The Application-View Model of the International Standard IEC 61850

The introduction of IEC 61850 as the de facto SA standard for the communication between devices in a substation and the related system requirements has made it possible and justifiable to integrate station Intelligent Electronic Devices (IEDs) on a high-speed peer-to-peer communication network (Ethernet) through standardization. IEC 61850 presents a set of standard object-oriented (OO) data models to describe the processes to be implemented and controlled in a substation and a set of service models for the interactions between devices in a substation and the transfer of all sorts of IED data. IEC 61850 proposes the concept of standardizing IED data using data objects referred to as logical nodes. This makes it possible to achieve the “plug and play” capability so that information and commands can be shared on a single network independent from any implementation. In this paper, the authors describe the standard's application-view model and present the use of OO methodology and techniques for the implementation of the Logical Node (LN) application-view data model of the standard. The target audience for this paper includes power system protection and automation engineers and technicians as well as research personnel who have at least a basic understanding of the IEC 61850 international standard and other technology mechanisms addressed in this paper.      

浅析IEC61850在变电站通信网络中的应用

IEC61850是国际电工委员会(IEC)制定的变电站内通信网络和系统标准体系,目的是实现不同厂家生产的控制、监视和保护设备的信息共享,使变电站自动化系统成为开放系统,同时不同设备间具有互操作性。在分析IEC61850标准的信息分层、面向对象的数据对象统一建模、数据自描述和抽象通信服务映射等概念的基础上,建立符合IEC 61850标准的变电站内通信系统的框架模型;分析由于应用IEC 6 1850标准带来变化及如何面对突出的网络安全问题。     

基于IEC 61850的MMS报文通信的研究

IEC 61850是国际电工委员会TC57制定的关于变电站自动化通信网络和系统的最新国际标准,当前主要采用制造报文规范作为应用层的具体通信协议,从根本上实现了智能电子设备间的互操作。文章首先介绍了MMS客户/服务器模型及其对象和服务模型,然后主要对MMS在基于TCP/IP的以太网的核心通信协议栈上的映射模型进行了分析,最后结合MMS Read报文示例详细解析了MMS实现IEC 61850通信的具体模式。     

基于IEC 61850的变电站智能电子设备的实现技术

在变电站自动化系统（SAS）遇到的最大的障碍就是来自不同厂家的智能电子设备（IED）间难以实现无缝集成和互操作，需要额外的硬件（规约转换器）才能实现互联。为此，国际电工委员会（IEC）制定了变电站内通信网络和系统标准IEC61850。文章根据该项标准，在分析了IED面向对象的建模的基础上，提出了IED的软硬件设计方法和实现平台，为实现统一标准的变电站内IED的研制开发提供了可行的依据和方法。     

500kV变电站遵循IEC61850标准统一建模

500 kV桂林变电站的间隔层、变电站层全部遵循IEC61850标准统一建模.500 kV桂林变电站采用Ps6000+变电站自动化系统,通过IEC61850通信协议实现变电站层对间隔层数据的监视和控制.该工程除了直流屏等少数不具备网络通信能力的装置外,整个系统取消了规约转换器,各智能设备间完全采用IEC61850规约通信;远动通信服务器对间隔层IEC61850通信使用双网热备用模式,而后台监控则实现了双网双工;各测控装置的间隔层联闭锁则基于GOOSE组播数据共享而实现.     

基于IEC 62351的安全通信对站控层通信性能的影响

随着电力系统的智能化、网络化水平不断提高,基于IEC 61850标准协议的变电站自动化系统得到了广泛的应用,然而IEC 61850标准协议并不包含特定的安全措施,存在一定的安全隐患。IEC 62351标准的提出从理论上为变电站自动化系统提供了安全通信的解决方案,由公共设施通信协议体系(UCA)用户协会组织的2017国际互操作全面验证了IEC 62351标准在IEC 61850站控层通信层面的可用性,但是互操作中并未对通信性能开展相关测试。文中基于已具备IEC 62351安全通信能力的服务端和客户端设备,构建通信测试系统,分别在安全通信和非安全通信两种模式下,对站控层通信中各类制造报文规范(MMS)服务的实时响应性能进行对比测试,分析安全通信对站控层通信性能的影响,为IEC 62351标准在变电站自动化领域中的实际应用提供有效的数据支撑和理论指导。     

