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范文一：61850规约

IEC870-5/IEC61850规约的现状及如何保障规约的兼容性

一 . 简单历史及现状

IEC60870-5系列规约有下面几个里程碑 :

1990年 2月完成第一份文件 IEC 60870-5-1(帧结构 )

1995年 11月完成第一个完整规约的文件 IEC60870-5-101(远动 )

1996年 6月完成第二个完整规约的文件 IEC 60870-5-102(RTU 与电表 )

1997年 12月完成第三个完整规约的文件 IEC60870-5-103(RTU与保护 )

2000年 12月完成第一个完整基于以太网规约的文件 IEC60870-5-104(远动 )

2002年 11月完成 IEC60870-5-101第二版 (远动 )

2003/2004计划完成 IEC60870-5-6(IEC60870-5系列规约的兼容测试步骤 )

IEC60870-5系列规约的发展比较长 .10年了才有了今天被除北美外全世界的接受 , 形成新的自动化功能规范串行均以 IEC60870-5-101/102/103为基本要求 , 以太网均以 IEC 60870-5-104为基本要求的局面 .

IEC61850工作组 1995年成立 , 目标是变电站內通讯网络及系统 .1997年 10月正式与 EPRI/UCA工作组合作 . 计划在 2003年 4月完成完整的规约文件 .

虽然国际上的一些文章给大家一个印象, IEC61850马上要完全取代 IEC 60870-5系列规约。我们认为近期内是不可能取代的。从 IEC60870-5系列的发展可以发现, IEC 61850和其它规约一样,肯定需要一个现场证明,改进,用户接受的过程。 IEC69870-5-101经过了 7年才有了修订补偿的第二版。

IEC61850/UCA2.0最大的一个技术挑战是保证变电站自动化功能的实时实现。如备自投,并列变压器的保护。它们需要变电站 IED 之间的点对点通讯,时间延时毫秒级。

北美以外对 EPRI 的 UCA 均有些误解 . 首先了解一下美国 EPRI. 成立于 1973年的美国 EPRI 为以会员制的非盈利 , 民间组织 . 其目标是 , 通过管理和组织来进行电力方面研究 , 开发 , 提供应用解决方案 . 美国 EPRI 并没有自己的科研技术人员 , 而是拥有大量的项目管理人员 . 研究 , 开发 , 应用解决方案长久以来主要靠委托学校及咨询服务公司实现 .UCA(UtilityCommunicationArchitecture)的研究也是如此 .

UCA 并没有在北美变电站自动化中流行 . 到 2002年 5月为止 ,15年以上的时间內 , 全世界变电站使用 UCA 的系统不超过 30. 并且 90%是实验项目 . 在 2002年 2月的 D istribuTech2002会议上 , 一个 UCA 试点的总结 [1]能够从一个侧面反应 UCA 的试用情况 . 就是在北美 , 美国 IEEE/PES变电站标准通讯工作组 P1525(Standard for Substation Integrated Protection,Control,and Data Acquisition Communications)还在制定与 UCA,IEC61850相近的规约 , 计划 2004年 12月完成 .

IEC61850文本制定面临的主要问题是 :北美和欧洲变电站集成及自动化的模式不同 , 而目前的草稿还不能完全兼顾这两种模式 . 另外 , 由于涉及的国家多 , 厂家多 , 厂家之间对标准规约控制权的竞争影响进度 .

IEC61850目前推荐的规约服务层为 MMS.MMS 这里作为规约报文的编译解释器 .

IEC61850也在考虑使用其他的规约服务 .MMS 规约服务到底是近 20年的标准 , 其发起的

汽车行业已经不再使用 .

在现有技术水平条件下 ,IEC 61850大部分规约的可行性研究及实验证明是可行的 . 但 IEC61850规约 IEC 61850-9-2部分的可行性还没有明确答案 . 根据 IEC61850-9-2的要求 , 网络的 IEC61850-9-2数据需要 103Mbits/s.现在的 MergingU nit 和保护设备还不能保证这个要求。最重要的是, IEC61850还没有现场运行证明。

二 . 如何保障规约的兼容性

作为标准规约 , 其目的自然是相互之间的兼容性 (Interoperability).或通俗地说 , 不同厂家设备之间的无缝通讯 .

为了保证设备相互间的兼容性 , 从国际上比较成功的标准规约 IEC60870-5及 DNP3的来看 , 他们经历的过程非常值得注意 . 第一 , 规约的统一解释对一个标准规约的实施推广起非常重要的作用 .IEC60870-5系列规约比 DNP3公布的早 , 实施推广却晚 2-3年 .3-5年前 ,IEC60870-5作为国际标准 , 国际上却没有一个组织可以对 IEC60870-5的实施细节进行解释 . 北美的 DNP3规约在 1993年就成立了由以各个竞争厂家为主的 DNP3用户协会 , 负责 DNP3实施细节的解释以及规约的修改 . 目前 DNP3的用户协会需要 200美元加入 .

IEC60870-5没有用户协会 , 但从 2000年 9月起 , 美国的 TriangleMicroWorks 发起了 IEC60870-5规约的 INTERNET 讨论组 . 网页地址为 :

http://www.trianglemicroworks.com/iec60870-5/index.htm. 这个讨论组得到全世界 IEC60870-5方面专家的支持 .

虽然 , 规约的统一解释非常关键 . 通常标准规约文本仅仅定义了 90%,而 10%是选择项。各个厂家的实施实现程度也不相同。用户也未必在功能规范书中将规约的要求明确。这样保证设备相互间的兼容性 , 必须经过测试最终认证 . 因此 , 标准测试步骤也慢慢成为标准规约的一部分 .

1999年 DNP3用户意识到标准测试的重要性 , 第一个完成了 DNP3的标准测试步骤 , 并在各竞争厂家 , 用户组成的 DNP 用户协会中投票通过成为 DNP3规约的标准文件之一 . 以此文件为标准 , 目前 DNP3用户协会批准了三家公司进行 DNP3兼容性认证的测试及兼容证书的发放 . 注意的是 , 由于 DNP3有标准测试步骤作为兼容测试的依据 , 对兼容认证测试公司并没有特别的要求 , 如不能生产提供 DNP3方面的产品。

IEC60870-5系列规约的兼容性测试目前仅仅是欧洲的 KEMA 咨询公司。由于 KEMA 积极参与了 IEC60870-5系列规约的制定,甚至起草一些相应标准。 KEMA 从 1996开始进行 IEC60870-5系列规约的兼容性测试。但 KEMA 的 IEC 60870-5系列规约的兼容性测试非用户协会或任何标准机构指定的测试认证。但是欧洲还是仍然将 KEMA 认为是 IEC60870-5系列兼容测试的中心。

现在 IEC60870-5系列正在制订 IEC60870-5-6作为 IEC60870-5的标准测试步骤 . 计划 2003年完成。而 IEC61850, 从一开始就设计了兼容认证步骤,即 IEC61850-10部分。 KEMA 的经验统计表明,在 KEMA 做 IEC 规约兼容测试的设备及系统, 60%没有一次通过的,必须进行第二次测试。

三.建议

1.加强国际,国内厂家之间的交流

IEC 规约作为国际性标准规约,而欧洲及北美目前显然是制定 IEC 规约的主要技术来源,虽然中国有语言的障碍,但必须努力,启用新人。每次国际 IEC 和 DNP 规约会议参加者基本上均是各公司具体进行规约编程实现的技术人员。

中国变电站计算机监控的市场规模大于世界上任何国家,完全具有影响 IEC61850规约制定基础。遗憾的是 IEC61850的制定并没有考虑我们中国的情况。 IEC60870-5-103规约的制定就是一个典型例子。中国保护类型比任何国家全,可 IEC60870 -5-103未能包括中国的所有并且是常用的保护类型。这自然为中国各厂家 IEC60870-5-103设备的兼容带来困难。但同时中国内部也花了不少年的时间来理解如何利用标准 IEC60870-5-103的功能实现遥控和保护整定的下载。

IEC 标委会和中国的标委会为制定标准的机构, 每次的会议均已制定修改标准为主。规约的解释实施所以还是靠厂家和用户。厂家和用户的正式非正式的交流起非常大的作用。北美欧洲厂家用户较正式方式的交流,除标委会外,主要是每年中的各种电力技术及展销会的机会,如 IEEE/PES的冬季夏季会议, DA/DSM展销会。这些会议均安排规约讨论小组会议。中国完全可以借鉴。

