【电力行业标准(DL)】 变电站通信网络和系统 第1部分: 概论

ICS27.100
备案号：14610-2004
中华人民共和国电力行业标准化指导性技术文件DL/Z860.1—2004
/IEC61850-1:2003
26051541
变电站通信网络和系统
第1部分：概论　
Communication networks and systems in substationsPart 1:Introduction and overview（EC61850-1:2003,IDT）
2004-10-20发布
2005-04-01实施
中华人民共和国国家发展和改革委员会发布
·前言
规范性引用文件，
术语、定义和缩略语
制定一个适用标准的方法
概述·
功能和逻辑节点
变电站拓扑结构
6.4动态情况
物理通信系统的要求·
如何适应通信技术的迅速发展
7.1通信和应用独立
7.2数据建模和服务
一般系统概貌
原因·
工程工具和参数
变电站自动化系统配置语言
8.4质量和寿命周期的管理……
8.5一般要求
一致性测试·
10标准系列的结构和内容
附录A（资料性附录）
附录B（资料性附录）
变电站和通信总线结构的类型
本标准系列（IEC61850）中的参考文件DL/Z860.1—2004
DL/Z860.1—2004
国际电工委员会TC57制定了《变电站通信网络和系统》系列标准，该标准为基于通用网络通信平台的变电站自动化系统唯一国际标准。该系列标准具有一系列特点和优点：分层的智能电子设备和变电站自动化系统；根据电力系统生产过程的特点，制定了满足实时信息和其他信息传输要求的服务模型；采用抽象通信服务接口、特定通信服务映射以适应网络技术迅猛发展的要求；采用对象建模技术，面向设备建模和自我描述以适应应用功能的需要和发展，满足应用开放互操作性要求；快速传输变化值；采用配置语言，配备配置工具，在信息源定义数据和数据属性；定义和传输元数据，扩充数据和设备管理功能；传输采样测量值等。并制定了变电站通信网络和系统总体要求、系统和工程管理、一致性测试等标准。迅速将此国际标准转化为电力行业标准，并贯彻执行，此举将提高我国变电站自动化水平，促进自动化技术的发展，实现互操作性。本部分是DL/T860（变电站通信网络和系统）系列标准的一部分，本部分出版时，下述标准也将成为DL/T860标准的一部分。DL/T860系列标准是：DL/Z860.1变电站通信网络和系统第1部分：概论DL/T860.2变电站通信网络和系统第2部分：术语DL/T860.3变电站通信网络和系统第3部分：总体要求DL/T860.4变电站通信网络和系统第4部分：系统和项目管理DL/T860.5变电站通信网络和系统第5部分：功能和设备模型的通信要求DL/T860.6变电站通信网络和系统第6部分：与变电站有关的IED的通信配置描述语言DL/T860.71变电站通信网络和系统第7-1部分：变电站和馈线设备基本通信结构原理和模型DL/T860.72变电站通信网络和系统第7-2部分：变电站和馈线设备的基本通信结构抽象通信服务接口（ACSI）
DL/T860.73变电站通信网络和系统第7-3部分：变电站和馈线设备基本通信结构公用数据类DL/T860.74变电站通信网络和系统第7-4部分：变电站和馈线设备的基本通信结构兼容的逻辑节点类和数据类
DL/T860.81变电站通信网络和系统第8-1部分：特定通信服务映射（SCSM）映射到MMS（ISO/IEC9506第2部分）和ISO/IEC8802-3DL/T860.91变电站通信网络和系统第9-1部分：特定通信服务映射（SCSM）通过串行单方向多点共线点对点链路传输采样测量值DL/T860.92变电站通信网络和系统第9-2部分：特定通信服务映射（SCSM）通过ISO/IEC8802.3传输采样测量值
DL/T860.10变电站通信网络和系统第10部分：一致性测试本部分等同采用国际电工委员会标准《EC61850-1：2003变电站通信网络和系统第1部分：概论》。
本部分的附录A、附录B是资料性附录。本部分由中国电力企业联合会提出。本部分由全国电力系统控制及其通信标准化技术委员会归口并负责解释。本部分由中国电力科学研究院负责起草，国家电网公司电力自动化研究院、中国电力企业联合会参加起草。
本部分主要起草人：谭文、曹冬明、李泽、杨秋恒。I
