IEC 61850

一、介绍

IEC 61850是国际电工委员会（IEC）制定的关于变电站自动化系统的通信标准。它为变电站内智能电子设备（IED）之间的通信提供了一套标准化的解决方案，就像是为变电站内的各种设备搭建了一个通用的“语言平台”，使得不同厂家生产的设备能够相互理解和协作，大大提高了变电站自动化系统的互操作性、可扩展性和可靠性。

二、发展历史

• 起源：20世纪90年代，随着变电站自动化技术的快速发展，不同厂家的设备通信协议不统一，导致系统集成困难、维护成本高。为了解决这些问题，IEC开始组织制定统一的通信标准，这就是IEC 61850的起源。
• 制定过程：经过多年的努力，IEC 61850标准逐步完善。1999年，IEC发布了第一版标准。此后，随着技术的不断进步和应用经验的积累，标准不断修订和更新，以适应新的需求和技术发展。
• 推广应用：进入21世纪，IEC 61850标准在全球范围内得到了广泛的推广和应用。许多国家和地区都将其作为变电站自动化系统建设的首选标准，推动了电力行业的智能化发展。

三、技术原理

分层分布式架构

IEC 61850采用分层分布式架构，主要分为站控层、间隔层和过程层。

• 站控层：是变电站自动化系统的最高层，主要负责与调度中心通信、人机交互、数据存储和处理等功能。站控层设备可以实现对整个变电站的集中监控和管理。
• 间隔层：位于站控层和过程层之间，主要负责对变电站内各个间隔的设备进行保护、控制和监测。间隔层设备通常包括保护装置、测控装置等。
• 过程层：是变电站自动化系统的最底层，主要负责与一次设备进行接口，采集电流、电压等模拟量和开关状态等数字量，并执行控制命令。过程层设备包括合并单元、智能终端等。

面向对象的建模

IEC 61850采用面向对象的建模方法，将变电站内的各种设备和功能抽象为对象。每个对象都有自己的属性和服务，通过对对象的操作来实现系统的功能。例如，一个断路器可以被建模为一个对象，它具有开关状态、操作次数等属性，以及分闸、合闸等服务。

通信协议

IEC 61850定义了多种通信协议，包括MMS（制造报文规范）、GOOSE（通用面向对象的变电站事件）和SV（采样值）等。

• MMS：主要用于站控层和间隔层设备之间的通信，实现设备的配置、参数读取和控制等功能。
• GOOSE：用于快速传输变电站内的状态变化信息，如开关状态、保护动作信号等。GOOSE采用快速以太网技术，具有高可靠性和实时性，能够在毫秒级的时间内完成信息的传输。
• SV：用于传输采样值信息，如电流、电压等模拟量。SV采用光纤以太网技术，能够保证采样值的高精度传输。

四、应用场景

新建变电站

在新建变电站中，IEC 61850标准得到了广泛的应用。采用该标准可以实现不同厂家设备的互联互通，降低系统集成的难度和成本。同时，由于采用了分层分布式架构和面向对象的建模方法，新建变电站的自动化水平和可靠性得到了显著提高。例如，通过GOOSE通信，可以实现快速的保护动作和开关控制，提高了变电站的故障处理能力。

变电站改造

对于老旧变电站的改造，IEC 61850标准也具有重要的应用价值。通过将原有的非标准通信协议设备替换为符合IEC 61850标准的设备，可以实现与现有系统的无缝集成，提高变电站的自动化水平和运行效率。同时，改造后的变电站可以更好地适应电力系统的智能化发展需求。

智能电网建设

IEC 61850是智能电网建设的重要基础标准之一。在智能电网中，变电站作为电力系统的重要节点，需要与其他环节（如发电、输电、配电等）进行实时、准确的信息交互。IEC 61850标准的应用可以实现变电站与智能电网其他部分的互联互通，促进电力系统的智能化运行和管理。例如，通过与分布式电源、储能设备等的通信，实现对电力系统的优化调度和控制。