2.从用户设计方面,加强规约兼容性的要求

自然,保证标准规约的实施以及设备的相互兼容最终的最大受惠者是最终用户。表面上看,用户会说,不管你几个厂家怎么做,只有系统能联起来,保证实时性,不掉数据就行,规约是厂家的事。其实不然。第一,就投运时来看,这里不谈规约不兼容带来的工期及成本问题,系统规约的不统一,会大大降低整个系统的功能。我们知道,变电站计算机监控系统的核心技术是系统集成技术,而系统集成技术的中心就是通讯规约。其二,长期维护来看,设备系统的维护升级关键不都是规约问题吗。现在全世界没有几个用户,希望绑定一个厂家,二厂家绑定一二个技术人员。现在中国系统的升级基本还是推倒全部重来,规约不也是原因之一吗。

如何在功能规范书中,加强规约兼容性的要求呢。理想情况是在功能规范书中要求提供 IEC 规约的兼容测试证书。目前公认的只有荷兰的 KEMA 能发放这样的兼容证书。如果要求中国厂家的设备均提供这样的证书,目前不现实。在中国没有自己的兼容测试中心之前,我们提出下面建议供用户设计人员参考。

在功能规范书中,要求厂家必须提供三份文档, IEC60870-5系列规约的兼容表,点表以及兼容表的测试报告。 IEC 60870 -5系列规约标准文档中已经提供了各个规约的兼容表 (interoperability).这部分完全可以拿出来请厂家按规约的实施情况添好。这个表也称 ProtocolProfile 。这个表有标委会提供更好,不容许厂家更改这个表。 IEC60870-5-101/103/104规约兼容表的标准英文版本,作者可以提供。点表自然必须由厂家提供。点表的格式没有固定的要求,但至少必须提供点的地址,数据格式,数据类型,数据组。最后,测试报告。这个测试报告可以不是由第三方测试的结果,厂家自己的也可以。但应指明测试的手段。

3.建立中国的标准规约兼容测试中心

北美和欧洲的规约兼容测试中心均不是政府部门,而是在行业中自然形成。这在中国短期内可能难以实现。可能还必须按政府部门的方式完成,例如将规约的兼容测试放在国家级的检测中心。

有了政府部门, 国家级监测中心的行政权威, 规约监测中心还必须建立技术权威。目前 IEC60870-5系列规约的兼容测试标准正在制定之中,估计还需要一两年可能完成。这样中国可能还只能通过引进国际上规约兼容测试中心的经验来装备树立监测中心的技术权威性。

总结起来,保障规约的兼容性,首先 , 用户要明确提出对标准规约认证的要求 . 在保障规约的兼容性的过程中,各个厂家之间的交流必须真正落实到实处。最后利用国家级的兼容性认证来保障兼容性。

范文二：电力61850规约

由于现有的规约五花八门、缺乏统一性，数字化(智能化)变电站成为发展方向，性能和速度已不再是问题，因此产生了IEC 61850标准。

IEC 61850系列标准吸收国际先进新技术，并且大量引用了目前正在使用的多个领域内的其它国际标准作为61850系列标准的一部分。所以它是一个十分庞大的标准体系，确切地说，它是一种新的变电站自动化的设计、工程、维护、运行方法准则。

IEC 61850系列标准的全称:变电站通信网络和系统(Communication Networks and

Systems in Substations)，它规范了变电站内智能电子设备(IED)之间的通信行为和相关的系列要求。

IEC 61850的关键技术:

1) 变电站三层接口

2) 采用模型思想进行对变电站统一建模

3) 抽象通信服务和特定通信服务

4) 统一的配置描述语言

IEC 61850标准包括10个部分:

1) IEC 61850-1基本原则，包括了适用范围和目的，定义了变电站内IED(电子式互感器

Intelligent Electronic Device)之间的通信和相关系统要求，并论述了制定一个适合标

准的途径和如何对待通信技术革新等问题。

2) IEC 61850-2术语，给出了IEC 61850文档中涉及的关于变电站自动化系统特定术语及其

定义。

3) IEC 61850-3总体要求，详细说明系统通信网络的总体要求，重点是质量要求(可靠性、

可用性、可维护性、安全性、数据完整性以及总的网络要求)，还涉及了环境条件(温

度、湿度、大气压力、机械振动、电磁干扰等)和供电要求的指导方针，并根据其他标

准和规范对相关的特定要求提出了建议。

4) IEC 61850-4系统和项目管理，描述了对系统和项目管理过程的要求以及对工程和试验所

用的专用调度要求。主要包括:工程过程及其支持工具，，整个系统及其IED的生命周

期，系统生命期内的质量保证供三个方面。

5) IEC 61850-5功能通信要求和装置模型，规范了变电站自动化系统所完成功能的通信要求

和装置模型。为了区分技术服务和变电站之间以及变电站IED之间的通信要求而对功能

进行描述，为支持功能自由分配要求，将功能适当地分解为相互通信的几个部分，给出

其交换数据和性能要求，对典型变电站配置，上述规定可通过数据流的安排加以补充。 6) IEC 61850-6变电站中IED通信配置描述语言，规定了描述通信有关的IED配置和参数、

通信系统配置、开关间隔(功能)结构以及他们之间关系的文件格式，目的是在不同制

造商的IED管理工具和系统管理工具间，以某种兼容的方式交换IED性能描述和变电站

自动化系统描述。

7) IEC 61850-7变电站和馈线设备的通信结构，是变电站之间协调工作和通信的体系描述。

IEC 61850-7共包括4个部分:

, IEC 61850-7-1原理模型，提供了有关基本建模和描述方法的信息，解释了IEC

61850-7-2、IEC 61850-7-3、IEC 61850-7-4和IEC 61850之间的详细要求，以及IEC

61850-8-x和IEC 61850-9-x中具体的通信协议。

, IEC 61850-7-2抽象通信服务接口(ASCI)，主要从三个方面进行描述，可以通过通信

网络访问的全部信息的分层类模型，对这些类进行操作的服务，每个服务相关的参

数。

, IEC 61850-7-3公共数据类，定义了和变电站应用有关的公共属性和公共数据类，这

些公共数据类用于本标准的IEC 61850-7-4本分。

, IEC 61850-7-4兼容逻辑节点类和数据类，规定了IED之间通信用的兼容逻辑节点名

称和可能包含的所有数据名称。所定义的名称用于建立分层对象引用，共IED内部

以及IED之间通信使用。

8) IEC 61850-8-1特殊通信服务映射(SCSM)——映射到制造报文规范(MMS)，说明了再局域网上交换实时数据的方法，将ACSI映射到MMS的服务和协议，只用于变电站层到间隔层的映射。

9) IEC 61850-9特殊通信服务映射(SCSM)，规定了间隔层和过程层间的映射。 10) IEC 61850-10一致性测试，规定了变电站自动化系统和设备通信方面的一致性测试方法，

还给出了设备测试环境的准则和规定了互操作的等级。

以上这10个部分的内容体现了IEC 61850与传统变电站自动化系统通信协议的不同，它不仅定义了变电站自动化系统的通信要求和数据交换，而且进一步详细全面规范了整个系统的通信网络和体系机构、对象模型、项目管理和测量方法等相关内容。其结构用图表示见图1所示。

IEC 61850的主要目标是实现变电站内IED之间的互操作，与此同时也重视了通信标准的各种适应性。IEC 61850的内容分析:

1) 互操作性

在IEC 61850中互操作性被描述为:“来自同一厂家或者不同厂家的IED之间信息和正确使用信息协同操作的能力。”其中信息交换需要通信协议栈的支持;信息的正确使用依赖于信息的相互理解，需要信息语义的支持;而协同操作与变电站自动化系统的功能分布相关，依赖于过程数据的共享和对信息实体的规划。

2) 功能自由分布

功能自由分布在IEC 61850中虽然没有规范的定义，但是往往与互操作性的描述相继而现，从通信标准的角度来看，自动化功能在IED和控制层次中的分布不可能唯一固定，它依赖于可用性要求、性能要求、成本限制、技术状况、应用策略等，因此标准应适应各种功能分布情况。IEC 61850关于功能自由分布的这种表述事实上强调了变电站自动化分布式实现中的自动化功能(子功能)的可分布性，而不仅仅是自动化装置的分布。跨越自动化装置边界的自动化功能(或子功能)之间的协调配合代表了变电站自动化的未来发展趋势，因此对功能自由分布的支持是IEC 61850针对自动化逻辑适应性的体现。