1范围
变电站通信网络和系统
第1部分：概论
DL/Z860.1—2004
本部分适用于变电站自动化系统，它定义了变电站内智能电子设备之间的通信和相关的系统要求。本部分介绍和概述了本标准系列，它引用了本标准系列其他部分的文字内容和图2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方，研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。DL/T667远动设备和系统第5部分：传输规约第103篇：继电保护设备信息接口配套标准（idtIEC60870-5-103：1997)
DL/T860.3变电站通信网络和系统第3部分：总体要求（idtIEC61850-3:2002），DL/T860.5变电站通信网络和系统第5部分：功能和设备模型的通信要求（idtIEC61850-5）DL/T860.71变电站通信网络和系统第7-1部分：变电站和馈线设备的基本通信结构原理和模型（idtIEC61850-7-1)
DL/T860.72变电站通信网络和系统第7-2部分：变电站和馈线设备的基本通信结构抽象通信服务接口（ACSI）（idtIEC61850-7-2）DL/T860.73变电站通信网络和系统第7-3部分：变电站和馈线设备的基本通信结构公用数据类（idtIEC61850-7-3）
DL/T860.74变电站通信网络和系统第7-4部分：变电站和馈线设备的基本通信结构兼容的逻辑节点类和数据类（idtIEC61850-7-4）ISO9001，2001质量管理系统要求IEEEStdC37.2-1996电力系统设备功能序号和接点符号IEEEStd100-1996，IEEE电气和电子名词的标准字典IEEE-SATR1550-1999公用事业通信体系（UCA）第2.0版第4部分：变电站和馈线设备UCA通用对象模型（GOMSFE）
3术语、定义和缩略语
3.1术语和定义wwW.bzxz.Net
本部分采用了下述定义：
抽象通信服务接口（ACSI）
一种虚拟接口，它为智能电子设备提供了抽象通信服务，例如连接、变量访问、非请求数据传输报告、设备控制以及文件传输服务，和所采用的实际通信栈和协议集独立。3.1.2
间隔bay
变电站由具有一些公共功能的紧密连接的子部分组成，例如介于进线或出线与母线之间的断路器；1
DL/Z860.1—2004
带断路器和相关的隔离开关和接地开关的母联；（代表两种电压等级的）两条母线之间带开关设备的变压器等。间隔的概念可适用于1二断路器和环形母线变电站配置，将一次断路器和相关的设备组成一个2
虚拟间隔。这些间隔组成受保护的电力系统子集，例如变压器或者线路终端，它的开关设备的控制有一些共同的限制，诸如联锁和已定义的操作顺序。这些子部分的标识对于维修（哪些部分同时断开对变电站其余部分的影响最小）或扩充设计（如果一个新的线路将要投运，需要增加的部分）非常重要，这些子部分被称为间隔，由通用名称为“间隔控制器”的设备进行管理，又称为“间隔继电保护”的继电保护系统。
间隔的概念在全世界并不通用，间隔层代表一个在变电站层之下的另外的一个控制层。3.1.3
数据对象dataobject
代表特定信息，例如状态或者测量值的逻辑节点对象的一部分。从面向对象的观点来看，数据对象是数据对象类的实例。数据对象通常作为交换对象，例如它们是数据结构。3.1.4
设备device
为一个目的服务或者完成一个功能而设计的一个机械装置或者装置（equipment）的一部分称为设备；例如开关、继电器或者变电站计算机［IEEEStd1001996]。3.1.5
功能functions
由变电站自动化系统即由应用功能所完成的任务。通常，功能与其他功能交换数据。其细节和所考虑的功能密切相关。由智能电子设备（物理设备）实现功能。功能可分成许多部分，常驻在不同智能电子设备内，彼此之间通信（分布式功能），并和其他功能之间进行通信。这些进行通信功能的部分称为逻辑节点。
在本标准系列中，功能的分解或者它们分解的细度仅受通信性能制约。因此，所有功能由交换数据的这些逻辑节点所组成。
智能电子设备IntelligentElectronicDevice（IED）一个或者多个处理器协调工作的设备，它具有从或到一个外部源接受和发送数据/控制（例如电子式多功能表计、数字继电保护、控制器）的能力。3.1.7