基于 IEC 61850的广域继电保护通信建模

目前 IEC 61850标准未对广域继电保护通信模型进行描述,为此以区域主站集中式广域继电保护系统结构为研究对象,根据 IEC 61850标准层层包含的建模方法,给出了广域继电保护 IED 建模的一般步骤.然后,以220 kV数字化变电站和基于故障电压分布的广域继电保护算法为例,给出了遵循 IEC 61850标准的广域继电保护主站和子站的树型结构模型,以及主站与子站的消息流交互过程.最后建立了通信服务模型,包括:客户端/服务器传输模型、模拟值传输模型和开关量传输模型.构建该通信模型的根本目的是实现广域继电保护 IED 与数字化变电站内其他 IED 间的互操作性     

基于IEC 61850标准的智能电子设备及变电站自动化系统的测试

IEC 61850标准是未来数字化变电站通信网络与系统的唯一国际标准，其主要目标是实现互操作，因此标准的测试活动也就围绕该目标进行，包括2个层次：验证智能电子设备(intelligent electronic device，IED)是否具有互操作的能力，即一致性测试；验证IED集成在一起完成变电站自动化功能的能力，即互操作性测试。文章重点介绍了变电站自动化系统的测试流程，并结合开发的数字化保护平台对其一致性测试进行了探讨，最后介绍了对测试质量进行评估的重要性及评估手段。     

数字变电站IED设备通信研究

IDE是变电站综合自动化系统的关键二次设备,也是支持变电站向数字化进程迈进的一个重要因素。为了解决IDE设备间的通信问题,文章提出了一个基于IEC61850通信协议的数字化变电站通信模型,该模型能较好地实现IDE间的数据共享,符合设备互操作性、网络可扩展性和高可靠性原则,适应数字变电站通信网络的特点和需求,为今后IED网络的实施和发展提供了参考依据。文章对IEC61850协议目标,数字变电站自动化系统的三层通信网络结构,以及如何在IEC61850协议主导下实现IED间的通信等内容做了描述。     

A service interruption free testing methodology for IEDs in IEC 61850-based substation automation systems

This paper presents a methodology for the testing of intelligent electronic devices (IEDs) in IEC 61850-based substation automation systems (SAS), without any service interruption to the end users, during the testing process. IEC 61850-based SAS provides opportunities for a new level of substation operation, enhancing operating efficiency, and protection reliability based on Ethernet-based communication networks. Due to these changes to the conventional substations, importance and dependency on IEDs is increasing rapidly. Frequency of faults occurring in the power systems is random in nature and is unpredictable. It is necessary to test and maintain the IEDs to ensure their proper operation at crucial times. This paper presents a novel methodology for testing the IEDs, without compromising the service reliability during the testing process. The proposed methodology exploits the inherit characteristics of IEC 61850 standard i.e. Network - based communication, interchangeability between multivendor IEDs, and engineering based on substation configuration language (SCL) files. The feasibility and robustness of the proposed method has been verified by performing several performance verification tests with different performance metrics.     

基于IEC 61850的电力远动通信建模方法

为了保障不同厂商设备之间实现互操作,文中研究了IEC 61850标准的公共数据类、数据类、数据集和报告等模型,提出基于IEC 61850标准的电力远动通信建模方法,建立电力远动通信的逻辑设备、逻辑节点,以及信息交换服务模型.在模型中,控制中心作为IEC 61850客户端,变电站内的智能电子设备(IED)或代理/网关充当IEC 61850服务器,通过IEC 61850服务实现控制中心与变电站之间的远动通信.关联模型被用来建立IEC 61850客户机与服务器之间的双边应用关联,数据模型被用于遥测与遥信量的读取,数据集和报告模型被用来实现遥测、遥信数据的召唤和循环上传,以及主动变位与事件顺序记录.     

IEC 61850一致性测试研究

变电站自动化产品遵循的IEC 61850通信标准是确保不同厂家产品互通的关键,因此,标准的一致性测试成为产品开发过程中的重要环节.文中介绍了IEC 61850一致性测试的程序、内容及测试项目,提出并讨论了一致性测试的简单框架结构.对中国的协议一致性测试的发展道路提出自己的观点.IEC 61850一致性测试工作的开展有一定的积极意义.     

基于IEC 61850的数字化变电站服务器端模拟系统及实现

为了更好地对IEC 61850客户端进行极限压力测试及网络负荷测试,同时对智能电子设备(IED)通信行为进行模拟,提出一种基于IEC 61850的服务器端模拟系统及实现方法.系统以变电站配置描述(SCD)文件为信息源注入,虚拟出多个IED,为每个模型数据对象分配一个数据生成器,并提供数据变化编辑接口,通过数据生成器产生状态序列,实时反馈到IEC 61850数据库.通过IEC 61850与站控层设备进行通信,实现了全站IED的模拟预演,从而可提前暴露变电站内的互操作问题,有利于详细了解变电站网络的通信负荷情况.该系统具有可操作性强、效率高、配置灵活的特点,可大大缩短IEC 61850的工程调试周期,促进IEC 61850工程化的实施和推广.     