3) 可扩充性

IEC 61850面向变电站自动化的所有应用，全面地支持信息扩充是标准应用适应性的重要体现。

4) 长期稳定性

为了适应历史的、目前的和未来的通信技术，IEC 61850对通信服务采用了抽象定义的方法，即ASCI，而将具体的通信协议栈应用以SCSM加以规定，适应了通信技术的发展和变化。这是IEC 61850优于传统通信协议的主要特征之一。

Part 1

介绍和概述

Part 2

术语

Part 3

总体要求

Part 4

系统和工程管理

Part 5

功能和设备模型的通信要求

Part 6

变电站自动化系统结构语言

Part 7

基本通信结构和模型

Part 10

一致性测试

MappingMappingPart 8MappingMappingPart 9通信服通信服务映射务映射Stack AStack YStack AStack X

Station/Interbay bus (LAN)Porcess bus (LAN)

MMS + GOOSE GOOSE + SMV

图1 IEC 61850 的结构

IEC 61850的标准特征

1) 信息分层的变电站结构

变电站通信网络和系统协议IEC 61850提出了变电站内信息分层的概念，将变电站的通信体系分为3个层次，即变电站层、间隔层和过程层，并定义了层和层之间的通信接口。如图2所示。

技术服务远方控制中心

107

功能1功能2变电站层9

间隔层3继电保护控制控制继电保护3

225445

过程层过程层接口传感器操作结构

高压设备

图2变电站自动化系统功能层次和逻辑接口

接口1:间隔层和变电站层之间保护数据交换;

接口2:间隔层与远方保护之间保护数据交换;

接口3:间隔层内数据交换;

接口4:过程层和间隔层之间电流和电压瞬时数据交换

接口5:过程层和间隔层之间控制数据交换;

接口6:间隔层和变电站层之间控制数据交换;

接口7:变电站层与远方工程师办公地数据交换;

接口8:间隔之间直接数据交换;

接口9:变电站层内数据交换;

接口10:变电站和远方控制中心之间控制数据交换。

由于接口2、接口7和接口10涉及到变电站之间和变电站与控制中心间的通信其范围已超出变电站内部，故IEC 61850中并没有具体讨论以上三个接口的定义。从接口的定义可以看出:过程层主要完成开关量I/O、模拟量采样和控制命令的发送等与一次设备相关的功能;间隔层的功能是利用本间隔的数据对本间隔的一次设备产生作用;变电站层的功能主要有两类:一是与过程相关的功能;二是与接口相关的功能。

2) 面向对象的数据对象统一建模

IEC 61850采用面向对象的建模技术，定义了基于客户机、服务器结构的数据模型。每个IED包含一个或多个服务器，每个服务器本身又包含一个或多个逻辑设备(Logical Device,LD)。逻辑设备包含逻辑节点(Logical Node，LN)，逻辑节点包含数据对象(Data Object,DO)。数据对象则是由数据属性(Data Attribute , DA)构成的公用数据类的命名实例。从通信而言，IED

同时也扮演客户的角色。任何一个客户可通过抽象服务接口和服务器通信，可以访问数据对象，如图3所示。

确认服务

抽象通信服务接口客户机

请求服务

接收服务发布服务

IED服务器

逻辑设备

逻辑节点

11*1 1*

数据对象数据属性

图3 服务器中典型数据模型分层结构

从模型构成语义可以看出，信息模型不是数据集合，而是数据与功能服务的聚合，是一个面向对象的模型，模型中的数据和功能服务相互对应，数据交换必须通过对应的功能服务来实现。数据与功能服务的紧密结合使模型具备了良好的稳定性、可重构性和易维护性。 3) 采用与网络独立的ACSI

IEC 61850总结了变电站内信息传输所必须的通信服务，设计了独立于所采用网络和应用协议的ASCI。图4中，客户服务通过抽象通信服务接口，由SCSM映射到采用的通信栈或协议子集;在服务器侧，通信栈或协议子集通过SCSM和ACSI接口。由于电力系统的复杂性，信息传输响应时间的要求不同，在变电站的过程内可能采用不同类型的网络，采用IEC 61850只需要改动相应的SCSM，而不需要修改ACSI。图5中采用过程和抽象服务接口是一样的，不同的网络应用层协议和通信栈与不同的SCSM1~n相对应。

IEC 61850定义了14类ACSI模型，用来规范信息模型的功能服务。每类ACSI模型都由若干抽象通信服务组成，每个服务又定义了服务的对象和方式:服务方式包括服务的发起、响应和过程，而服务的过程是指某个具体服务请求如何被服务器响应，以及采取什么动作在什么时候以什么方式响应。ACSI模型中的通信服务分为两类:客户机/服务器结构，主要应用在针对控制、读写数据值等服务中;发布者/订阅者模式，主要应用在针对快速和可靠的数据传输服务中，例如采样值传输、通用变电站事件等服务。

ACSI服务器ACSI客户

服务器应用客户端应用

服务器对象服务器对象

(如逻辑节点1(如逻辑节点n或数据)

通信服务通信设备

请求确认相应指示SCSMSCSM

通信栈/协议集

图4 应用过程与应用层之间的相互作用(客户机/服务器)

应用层处理网络独立接口

(ACSI)

...SCSM nSCSM 1SCSM 2

特殊映射层

AL n...AL 1AL 2应用层

...网络1层至6层

图5 ACSI和网络的对应关系

4) 面向对象、面向应用开放的数据自我描述

以往的通信标准采用面向点的数据描述，即在信息传输时数据收发双方必须事先对数据库进行约定，并一一对应，这样才能正确反映现场设备的状态。协议一旦确定以后，如果要

增加或删除某些信息，就必须对协议进行修改，这是一项耗费资金和时间的工作。随着技术发展、电力市场的建立和变电站自动化水平的提高，变电站内需要传输的新信息不短增加，这种数据描述方法已不打适应，因而使新功能的应用受到限制。。IEC61850采用面向对象的数据自描述，即在数据源就对数据本身进行自我描述，接收方收到的数据都带有自我说明，不需要再对数据进行工程物理量对应或进行标度转换等工作。面向对象的自描述数据可不受预先定义的限制进行传输是实现互操作的一个必要条件，同时也极大的简化了数据的管理和维护工作。

IEC61850将数据自描述和面向对象的功能服务有机结合，实现了面向对象的数据自描述: 1) 定义完整的各类(单元)数据对象和逻辑节点、逻辑设备的代码;

2) 定义用这些代码组成完整地描述数据对象的方法;

3) 定义了一套面向对象的服务。

在IEC61850-7-3、IEC61850-7-4中定义了各类(单元)数据对象和逻辑节点、逻辑设备的代码，在IEC61850-7-2中定义了用这些代码组成完整地描述数据对象的方法和一套面向对象的服务，IEC61850-7-2、IEC61850-7-3、IEC61850-7-4的关系如图6所示。

逻辑节点和数据分类IEC 61850-7-4原理和模

型IEC

61850-7-

公共数据分类及属性IEC 61850-7-3

抽象通信服务接口IEC 61850-7-2

映射IEC 61850-8-x映射IEC 61850-9-x

其他标准协议

或自定义

站级总线协议栈过程总线协议栈

图6 IEC 61850-7-2、-7-3、-7-4关系图

IEC61850-7-3、IEC61850-7-4提供了80多种逻辑节点名字代码和350多种数据对象代码，23个公共数据类，涵盖了变电站所有功能和数据对象，提供了扩展新的逻辑节点的方法，并规定了一套数据对象代码组成的方法，还定义了一套面向对象的服务。这3部分有机地结合在一起，完善地解决了面向对象自我描述的问题。

参考文献

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范文三：61850规约-8504

IEC 61850-4

变电站中的通信网络和系统

第 4部分:系统和项目管理

1范围和目的

本标准用于变电站自动化系统(SAS ) 。它定义了变电站中的智能电子装置(IED )之间的通讯以及相关系统要求。

此部分的规定是关于系统和项目管理的。它包括以下几个方面:

——工程过程及其支持工具;

——整个系统及其 IED 的寿命期;

——始于研发阶段,迄于 SAS 及其 IED 的停产和退出运行的质量保证。

文中描述了处理过程以及工程和试验所需的专用支持工具的需求。

2 参考标准

下列标准文件所包含的条文通过在本文的引用构成了 IEC 61850的此部分的条文。在本标准出版时,下列标准的原有版本仍然有效。

所有标准都会被修订,因此,我们鼓励同意采用 IEC 6185的这一部分的各方注意了解下列标准文件的最新版本。 IEC 和 ISO 的成员均保存有现行有效的国际标准的目录。 EN ISO 9001——质量体系—设计 /研发和生产的质量保证模式

