・智能配电系统・ 低压电器（２０１１Ｎｏ．１７） ＩＥＣ ６１８５０标准工程实践与 应用展望 路小俊， 杨合民， 张毅， 胡 国 （国网电力科学研究院，江苏南京２１０００３） 摘要：ＩＥＣ ６１８５０标准是基于网络通信平台的变电站自动化系统唯一国际标准， 是智能化变电站建设的指导标准。在对ＩＥＣ ６１８５０标准工程实践现状进行全面调研的 路小俊（１９８０一）， 基础上，从过程层设备、间隔层设备、站控层设备、全站网络、一致性测试与调度通信等 方面对ＩＥＣ ６１８５０标准工程实践现状进行了分析，讨论了ＩＥＣ ６１８５０标准工程应用所面 男，工程师，硕士， 从事电力系统自动 临的问题，并对今后的发展方向进行了阐述。 关键词：ＩＥＣ ６１８５０：面向通用对象的变电站事件；智能变电站；现状及发展 化的研发：ｌ＝＝＝作。 中图分类号：ＴＭ ６３１：ＴＭ ７３４文献标志码：Ｂ文章编号：１００１—５５３１（２０１１）１７— ００３５－０４ Ｐｒｏｓｐｅｃｔ ｏｆ ＩＥＣ ６１８５０ Ｓｔａｎｄａｒｄ ｉｎ Ｅｎｇｅｅｒｉｎｇ Ｐｒａｃｔｉｃｅ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ＬＵ Ｘｉａｏｊｕｎ， ＹＡＮＧ Ｈｅｍｉｎ， ＺＨＡＮＧ Ｙｉ，ＨＵ Ｇｕｏ （Ｓｔａｔｅ Ｇｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１０００３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩＥＣ ６１８５０ ｉｓ ｔｈｅ ｎｅｗ ｓｔａｎｄａｒｄ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｇｕｉｄｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｐｒｏｊｅｃｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＩＥＣ ６１ ８５０ ｗａｓ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｄｅｖｉｃｅ，ｂａｙ ｄｅｖｉｃｅ，ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ，ｎｅｔｗｏｒｋ ｓｔｕｒｃｔｕｒｅ，ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｄｉｓｐａｔｃｈ ｃｅｎｔｅｒ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ．Ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＩＥＣ ６１８５０ ｉｎ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ＩＥＣ ６１８５０ ｗａｓ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｉｔ ｗｉｌｌ ｂｅ ｕｓｅｆｕｌ ｔｏ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＩＥＣ ６１８５０ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｓｍａｒｔ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＩＥＣ ６１８５０；ｇｅｎｅｔｉｃ ｏｂｊｅｃｔ ｏｒｉｅｎｔｅｄ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ ｅｖｅｎｔ；ｓｍａｒｔ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ；ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｒｏｓｐｅｃｔ ０ 引 言 版作为今后智能变电站建设发展的依据。 