IEC 61850规约在智能站中的应用及配置介绍

何吉翔（昆明供电局，云南昆明650000）

IEC 61850规约在智能站中的应用及配置介绍

何吉翔（昆明供电局，云南昆明650000）

本文旨在介绍IEC 61850标准的内容及特点，以及层次结构模型、配置文件等理论知识，并以SCD文件制作和配置的实例来阐述工程应用的技巧。有助于生产一线的技术人员和管理人员尽快理解、掌握这一新标准，提高全员素质，保障电网安全稳定运行。

IEC 61850；智能变电站；智能电子设备；SCD文件；配置

1 引言

我国电力标准委员会对IEC 61850系列进行了同步的跟踪和翻译工作，标准的14个分册被转换为我国电力行业DL/ T 860系列标准。[1]以这种趋势和技术基础为契机，IEC 61850标准在传统变电站自动化通信协议及通信技术基础上，采用面向对象的建模技术和面向未来的抽象通讯服务接口，迅速成为变电站内的继电保护和自动化、电能质量、高压设备状态监测等领域的重要技术支撑。

2 IEC 61850标准的主要特点

2.1 信息分层

IEC 61850定义了变电站三层通信接口模型，如图1所示。将变电站自动化系统从物理和逻辑的概念上分为三个层次，即站控层、间隔层和过程层。

图1 IEC 61850定义的变电站三层结构

过程层设备包括断路器、隔离开关、互感器、变压器等一次设备及其所属的智能组件（断路器智能终端、互感器合并单元等）。过程层主要完成模拟量采集、状态量输入/输出和操作控制命令执行等与一次设备相关的功能。

间隔层设备包括保护装置、测控装置及二次辅助装置（如数字故障录波器、网络报文分析仪等）。间隔层设备接收过程层设备状态和采样信息，实现保护和控制功能，并通过网络与站控层设备进行信息交互（如上送保护动作信号、接收开关分合闸命令等）。间隔层网络还应能传输间隔层设备之间的保护动作配合和测控装置之间的联闭锁信息（如母差保护动作通过线路保护进行远跳、母线地刀对线路开关遥控功能的闭锁等）。

站控层设备包括监控主机、操作员站、工程师站、远动主机、GPS对时装置等，形成全站的监控管理中心。站控层提供对一次设备操作管理和对二次设备监视管理的人机交互界面。同时站控层设备还通过电力数据网与调控中心和监控中心通信。

2.2 信息模型与通信协议独立

为适应快速发展的通信技术，避免由于底层通信技术进步而导致上层定义全面修改。IEC 61850对通信服务采用了分层定义的方法。将变电站自动化系统内部网络通信所需要的服务进行了抽象定义，定义了抽象服务接口ACSI（Abstract Communication Service Interface）。抽象服务接口独立于具体的网络底层通信协议和具体的网络类型。所以它具备通用性和稳定性，很好的满足了对未来通信技术发展的需求。在具体的应用中ACSI需要映射到底层具体网络和协议，这种映射称为特定通信服务映射 SCSM （Specific Communication Service Mapping）。目前IEC 61850-8-1定义了ACSI到MMS之间的映射关系，IEC 61850-9-2定义了过程层采样服务到以太网之间的映射。ACSI与SCSM的关系如图2所示。

图2 ACSI与SCSM的关系

2.3 数据模型自描述

现有协议标准采用面向信号，以点号来识别，自描述性差，需要通信双方实现约定，并一一对应，这样才能正确反映现场设备的状态。一旦有任何改变或调整，如间隔改造或新增间隔，那么站内监控系统到调度端的数据库点表内的数据点都必须做出相应修改，并将每一个信息点动作一次来验证其正确性，这是一项耗费大量人力物力的工作。而IEC 61850标准对信息采用面向对象的自描述方法，对变电站自动化通信系统及相关设备、功能和数据建模，并在数据源端就对数据本身进行自我描述，无需事先双方约定，传输数据自带描述说明，接收方能马上建立数据库，不需要进行数据工程物理量对点、标度转换等工作。简化了现场验证和数据库管理维护工作。