IEC 61175——信号和连接件的名称

IEC 60848——图、表、表格—功能表的绘制规则

IEC 61346——工业系统、装置和设备及工业产品—结构规则和参考命名

IEC 60870-5-3——遥控设备和系统。第 5部分:传输规约第 3章:应用数据的总体结构

3 定义

下列定义适用于本标准的目的:

3.1支持工具(supporting tools )

在 SAS 及其 IED 的工程、工作和管理中支持用户。支持工具可完成下列任务:——工程

——参数改变

——诊断

——试验

——编制文件

——其它服务

通常,支持工具是 SAS 的组成部分,且在 IED (比如 PC )上运行。

3.1.1工程工具(engineering tools )

支持一定条件的创立和文件化,使 SAS 可以适应特定变电站和用户的要求。工程工具分为项目管理、参数化和文件化工具。

3.2可扩展性(expandability )

通过使用工程工具快速、有效地扩展一个 SAS (硬件和功能)的标准。

3.3灵活性(flexibility )

通过使用工程工具快速、有效地实现包括将硬件纳入一个 SAS 的功能改变的标准。 3.4可量测性(scalability )

包括各种功能度、各种 IED 、变电站规模和子站电压范围在内的一个通用、有成本效果的 SAS 的标准。

3.5参数(parameters )

定义 SAS 及其 IED 在一给定数值范围内的部分功能行为的变量。

3.5.1系统参数(system parameters )

定义 SAS 内的 IED 之间的配合的数据。它们对于定义下述情况尤其重要:

—— SAS 的配置;

—— IED 之间的通讯;

—— IED 之间的数据整理;

——来自其它 IED (比如站级的)数据的处理与可视化。

3.6IED 参数集(IED-parameter set )

包括所有为定义 IED 的行为及其纳入变电站条件所需要的参数值的集合。在 IED 必须自动工作时,可以生成 IED 参数集,而无需使用 IED 特定参数化工具的系统参数。如果 IED 是 SAS 的一部分, IEC 参数集便包括系统参数,后者必须由一个 SAS 级的总体参数化工具加以整理。

3.7SAS 参数集(SAS-parameter set )

包括为定义整个 SAS 的行为及其纳入变电站条件所需的所有参数值。 SAS 参数集包括所有有关 IED 的 IED 参数集。

3.8远方终端单元(Remote Terminal Unit )

典型的 SCADA 系统外部的站。一个 RTU 充当通讯网络和变电站设备之间的接口。 3.9SAS 产品族(SAS-product family )

由一个厂家的具有各种功能度和构成变电站自动化系统的能力的不同的 IED 组成。一个产品族的 IED 在设计、工作处理、安装、接线条件等方面是统一的。它们使用共同的或协调的支持工具。

3.10SAS 设备(SAS-installation )

一个由一个或多个厂家的不同的可互操作的 IED 组成的变电站自动化系统的具体例子。

3.11配置表(configuration list )

在一个 SAS 产品族内共同工作的元件和 IED 的所有兼容硬件和软件版本(包括相关支持工具的软件版本)的一览表。此外,配置表包含于与其它厂家的 IED 通讯的支持传输规约。

3.12系统寿命期(system life cycle )

它有两个特别含义:

1) 制造厂的系统寿命期是开始生产一个新开发的 SAS 产品族至宣布停产止生产该产品族(包括其兼容 IED )之间的时间。

2) 用户的系统寿命期是主要基于一个 SAS 产品族的 SAS 设备的投入运行至该族的最后 SAS 设备退出运行之间的时间。

3.13试验设备(test equipment )

包括所有模拟和检验 SAS 的操作环境的输入 /输出的工具和仪器,比如一端的开关装置、互感器、网络控制中心相连遥信单元和另一端的 SAS 的 IED 之间的串联连结。

3.14性能试验(conformance test )

包括按照存取组织、格式和比特序列、时间同步、计时、信号形式和等级、对错误的反应等标准条件对串联连结的数据流的检查。可以对标准或标准的特定部分进行性能试验和认证。性能试验应由一个经过认证的组织进行。

3.15系统试验(system test )

包括在各种应用条件下对 IED 和整个 SAS 的正确行为的检查。系统试验标志首作为一个 SAS 产品族的组成部分的 IED 的研发的最后阶段。

3.16型式试验(type test )

包括根据技术数据在环境试验条件下,使用经过系统试验的软件对 SAS 的 IED 的正确行为的检验。

型式试验标志着硬件研发的最后阶段,是开始生产的前提条件。此试验必须用通过标准生产周期制造出来的 IED 进行。

3.17出厂验收试验(factory acceptance test )

包括使用用于预定情况的参数集对特别递造的 SAS 设备或其部件进行的经用户同意的功能试验。出厂验收试验(FAT )必须在生产厂家的工厂内使用过程模拟试验设备进行。 3.18现场验收试验(site acceptance test )

即在安装完成的站内使用最终参数集对 SAS 内部以及 SAS 与其操作环境之间的每个数据、控制点和正确功能度所作的校验。现场验收试验(SAT )是将 SAS 投入运行的前提条件。

4 缩写

ASDU 应用服务数据单元

FAT 出厂验收试验

HMI 人机接口

IED 智能电子装置

PE 过程环境

RTU 远方终端单元

SAS 变电站自动化系统

SAT 现场验收试验

TE 遥信环境

5 工程要求

5.1 引言

工程包括:

——作为与环境有种种联系(如图 1所示)的 IED 的组成部分的 SAS 的研需硬件配置的定义;

——功能度和信号量通过使用参数对待定操作要求的匹配;

——所有特殊定义(如参数集、终端联接等等)的文件化。

SAS 环境

图 1 SAS 及其环境的结构

如图 4.1所示, SAS 由多个 IED 组成。这些 IED 返过串联相互通讯,并且执行与 SAS 的环境有相互作用的任务。这些环境的例子有:

——遥信环境(TE ) ;

——网络控制中心;

——附属系统;

——远方保护 *) ;

*)注:远方保护不属于 IEC61850的范围。

——人机接口(HMI ) ;

——过程环境(PE ) (比如开关装置、互感器、附件) 。

典型的 IED 可能是:

(对于遥信环境:)

——入口;

——转换器;

—— RTU (遥信侧) ;

——保护继电器(远方保护侧) ;

(对于人机接口(HMI ) :)

——入口;

——个人计算机;

——工作站;

——带有合并 HMI 的 IEDs ;

(对于过程环境(PE ) :)

——间隔控制单元;

——保护继电器;

—— RTU (过程侧) ;

——仪表;

——自主控制器(比如电压控制器) ;

——变换器。

5.2参数的范畴与类型

5.2.1分类

参数即控制和支持变电站自动化系统(SAS )及其 IED 内下列成份操作的数据:——硬件配置(IED 的组成) ;

—— IED 的软件;

——过程环境(一次设备和附件) ;

——与不同支持工具的 HMI ;

——遥信环境。

通过其控制和支持可使变电站的各种工作环境得以完成,并满足用户的特殊要求。一个 SAS 的参数的整个集合称作 SAS 参数集。它由所有有关的 IED 的参数集组成。根据处理方法和输入程序,参数分为如下范畴:

——配置参数;

——工作参数;

根据来源和功能,参数分为如下类型:

——系统参数;

——过程参数;

——功能参数。

图 2给出了参数结构的概貌。

图 2 —— SAS 和 IED 参数的结构

下列条文描述了图 2中的参数范畴和类型。

5.2.2配置参数

配置参数定义整个 SAS 及其 IED 的整体行为。作为规则,它们只是在初始参数化时被赋予一个值,但在扩展或在功能上改变 SAS 时可以被更新。

配置参数的产生和修改应当离线进行,即与 SAS 的工作分开进行。在输入配置参数时,允许暂时限制 SAS 的工作。

配置参数通常包括系统和过程参数。

5.2.3工作参数

工作参数定义 SAS 部分功能的行为。它们必须是在 SAS 的正常工作期间可以在线改变的。允许在不限制 SAS 工作的情况下和在参数值的框架范围内对工作参数加以修改。这些参数的范围和基本整定值在初始参数化或与 SAS 的工作分开的修改阶段被确定。工作参数可以通过下列端口被输入在线 SAS :

——遥信接口;

—— HMI ;