互换性Interchangeability
不用改变系统内的其他元件，用一个制造厂提供的设备代替另一个制造厂提供的设备的能力。3.1.8
互操作性Interoperability
一个制造厂或不同制造厂提供的两个或多个正D交换信息和使用这些信息正确执行特定功能的能力。
逻辑节点LogicalNodes（LN）
逻辑节点是交换数据功能的最小部分。LN是由它的数据和方法所定义的对象。3.1.10
开放协议openprotocol
协议，其栈是标准化的或是公开可得到的。2
物理设备PhysicalDevice（PD）和本标准系列的智能电子设备等效。3.1.12
通信信息片（PICOM）
DL/Z860.1—2004
信息传输的描述，通信信息片（PieceofInformationforCoMmunication）是在给定逻辑连接，具有给定的通信属性的两个逻辑节点之间信息传输的描述，它也包含所传输的信息和要求属性，例如性能。它不代表在通信网络上交换数据的实际结构和格式。采纳国际大电网会议（CIGRE34.03）工作组的通信信息片（PICOM）方法。
协议protocol
一组规则，它决定在达到和执行通信的功能单元的行为。3.1.14
自我描述self-description
设备包含它的配置方面的信息。这些信息的表示必需标准化，并且（在这个标准系列范围内）通过通信可以访问。
系统system
在本标准系列的范围内，除非特别指定，系统通常指变电站自动化系统。3.1.16
特定通信服务映射SpecificCommunicationServiceMapping（SCSM）一个标准规则，它提供了抽象通信服务接口服务和对象对特定应用协议/通信协议集的具体映射。为达到互操作性，应使协议集和标准化映射（SCSM）的数量尽量少。特殊的应用范畴例如“站总线”和“过程总线”可能形成多个映射。然而，对于每一个选用的特定协议栈，规定仅有一个SCSM和一个协议。
SCSM详细描述将抽象服务到ACSI中规定的单个服务、或者服务序列的映射。另外，SCSM详细描述将ACSI对象映射到应用协议所支持的对象。在本标准系列的DL/T860.8x、DL/T860.9x中规定SCSM。3.2缩略语（Abbreviations）
GOMSFE
象模型
AbstractCommunicationServiceInterface抽象通信服务接口AirInsulatedSwitchgear空气绝缘开关CircuitBreaker断路器
CommonDataClass公用数据类
DataObject数据对象
ElectromagneticCompability电磁兼容性GenericObjectModelsforSubstationandFeederEquipment变电站和馈线设备通用对GasInsulatedSwitchgear气体绝缘开关IntelligentElectronicDevice智能电子设备Logical Node逻辑节点
PhysicalDevice物理设备
PieceofInformationforCOMmunication通信信息片SubstationAutomation变电站自动化3
DL/Z860.12004
4目的
SubstationAutomationSystem变电站自动化系统SpecificCommunicationServiceMapping特定通信服务映射由于大规模集成电路技术强劲的发展，导致了先进的、快速的、功能强的微型处理器的出现，才有变电站自动化系统实现的可能性。这个结果引起了变电站二次设备从电子-机械设备向数字设备的发展。反过来又提供了采用一些智能电子设备去完成所要求的功能（继电保护、当地和远方监视和控制等），来实现变电站自动化系统的可能性。自然，提出了在智能电子设备之间高效通信的要求，特别是标准协议的要求。到目前为止，许多制造厂采用各自特定的专用通信协议，但是采用不同的制造厂的智能电子设备时要求复杂的、高费用的协议转换。工业实践经验表明，已出现制定标准通信协议的强烈需求及其机遇，以支持不同制造厂生产的智能电子设备具有互操作性。互操作性是指例如能够工作在同一个网络上或者通信通路上共享信息和命令的能力。智能电子设备的互换性，指由一个制造厂供应的设备可以用另一个制造厂供应的设备所代替，而不用改变系统中的其他元件。互换性超出了本标准系列的范围。互操作性是电力公司、设备制造厂和标准化组织的共同目标。事实上，近年来许多国家和国际研究单位开展积极活动去达到这个目的（见附录B）。
