从控制模型看IEC 61850标准更新 附IEC61850在电能量管理系统通信中的应用.docx

Ol研究背景控制模型是IEC 61850标准中提供的一个重要服务，允许客户端远程设置服务器的数据 属性，并且根据设置实现对软压板、开关刀闸等实际对象的操作。这个过程不仅仅是通过一 条简单的命令直接完成，而是通过客户端、服务器以及设备之间多次交互的过程来完成。因 此，针对控制模型的一致性测试是通信协议一致性测试中重要的测试项目。02定义VS实现控制对象和控制环境的友杂性以及各厂家对标准理解的不同，导致了控制的实际应用与 标准定义不完全相同。不同控制对象所采用的行为与应用密切相关，为此标准定义了4种模 型对应不同的状态机，分别为常规安全的直接控制、常规安全的操作前选择控制、增强安全 的直接控制和增强安全的操作前选择控制。实际应用中大多采用常规安全的直接控制和增强 安全的操作前选择控制。常规安全的直接控制一般仅用于装置信号灯复归和故障录波功能。 增强安全的操作前选择控制一般用于软压板和开关刀闸。控制模型中定义了 4种服务，分别为选择/带值选择、取消、操作/时间激活操作、命令 中止。时间激活操作是控制模型的扩充，用于代替操作，实际应用中尚无厂家采用。选择服 务具体映射到制造报文规范（MMS）读服务，而常规安全的操作前选择控制鲜有厂家实现 并应用，因此选择服务基本停留在定义上，没有实际应用。03第1版VS第2版IEC 61850标准在多个部分对控制模型的各个方面分别进行了描述，其中IEC 61850-7-2 和IEC 61850-8-1定义了控制模型及其相关服务的内容与具体映射实现，IEC 61850-7-3和 IEC 61850-7-4部分定义了控制模型相关的数据结构。IEC 61850-7-2第2版中服务定义新增时间激活操作终止服务，状态机新增5种状态， 详细描述了在各种状态下收到各种请求时服务器端应返回的响应内容，枚举量Addcause定 义新增多个枚举值，详细定义了发生应用差错时控制模型的行为。IEC 61850-8-1第2版中常规安全的直接控制的控制模型新增CanCeI的数据属性，操作 和取消服务否定响应中的信息报告（变量表）在常规安全的控制服务中被备注为可选，控制 对象的映射是具有结构的可视串类型的有名组件，第1版中规定最大不能超过65个8位位 组，第2版调整为129个8位位组。IEC 61850-10第2版新增客户端的一致性测试、采样值设备的一致性测试、工具相关的 一致性测试等内容。对于服务器端的控制模型，第2版标准在所有预期返回否定响应的测试 用例中明确了响应报文中应包含的AddCaUse。部分测试用例延续使用了第1版的内容，而 部分测试用例添加了第1版应用和测试过程中可能遇到的情况，旨在消除第1版使用过程中 出现的争议，使得第2版的一致性测试更加全面细致。04典型问题IEC 61850-10第2版总结第I版的应用经验，综合tissues修改了很多错误，完善和优 化一致性测试流程和案例，对标准进行了大量的修订，因此出现了不少新的问题。1）标准定义不一致IEC 61850-7-2第2版表47注释一栏中说明，在直接控制过程中对选择请求或带值选择 请求返回的否定响应中附加原因应为class-not-supported,然而附录B枚举量Addcause 定义中并没有class-notsupported这一属性值。IEC 61850-10第2版中测试用例SCuI 3和sCt127 中规定选择或带值选择一个直接操作的控制对象应被附加原因“Unknown”拒绝。标准不同 部分出现的定义不一致直接影响了对标准的理解和协议一致性的实现。2）标准定义有歧义IEC 61850-7-2第2版表51中给出Check的定义如表1所示。表I海上风电场黑启动过程的风柴协同控制原理Service Parameter nameParameter typeCheckPACKET LISTSynchrocheckBOOLEANInterlock-checkBOOLEANIEC 61850-8-1第2版表80中定义Check的ACSI类型为PACKET LIST即包列表，映 射为可变长度的MMS Bitstring即位串类型。标准中不同部分对同一属性对象的定义使用了 不同的方式，因此产生的歧义影响了对相关数据的理解和实现。在长期的工程应用中发现不 少厂家对CheCk的理解实现有偏差，部分厂家类型定义错误，定义成可视字符串(VISIBLE STRINOo关于CheCk位串的长度，大部分厂家定义为2位，个别厂家定义成8位。虽然 标准仅规定包列表映射位串的最小长度由编码包列表的成员所需的位数决定，即Check位 串的最小长度应为2位，定义成8位也满足标准要求，但是客户端和服务器对位串的长度定 义不一致有可能导致写服务失败即控制失败，影响互操作。另外由国际测试和认证的权威机 构DNVGL(KEMA)自主开发的IEC 61850 一致性测试软件检测到CheCk为8位位串时提 示错误。这些定义不一致均会影响一致性测试的结果，本文建议CheCk统一定义为2位位 串。05结语控制模型是IEC 61850标准中极其重要而更杂的模型之一，涉及一次设备开关刀闸的控 制，各个应用和测试细节都值得推敲和讨论。IEC 61850-10第2版已于2012年12月14日 实施，国内等同采用的行业标准DUT 860.10也于2018年12月25日发布且于2019年5月 1日起实施。为顺利过渡到IEC 61850第2版，首先必须打好坚实的理论基础，对标准更新 进行全面的研究。结合工程应用对控制模型一致性测试的探讨仅仅是一个开始，后续还有大 量的内容需要进一步深入研究。