2.4 面向对象的数据统一建模

IEC 61850标准采用面向对象技术，使得信息模型具有继承性、可复用性等特点。简单来讲，就是IEC 61850标准声明了变电站功能所需的全部类，然后在建模时根据实际情况定义变电站内全部对象，这些对象之间相互联系、作用，实现智能站内的保护、监视、操作等功能。

3 智能站系统配置

3.1 智能站中的SCL文档

为了满足工程实践中不同厂商的工程工具提供统一、标准的描述格式，使不同厂商之间的配置描述、工程工具具有互操作性。IEC 61850-6定义了基于XML技术的变电站配置语言SCL，SCL语言可以独立规范的方式描述变电站一二次系统，可以以统一规范的格式对变电站及站内智能电子设备进行描述。是IEC 61850技术体系的重要组成部分，是IEC 61850工程实现的重要保障。

IEC 61850规定，配置文件全部采用面向对象方式SCL语言编写，因此所有配置文件具有相同的文档结构。文档应包含头、变电站、通信、智能电子设备和数据模板五个基本部分。典型的SCD文档结构如图3所示。

图3 SCD文档结构

3.2 IEC 61850工程配置流程

工程实施过程中，系统集成商提供系统配置工具，目前各厂商所使用工具各不相同，本文中不再具体介绍。但配置工具应能对导入导出的配置文件进行合法性检查，生成的配置文件应能通过SCL模式Schema验证，并能生成和维护配置文件的版本号和修订版本号。

原理上，配置流程为利用系统配置工具导入SSD和ICD文件，配置人员根据工程实际情况，利用配置工具进行虚拟连线，将一次系统和IED之间进行关联、实现全站IED实例化，并进行IED之间通讯参数的配置，完成全系统实例化配置之后，应导出全站SCD配置文件，提供给监控后台、远动主机等客户端使用。提取各智能装置CID文件，下装到各IED中。最后进行全所的装置联调，以验证所有虚端子连线的正确性。但目前由于缺少SSD文件支持，故采用设计院提供虚端子联系表的方式代替，该表中体现了所有IED之间的二次回路连线。

4 SCD文件工程配置实例

SCD文件配置流程如下：

第一步，获取虚端子表和全站所采用智能电子设备的全部ICD文件。

第二步，进入配置工具，新建变电站，在Header界面填入对应版本和构建时间、构建人等基本信息。

第三步，在Substation界面填入对应信息，如变电站名称、电压等级等。

第四步，在Communication界面定义通讯网络，建立对应的MMS网络和GOOSE、SV网络。

第五步，在IED界面导入全部ICD文件，进行命名，并更改IED设备的描述。

第六步，全部IED文件导入完毕后，将IED添加入对应的通讯网络中，具体添加规则如表1所示。

表1 各通讯网络添加规则

第七步，按照虚端子表，链接所有IED的输入信号。注意输入信号链接界面一定要在Inputs对应的GOOSE、SV输入界面下进行。GOOSE信号对应链接到IED内部信号DA层级，SV信号对应链接到IED内部信号DO层级。

第八步，全部虚端子链接完成后，按照设计院提供的光纤接口配置图，分配插件光口，确定GOOSE和SV的发送和接收口。

第九步，校验SCD文件语义和Schema，如有错误进行改正，直到校验正确为止，至此SCD文件制作完毕。

第十步，导出全部CID文件，下装到相应IED，全站联调验证回路正确性。

5 总结

对于采用IEC 61850标准建立的变电站中，智能电子设备大量应用、信息的传输方式发生了根本性的改变。这些智能化的变革对相关专业人员的知识构成和技术素质提出了新的要求。本文全面系统的介绍IEC 61850的层次结构模型、配置文件等理论知识和SCD文件制作的实践技巧。有助于生产一线的技术人员尽快理解、掌握这一新标准，向先进技术靠拢。

[1]陈树勇，宋书芳.智能电网技术综述[J].电网技术，2009，33（8）：1～7.

[2]刘希峰，韩振峰，李 颖.GOOSE报文与SCD文件间对应关系的应用研究[J].电力系统保护与控制，2013，41（24）：95～100.

[3]郝晓光.智能变电站应具有的功能及建设策略分析[J].河北电力技术，2009（11）：27～29.

TM63

A

2095-2066（2016）34-0043-02

2016-11-17

何吉翔（1982-），男，工程师，本科，主要从事配电网规划及工程管理专责工作。