—— IED 的内设服务接口。

工作参数通常包括过程和功能参数,例如极限值、目标值、指令输出时间、功换过程的延迟时间等等。

5.2.4系统参数

系统参数决定 IED 的配合,包括一个 SAS 在其工艺极限和可用元件等方面的内部结构和过程。

例如:系统参数决定 SAS 内的硬件元件(板、 IED )的配置, IED 之间的通讯过程(规约、波特率)以及变电站级 IED 的软件的所要求和可实现的功能的范围。

此外,系统参数描述不同 IED 的数据之间的关系,比如:站级的相互闭锁,变电站单个线路接线图的信息的可视化等等。

另外,系统参数包括站级事件文本的指定和 SAS 内数据流的确定,例如,对

—— HMI (显示、事件报告) ;

——打印机;

——档案存储器;

——与网络控制中心或下一级其它变电站的远方通信。

系统参数值在 SAS 及其 IED 的所有部分内必须是恒定的。系统参数值的恒定性应由一个 SAS 级的总体参数化工具来支持。

5.2.5过程参数

过程参数描述 PE 和 SAS 之间交换的信息的所有类型。

比如,过程参数定义不同的关系,例如双点事件、双指令或一个事件输入与指令输出的关系。过程参数还对比如指令输出时间、暂态事件的抑制(滤波时间) ,实测值阻尼(阀值)等定性特性负责。

此外,过程参数包括用于在 IED 级可视化的事件文本的指定。

5.2.6功能参数

功能参数描述由用户使用的功能度的定性和定量特性。功能参数通常可在线改变。例如,功能参数决定控制器的目标值,保护继电器的起动和跳闸条件、自动过程(比如测量溢出或与特定事件有关的指令以后的工作) 。它们对 IED 级的互锁功能和自动控制、保护和调节的算法负责。

功能参数分为可功换和不可功换的参数组。

一组功能参数值可与其它组功能参数并存于一个 IED 内。在此情况下,在一个时间只有一组这样的功能参数值是有效的。在各组之间必须能够在线功换。

5.3工程工具

5.3.1工程过程

工程过程产生一个 SAS 与特定变电站匹配的条件和用户的操作概念。工程过程示于图 3。

图 3 工程任务及其相互关系

工程过程产生一个 SAS 与特定变电站匹配的条件和用户的操作概念。工程过程示于图 3。

项目设计是关于解决包括选择结构和 IED 配置以及决定 IED 与 PE 之间的接口在内的所要求的 SAS 任务的技术概念的定义。

参数化即 SAS 参数集的产生。

文件化即对根据所要求的标准对所有项目以及关于 SAS 及其与 PE 的联结的特点的参数化协议的描述。

实际上,工程工具对有效处理这些任务是有用的。它们可以根据制造厂家的观念来设计。

5.3.2项目设计工具

项目设计工具在一个 SAS 项目规划阶段提供了被赋予了功能的元件的选择。作为规则,项目设计工具基于一个数据库,要求输入来选择所需要的过程信号和功能。比如,它使用须由制造厂与用户商定的检查表来提供响应。作为结果,将定义 SAS 结构和配置(包括与 PE 的接口) 。

5.3.3参数化工具

参数化工具支持根据菜单确定的参数输入产生用于一个 SAS 的所有 IED 的恒定的源参数集。参数化工具可分为用于管理 SAS 级的系统参数的总的参数化工具和用于管理独立 IED 参数集的 IED 特定参数化工具。

参数化工具的主要任务是根据源参数集产生过程数据表并保证用于 SAS 及其 IED 的过程数据表的管理。

此外,参数化工具支持源参数集的管理、存档和文件化。

参数化工具的主要组成部分示于图 4。

图 4 ——参数化过程

输入模件支持由菜单规定的参数输入。在技术上,其结构应以变电站的构成作为导向, 即以变电站、电压等级、开关间隔、设备和信息来确定结构。

必须通过使用复制功能(例如开关、设备、母线段等等的复制)来尽量避免类似信息的重复输入。

一个参数的录入应是只在一点是可能的和必要的。该参数对其它过程的指定可以自动进行,以保证参数在所有时间的恒定性。

数据管理模件根据录入参数的恒定性和真实性来检查其数值。具有多重用途的参数将被给相关过程。此外,数据管理模件包括与源程序集的唯一特征,包括:

——变电站特征;

——参数化状态(初始化或修改)识别器;

——运算符;

——获取许可;

——日期;

—— IED 和参数化工具的软件释放。

数据管理模件产生过程数据表。后者是 SAS 根据变电站和用户要求所发生的行为的基础。

输出模件负责将过程数据移至档案存储器 (内部的或外部的) 或直接输入 SAS 及其 IED 。此外, 它还提供回忆和检查存储于档案存储器中的源参数的服务。输出模件必须为文件化工具提供源参数。

5.3.4文件化工具

文件化工具按照所要耱的标准进行统一的、项目特定的文件化。文件化包括:

用于表示所有由项目设计过程定义的 SAS 元件和 PE 之间的外部联接的硬件文件化; 用于表示在参数化过程中商定的所有内部定性的和定量的关系的参数文件化。

5.4灵活性和可扩展性

SAS 的灵活性和可扩展性要求 SAS 的硬件配置的可扩展性。

带有额外的 IED 或具有不同功能度的 IED 的硬件配置的灵活扩展是满足 SAS 的灵活性和可扩展性的第一要求。

灵活性和可扩展性还取决于工程工具,因为与 SAS 的行为有关的最根本的工程工具是参数化工具,而后者反过来直接取决于 SAS 。

这样,参数化工具的灵活性和可扩展性顷于 SAS 的进一步的功能扩展是有意义的。参数化工具应能在带有商业操作系统的商业硬件上运行。

参数化工具应能支持现有参数集的灵活的和一致的修改。

参数化工具应该为与其它参数化工具(比如调度中心和其他厂家的 SAS )进行数据交换提供开放式接口。

一个制造厂的参数化工具应是严格的背向式可兼容的,即应能使用最新的参数化工具对该厂家所提供的同类的所有 SAS 进行参数化。

5.5可测量性

参数化工具应能用于一类产品的 SAS 的所有用途。一般来说, SAS 的设计使之能够通过使用一个模件化装置系统覆盖下列用途的整个范围:

——变电站的电源任务(传输或配电网络)和电压范围(中压、高压或超高压) ; ——应用的整体水平(利用分布或人工智能进行的简单的中央式遥控单元或集中变电站控制、监视和保护) ;

——功能度的综合性(从简单的 SCADA 至复杂的自动化任务) ;

——遥信功能(与一个调度中心的简单遥信,使用不同遥信规约的波节功能度,与其它变电站合并的共模主板) 。

参数化工具应允许可测量性能够使用于不同应用等级的参数化任务可以用最少的资源和成本来进行。这意味着参数化工具的整体水平应能逐步扩展。比如, 最低水平仅要求输入参数用于简单的远方通信单元;在最高等级,必须管理 SAS 的所有可用选项。此外,参数化工具应通过使用比如宏指令和复制功能来支持工程的合理化。

5.6一个 SAS 的文件包括两个项目特定成份(图 5) :

硬件文件化参数文件化

图 5 与项目有关的 SAS 的文件

硬件文件包括:

—— SAS 元件之间的连接及其与 PE 连接的线路图;

——信号表;

——外部框架功能图。

参数文件包括:

——配置表;

——信号表;

——参数表;

——所有显示和工作菜单程序的图形表示;

——内部元件的功能图。

工程工具的要求是文件化应:

1. 借助于 CAD (或类似)系统的规划工具的输入值产生硬件文件;

2. 借助于来自参数化工具的源参数集产生参数文件。

硬件和参数文件的接口是信号表,后者在这两种文件中应有统一的和专门的信号识别器。

基于规划和参数化工具的输入而产生的文件应保证文件在一方面与项目检查表、源参数集和过程数据表在另一方面之间的一致性。

5.6.1硬件的文件化

SAS 的硬件的文件化应按照与其它子站的文件的相同结构来进行。

关于硬件文件的特征和结构,推荐使用国际标准(比如 IEC61175, IEC61346) 。 5.6.2参数文件化

5.6.2.1配置表

变电站的配置表和单线接线图是参数文件化的起点。配置表包括:

—— SAS 的 IED 和元件的概况,包括硬件的特征和软件的释放;

——参数化工具的软件释放的特征;

