简介
- IEC61850标准是电力系统自动化领域唯一的全球通用标准。它通过标准的实现，实现了智能变电站的工程运作标准化。使得智能变电站的工程实施变得规范、统一和透明。
- 此标准参考和吸收了已有的许多相关标准,其中主要有:IEC870-5-101远动通信协议标准; IEC870-5-103继电保护信息接口标准; UCA2.0(Utility Communication Architecture2.0)(由美国电科院制定的变电站和馈线设备通信协议体系); ISO/IEC9506制造商信息规范MMS(Manufacturing Message Specification)。其中UCA2.0中有GOOSE协议，在IEC61850中定义为GSSE协议，IEC61850自己也有一个功能更强大的GOOSE协议。
- IEC61850将变电站通信体系分为3层站控层、间隔层、过程层。
1999年3月，3个工作组提出了IEC 61850 委员会草案版本，IEC 61850标准共分为10个部分，14个标准：
- IEC 61850—1 基本原则，包括IEC 61850的介绍和概貌。
- IEC 61850—2 术语。
- IEC 61850—3 一般要求，包括质量要求（可靠性、可维护性、系统可用性、轻便性、安全性），环境条件，辅助服务，其他标准和规范。
- IEC 61850—4 系统和工程管理，包括工程要求（参数分类、工程工具、文件），系统使用周期（产品版本、工程交接、工程交接后的支持），质量保证（责任、测试设备、典型测试、系统测试、工厂验收、现场验收）。
- IEC 61850—5 功能和装置模型的通信要求，包括逻辑节点的途径（access of logical nodes)，逻辑通信链路，通信信息片PICOM（piece of information for communication）的概念，功能的定义。
- IEC 61850—6 变电站自动化系统结构语言，包括装置和系统属性的形式语言描述。
- IEC 61850—7—1 变电站和馈线设备的基本通信结构——原理和模式。
- IEC 61850—7—2 变电站和馈线设备的基本通信结构——抽象通信服务接口ACSI（abstract communication service interface），包括抽象通信服务接口的描述，抽象通信服务的规范，服务数据库的模型。
- IEC 61850—7—3 变电站和馈线设备的基本通信结构——公共数据级别和属性，包括抽象公共数据级别和属性的定义。
- IEC 61850—7—4 变电站和馈线设备的基本通信结构——兼容的逻辑节点和数据对象DO (data object)寻址，包括逻辑节点的定义，数据对象及其逻辑寻址。
- IEC 61850—8 特殊通信服务映射SCSM（special communication service mapping），到变电站和间隔层内以及变电站层和间隔层之间通信映射。
- IEC 61850—9-1 特殊通信服务映射SCSM，通过单向多路点对点串行通信链路的采样值。
- IEC 61850—9-1 特殊通信服务映射SCSM，通过ISO/IEC8802-3的采样值
- IEC 61850—10 一致性测试。
功能
该标准的用处：建立抽象模型和抽象数据类型匹配不同的设备。
IEC61850中的功能以服务的形式来体现，类别如下：
• control devices (operate service or by multicast trip signals) 控制设备
• fast and reliable peer-to-peer exchange of status information (tripping or blocking of functions or devices), 状态信息交换
• reporting of any set of data (data attributes), SoE – cyclic and event triggered, 数据、时间报告
• logging and retrieving of any set of data (data attributes) – cyclic and event triggered， 日志
• substitution, 替代数据
• handling and setting of parameter setting groups, 参数设置
• transmission of sampled values from sensors, 采样
• time synchronisation, 时间同步
• file transfer, 文件传输
• online configuration, and 在线配置
• retrieving the self-description of a device 设备自我描述
同时所有的服务都是面向不同的类对象的，下面列举出了所有的模型（对象）和对应的服务：
| 服务模型(Service model) | 描述(Description) | 服务(Services) |
|---|---|---|
| 服务器(Server) | 提供设备的外部可视行为。所有其它 ACSI模型是服务器的部分 | ServerDirectory |
| 应用关朕(Application association) | 两个或多个设备如何连接，为设备提供各种视窗∶对服务嚣的信息和功能的访问限制。 | Associate Abort Release |
| 逻辑设备(Logical device) | 代表一组功能。每个功能定义为一个逻辑节点 | LogicalDeviceDirectory GetAllDataValues |
