摘要：文章從通信模式方面闡述了IEC 61850 通信標準在變電站綜合自動化系統中的應用。對規約中定義的站內設備之間及變電站與控制中心之間的通信方法進行了歸納，為IEC61850 標準在變電站自動化系統中的應用提供了參考。

　　關鍵詞：變電站自動化系統,IEC 61850,通信模式

　　引言

　　隨著現代電網結構日趨復雜，電網容量不斷擴大，實時信息傳送量成倍整多，對調度自動化系統和廠站自動化系統的數據通信提出了更高的要求。變電站自動化系統的傳輸規約和傳輸網絡的標準化，是實現可靠快速通信的保證。

　　目前變電站自動化系統通信規約的情況是：一個普通的變電站使用的產品可能是南瑞、東方電子、許繼、四方、ABB、GE;采用的規約可能是CDT、60870-5-101、102、103、104、Tase2。幾乎每個產品供應商都具有一套自己的標準，整個電網里運行的規約就可能達到上百種。不同廠家的設備不能兼容，需要進行協議轉換，增加了工程和培訓費用，影響了電力系統綜合自動化的發展[1]。

　　IEC61850(變電站通信網絡和系統的國際標準)對變電站自動化系統中的數據對象統一建模，采用面向對象技術和獨立于網絡結構的抽象通信服務接口(ACSI)，并支持TCP/IP 協議，是一個開放的、面向未來的新一代變電站自動化系統通信協議。它為在各種自動化系統內部準確、快速地收集、處理、傳送從發電廠、變電站到最終用戶接口的各種實時信息，提供了一種解決方案。

　　1. IEC61850 標準概述

　　IEC61850 將變電站通信體系分為3 層，如圖1 所示：變電站層，間隔層和過程層。在變電站層和間隔層之間的網絡采用抽象通信服務接口(ACSI) 映射到制造報文規范(MMS)和基于以太網或光纖網的TCP/IP 協議。在間隔層和過程層之間的網絡采用多點傳輸的單向傳輸以太網結構。所有站內具有通信能力的自動化設備均被看做IED。IEC 61850 標準中，變電站內的IED(實現測控，保護等功能)采用統一的協議，通過網絡進行信息交換。

　　IEC 61850 通信協議對變電站自動化系統中的數據對象統一建模，IEC 61850 提供了80 多種邏輯節點名代碼和350 多種數據對象代碼，23 個公共數據類(CDC)，涵蓋了變電站所有功能和數據對象，提供了擴展新的邏輯節點的方法。采用面向對象自我描述方法。采用獨立于網絡結構的抽象通信服務接口(ACSI)，并支持TCP/IP 協議，是一個開放的，面向未來的新一代變電站自動化系統通信協議[2]。

　　2.基于IEC61850 的變電站通信模式

　　變電站內各IED 通過局域網互連在一起。根據IEC 61850 標準，他們之間的通信可以劃分為兩組：采用客戶/服務器模式，用于交換控制信息或讀取數據;采用組播/單播模式通信，實現保護IED 之間，或一個IED 與多個遠方IED 之間高速、穩定的通信。

　　客戶/服務器模式，客戶提出服務請求，從執行該服務的服務器收到確認或響應。客戶也可以收到來自服務器的報告指示(Report indications)。每個IED 既可作為客戶，又可作為服務器，如圖2 所示。

　　組播(Multicast)/單播(Unicast)模式是利用GSE ( 通用變電站事件) 服務或采樣值(Sampled Measured Value)傳輸服務以1：1 或1：N 的模式通信。GSE 服務包括GOOSE(面向對象的通用變電站事件)和GSSE(通用變電站狀態事件)。采樣值傳輸服務以周期的方式高速傳輸采樣值。

　　上述兩組通信模式均采用與網絡獨立的抽象通信服務接口(ACSI)，它獨立于具體的網絡應用層協議，和采用的網絡無關，可以通過特殊通信服務映射( specific communication service mapping)的方法映射到不同的通信協議和通信網絡，靈活性很高。電力系統生產復雜，信息傳輸和響應時間要求不同，在變電站的過程內可能采用不同類型的網絡，網絡技術的更新速度很快，采用抽象通信服務接口就很容易適應這種變化，只要改變相應的特定通信服務映射(SCSM)即可。如圖3 中應用過程和抽象通信服務接口是一樣的，不同的網絡應用層協議和通信棧與不同的SCSM1~SCSMn 相對應[2]。

　　理論上可以將ACSI 映射到任何規約，但是如果試圖將其映射到一個只提供對簡單變量讀，寫，報表服務的規約，將是一項非常復雜和繁重的工作。IEC 61850 中定義了ACSI 到MMS(制造報文規范)的映射。MMS 是由ISO TC184 開發和維護的網絡環境下計算機或IED 之間交換實時數據和監控信息的一套獨立的國際標準報文規范，也是目前唯一可以很方便的支IEC61850的復雜的命名和服務的協議。信息模型和ACSI服務被映射到MMS 中，然后根據采用的網絡添加上相應的低層協議的控制和地址信息，如TCP頭信息和IP 頭信息。接收報文的IED 能夠根據標志，長度，名稱和其他數據解釋所收到的信息。當然這一解釋需要通信雙方采用相同的通信棧或協議子集。

　　控制中心與變電站之間可以通過網關相連實現通信。可通過以下幾種可選方式訪問變電站數據：⑴由網關/代理提供對變電站內物理設備的直接訪問;⑵在網關/代理內定義的邏輯設備中設定數據集收集控制中心所需數據;⑶定義新的邏輯節點類和數據類用于網關/代理內，為控制中心提供變電站數據的鏡像。三種方式各有利弊。從維護角度看，方式⑴最為有利。方式⑵，⑶相比，方式⑶中，由于將網關/代理和變電站內其他設備同等對待，采用相同的建模的概念和方法，從建模角度看，方式⑶更為有利。采用后兩種方法，可以根據控制中心的需要，對變電站數據進行過濾，訪問更加靈活。而控制中心和網關/代理及變電站物理設備之間的通信的具體實現與站內各IED 之間通信采用相同的方法，采用ACSI 映射至具體的網絡應用層協議實現。

　　3. 結語

　　IEC 61850 是國際上關于變電站自動化系統的第一個完整的通信標準體系。是今后電力系統無縫通信體系的基礎。本文重點從設備建模和通信模式兩個方面闡述了IEC 61850 在變電站綜合自動化系統中的應用。舉例說明了IEC61850 中定義的建模方法與實際設備及功能如何對應，并對規約中定義的站內設備之間及變電站與控制中心之間的通信方法進行了歸納。IEC61850 標準在變電站自動化系統中的應用提供了參考。

　　參考文獻

　　[1] 茹鋒，夏成軍，許揚.IEC 61850 標準在變電站自動化系統中的應用探討.江蘇電機工程，Vol. 23(3)，2004：8-12

　　[2] 高湛軍，潘貞存，卞鵬，黃德斌，唐毅.基于IEC 61850 標準的微機保護數據通信模型.電力系統自動化，Vol。27(18)，2003: 43-46