1EC61850在电能量管理系统通信中的应用调度（调控）中心W智能变电站一体化监控系统计量装置检控装置3 F装置防备色明 洞没绿照环境 监测 W 设备输变电状态监测辅助应用图1智能变电站一体化监控系模型X cn RSubstit.enab IcSubsti t.value¾jiT I ¾yti/ 二Control value " ctlVal , Opcraitc t imc Originutor Control numberStatus value " st Val * Quality " q ” Time stamp <M t *Control model S HO timeout SBO cias拄制拄制4Zl设. 协述 旷他C-BlkOpn国O限格毛占YPRD 的颊堀如我堤尾枇1多合T附的计gxs©，T4KS2计.>lS8图3电能量管理系统拓扑图-<LDeve nst= METER des<=ftf>-<LNO InOass=ILNO* lType=LLNO-type, InSt="。4=程* 节点零 >-DataSetnafne='Meteratatdesc= tfI ><FCOA IdInSt=WETERl' prefix,' lnOassMMTR, lnlnst, doName,TotWh, daName,actVal, fc,S /><FCDA W!nst="METER prefix=" lnOass'MMTR, InInst=T doName='TotVArh, daName='actVal' fc=,ST* /；<FCDA HnS:=，ETER1' prefix=-nass='MMTR' llns='5, doName=7otWh, daName='actVa fc=*ST<FCOA WlnsHMETERl' prefix=" lass=,MMTR InInst=V (JoName=tTotWh4 daName='actVar fc=*S ><FCOA Mlnst=1METERr prefix=" lnOass='MMTR InInst=V doName='TotVArh, daName=,actVal' fc='ST?<DataSet> <ReportControl name="MeterRPT datSet="MeterDataset mtgPd*10000' rp3D'rpt confRev='0"> <DOI name="Mod*><LNO> <LN lOass='LPHD, lnType='LPHD.type, st=T prefix=" desc=5fW> <LNInass='MMTR Type='MMTR.tpe' nst=T prefix=" (JeSg 的费率总+ <LN lnOass="MMTR, lnTye,MMTR.type, nst='2' PrefiX="desc="说髀 <LN lnOass='MMTR' lnType=*MMTR.type' nst=,3' prefix=" desc/翻髀 2"> <LN lOass=,MMTR, lnTpe,MMTR-tpe' nst='4, prefix=" <sc=田 费率 3'> <LN lnass='HMTR lnType=MMTR-type' Inst=5 prefix=*'desc=jEl>ia<4'> <LN InOass=wMMTR' lnType,MMTR.type" nst='6' prefix=0 desc='顾普率总')+ <LN InOass=tMMTR' lnType='MMTR.type' nst=7, prefix=" Gesc='咐费率 1> <LN lnass=,MMTR, lnType='MMTR.type, St=<8, “efix="(IeSC="颐费率 2'>g <LN lass="MMTR, lnType'MMTR.type' nst,9' PrefiX=" d*颐髀 3、 <LN InaasS=WMTR. InType=WMTRjype" nst= 10' prefix=*' desc=i¢4'> <LN lndass=MMX lnType'MMXU.type* inst=> PrefiX=" des:=庵ItHiWi ><LDevice>图4 由能量然端由多物据横型【摘要】IEC61850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，面向对 象的信息模型和建模方法是IEC61850标准的核心，本文先总体阐述了 IEC6I850的建模过 程，进而结合电能量管理终端的应用进行电能量管理终端的建模介绍。【关键词】数字化变电站；IEC61850；智能电子设备；面向对象；信息模型Abstract IEC61850 standard is the digital substation communication network and system of the international standard. Object-oriented information model and modeling method is the core of 1EC6185O standard. This article overall expounds the modeling process of IEC61850 first, and then combined with the application of electric energy management terminal