IEC 61850的语义空间研究

变电站通信网络和系统系列标准--IEC 61850正在成为变电站自动化的一个重要标准.文中从形式语义的角度出发,对IEC 61850的建模方法和所给出的模型进行了研究.提出"语义空间"的概念,给出"语义空间"构成"偏序集"的推断,并从语义空间的数据通信基础、语义空间的结构、语义空间的可伸缩条件等方面对IEC 61850模型的语义空间做出分析,与传统自动化系统进行比较,发现和挖掘上述几个方面与"互操作性"的关系,寻找满足IEC 61850"互操作性"的基本语义形式.     

基于IEC 61850标准的IED图形化编程技术

IEC 61850标准的互操作及功能自由分布特性要求变电站自动化系统中不同智能电子设备（IED）间更灵活地协同。提出一种图形化编程技术的IED开发方法,它基于IEC 61850标准,遵循IEC 61131-3编程标准,不仅具有常规图形化编程的优点,而且提升了IED外在形态和内在形态的标准性。设计一种IED软件方案,研究图形化编程与IED数据存储区的参数关联方法,为推进产品编程开发手段的灵活性、标准化,提高产品互换性提供了一种解决方案。     

基于口令的变电站数据与通信安全认证

依据电力系统数据与通信安全标准IEC62351，研究既能满足认证安全需求，又能保证最小的计算和传输开销，基于口令的变电站数据与通信安全认证方法。比较了几种国际上先进的安全口令技术，分析了IEC61850标准中智能电子设备（IED）访问安全模型，提出采用安全远程口令（sRP）协议实现IED访问应用关联时的安全认证。最后，以变电站自动化IED间的身份鉴别为例，介绍了SRP协议的改进方法和具体的认证过程。研究结果对在变电站自动化系统中实施IEC62351标准具有参考意义。     

The Real-Time Publisher/Subscriber Communication Model for Distributed Substation Systems

In the past decade, new communication schemes have been designed and retrofitted into substations by utilities to integrate data from relays and intelligent electronic devices (IEDs) and capitalize on the protection, control, metering, fault recording and communication functions available in digital devices. The introduction of IEC 61850 has made it possible and justifiable to integrate station IEDs on a high-speed peer-to-peer communication network (Ethernet) through standardization. However, more advances are needed in order to establish an open and standard working environment allowing for more functions to be developed. In this paper, the authors propose a real-time publisher/subscriber communication model as a means of satisfying the unique behavior and communications needs of the IEC 61850 protocol. The authors provide a detailed design and implementation detail of this model along with interesting performance results. The target audience for this paper includes power system protection and automation engineers and technicians as well as research personnel who have at least a basic understanding of the IEC 61850 international standard and other technology mechanisms addressed in this paper.     

IEC61850标准在微电网中的应用探讨

微电网是解决电力系统发展过程中的众多问题而产生的新兴概念。IEC61850是为了解决不同制造商制造的电力设备(尤其是变电站中的设备)集成到一个系统中不能互操作的问题而制定的一个新的通信标准体系。本文提出未来智能电网中一种新的组织单元——智能微电网。数字化变电站根据IEC61850标准分为变电站层、间隔层和过程层。本文基于微电网的三层控制和数字化变电站的三层结构,探讨了IEC61850通信在智能微电网中的应用。     

制造报文规范在变电站自动化系统中的研究与应用

IEC61850是新一代变电站自动化系统无缝通信协议标准,以实现互操作性为主要目的。制造报文规范的引用规范了工业领域具有通信能力的智能传感器、智能电子设备和智能控制设备,使出自不同制造商的设备之间具有互操作性。阐述了MMS技术及其在变电站自动化系统中的应用,并分析了基于IEC61850标准的制造报文规范通信系统及其服务流程。     

基于CORBA技术的特高压智能变电站通信模式研究

IEC61850规定智能电子装置（IED）采用客户端/服务器模式进行通信。在现有方式下,IED客户端/服务器通信模式的实现大多采用客户端与服务器直接相连的两层体系结构。本文针对此实现方式的不足,根据CORBA组件的基本原理,通过CORBA提供的ORB机制建立了三层体系结构的客户端/服务器通信模式。在全面遵循IEC61850的体系结构的前提下,结合目前特高压智能变电站建设的契机,提出了通过构建基于CORBA-MMS的通讯结构体系来实现IEC61850通信的方法,实现特特高压智能变电站的智能通信。