IEC608705103规约与IEC61850标准的分析和比较.docx
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IEC608705103规约与IEC61850标准的分析和比较
IEC608705103规约与IEC61850标准的分析和比较
2012-07-13##############2012-07-13#######2#012-07-13########EC60870)5)103EC61850II规约与标准的分析和比较
*1,2贾旭东
(1.,102206;2.,100054)华北电力大学电气与电子工程学院北京北京市电力公司变电公司北京
:
、、、、摘要本文从变电站自动化系统结构通信结构模型信息模型传输规则存在的问题各方面分别对
EC60870)5)103EC61850,EC60870)5)103EC61850IIII规约与标准进行了分析和探讨从而对规约与标准进行。
比较
:
IEC61850;IEC60870)5)103;;关键词标准通信规约变电站自动化系统
、、、变电站自动化监控系统是变电站内的重要系统之层链路层应用层用户进程作了大量具体的规定和,、、,,,一对于变电站内电力设备的测量监视控制等都起定义规约采用非平衡式传输控制系统组成主站间
。
。
103。
到了很重要的作用而通讯规约是实现变电站内继电保隔单元为子站规约属于问答式规约
、、、、103护装置自动化设备监控系统之间能够可靠快速规约的应用使得变电站内一个控制系统的不同
。
,准确通信的重要保障目前变电站自动化监控系统通信继电保护设备和各种装置达到互换提高了继电保护设
:
。
主要存在下述问题通信介质的不统一和通信协议的不备的安全性该协议定义了变电站系统与保护设备之间。
。
,统一所以通信差异对自动化集成度有很大的影响目相互通信的配套标准可以满足变电站传输保护和监控IEC60870)5)103。
前规约在变电站自动化监控系统中信息的要求
,
(1)103。
得到了广泛的应用这也使得在变电站中不同继电保护采用规约的变电站自动化系统结构目()。
设备或间隔单元和控制系统之间达到互换的目的前变电站自动化系统结构一般采用分层分布式的系统机
,IEC60870)5。
1103尽管如此系列标准也暴露出一定的问构图是采用规约的变电站比较典型的自动化系,。
题并不能很好地满足当今日益增长的变电站自动化技统结构
。
术的要求
,IECTC)57因此技术委员会制定了更具广泛适
———EC61850I应性且功能强大的变电站通信协议协议
。
体系标准该标准是基于通用网络平台的变电站自动化
,。
系统的唯一国际标准更具开放性和标准性
103虽然规约仍广泛应用在变电站自动化监控系统
,,中并且通过使用也总结出很多很好的经验但新一代
IEC61850变电站通信协议协议体系标准具有其独特的
。
IEC61850:
优越性标准能够达到以下目的实现不同
,。
设备的互操作性建立系统的自由结构而
IEC61850,且标准具有面向未来的开放性特性能够满。
足不断发展的通信技术与变电站自动化系统的需求这1103图采用规约的典型的自动化系统结构。
些都是其他以往的通讯规约所无法比拟的
103IEC61850本文将针对规约和标准两者分别进
1,、从图中可以看出系统分为站控层通信层和间、,IEC61850行分析比较从而更加清晰地体现标准强,隔层三层其中通信管理机对信息传输起到上传下达的,大的功能和其明显的优势期望该标准能进一步得到广。
103作用其中规约一般是用于通信管理机与微机保护。
泛应用,,测控装置之间的通信采用主从一对多方式通信管理、103IEC61850一规约和标准介绍和比较,。
机为主站微机保护测控装置为从站1.103规约
(2)103、规约的信息交换方法通信结构模型及帧103TC)57IEC60870)5IEC规约是技术委员会在。
IEC60870)5)103格式规约描述了两种信息交换的,系列标准的基础上根据各种应用情况下的不同要求而:
方法。
103FT1.2,制定的配套标准规约采用帧格式对物理2012-07-13##############2012-07-13#######2#012-07-13########
