浅谈IEC61850规约在工程现场的应用

【摘 要】 IEC61850是新一代的变电站自动化系统的国际标准，它规范了数据的命名、数据的定义、设备行为、设备的自描述特征和通用配置语言。同传统的IEC60870-5-103标准相比，它不仅仅是一个单纯的通信规约，而是数字化变电站自动化系统的标准，它指导了变电站自动化的设计、开发、工程、维护等各个领域。该标准通过对变电站自动化系统中的对象统一建模，采用面向对象技术和独立于网络结构的抽象通信服务借口，增强了设备之间的互操作性，可以在不同厂家的设备之间实现无缝连接。智能化一次设备和数字式变电站要求变电站自动化采用IEC61850标准。IEC61850是至今为止最为完善的变电站自动化标准，它不仅规范保护测控装置的模型和通信接口，而且还定义了数字式CT、PT、智能开关等一次设备的模型和通信接口。采用IEC61850国际标准可以大大提高变电站自动化技术水平、提高变电站自动化安全稳定运行水平，节约开发验收维护的人力物力，实现完全的互操作。本文结合工程现场实例探讨IEC61850在工程中的基本应用。

【关键词】 IEC61850 MMS服务

1 61850装置数据模型的层次结构

物理设备（相当于某一装置）映射到IED，然后将各个功能分解到LN，组成一个或者多个LD。每个功能的保护数据映射到DO，并且根据功能约束（FC）进行拆分并映射到若干个DA。

2 61850服务

IEC61850标准的服务实现主要分为三个部分：MMS服务、GOOSE服务、SMV服务。其中，MMS服务用于装置和后台之间的数据交互，GOOSE服务用于装置之间的通讯，SMV服务用于采样值传输。三个服务之间的关系，在装置和后台之间涉及到双边应用关联，在GOOSE报文和传输采样值中涉及多路广播报文的服务。双边应用关联传递服务请求和相应（传输无确认和确认的一些服务）服务，多路广播应用关联（仅在一个方向）传送无确认服务。具体如图1所示：

如果把IEC61850标准的服务细化，主要有：报告（事件状态上送）、日志历史记录上送、快递事件传送、采样值传送、遥控、遥调、定值读写服务、录波、保护故障报告、时间同步、文件传输、取代、以及模型的读取服务。细化服务和模型之间的关系。

从用户使用角度来看，IEC61850标准的实现主要分为客户端（后台）、服务器端（装置）、配置工具三个部分。配置文件是联系三者的纽带。

3 MMS服务

3.1 MMS介绍

MMS（manufactoring message specification）即制造报文规范，是ISO/IEC9506标准所定义的一套用于工业控制系统的通信协议。

MMS是由ISO TC184开发和维护的网络环境下计算机或IED之间交换实时数据和监控信息的一套独立的国际标准报文规范。它独立于应用和设备的开发者。

MMS特点介绍如下：

（1）定义了交换报文的格式和结构化层次化的数据表示方法，同时可以表示任意复杂的数据结构，而且其ASN.1编码可以适用于任意计算机环境。

（2）定义了针对数据对象的服务和行为。

（3）为用户提供了一个独立于所完成功能的通用通信环境。

3.2 MMS功能

下面分别从信号、测量、控制、故障报告四方面简述其在工程现场中的应用。

3.2.1 信号上送

开入、事件、报警等信号类数据的上送功能通过BRCB（有缓冲报告控制块）来实现，映射到MMS的读写和报告服务。通过有缓冲报告控制块，可以实现遥信和开入的变位上送、周期上送、总召、事件缓存。由于采用了多可视的实现方案，事件可以同时送到多个后台。

brcbRp是带缓存的报告控制块，而urcbRp是不带缓存的报告控制块。一般遥信类信号缓存，保护模拟量不缓存，报告控制块是对数据集而言，因此我们在下图2中可以找到与数据集对应的报告控制块。

这里我们以brcbTripinfo为例来介绍一下，如图IEDconfig已经将报告控制块下面的数据属性友好化了，很直观的展现在我们面前。具体逻辑节点可参考规约上述表格。

（1）RptID：报告控制块的ID号，这里的报告标志是brcbTripInfo。

（2）RptEna：报告控制块使能，当客户端访问服务器时，首先要将报告控制块使能置1才能进行将数据集内容上送。这个在我们使用客户端工具时经常碰到。我们的控制块最大为10，也就是说最大支持10个客户端去访问，同一个IP只能使用一个客户端工具。

（3）DateSet：报告控制块所对应的数据集，这里就是dsTripInfo。

（4）CofRev：配置版本号，这里是1。

（5）OptFIds：包含在报告中的选项域，就是所发报告中的所含的选项参数，这里总共10位。

（6）BufTm：这里得设缺省值0。

（7）Sqnum：报告顺序号。

（8）TrgOpt：报告触发条件，有五个变化条件，值变化，质量更新，值更新上送，周期性上送，总召唤。

（9）intgPd：周期上送时间，这里是0ms。

（10）GI：表示总召唤，置1，BRCB启动总召唤过程。

（11）PurgeBuf：清除缓冲区，当为1时，舍弃缓存报告。

（12）EntryID：条目标识符。

（13）TimeofEntry：条目时间属性。

（14）品质Q。

报文举例如下图3所示。

3.2.2 测量上送

遥测、保护测量类数据的上送功能通过URCB（无缓冲报告控制块）来实现，映射到MMS的读写和报告服务，如下图4所示。通过无缓冲报告控制块，可以实现遥测的变化上送（比较死区和零漂）、周期上送、总召。由于采用了多可视的实现方案，使得事件可以同时送到多个后台。

3.2.3 控制

遥控、遥调等控制功能通过IEC61850的控制相关数据结构实现，映射到MMS的读写和报告服务。IEC61850提供多种控制类型，NSD500系列装置实现了增强型SBOw功能和直控功能，支持检同期、检无压、闭锁逻辑检查等功能。具体如下图5和图6所示。

3.2.4 故障报告

故障报告功能通过RDRE逻辑节点实现，映射到MMS的报告和文件操作服务。

录波文件产生时，RDRE下的RcdMade和FltNum通过报告上送到后台；后台以如下方式召唤故障报告。

（1）首先装置给客户端上送故障报告，以RcdMade和FltNum为标志。

（2）客户端会对装置下发查询波形列表文件。

（3）装置会将下面的波形的所有列表送给客户端。

（4）客户端进行打开文件列表请求。

（5）装置对客户端打开文件列表回应。

（6）客户端进行读取文件列表请求。

（7）装置对客户端读取文件回应。

（8）文件读取后，客户端要关闭文件请求。

（9）文件读取后，装置对关闭文件请求回应。