——根据 5.3.3的要求,参数集的特征。

对于不同的参数类型,参数的文件化以不同的方式进行。

5.6.2.2系统参数文件化

系统参数可作为一个被选集从制造厂的标准文件移入项目的专门文件。

5.6.2.3过程参数文件化

过程参数文件包括对 SAS 系统板上的所有信号的描述及其在 SAS 内的管理和安排的细节。下列描述文件是典型的:

——信号表是其它过程参数表的基础。信号表给出所有模拟和二进制信号及其对 SAS 的单元和元件的输入和输出以及对文件的特定部分的赋值的概况。

——遥控映射表决定单个信号对遥控规约中的 ASDU 地址的指定。

——信息文本可由用户定义并指定给二进制信号以用在不同的报告中。

——特性曲线可被指定给模拟信号。

—— HMI 表描述显示器和打印机上的信号的显示特点。

——存档表包括关于何种信号在何种条件下以何种属性被存档的全部信息。

——采集表包括信号采集的定性属性的所有信息,比如二进制输入的滤波时间或指令时间。

5.6.2.4功能参数的文件化

功能参数应被编制成参数表并被绘成功能图。

为了更清楚起见,接照线路图的绘制规则,功能图的构成应当如下:

——控制(自动单、双指令、组指令、切换顺序) ;

——位置指示(对命令的指定,互感器的平行工作,母线段的电压定义) ;

——事件 /报警指示(组信息、自动动作) ;

——互锁;

——测量联接(溢出,双金属) ;

——闭环控制的算法。

工作菜单程序以及概况和细节显示的结构和符号应被编成图形文件。

报告表和规约的数量和类型应以参数表的形成编成文件。

关于功能图的设计和结构的要求被规定在国际和国家标准(比如 IEC848, DIN40719 第 6部分)中。

5.6.2.5工作参数文件化

工作参数应被编成带有数值范围和基本整定的参数表。由用户改变的值被编制在工作报告中。

5.6.3对文件化工具的要求

文件化工具的输入是参数化工具录入的源参数集。参数文件化工具以一本书的形式产生完整的参数文件,并自动生成一个目录。

参数文件化工具应能根据具有实际用途的不同分类标准产生部分文件,比如:

——遥控信息的参考表;

——按 IED 地址等等分类的信息表;

——互锁功能图。

参数文件在初始化和正常工作方面对于测试作为 SAS 的组成部分的处理数据表是非常重要的。参数文件应提供所有需要的试验标准。参数的所有改变都必须在文件中标志出来。参数文件化工具应能支持这种修改服务方面的要求。

5.7 标准的文件化

标准的文件化是对一个生产厂家的 SAS 的功能和设备的描述。它是通用有效的,且不为特定项目的目的而改变。

作为总的规则,标准文件包括:

——对插板和设备的描述;

——设备说明手册;

——系统描述;

——操作说明;

——服务程序说明;

——故障查找和维修说明;

——工程工具用户手册。

标准的文件化应使每个安装好的 SAS 得到项目特定的文件。

5.8 厂家的支持

在一般情况下,工作任务包括在制造厂对 SAS 项目的供货中。

此外,制造厂应向用户提供使用工程工具的训练,因为项目工程将由用户以制造厂按照基本配置所作的相同方式技去完成。

这样,用户可以进行自己的 SAS 项目的规划,参数化和文件化。这对 SAS 在其寿命期内的管理、改进和扩展是至关重要的。

制造厂必须提供咨询服务、训练和关于新的和扩展的功能设的经常性的通知以支持这个过程。

6 系统寿命期

6.1 对产品版本的要求

如图 6所示, SAS 及其 IED 的寿命期从制造厂和用户的不同观点来看是有区别的: ——制造厂的(产品)寿命期包括从 SAS 产品族的开始生产至停产之间的时间;

——用户的(产品)寿命期包括从基于一个 SAS 产品族的第一个 SAS 设备的现场运行至同族的最后的 SAS 设备的退出运行之间的时间。

开始生产停产

版本

合同现场运行

图 6 SAS 寿命期的两个含义

在制造厂的 SAS 及其 IED 的寿命期内,由于不同原因要求多种改变和扩展:

——功能改善和扩展;

——硬件的工艺改变;

——对认识到的问题的纠正。

这些改变会导致 IED 的硬件、软件和支持工具的版本升级。

一个 IED 的新的版本会导致不同的结论:

——它影响到 SAS 产品族的配置表所需要的改变, 其中 IED 的新版本需要其它 IED 或工程工具改变版本,以便比如完成新增的功能。与相关的 IED 一起所作的系统试验是必要的,这又导致出现一个新的配置表。

——它独立于其它 IED ,且与现行的配置表兼容。 IED 的系统试验必须检查与同族产品的其它 IED 的兼容性。只有 IED 的版本会改变。 SAS 版本的配置表必须加以扩展。

制造厂有义务提供 IED 版本的特征:

——在 IED 软件或支持工具软件中,必须有自识别特征的版本信息(比如关于显示器或 PC ) ;

——对于硬件,在插板上或装置量级上提供版本信息;

——如有新的配置表,它必须有 IED 版本特征。

制造厂的用户的产品寿命期的配合要求具有统一型号的 IED 的新的版本应符合下列规则:

1. 硬件应兼容。所有接口在相同地方必须发挥相同功能。插板和装置的尺寸必须统一。

2.应宣布产品软件的改变,以区别于以前的版本。

3.支持工具应向下兼容,意即支持工具的新版本应服务于同族产品的所有现有版本。制造厂必须将所有发生在上一次交货和新的交货之间的变化和功能扩展通知用户。 6.2 停产通知

制造厂应及时通知所有用户产品的停产,以保证用户可以选择订购备品或准备扩展。如果停产后没有后续的功能兼容的产品,所要求的通知应提前一定时间发布。

如果有后续的功能兼容的产品, 通知可以提前较短时间发布。这时, 需要一个提供两种产品的最小重叠期(例子见附录 A ) 。

6.3 停产后的支持

在用户的 SAS 及其 IED 的 20多年的寿命期内, 预计会有一些更改、扩展和维修。制造厂有义务在 SAS 及其兼容 IED 停产后以下述方式支持这个过程:

——签订用户协议,在商定的期限内,以特别商定的价格和供货条件,以最小年度订货量继续供货;

——在商定的期限内,以特定的供货条件提供相同的或兼容的 IED (功能、安装和接线)用于扩展;

——在更长的期限内,以特定供货条件提供原先的备件和修理服务。

——接照商定供货条件,由厂家管理、维护和提供 IED 软件和服务工具软件的所有供货版本。参数集的维护是用户的责任。

——使用采集接口支持新产品的并入。

一个相应的时间条件例子示于附录 B 。

7质量保证

7.1 责任的划分

质量保证是 SAS 制造厂和用户的共同任务,两者有不同的责任范围。

7.1.1 制造厂的责任

7.1.1.1 质量体系

供货者应按照国际质量标准 EN ISO 9001建立和维持一个质量体系。

对于包括起于市场研究、随之于产品定义和设计、生产计划、生产和销售在内的整个寿命期的所有经营活动者应存在充分和明确的程序。产品的使用和应用阶段以及产品的正确维护应由售后和维护来支持。

应当量度所有主要经营过程的质量。如果发现了特定过程或产品的质量偏差, 供货者应立即采取预防纠正措施。

对产品寿命期的所有阶段都应给予适当的质量检查和测试。其结果和措施应记录下来。作为制造厂的责任的质量保证的各阶段示于图 7。

产

品

实

现

用户寿命期

图 7 质量保证各阶段——制造厂的责任

下列条文与此图有关。

7.1.1.2 试验责任

制造厂负责单个产品和整个 SAS 的型式试验和系统试验的正确进行。型式试验和系统试验是开始正规供货的前提条件。

根据用户的面点,也许需要用户特定的鉴定和通过。

制造厂有义务准备和实施这些对单个产品和整个 SAS 的特殊检查。另外,制造厂有义务证明能够满足供货者的要求,包括性能标准。

产品必须通过例行试验,然后才能交货。

在引入一个 SAS 时,制造厂有责任保证由制造厂和用户的代表用户的特定的配置和参

数集通过任选的工厂验收试验(FA )和强制性的现场验收试验(SAT )对所有功能进行共同试验。 FAT (如果需要)的成功完成是设备交付和在用户方接着进行的现场验收试验的前提条件。

SAS 在现场的投入运行一般来说明是制造厂的责任。作为规则,投入运行后应有一个月(或三个月以下)的无故障试工作期。

7.1.1.3 保证和售后服务

根据商定条件,投入现场运行后,对下列各项的保证便已开始:

——硬件;

