IEC 61850是國(guó)際電工委員會(huì)(International Electrotechnical Commission，IEC)制定的一組國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，用于定義和規(guī)范電力系統(tǒng)自動(dòng)化領(lǐng)域中的通信和數(shù)據(jù)模型。這一系列標(biāo)準(zhǔn)主要涉及電力系統(tǒng)中的設(shè)備和系統(tǒng)之間的通信協(xié)議、數(shù)據(jù)模型、配置和測(cè)試等方面。
作為基于網(wǎng)絡(luò)通訊平臺(tái)的變電站的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，IEC61850標(biāo)準(zhǔn)吸收了IEC60870系列標(biāo)準(zhǔn)和UCA的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)吸收了很多先進(jìn)的技術(shù)，對(duì)保護(hù)和控制等自動(dòng)化產(chǎn)品和變電站自動(dòng)化系統(tǒng)(SAS)的設(shè)計(jì)產(chǎn)生深刻的影響。它將不僅應(yīng)用在變電站內(nèi)，而且將運(yùn)用于變電站與調(diào)度中心之間以及各級(jí)調(diào)度中心之間。國(guó)內(nèi)外各大電力公司、研究機(jī)構(gòu)都在積極調(diào)整產(chǎn)品研發(fā)方向，力圖和新的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接軌，以適應(yīng)未來(lái)的發(fā)展方向。
具體來(lái)說(shuō)，IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)主要包括以下幾個(gè)方面：
1、通信協(xié)議
IEC 61850定義了一種基于以太網(wǎng)的通信協(xié)議，用于在電力系統(tǒng)的子站之間進(jìn)行通信。這有助于實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的無(wú)縫集成，提高電力系統(tǒng)的可靠性和智能化水平。
2、數(shù)據(jù)模型
IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)定義了一個(gè)通用的數(shù)據(jù)模型，用于描述和表示電力系統(tǒng)中的各種設(shè)備和其狀態(tài)信息。這種數(shù)據(jù)模型是基于對(duì)象和類(lèi)的概念，使得設(shè)備之間可以更加靈活地交換信息。
3、配置文件
標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了一種配置文件的格式，用于描述和配置電力系統(tǒng)中的設(shè)備。這有助于簡(jiǎn)化系統(tǒng)的配置和管理，同時(shí)提高設(shè)備之間的互操作性。
4、測(cè)試規(guī)范
IEC 61850包括了關(guān)于測(cè)試和驗(yàn)證的規(guī)范，以確保符合該標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備能夠正常工作并相互配合。
IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)勢(shì)
1.它對(duì)變電站內(nèi)IED(智能電子設(shè)備)間的通信進(jìn)行分類(lèi)和分析，定義了變電站裝置間和變電站對(duì)外通信的10種類(lèi)型，針對(duì)這10種通信需求進(jìn)行分類(lèi)和甄別。
2.針對(duì)不同的通信，不同的優(yōu)化方式。引入GOOSE(面向通用對(duì)象的變電站事件)、SMV(采樣測(cè)量值)和MMS(制造報(bào)文規(guī)范)不同通信方式的通信方式，滿(mǎn)足變電站內(nèi)裝置間的通信需求。
3.建立裝置的數(shù)字化模型，理順功能、IED、LD(邏輯設(shè)備)、LN(邏輯節(jié)點(diǎn))概念的關(guān)系和隸屬。統(tǒng)一功能和裝置實(shí)現(xiàn)直接的規(guī)范。
4.建立統(tǒng)一的SCD(變電站系統(tǒng)配置描述文件)，使得各個(gè)變電站盡管在電壓等級(jí)、供電范圍、一次接線(xiàn)方式等等不盡相同的情況下，依然能夠建立起一個(gè)統(tǒng)一格式、統(tǒng)一實(shí)現(xiàn)方式、各個(gè)廠(chǎng)商通用的變電站配置。
IEC61850的重要性
IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化開(kāi)始在高壓變電站的站總線(xiàn)級(jí)別部署。然而，為了更好地控制其運(yùn)行而需要對(duì)電網(wǎng)的所有部分(發(fā)電廠(chǎng)、分布式能源、配電線(xiàn)路甚至消費(fèi)者的電表)進(jìn)行數(shù)字化，以及使用該標(biāo)準(zhǔn)在互操作性方面的好處，已經(jīng)將IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的使用擴(kuò)展到其他網(wǎng)段，例如變電站的過(guò)程總線(xiàn)。電流和電壓值現(xiàn)已數(shù)字化，這導(dǎo)致采樣值流在網(wǎng)絡(luò)中的使用和傳輸。此類(lèi)信息在網(wǎng)絡(luò)不同位置的可用性不僅允許執(zhí)行本地計(jì)算，還允許執(zhí)行分布式計(jì)算，隨著網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性的增加，這一點(diǎn)變得非常重要。
隨著IEC 61850-9-2 標(biāo)準(zhǔn)引入的采樣測(cè)量值(SMV 或 SV)過(guò)程總線(xiàn)概念。該標(biāo)準(zhǔn)建議電流和電壓互感器(CT、PT)輸出和其他信號(hào)在源頭進(jìn)行數(shù)字化，然后使用基于以太網(wǎng)的局域網(wǎng)(LAN)傳送到這些設(shè)備。
如今新型數(shù)字變電站使用SMV來(lái)控制、保護(hù)和自動(dòng)化電網(wǎng)。采樣值作為編碼在多播以太網(wǎng)幀中的高速數(shù)據(jù)集樣本流進(jìn)行傳輸。該協(xié)議使用發(fā)布者/訂閱者模型，其中發(fā)布者將未確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸給訂閱者。例如，在IEC 61850-9-2 LE配置文件中，對(duì)于50Hz的電網(wǎng)頻率，采樣值以每秒 4000 幀的速率發(fā)布；對(duì)于60Hz 的電網(wǎng)頻率，以每秒4800幀的速率發(fā)布采樣值。此外，SV可以通過(guò)預(yù)測(cè)故障和未來(lái)事件來(lái)改善分布式能源 (DER) 供應(yīng)的能源的質(zhì)量控制，并優(yōu)化這些工廠(chǎng)的性能和配電網(wǎng)絡(luò)的彈性。
關(guān)鍵系統(tǒng)的高可用性網(wǎng)絡(luò)是必須的。從技術(shù)角度來(lái)看，優(yōu)秀的解決方案確保了在單個(gè)網(wǎng)絡(luò)故障和“即插即用”操作的情況下不會(huì)丟包。此外，客戶(hù)需要可互操作的標(biāo)準(zhǔn)化解決方案，以避免采用專(zhuān)有的供應(yīng)商方法。從這個(gè)意義上說(shuō)，國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)一直在努力定義基于高可用性以太網(wǎng)的解決方案。在發(fā)生網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)確保零延遲恢復(fù)時(shí)間的兩種協(xié)議是：高可用性無(wú)縫冗余(HSR，IEC 62439-3-Clause 5)和并行冗余協(xié)議(PRP，IEC 62439-3-Clause 4)。
總結(jié)
IEC 61850的目標(biāo)是促進(jìn)電力系統(tǒng)的互操作性、可靠性和智能化。通過(guò)采用這一標(biāo)準(zhǔn)，電力系統(tǒng)可以更好地適應(yīng)現(xiàn)代化的自動(dòng)化、監(jiān)控和控制要求，同時(shí)為能源管理和智能電網(wǎng)等新技術(shù)提供支持。