3表链路服务级别及功能第一种方法是基于严格规定的应用服务数据单元
链路服务级别帧类型功能(ASDUs)“”和标准化提出报文的传输应用过
、,。
程方法可以用来实现标准化报文的传输/发送广播命令无问答发送S1
,第二种方法则是使用通用分类服务它可以传输几/设置参数等确认发送S2
。
乎所有可能的信息通用分类服务是采用间隔层各个单/召唤数据或事件响应请求S3元不同设备自我描述和自定义的方法来定义要求传输的。
,。
103信息信息可以自描述具有开放性规约中通用
103FT1.2,规约采用异步式字节传输的帧格式该1。
分类服务的传输服务项目如表所示
,格式有固定帧长和可变帧长两种也可采用单个控制字
1103表规约中通用传输服务项目E5H,4、5。
符如表表所示
组号功能组号功能45表固定帧长帧格式表可变帧长帧格式00H09H系统类通信类(68H)启动字符01H0AH(10H)启动字符系统类电量类L报文长度02H0BH定值类控开关类L重复03H0CH(C)控制域定值类遥控分头类04H0DH(68H)启动字符事件类遥调类05H0EH事件类遥控压板类(A)链路地址域C)(控制域06H系统类调试及操作0FH(A)链路地址域信息类07H遥测类(CS)帧校验和链路用户数据08H18H遥测类带时标的遥信类(CS)帧校验和(16H)结束字符103,规约是一种简化的通讯协议基于三层参考模(16H)结束字符“”EPA,2。
型的增强性能结构如表所示
其中可变帧长帧格式主要用于控制系统与继电保护2EPA表网络模型
。
设备传输数据之用而固定帧长帧格式主要用于继电保pplicationLayer)(A应用层,护设备与控制系统之间传输的确认帧询问帧和忙帧(DateLinkLayer)数据链路层。
之用(PhysicalLayer)物理层3):
,应用层应用层为用户提供服务将服务直接
。
。
提供给应用进程应用层包含一系列的应用功能应用:
:
1)物理层物理层传输有两种传输方式:
103数据的一般结构规约定义了本配套标准中的应用,一是采用光纤传输方式在间隔单元上兼容接口必(ASDU)。
服务数据单元一个应用服务数据单元的结,须是光纤连接器在监视方向上和控制方向上需要采用2。
:
构如图所示从图中可以看出应用服务数据单元由。
。
两条光纤电缆此方式抗干扰能力较强。
一个数据单元标识符和唯一的一个信息体组成其中数RS)485,二是采用基于铜线的总线系统此方式应4,、据单元标识符由个字节组成分别是类型标识可变EIARS)485。
符合标准在一个物理线路上最多能连接
329.619.2kb/s。
。
或此方个单元标准的传输速率为
。
式较之基于光纤的传输系统容易受到电磁干扰的影响
:
103。
2)数据链路层规约采用非平衡传输控
制(),。
系统是始发站启动站各间隔单元是从动站传输
,:
过程是由控制系统主站启动即轮询问答过程由启动
,,站向从动站触发一次传输服务结果可能是成功完成
,。
也可能是报告差错然后才能开始下一轮的传输服务
启动站的链路层在前一次所接受的报文传输请求或者成
,功完成或者带差错指示地结束才能够接收一个新的报
。
103,文传输的请求规约采用的链路服务级别为三级
3。
其链路服务级别及功能如表所示
,/、/其中发送确认请求响应传输服务在传输过程
,))中受到干扰则用等待超时重发的方式发送下
2图一个应用服务数据单元的结构。
一桢
、。
结构限定词传送原因和应用服务数据单元公共地址
,信息体由信息体标识符和一组信息元素集组成可以选
。
,择带有时标信息在应用层对应用数据单元进行解析
,。
得到数据内容并进行相应的处理
:
、/应用功能的基本功能主要有站启动总查询总、、、、召唤时钟同步命令传输测试模式监控方向的闭、、。
锁扰动数据传输通用分类服务等
(3)103。
规约的信息体信息体是报文中非常重要
。
、的部分信息体由信息体标识符信息元素集和信息体
()。
,时标任选三部分组成其中信息体标识符由功
。
能类型和信息序号组成各种不同的基本类型数据都对
。