——工程;

——软件。

按照保证期的要求,制造厂有义务提供作品后服务,包括:

——在商定期限内提供备件;

——支持对故障的诊断;

——强制性地向用户提供关于不良功能的紧急通知;

——纠正所发现的软件错误和硬件缺陷;

——提供并介绍升级的软件。

7.1.1.4 诊断

制造厂必须对下列各项开发和提供特殊的诊断工具:

—— SAS 内部和外部的故障的判定;

—— SAS 和单个 IED 内部的故障定位。

如果适当,诊断工具应设计成可以远距离使用的。

SAS 及其单个产品的技术文件必须包括关于可维护元件比如电池或电容器的以及关于未纳入自诊断例行程序的功能块的指示。

7.1.2 用户的责任

用户负责保证 SAS 的相关环境和工作条件满足 SAS 及其单个产品的技术文件所描述的条件。

用户必须按照制造厂的说明对可维护的部件进行预防性的维护服务或更换。

必须按照制造厂或用户的标准组织(IEE , VDEW , IEEE 等)的建议对单个产品及其相关功能(比如保护——断路器)时期进行视察和常规检查。

发现缺陷后,必须立即进行纠正性维护。

7.2试验设备

试验设备包括所有为验收试验和投入运行所需的设备。试验设备用于提供高压设备、网络控制中心和 SAS 的单个 IED (比如保护)的输入 /输出。此外,试验设备对于证明 SAS 的行为要求,试验设备分为三类:

——正常过程模拟;

——暂态和故障过程模拟;

——串联联结检查和模拟。

7.2.1正常过程试验设备

这种形式最简单的试验设备必须能够为变电站控制系统提供所有报警和位置指示,能够模拟测量值(包括过范围)和显示所有来自 SAS 的指令。

复杂一些的试验设备必须能够实时模拟开关装置的反应。这样的试验设备可以用来检查动态过程, 比如开关程序或准同期。有必要能够产生各种反应条件——比如一个开关程序中产生开关装置的中间位置或模拟一个母线段的接地故障。

试验设备还应能够在较短时间产生大量的数据流或在正常基础上产生断续的数据流。

7.2.2暂态和故障试设备

这种试验设备应能注入三相电力系统的电压和电流的可编程的暂态,模拟所有种类的故障或其它暂态过程, 比如功率的波动, 电流互感器的饱和及其它。试验设备应能产生模拟的故障,以而产生干扰记录。

7.2.3串联联结试验设备

这种试验设备用于对下列情况在所有串联接口进行试验:

—— SAS 的内部联结;

——远方通讯。

串联联结试验系统必须是一种能够在所有所要求的等级(网络控制中心、站、间隔和过程级)发挥下列功能的方便、有效的工具:

——模拟一台服务器;

——模拟访问者;

——监视数据流;

——对数据流进行质量分析(比如电气信号、时间中断等等的质量) 。

7.3质量试验的分类

7.3.1基本试验要求

制造厂应提供一个包括起自研发阶段的样机功能试验至最终型式和系统试验的所有活动的试验概念。必须规定试验的范围和目的、试验程序和通过标准。

所有试验都应记录下来,以便在需要时可以重现其结果。

所有试验应由制造厂的具有从事试验的资格且具有组织上的独立性以指出一个产品是否通过了试验的组织的一个内部部分进行。

7.3.2系统试验

系统试验是在不同应用条件(不同的配置和参数)下和在整个 SAS 的其它元件包括所有例如参数化和诊断工具的共同配合以及 SAS 的 IED 通过串联联结的相互作用下对正确功能度的证明(图 8) 。

图 8 系统试验的内容

7.3.3型试试验

一个新设计的产品的“好用”应通过型式试验来证明,且最好使用从制造过程中抽出的样品来进行。型式试验是对产品的规定如下的技术数据(图 9)的检查:

——机械强度;

——电磁兼容性;

——气候影响;

——功能的正确性和完整性。

型式试验必须用经过系统试验过的软件来进行。

必须通过型式试验后才可开始正常的生产供货。

图 9 型式试验的内容

7.3.4例行试验

如图 10所示,例行试验包括特别的硬件和功能度试验。

每个产品在出厂之前都应经过例行试验。

图 10 例行试验的内容

7.3.5性能试验

性能试验在 IED 的串联联结上进行,包括按照标准功其部分对通讯过程的检查。进行性能试验时,将 IED 联接于起 SAS 作用的一台试验设备上。此外,网络模拟器向 IED 的过程接口提供信号、电流和电压。

试验可按照不同的兼容等级或标准部分来划分。

性能试验包括下列项目:

——通讯过程的选取组织;

——所有种类的被试信息交换的格式和比特序列;

——服务器和用户的信号交换过程;

——时间同步(在适用时) ;

——比特序例内的计时条件;

——比特特点,比如偏移度、持续时间、等级;

——对模拟的故障的反应。

性能试验必须由独立的、经过认证的组织进行。

性能试验证书必须描述所通过的兼容等级和试验条件。

7.3.6FAT 和 SAT

出厂验收试验(FAT )用于根据用户的观点对产品进行确认和鉴定。出厂验收试验是

任选的。

FAT 的范围和目的必须经制造厂和用户讨论和商定,并应在检查肯中记录下来。检查表是合同的组织部分。

FAT 的结果应形式文件并经制造厂和用户签字。

SAS 的现场验收试验(SAT )是强制性的,应对完整安装的设备逐步进步(图 11) 。

图 11 现场验收试验的试验阶段

图 11示出 SAT 的四个阶段

1过程——间隔控制级

2间隔控制级——站控级

3站控级——网络控制中心

4过程——网络控制中心

上述各阶段必须按照一个必须包括所有信息交换和功能的检查的运行计划来进行。必须将 SAT 过程的每一步骤的结果以文件的形式记录下来, 并扼要写出用户同意将 SA T 投入工作的验收意见。

附录 A (说明性)

停产通知(例子)

通知

2年停产

a .没有后续的功能兼容产品

后续产品开始生产

b .功能兼容产品随后

图 12 通知停产的条件

附录 B (说明性)

停产后的供货义务(例子)

5 10 15 20 年图 13 供货义务的期限

范文四：IEC61850通信规约简介

同厂家的电子设备(IED )之间通过一种标准(协议)实现互操作和信息共享。 IEC61850技术将成为电力系统信息技术的基础,对电力自动化技术的发展产生巨大的影响。目前 IEC61850技术在变电站层和间隔层的技术已经成熟,已经到了批量推广的时机。

IEC61850变电站通信网络和系统系列标准对于建设现代数字化变电站统一信息平台的意义, 符合电力专用的通信产品提供商的进展以及工业以太网交换机的行业专用化趋势。

构建符合 IEC61850的现代数字化变电站

众所周知, 随着变电站自动化技术和现代网络通信技术的发展, IEC61850标准已成为近年来数字化变电站自动化研究的热点问题之一。所谓数字化变电站, 就是使变电站的所有信息采集、传输、处理、输出过程由过去的模拟信息全部转换为数字信息, 并建立与之相适应的通信网络和系统。传统以来,国内主流的变电站自动化系统中广泛采用的是国际电工委员会 IEC 于 1997年颁布的继电保护信息接口配套标准 IEC60870-5-103规约。由于该规约制定时间较早,受技术条件的限制,在以太网和智能数字化设备迅速发展的今天,其缺陷日益明显, 如:

(1)没有定义基于以太网的通信规范。

(2)没有标准的系统功能、二次智能设备的模型规范。

(3)缺乏权威的一致性测试。

(4)不支持元数据传送,没有统一的命名规范。

上述缺陷直接导致变电站自动化系统在建设过程中不同厂家设备之间互操作性较差, 不同厂家设备之间互联需要规约转换设备, 需要进行大量的信息对点工作, 变电站自动化系统集成工作量增加,系统信息处理效率低下。

因此不难看到, 随着变电站二次设备及系统的发展, 设备一体化、信息一体化已成为必然的趋势, 迫切需要一个统一的信息平台实现整个自动化系统。为了统一变电站通信协议, 统一数据模型, 统一接口标准,实现数据交换的无缝连接,实现不同厂家产品的互操作,减少数据交换过程中不同协议间转换时的浪费, IECTC57工作组在 IEEE 协议 UCA2.0基础上,组织制定了 IEC61850—— 变电站通信网络和系统系列标准,并于 2004年正式发布。

