCSMIEC61850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和对象集，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，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已经建立起来，IEC61850引入了特殊通信服务映射SCSM。SCSM将抽象通信服务接口定义的服务、对象和参数映射到MM
10、S、FMS、DNP或IEC60870-5等应用层。采用该映射模型，可以使数据对象和ACSI服务有很大的灵活性，它的改变不受底下七层协议栈的影响。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采用抽象通信服务接口就很容易适应这种变化，只要改变相应的特定通信服务映射SCSM如图2-3中应用过程和抽象通信服务接口是一样的，不同的网络应用层协议和通信栈与不同的SCSM卜SCSM相对应。IEC61850标准使用ACSI和SCSM技术，解决了标准的稳定性与未来网络技术发展之间的矛盾，随着新的网络技术在变电站自动化系统中的运用，只要对S
11、CSM进行相应的改动，而不需要修改ACSI。四IEC61850标准实现要点1 建模思路建模思路分两种：1.1 对整个变电站自动化系统进行建模从一次设备、二次设备到前置系统都采用IEC61850的标准建模，此种建模牵涉到变电站的各个层面，需要IED（智能电子设备）开发工程师的协助，对软硬件的平台要求也比较高，因此实现难度比较大。但是这也是比较彻底的实现IEC6180的标，有利于企业的长远发展。1.2 IEC61850网关鉴于对整个变电站自动化系统进行建模的难度比较大，还有就是当前已经存在大量的旧的通信规约的变电站系统，我们不可能对其进行彻底的改造和更换，否则建设成本太大，一种模式就是在已有的变电
12、站自动化设备外加一协议转换网关，向外界屏蔽掉变电站内部系统的具体实现，通过协议转换网关提供IEC61850通信服务。2 建模过程2.1信息模型的建模过过程信息模型主要包括逻辑节点模型、设备模型和服务器模型。其中逻辑节点模型是核心。逻辑节点是IEC61850中非常重要的一个概念。变电站的所有功能被分解成逻辑节点，逻辑节点是变电站自动化系统中功能的最小单位。这些节点可能分布在一个或多个物理设备上。在逻辑节点内部包含了系列的数据，这些数据有自己的数据属性和数据服务。通常这些数据属性表达了系统的主要信息，信息通过标准定义的专有服务进行交换。这些服务被定义成抽象通信服务，具体传输信息时，需要将抽象服务映
13、射到具体通信协议栈。前面提到逻辑节点是变电站自动化系统中功能的最小单位，因此我们在划分逻辑节点时应按照“功能内聚”的原则对其进行划分。IEC61850-7-4部分定义了90多个逻辑节点，对于61850中已经定义的逻辑节点，我们在在实现是应严格按照其定义，对于标准中没有定义的，我们可以按照规范扩展定义。以下是逻辑节点(父类)定义示例：classLOGICAL_NODEpublic:/INT8UDataNumber;INT8UDataSetNumber;ObjectNameLNName;/在逻辑设备作用域内唯一标识逻辑节点ObjectReferenceLNRef;/在系统作用域内的引用vector
14、Data;/逻辑节点包含的数据DATA_SET*DataSet;BRCB*BufferedReportControlBlock;URCB*UnbufferedReportControlBlock;LCB*LogControlBlock;/仅存在于LLN0中；SGCB*SettingGroupControlBlock;LOG*Log；GoCB*GOOSEControlBlock；GsCB*GSSEControlBlock；MSVCB*MulticastSampledValueControlBlock；USVCB*UnicastSampledValueControlBlock；ReferenceG
15、etLogicalNodeDirectory(ObjectReferencex,intx2)；ReferenceGetAllDataValues(ObjectReferencex,FCTypex2)；以下是一个逻辑节点例子-断路器类的定义：classXCBR:publicLOGICAL_NODEpublic:/基本逻辑节点信息INCMode；/MINSBeh；/M；INSHealth；/M；LPLNamPlt；/M；SPSLoc；/M；INSEEHealth；/O；DPLEEName；/O；INSOpCnt；/M；/可控数据DPCPos；/MSPCBlkOpn；/MSPCBlkCls；/MSPCChaMotEna；/O/测量量BCRSumSwARs;/O;/状态信息INSCBOpCap;/MINSPOWCap;/OINSMaxOpCap;/OXCBR()LNName=XCBR;Mode.DataName=Mode;Mode.Presence=M;Data.push_back(&Mode);Beh.DataName=Beh;Beh.Presence=M;Data.push_back(&Beh);Health.