应有不同的功能类型和信息序号因此在任何一帧数据IEC618503图采用标准的变电站自动化系统结构图之一,报文中只要从信息体标识就可以判断出该数据报文传
,、、递数据的基本类型如遥信信息遥测信息电度信、层设备通过网络通信方式从过程层获得模拟量状态量、。
息遥控点的数据信息等;EC61850,I并进行控制不同厂家的装置都遵循标准(4)103。
103规约的传输规则规约采用的是窗口尺,;通信上实现了互连互通取消了保护管理机间隔层保1。
寸为的非平衡方式传输规则链路传输的过程简要如、IEC61850,护测控等装置支持直接通过网络与变电:
下由控制系统使用应用服务数据单元发向某一间隔单。
站层监控等相连,,元可以对其发送指令由间隔单元对这个收到的指令做
(2)IEC61850。
采用标准的通信结构模型。
,出确认控制系统向间隔单元所触发的一次传输服务要IEC618504。
的网络结构如图所示,。
么成功完成要么差错指示然后方能开始下一次传输服务IEC61850为智能变电站提供了全面的网络通信解。
103(5)目前存在的问题和需注意的问题规约仅,、决方案提出了变电站层间隔层和过程层的三层,仅提供了一个大的框架不同的厂家对它的理解会存在。
架构,一定的差异性不同厂家生产的设备可能虽同样使用4IEC61850从图中也可以看出为智能变电站提供103,。
规约但不能完全接口因此这就要求管理部门明:
IF1,了以下逻辑接口间隔层和变电站层之间交换保103,,确规约标准附上更为详尽的解释和规范并且促;IF2,;护数据间隔层和远方保护之间交换保护数据103,进国标标准规约的大力推广使用才能够更好地实IF3,;IF4,间隔层之间交换数据如保护和控制设备间。
现设备之间更好的相互通讯
;IF5,间隔层和过程层之间交换采样数据间隔层和2.IEC61850标准过,1995IEC为适应变电站自动化技术的迅速发展年;IF6,程层之间交换控制数据间隔层和变电站层之间TC57WG10、11、12工作组开始为变电站自动化系统;IF7,交换控制数据变电站层和远方工程师之间交换;IF8,,数据间隔层相互之间直接进行快速交换数据如。
1999的网络和系统制定国际统一的标准年提出了IEC61850。
2005,IECTC57委员会草案版本到年为止
IEC6185014,IEC已经将系列的个分册正式发布61850。
已经成为了正式的国际标准中国电力系统标委IEC61850DL/T860会将等同采用为电力行业标准系,。
列现已正式发布
IEC61850,是一种新的变电站自动化的方法该通信协议体系对变电站自动化系统的网络和系统做出了全、。
IEC61850面详细的描述和规范采用面向对象的建
,,模技术面向未来通讯的可扩展架构其要实现的目标
。
“,,”是一个世界一个技术一个标准
(1)IEC61850。
采用标准的智能变电站系统结构IEC61850。
采用标准的智能变电站系统结构有多种形式3。
3,图所示为一种常见的系统结构由图中可以看出
:
(该系统结构具有以下几方面特征三层结构变电站、、);,层间隔层过程层使用了电子互感器模拟量通
、;过通信方式上送间隔层保护测控装置通过为传统开;关配智能操作箱实现状态量采集与控制的数字化间隔IEC618504图的网络结构图
F10,;IF9,;I“,”联锁变电站层之间交换数据变电站层横向隔离纵向认证的尽管目前变电站采用
安全。
和远方控制中心之间交换数据
,措施后数据通信安全得到很大的提高但仍存在一定的(3)IEC61850。
IEC61850标准的信息模型标准采
。
数据通信安全问题对于电力系统这样一个要求高可靠,用面向对象建模技术从而具有非常强大的互操作性和
,性和安全稳定性的部门而言安全性问题已成为新标准。
(CDC)、可扩展性该标准定义很多公共数据类逻辑
。
应用及推广的重要问题这一目前国内电力系统对该课ACSI。
(LN)节点和对于每种具体的智能电子设备
,。
题的研究还不够深入仍处于探索阶段(IED),,IEC61850IEC61850、。
2)需要根据其对外信息表现利用所的检查评估和技术管理为了保证LN、CDCCS。
EC61850、AII定义的和为其建立通信数据模型这种基于标准的产品在应用中的安全性可靠性