IEC61850是全世界唯一的变电站网络通信标准,目前 IEC61850标准已被等同引用为我国电力行业标准 (DL/T860系列) 。作为电力系统中从调度中心到变电站、变电站内、配电自动化无缝自动化标准,当前该标准以引起相关电力产品国内外生产商的高度重视,并提出 IEC61850的发展方向是实现 “ 即插即用 ” , 在工业控制通信上最终实现 “ 一个世界、一种技术、一个标准 ” 。

作为 IEC61850系列标准的重要部分, IEC61850-3则详细定义了变电站网络通信设备需求的环境和抗电磁干扰等条件要求,因而受到了目前包括赫思曼、 MOXA 、罗杰康、格雷特、卓越信通 TSC 、东土、西门子等著名工业以太网交换机提供商的强烈关注和产品更新。

IEC61850标准要求、认证及其产品进展

同厂家的智能电子设备(IED )之间通过一种标准(协议)实现互操作和信息共享。电力行业尤其是变电站环境对数字化网络通信的要求是非常苛刻的。按照 IEC61850系列标准的要求, 工业以太网交换机产品至少要满足其中的功能性要求、电磁兼容设计要求、宽温环境要求和机械结构验证等四大类要求。

功能性方面,最重要的至少有两点,一是要求工业以太网交换机能够支持快速转发和 QoS 服务质量以保证 IEC61850标准中重要的 GSE/GOOSE数据包得到实时的传输,并且能够支持组播通信管理 IGMPsnooping 。二是工业以太网交换机必须能够支持构建冗余的网络拓扑例如环网架构以提高拓扑的可靠性, 并且同时能够提供极短的网络故障恢复时间。此外还包括像 VLAN 、优先级和快速生成树等技术功能测试要求。

在电磁兼容设计方面,工业以太网交换机要能够通过包含电击、雷击和其他电磁干扰测试; 在宽温环境要求方面,交换机设备必须在 -40℃ ~85℃ 的极端温度环境下可以正常工作;在机械结构要求方面,交换机设备还要通过专业第三方的振动和冲击耐受度测试。

要表明符合上述 IEC61850和 IEEE1613标准,必须通过第三方权威测试机构认证。在电力产品测试领域,来自荷兰的 KEMA 无疑是鼎鼎大名的独立测试机构之一。 KEMA 成立于 1927年, 最初为荷兰电力行业在阿纳姆的测试机构。在其长达 80多年的历史中, KEMA 作为测试机构在国际上一直享有盛誉,其 DutchKEMA-KEUR 标志拥有很高的知名度,并且还拥有其他数十种质量标志。目前 KEMA 拥有 1500多位专家, 已经为全球 70个国家的大约 500家公共事业单位提供了能源咨询和技术实施服务。

目前从中国市场的交换机产品来看, 越来越多的工业以太网交换机提供商在推出符合电力行业 IEC61850标准的产品,德国赫思曼、台湾 MOXA 科技、加拿大罗杰康和美国格雷特无疑算是其中的佼佼者, 都有代表性产品 (如赫思曼的 MICH1000系列、罗杰康的 RSG2100系列、 Moxa 的 PT 全系列产品)率先通过了各个独立测试机构认证,宣布符合上述标准。

工业以太网交换机的行业未来

在对通信产品的行规方面,除了变电站通信领域的 IEC61850系列标准,还有诸如面向交通控制通信领域的 NEMATS2规范 —— 美国电气制造商协会制定发布的道路交通信号控制器设计、制造、测试的标准。因此,正如笔者曾在本刊 8月号杂志的编者寄语中所言, “ 工业以太网交换机将进入专业细分阶段。 ” 行业专用性提升了这一市场的进入门槛,尤其是在像输变电这样的高端应用市场, 未来真正能够有所斩获的厂商必然是未雨绸缪, 紧紧靠拢国际行业标准,不断开发符合行规标准的产品的领先供应商们。

范文五：61850规约[1]

IEC870-5/IEC61850规约的现状及如何保障规约的兼容性

一 . 简单历史及现状

IEC60870-5系列规约有下面几个里程碑 :

1990年 2月完成第一份文件 IEC60870-5-1(帧结构 )

1995年 11月完成第一个完整规约的文件 IEC60870-5-101(远动 )

1996年 6月完成第二个完整规约的文件 IEC60870-5-102(RTU与电表 )

1997年 12月完成第三个完整规约的文件 IEC60870-5-103(RTU与保护 )

2000年 12月完成第一个完整基于以太网规约的文件 IEC60870-5-104(远动 )

2002年 11月完成 IEC60870-5-101第二版 (远动 )

2003/2004计划完成 IEC60870-5-6(IEC60870-5系列规约的兼容测试步骤 )

IEC61850工作组 1995年成立 , 目标是变电站內通讯网络及系统 .1997年 10月正式与 EPRI/UCA工作组合作 . 计划在 2003年 4月完成完整的规约文件 .

虽然国际上的一些文章给大家一个印象, IEC61850马上要完全取代 IEC60870-5系列规约。我们认为近期内是不可能取代的。从 IEC60870-5系列的发展可以发现, IEC61850和其它规约一样,肯定需要一个现场证明,改进,用户接受的过程。 IEC69870-5-101经过了 7年才有了修订补偿的第二版。

IEC61850/UCA2.0最大的一个技术挑战是保证变电站自动化功能的实时实现。如备自投, 并列变压器的保护。它们需要变电站 IED 之间的点对点通讯,时间延时毫秒级。

UCA 并没有在北美变电站自动化中流行 . 到 2002年 5月为止 ,15年以上的时间內 , 全世界变电站使用 UCA 的系统不超过 30. 并且 90%是实验项目 . 在 2002年 2月的 DistribuTech2002会议上 , 一个 UCA 试点的总结 [1]能够从一个侧面反应 UCA 的试用情况 . 就是在北美 , 美国 IEEE/PES变电站标准通讯工作组 P1525(Standard for Substation Integrated Protection,Control,and Data Acquisition Communications)还在制定与 UCA,IEC61850相近的规约 , 计划 2004年 12月完成 .

IEC61850目前推荐的规约服务层为 MMS.MMS 这里作为规约报文的编译解释器 .

IEC61850也在考虑使用其他的规约服务 .MMS 规约服务到底是近 20年的标准 , 其发起的

汽车行业已经不再使用 .

在现有技术水平条件下 ,IEC61850大部分规约的可行性研究及实验证明是可行的 . 但 IEC61850规约 IEC61850-9-2部分的可行性还没有明确答案 . 根据 IEC61850-9-2的要求 , 网络的 IEC61850-9-2数据需要 103Mbits/s.现在的 MergingUnit 和保护设备还不能保证这个要求。最重要的是, IEC61850还没有现场运行证明。

二 . 如何保障规约的兼容性

作为标准规约 , 其目的自然是相互之间的兼容性 (Interoperability).或通俗地说 , 不同厂家设备之间的无缝通讯 .

IEC60870-5没有用户协会 , 但从 2000年 9月起 , 美国的 TriangleMicroWorks 发起了 IEC60870-5规约的 INTERNET 讨论组 . 网页地址为 :

. 这个讨论组得到全世界 IEC60870-5方面专家的支持 .

IEC60870-5系列规约的兼容性测试目前仅仅是欧洲的 KEMA 咨询公司。由于 KEMA 积极参与了 IEC60870-5系列规约的制定, 甚至起草一些相应标准。 KEMA 从 1996开始进行 IEC60870-5系列规约的兼容性测试。但 KEMA 的 IEC60870-5系列规约的兼容性测试非用户协会或任何标准机构指定的测试认证。但是欧洲还是仍然将 KEMA 认为是 IEC60870-5系列兼容测试的中心。

三.建议

1.加强国际,国内厂家之间的交流

2.从用户设计方面,加强规约兼容性的要求

在功能规范书中,要求厂家必须提供三份文档, IEC60870-5系列规约的兼容表,点表以及兼容表的测试报告。 IEC60870 -5系列规约标准文档中已经提供了各个规约的兼容表 (interoperability).这部分完全可以拿出来请厂家按规约的实施情况添好。这个表也称 ProtocolProfile 。这个表有标委会提供更好,不容许厂家更改这个表。 IEC60870-5-101/103/104规约兼容表的标准英文版本,作者可以提供。点表自然必须由厂家提供。点表的格式没有固定的要求,但至少必须提供点的地址,数据格式,数据类型,数据组。最后,测试报告。这个测试报告可以不是由第三方测试的结果,厂家自己的也可以。但应指明测试的手段。

3.建立中国的标准规约兼容测试中心

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