变电站自动化标准化的目的是制定一个满足功能和性能要求的通信标准，并能够支持将来技术的发展。从实际利益出发，必须在智能电子设备制造厂和用户之间，就在这些设备间能够自由的交换信息达成一致。
通信标准必须支持变电站运行功能。因此标准应考虑运行要求，本标准的目的既不是对在变电站运行的功能进行标准化，或对功能以任何方式进行限制，也不对变电站自动化系统内的功能分配进行标准化。对应用功能进行标识和描述是为了定义它们的通信要求（例如被交换的数据总量、交换时间约束等等）。通信协议标准将最大限度地使用现有的标准和共同接受的通信原理。标准将保证下述特性：
全部通信协议集基于已有的IEC/IEEE/ISO/OSI可用的通信标准的基础上；一采用的协议是开放的并支持设备自我描述，以达到增加新功能的可能性；-标准将基于电力工业的相关需求的数据对象；通信的语法和语义将基于采用电力系统相关的共同数据对象；通信标准将考虑到变电站是电力系统的一个节点，即变电站自动化系统是整个电力控制系统的一个单元。
5历史
从1994年开始，IECTCS7“变电站控制和继电保护接口”临时工作组提出制定变电站自动化系统通信标准的建议。采纳由各国家委员会提出的下述建议：制定关于功能体系、通信结构和一般要求的标准；一制定关于在单元（间隔）层和变电站层之内和之间的通信标准；制定关于过程层和单元（间隔）层之内和之间的通信标准；一制定关于继电保护信息接口配套标准。临时工作组制定了继电保护设备信息接口配套标准IEC60870-5-103（DL/T667），并已出版。图1所示为变电站自动化系统的通信接口的一般结构，功能块之间接口并不代表物理设备的物理接口，它们是“逻辑接口”，即它们是独立于实际通信系统。图1所示为IEC各个委员会负责制定相关设备的标准；这些委员会必须密切合作，为了保证密切合作所提到的委员会派专家参加、负责制定IEC61850标准系列的工作组。远方控制中心(NCC)
站层功能
间隔单元
·控制
。计量
·扰动记录器
·其他功能
仪用互
TC14,TC17
7技术服务
·保护
·扰动记录器
仪用互
TC14,TC17
注：逻辑接口2（远方保护）和远方控制中心（NCC）接口超出本标准系列的范围。图1SAS的逻辑接口
6制定一个适用标准的方法
6.1概述
采用如下三种方法制定一个适用标准：功能分解、数据流和信息建模。DL/Z860.12004
功能分解是为了理解分布功能组件间的逻辑关系，并用描述功能、子功能和功能接口的逻辑节点表示。
数据流是为了理解通信接口，通信接口应支持分布功能的组件间交换信息和功能性能要求。信息建模用于定义信息交换的抽象语义和语法，并用数据对象类和类型、属性、抽象对象方法（服务）和它们之间关系表示。
6.2功能和逻辑节点
标准的目的是规定各项要求，并提供个框架以达到由不同供应商提供的智能电子设备（ED）的互操作性。
分配到智能电子设备和控制层的功能并不是固定不变的。它和可用性要求、性能要求、价格约束、技术水平、公司策略等密切相关。因此标准应支持功能的自由分配。为了使功能自由分配给智能电子设备，由不同供应商提供的设备（物理设备），并常驻在设备的功能之间应具有互操作性。功能分成由不同智能电子设备实现的许多部分，这些部分之间彼此通信（分布式功能），称为逻辑节点的这些部分的通信性能必需支持智能电子设备所要求的互操作性。变电站自动化系统的功能是控制和监视，以及一次设备和电网的继电保护和监视。其他（系统）功能是和系统本身有关的，例如通信的监视。功能分成三层：变电站层、间隔层、过程层。图1所示的SAS逻辑接口表达得不够充分，没有站层功能间以及不同间隔功能间的逻辑接口，因此设计了一个新的包含更多的逻辑接口结构。图2为变电站自动化系列接口模型，即本标准系列的基础。
DL/Z860.12004
变电站层
间隔／单元层
远方保护
过程层
?远方控制(NCC）
过程接口
技术服务
传感器
高压设备
注：接口的序号用在本标准系列的其他部分，采用的记法没有其他意义。图2变电站自动化系统接口模型