,,IEC61850模型从逻辑上是一种树状的和立体的并且可以表达数和功能满足要求需要加强对产品和设备的
。
EC61850。
。
I据间的关联性这种立体化的模型是具有互检测同时这也对调试和运行检测提出了新的要求由
。
IEC61850操作性的重要原因之一于的使用要求原有的检测调试手段也要随之
,IED,、,而传统的通信协议一般都是面向信号的对的变化需要尽快研究新的试验方式手段并制定相关
。
。
信息描述都是用信号点表形式这种模型从逻辑上是一的试验及检测标准等
,。
,种线性和平面的结构无法表达数据间的关联性因此当然这也需要经过一定的总结和积累总结出一些
IEC61850、、这些平面化的信息点表形式模型是原有协议不具有互操较好的适合标准的方法手段检测方法和
。
。
IEC61850、作性的重要原因之一经验并且针对的特点和需求及时修改补(4)IEC61850。
IEC61850、,标准的通信服务标准中充和完善现有的工作流程规章制度使之能适应新系
(GSE)。
。
的报文定义了通用变电站事件模型统的需要
IEC61850GSE:
以上这一问题也是应用目前急需研究和分为两种不同的控制类和报文结构
1)(GSSE)。
,通用变电站状态事件该报文主要用解决的问题之一目的是通过采用有效的管理手段和技
,、,IEC61850于传输状态位变位信息如传输保护跳闸闭锁等状态术手段在确保安全生产的前提下积极推动
,。
:
。
变化的信息其传输内容比较单一从实时性来看标准的推广应用
GSSEOSI7,报文的传输服务映射于的层协议堆栈中、二结语
,103IEC61850这就存在协议堆栈的传输延时而且它仍是基于传统的通过上述分别对规约和标准的分析
,、,IEC61850以太网实现的因此当网络负荷比较重传输数据较多和比较可以清楚看出标准具有更大的优越
,。
。
时很难保证报文的实时性性和先进性
2)(GOOSE)。
103,面向通用对象的变电站事件该报尽管规约在目前仍然被广泛应用但是作为未
,、———EC61850,I文支持由数据集组织的公共数据交换用户可以灵活来智能电网领域的主要标准标准其采
、,、。
GOOSE,自由地进行定义不仅可以传输状态信息而用面向对象建模技术分层分布技术具有开放性先
,,,且可以传输模拟量信息甚至实现同步信息等可见进性和完整性的特点有更好的互操作性和面向未来的
,GOOSE:
。
特性能够满足不断发展的通信技术和变电站自动化系报文其应用范围更加广泛从实时性来看
,GOOSE,统的需求其必将成为今后变电站自动化系统的统一标报文的传输服务是应用层到表示层后直接映
(),,。
射到底层数据链路层和物理层不经网络层和传输准也必将得到更为广泛的应用
,,层并且采用了较先进的交换式以太网各种技术如
:
参考文献VLAN、、,优先级多播等因此该报文传输的实时性得
1,,IEC60870)5)103徐立子变电站自动化系统和。
到了很好的保证
IEC60870)5)104J,,,2002,,协议的分析和实施电网技术(5)IEC61850。
推广应用应注意的问题
26(4):
62)65.1)。
IEC61850,数据通信安全问题采用标准后开
2,,IEC61850谭文恕变电站通信网络和系统协议介绍、放式的变电站自动化系统基于开放的标准的网络技术,J,,(9),,2001,25电网技术,。
上协议的开放性和标准性带来了网络的安全性问题,3,,,,IEC61850任雁铭秦立军杨奇逊通信协议体系介IEC61850:
定义了两种通信服务模式一种是客户,J,,,2000,24(8).绍和分析电力系统自动化/;/。
端服务器模式另一种是发布订阅的对等通信模式
Yourrequestcouldnotbeprocessedbecauseofaconfigurationerror:
"CouldnotconnecttoLDAPserver."
Forassistance,contactyournetworksupportteam.
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