ＩＥＣ ６１８５０标准自从２００４年正式出版以来， １ ＩＥＣ ６１８５０标准工程实践现状分 我国电力系统管理与信息交换标准化技术委员会 以此为基础制定了相应的ＤＬ／Ｔ ８６０，用来指导国 ＩＥＣ ６１８５０数据是广义的概念，即电子式互 内变电站自动化系统新一轮建设和发展，形成以 感器、ＧＯＯＳＥ、ＭＭＳ任意采用一种均在统计范围 ＩＥＣ ６１８５０标准为指导的数字化变电站建设趋 内。随着智能电网的发展建设，ＩＥＣ ６１８５０标准 势。在数字化变电站推广应用期间，国家电网公 成为智能变电站建设的基础，截至２０１０年底，国 司提出了智能电网的发展规划，智能变电站的发 家电网公司范围内又有７座智能变电站试点工程 展将成为今后变电站的建设和发展方向。为此， 投运。随着智能变电站全面推广建设，ＩＥＣ ６１８５０ 有必要对ＩＥＣ ６１８５０工程建设应用的实际状况进 标准将得到更加全面和深入的应用。 行总结，明确当前建设所取得的成功经验和面临 １．１过程层设备 的问题，并以此为契机，进一步以ＩＥＣ ６１８５０第二 一次设备智能化是当前过程层设备研究的重 杨合民（１９７８一），男，工程师，硕士，从事变电站自动化的研发工作。 张毅（１９７５一），男，工程师，从事变电站自动化的研发工作。 一３５— 低压电器（２０１１Ｎｏ．１７） 要内容。基于ＩＥＣ ６１８５０标准的电子式互感器是 数字化变电站的关键技术之一，现阶段通过技术和 经济上的比较，认为在１１０ ｋＶ及以上电压等级的 变电站中采用光学原理互感器有优势；而在３５ ｋＶ 及以下，以线圈式应用为主 Ｊ。与互感器紧密相关 的合并单元，早期所采用的通信协议绝大多数都是 基于９－１标准，但该标准已经被ＩＥＣ废除，因此９．２ 标准成为数据采集的唯一标准。采样同步是数据 采样所涉及的一个重要技术问题，目前统计显示， 绝大多数都是ＧＰＳ同步、ＩＲＩＧ—Ｂ对时。ＩＥＥＥ １５８８ 网络对时的方式是今后的发展方向，但其对设备和 交换机要求较高，目前应用较少。 开关设备智能化也是当前过程层设备的重要 内容。数字化变电站早期建设阶段通常采用开关 设备加智能操作箱的模式，在智能变电站建设阶段 则增加了状态监测的内容。开关设备智能化领域 总体进度相对缓慢，还需要进一步加快建设进度。 目前所提出的智能一次设备包含智能开关、 智能变压器、可控电抗器等 ｊ。２００９年，国家电 网公司提出了以“测量数字化，控制网络化，状态 可视化，功能一体化，信息互动化”为特征，强调 “测量、控制、计量、检测、保护”融合设计的一次 设备智能化建设方案，指明了今后一次设备数字 化、智能化的发展方向Ｅ４－５］。 总而言之，电子式互感器目前虽然有大量工 程应用，但稳定性和可靠性还有待进一步改进和 提高，典型的有屏蔽接地、抗干扰和电磁问题，温 度、振动及外磁场干扰等因素；同时，内部积分器 的稳定性也需要改善和提高。 １．２间隔层设备 国内二次设备的几大制造企业在ＩＥＣ ６１８５０ 标准制订之初就一直进行跟踪，具有基于ＩＥＣ ６１８５０标准的全套的设备（保护、测控、合并单元 和智能操作箱等）；并参与了国调中心组织的６ 次互操作性试验，互操作性能逐步提升。从某一 角度上看，是二次设备制造企业推动了ＩＥＣ ６１８５０ 标准的发展和深入应用。 １．３站控层系统 基于ＩＥＣ ６１８５０标准的变电站的站控层系 统，主要是指后台监控系统，早期的数字化变电站 还包含五防、录波等。在目前智能变电站规划中 涉及的内容就更多，增加了状态监测、安全防护等 ３６一 ・智能配电系统・ 内容。