图2各接口的意义：
IF1：在间隔层和变电站层之间交换保护数据；保护
执行元件
IF2：在间隔层和远方保护之间交换保护数据（超出本标准系列范围）；IF3：在间隔层内交换数据；
IF4：在过程层和间隔层之间CT和VT瞬时数据交换（例如采样值）；IF5：在过程层和间隔层之间交换控制数据；IF6：在间隔层和变电站层之间交换控制数据：IF7：在变电站层和远方工程师工作站之间交换数据；IF8：在间隔层之间直接交换数据，特别是快速功能（例如联锁）；IF9：在变电站层之间交换数据；IF10：在变电站层和控制中心之间交换控制数据（超出本标准范围）。远方保护
变电站自动化系统设备可物理地安装在不同功能（站、间隔、过程）层。即图2的物理解释。注：在通信环境下功能分布可采用广域网、局域网、过程总线技术实现。功能不受单一通信技术的约束。过程层设备典型的为远方/O、智能传感器和执行器（见图2）。间隔层设备由每个间隔的控制、保护或监视单元组成。变电站层设备由带数据库的计算机、操作员工作台、远方通信接口等组成。为了达到上述标准化的目的，所有变电站自动化系统的已知功能被标识并分成为许多子功能（逻辑节点）。逻辑节点常驻在不同设备内和不同层内。图3所示功能、逻辑节点和物理节点（设备）之间的关系。
位于不同物理设备的两个或多个逻辑节点所完成的功能称为分布的功能。因为所有功能在一些通路内通信。当地功能或者分布功能的定义不是唯一的，它依赖于执行功能步骤的定义，直到完成功能。当实现分布功能，丢失-个LN或丢失包含的通信链路时引起的反映为，例如功能可完全地闭锁，或（如果合适）将功能降级以弱化故障的影响。注：功能的实现超出本标准系列的范围。6
逻辑节点
SY,SWTrCH
DIST.PROT
O/CPROT
BREAKER
同期的断路器开合
距离保护
过流保护
物理设备1一变电站计算机：2一同期开关设备；3一带过流功能的距离保护：DL/Z860.1—2004
物理设备
4一间隔控制单元；5，6电流和电压仪用互感器；7一母线电压仪用互感器图3功能、逻辑节点和物理节点之间的关系本标准系列（DL/T860）对所有已知的功能按下述各项进行了描述：-功能的任务；
功能的启动准则；
功能的结果和影响；
-功能的性能：
功能分解；
-和其他功能的交互作用。
注：在DL/T860中不对功能进行标准化。DL/T860.5对所有相关逻辑节点按下述各项进行描述：按照它们大多数公共应用领域进行分组；功能的短文本描述；
如果合适的话，采用EEE设备功能序号（仅对继电保护和某些继电保护有关的逻辑节点，见IEEE标准C.37.21996)；
用表格和功能描述来表示功能和逻辑节点之间的关系；用表格描述被交换的通信信息片。包括它们的属性，例如数据完整性的通信信息片传输的“动态”要求已经由CIGRE34.03工作组完成，其结果已经用报告形式发表并被DL/T860所采用。为了简化起见，按照变电站自动化系统要求，不同的报文类型分配通信信息片见表1。表1报文的类型
快速报文：跳闸
快速报文：其他
中速报文
低速报文
命令，简单报文
测量值
DL/Z860.12004
生数据报文
文件传输功能
时间同步报文a
时间同步报文b
具有访间控制的命令报文
3变电站拓扑结构
表1（续）
从变送器和仪用互感器输出的数据大型文件
时间同步，站总线
时间同步，过程总线
由站HMI输出的命令
如前面所述，功能要求和变电站规模无关。对于全部性能要求，有必要确定不同类型和规模变电站的数据流（总线负载）。为此分析了有代表性的典型变电站的类型，得到了数据流的结果（见DLT860.5）。图4为典型的中压和高压变电站的例子。变电站的全部类型描述参见附录B。变电站类型的标识，例如下面用到的D1-2，字母D表示配电变电站，字母T表示输电变电站。第1个数字代表变电站规模（小、中、大），数字越大变电站规模越大，第2个数字代表同一变电站规模的不同类型。
a)D1-1
c） T1-1
b)D1-2
d) T1-2
图4典型中压和高压变电站的例子6.4动态情况
计算了典型变电站正常状态和最坏条件下逻辑接口的数据流，表2列出的是T1-1型变电站。数据流仅包含信息比特，不包含协议或报文开销。8
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