IEC61850通信协议在电力行业的重要性
时间：2024-05-14 阅读：570
IEC 61850是国际电工委员会(International Electrotechnical Commission，IEC)制定的一组国际标准，用于定义和规范电力系统自动化领域中的通信和数据模型。这一系列标准主要涉及电力系统中的设备和系统之间的通信协议、数据模型、配置和测试等方面。
作为基于网络通讯平台的变电站的国际标准，IEC61850标准吸收了IEC60870系列标准和UCA的经验，同时吸收了很多先进的技术，对保护和控制等自动化产品和变电站自动化系统(SAS)的设计产生深刻的影响。它将不仅应用在变电站内，而且将运用于变电站与调度中心之间以及各级调度中心之间。国内外各大电力公司、研究机构都在积极调整产品研发方向，力图和新的国际标准接轨，以适应未来的发展方向。
具体来说，IEC 61850标准主要包括以下几个方面：
1、通信协议
IEC 61850定义了一种基于以太网的通信协议，用于在电力系统的子站之间进行通信。这有助于实现设备之间的无缝集成，提高电力系统的可靠性和智能化水平。
2、数据模型
IEC 61850标准定义了一个通用的数据模型，用于描述和表示电力系统中的各种设备和其状态信息。这种数据模型是基于对象和类的概念，使得设备之间可以更加灵活地交换信息。
3、配置文件
标准规定了一种配置文件的格式，用于描述和配置电力系统中的设备。这有助于简化系统的配置和管理，同时提高设备之间的互操作性。
4、测试规范
IEC 61850包括了关于测试和验证的规范，以确保符合该标准的设备能够正常工作并相互配合。
IEC61850标准的优势
1.它对变电站内IED(智能电子设备)间的通信进行分类和分析，定义了变电站装置间和变电站对外通信的10种类型，针对这10种通信需求进行分类和甄别。
2.针对不同的通信，不同的优化方式。引入GOOSE(面向通用对象的变电站事件)、SMV(采样测量值)和MMS(制造报文规范)不同通信方式的通信方式，满足变电站内装置间的通信需求。
3.建立装置的数字化模型，理顺功能、IED、LD(逻辑设备)、LN(逻辑节点)概念的关系和隶属。统一功能和装置实现直接的规范。
4.建立统一的SCD(变电站系统配置描述文件)，使得各个变电站尽管在电压等级、供电范围、一次接线方式等等不尽相同的情况下，依然能够建立起一个统一格式、统一实现方式、各个厂商通用的变电站配置。
IEC61850的重要性
IEC 61850标准的网络数字化开始在高压变电站的站总线级别部署。然而，为了更好地控制其运行而需要对电网的所有部分(发电厂、分布式能源、配电线路甚至消费者的电表)进行数字化，以及使用该标准在互操作性方面的好处，已经将IEC 61850标准的使用扩展到其他网段，例如变电站的过程总线。电流和电压值现已数字化，这导致采样值流在网络中的使用和传输。此类信息在网络不同位置的可用性不仅允许执行本地计算，还允许执行分布式计算，随着网络复杂性的增加，这一点变得非常重要。
随着IEC 61850-9-2 标准引入的采样测量值(SMV 或 SV)过程总线概念。该标准建议电流和电压互感器(CT、PT)输出和其他信号在源头进行数字化，然后使用基于以太网的局域网(LAN)传送到这些设备。
如今新型数字变电站使用SMV来控制、保护和自动化电网。采样值作为编码在多播以太网帧中的高速数据集样本流进行传输。该协议使用发布者/订阅者模型，其中发布者将未确认的数据传输给订阅者。例如，在IEC 61850-9-2 LE配置文件中，对于50Hz的电网频率，采样值以每秒 4000 帧的速率发布；对于60Hz 的电网频率，以每秒4800帧的速率发布采样值。此外，SV可以通过预测故障和未来事件来改善分布式能源 (DER) 供应的能源的质量控制，并优化这些工厂的性能和配电网络的弹性。
关键系统的高可用性网络是必须的。从技术角度来看，优秀的解决方案确保了在单个网络故障和“即插即用”操作的情况下不会丢包。此外，客户需要可互操作的标准化解决方案，以避免采用专有的供应商方法。从这个意义上说，国际电工委员会(IEC)一直在努力定义基于高可用性以太网的解决方案。在发生网络故障时确保零延迟恢复时间的两种协议是：高可用性无缝冗余(HSR，IEC 62439-3-Clause 5)和并行冗余协议(PRP，IEC 62439-3-Clause 4)。
总结
IEC 61850的目标是促进电力系统的互操作性、可靠性和智能化。通过采用这一标准，电力系统可以更好地适应现代化的自动化、监控和控制要求，同时为能源管理和智能电网等新技术提供支持。