但总体上看，站控层系统主要是针对与问 隔层设备进行彩信通信。目前绝大多数制造企业 的后台监控系统都支持ＩＥＣ ６１８５０标准的彩信通 信。 １．４全站网络 变电站的网络拓扑主要有总线型、环型、星型 以及混合型。基于ＩＥＣ ６１８５０标准的变电站网络 架构涉及站控层与间隔层之间的通信、间隔层和 过程层之间的网络。。 。 站控层与间隔层之间采用ＭＭＳ网络通信，在 当前工程中采用的有单星型网、双星型网、环形 网、双网单ＩＰ、双网双ＩＰ等多种模式，但以双星型 网居多。间隔层和过程层之间的通信，具体又分 为ＧＯＯＳＥ通信网络和采样网络，其中，ＧＯＯＳＥ网 络绝大多数是采用双星型网络架构。在采样网络 中，大多数采用点对点的方式（采用该方式的数 字化变电站初期采用９－１标准）。在上述三个网 络中，实际工程有５０％以上的ＭＭＳ网采用冗余 方式；ＧＯＯＳＥ网络中有７０％的站采用＿『冗余结 构；采样网络中采用冗余方式的只有１０％左右， 绝大多数都是单一网络或者点对点方式。从实际 工程建设也可看出，星型网络结构为绝大多数变 电站所采用，而冗余网络也是组网的主流方式。 １．５一致性测试 实现各厂家智能设备之间的互操作是 ＩＥＣ ６１８５０标准的主要目的之一。由于对ＩＥＣ ６１８５０建模理解上的差别，需要一种手段保证该实 现是与协议标准相一致。一致性测试虽不是一种 完全无遗漏的测试，但相对于其他类型的测试，一一 致性测试能够大大提高协议实现之间互操作的概 率，具有测试结果可比较、测试代价小等特点 。 从早期数字化变电站和当前智能变电站试点 工程的情况来看，对于采用多个厂商设备的变电 站，比较注重统一建模和一致性测试，而一家总包 的数字化变电站这方面工作相对滞后，一般仅要 求通过第三方测试即可，甚至没有要求。 １．６ ＩＥＣ ６１８５０与调度端的连接 当前绝大多数变电站都是采用站控层 ＩＥＣ ６１８５０转ＩＥＣ ６０８７０—５．１０１／１０４的方式。 ＩＥＣ ６１９７０／ＩＥＣ ６１９６８是控制中心级的不同能量 管理系统（Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ，ＥＭＳ）系统 之间的互操作国际标准，ＩＥＣ有意在控制中心和 ・智能配电系统・ 低压电器（２０１１Ｎｏ．１７） 变电站之间仍然采用ＩＥＣ ６１８５０通信标准，但涉 及到ＩＥＣ ６１９７０定义的ＣＩＭ模型和ＩＥＣ ６１８５０定 中程度低、总体投入较高、监测结果的准确性无法 检验等问题也充分暴露出来，需完善和提高。 智能化的一次设备将是未来智能变电站的重 要组成部分，一次设备智能化也应成为智能变电 义的信息模型之间的转换和融合问题，有可能需 要定义新的信息模型来适应和融合这种变电站和 控制中心之间的不同的需求。 ２ ＩＥＣ ６１８５０工程应用存在的问题 ２．１数据模型需完善 国内将其全部接收并翻译的ＤｌｆＴ ８６０标准 中的模型不能满足国内继电保护和自动化系统的 功能要求，部分内容与国内的习惯和实际应用需 求不符，不少在国内广泛使用的保护模型需要扩 充。在工程实用化过程中各个厂家按自己的理解 对逻辑节点进行了扩充，但在扩展这些不能满足 要求的逻辑节点时，各厂家理解不同，扩展的方式 不同，模型扩展随意性较大，造成差异化。 为提高ＩＥＣ ６１８５０实用化程度，需要对标准 和模型扩充以及扩充原则作出进一步的标准化规 定，以规范ＩＥＣ ６１８５０的应用，提高其可操作性。 虽然，当前已有国网范围内的ＩＥＣ ６１￣５０工程应 用模型指导规范，但涉及的模型数量还是有限，很 多保护类型都没有涉及，如电容器保护、电抗器保 护等，尤其是今后智能一次设备的发展，状态监测 模型也亟需规范。 ２．２过程层设备发展缓慢 基于ＩＥＣ ６１８５０标准变电站在过程层通过智 能终端、互感器和合并单元等方式实现了信息数 字化，简化了二次系统设计，提高了全站数字化、 信息化程度。