| 逻辑节点(Logical node) | 代表变电站系统的特定功能，例如过压保护。 | LogicalNodeDirectory |
| 数据(Data) | 提供规定类型信息的手段，例如带品质信息和时标的开关位置。 | GetDataValues SetDataValues GetDataDefinition GetDataDirectory |
| 数据集(Data set) | 将各种数据编成组。 | GetDataSetValue SetDataSetValue CreateDataSet DeleteDataSet GetDataSetDirectory |
| 取代(Substitution) | 例如在无效测量值的场合，客户请求服务器以客户设置的值代替过程值。 | SetDataValues |
| 设置组控制 (Setting group control) | 定义如何从一组定值切换到另一组，以及如何编辑定值组。 | SelectActivateSG SelectEditSG SetSGValues ConfirmEditSGValues GetSGValues GetSGCBValues |
| 报告和记录(Reporting and logging) | 描述基于客户设置的参数产生报告和日志的条件。报告由过程数据值改变(例如状态变位和死区)或由品质改变触发报告。日志为以后检索查询。 报告立即发送或存储。报告提供状态变位和事件顺序信息交换。 | Buffered RCB: Report GetBRCValues SetBRCValuesUnBuffered RCB: Report GetUBRCValues SetUBRCValues LogCB: GetLCBValues SetLCBValuesLog: QueryLogByTime QueryLogAfter GetLogStatusValues |
| 通用变电站事件(Generic substation events (GSE)) | 提供数据快速和可靠的系统范围传输。IED二进制状态信息的对等交换。GOOSE为面向通用对象变电站事件并支持由DATA-SET组织的公共数据广范围的交换。 GSSE为通用变电站状态事件并支持提供传输状态变化信息(码元偶)的能力。 | GOOSE CB: SendGOOSEMessage GetGoReference GetGOOSEElementNumber GetGoCBValues SetGoCBValue sGSSE CB: SendGSSEMessage GetGsReference GetGSSEElementNumber GetGsCBValues SetGsCBValues |
| 采样值传输 (Transmission of sampled values) | 例如仪用变压器采样值快速循环传输。 | Multicast SVC: SendMSVMessage GetMSVCBValues SetMSVCBValues unicast SVC: SendUSVMessage GetUSVCBValues SetUSVCBValues |
| 控制(Control) | 描述对设备或参数定值组控制的服务。 | Select SelectWithValue Cancel Operate CommandTermination TimeActivatedOperate |
| 时间和时间同步 (Time and time synchronisation) | 为设备和系统提供时间基准。 | 在SCSM中的服务 |
| 文件传输(File transfer) | 定义巨型数据块例如程序的交换。 | GetFile SetFile DeleteFile GetFileAttributeValues |
上述这些服务根据不同的功能被映射到不同的协议中。
对于数据模型来说，有以下的层及结构：
服务器->逻辑设备->逻辑节点->数据->数据属性, 实例如下
| Logical device | Logical node | Data | Data attribute | |
|---|---|---|---|---|
| Object name | “Atlanta_HV5” | “XCBR1” | “Pos” | “stVal” |
| Description | High-voltage station 5 | Circuit-breaker 1 | Position | Status value |
IEC61850-7-4定义了约90个逻辑节点，500个数据，100个数据属性和10个服务模型，可以认为一个逻辑节点就对应了一个功能。
协议
报文有6中类型
- 类型1 快速报文
- 类型1A 跳闸报文
- 类型2 中速报文
- 类型3 低速报文
- 类型4 原始数据报文
- 类型5 文件传输
- 类型6 时间同步
类型1和1A是映射到Ethertype上的，这样可以实现快速传输和编码解码；类型2、3、5映射到TCP上；类型6映射到UDP上。具体的协议如下
| 协议 | 报文类型 | 通信框架 | 含义 | 其他说明 |
|---|---|---|---|---|
| MMS | 2、3、5 | TCP | 制造报文规范 | 最重要，最复杂，IEC61850-8-1 |
| GOOSE | 1, 1A | Ethertype | 通用面向对象变电站事件 | IEC61850-8-1 |
| GSSE | 1, 1A | Ethertype | 通用变电站状态事件 | 与GOOSE同属GSE（通用变电站事件），且都受到GSE管理，IEC61850-8-1 |
| SV | 4 | Ethertype | 采样值 | IEC61850-9-1，IEC61850-9-2 |
| SNTP | 6 | UDP | 简单时间同步协议 |