但应看到，就技术而言，电子式互感 器在电力系统的应用时间尚短，需要一个逐渐完 善和成熟的过程，以及与其他系统配合和磨合的 过程。实际应用中也发现一些问题，主要集中在 稳定性、可靠性、与二次系统配合性等方面 Ｊ。 目前，由于历史及技术原因，数字化变电站在 “智能化一次设备”方面进展相对缓慢，仅限于通 过智能操作箱与一次设备接口实现网络化的操控 和接人，故远未达到一次设备智能化所要求的状 态监测和评估¨ 。究其原因，针对断路器、变压 器等一次设备的状态监测信息的应用尚不是很理 想，抑制了一次设备制造商在智能化技术方面的 技术进步。但在智能变电站试点建设阶段，一次 设备状态监测得到了广泛应用，但设备类型多、集 站的目标之一。因此，应推进一、二次设备的有效 融合，为智能电网的建设提供坚强有力的支撑。 ２．３ 网络安全可靠性考虑 基于ＩＥＣ ６１８５０标准的变电站理念之一，就 是要实现信息共享，而通信网络作为信息共享实 现的物理基础，其重要性不言而喻。特别是在涉 及过程层组网的变电站中，信息通信联系完全依 靠网络，一旦网络出现故障，则二次设备的功能会 受到严重影响甚至失效，直接影响到电网的安全、 稳定运行。 目前，国内电力系统的通信网络安全性、可靠 性研究还不够深入，对通信网络还缺乏实用化的 监测、控制和评估的方法及手段。 ２．４缺乏检测与评估体系 基于ＩＥＣ ６１８５０标准的变电站（包含早期的 数字化变电站和当前的智能变电站）与传统的变 电站相比，有着本质的区别，其技术难度和要求远 远大于后者。由于技术手段的变化，基于ＩＥＣ ６１８５０标准的变电站中的大多数自动化功能都以 数据通信的方式实施，故要求原有的检测调试手 段随之变化，需要尽快研究新的试验方式、手段， 制定全站技术相关试验及检测标准等。为准确把 握全站的运行、维护需求，需要建立有效的检测和 评估体系，对设备单元、系统集成、总体性能三个 方面进行考虑，进而有效评价整体数字化变电站 或智能变电站，才能实现工程建设的有序、有效和 实用化。 ３ ＩＥＣ ６１８５０标准未来发展 ３．１ ＩＥＣ ６１８５０的背景 ＩＥＣ第二版对第一版中所存在的含糊不清的 内容作了进一步修改，针对ＩＥＣ ６１８５０－６部分的 变电站配置语言（Ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ Ｌａｎ— ｇｕａｇｅ，ＳＣＬ）语言进行了完善，增添了实例化智能 电子设备（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ，ＩＥＤ）描述 文件ＩＩＤ和系统交换描述ＳＥＤ文件，所有由ＳＣＬ 定义和描述的信息对象都采用了统一建模语言 （Ｕｎｉｉｆｅｄ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ Ｌａｎｇｕａｇｅ，ＵＭＬ）建模，并给出了 一３７— 低压电器（２０１１Ｎｏ．１７） 具体的ＵＭＬ模型图。在ＩＥＣ ６１８５０Ｇ部分增添了 电能质量和设备监控相关的逻辑节点，对电网实 时运行的稳态、动态和暂态数据都进行了信息建 模，这意味着能够同时处理三态信息的综合性多 功能ＩＥＤ装置将在变电站内得到应用，即原来各 自孤立的测控、保护、故障录波和同步相量测量装 置ＰＭＵ可以融合一体，将对变电站自动化的发展 提供全新的发展方向。ＩＥＣ废除了ＩＥＣ ６１８５００—１ 标准，在ＩＥＣ ６１８５０．９．２标准中增加了“并行冗余协 议和高可靠性无缝环网”，提供了解决方案。 ３．２ ＩＥＣ ６１８５０在电力领域的扩展 ＩＥＣ ６１８５０工程化应用给电力系统的无缝通 信提供了一个实现途径。在ＩＥＣ ６１８５０发布之 初，其面向对象建模的思想就已经被ＩＥＣ ６１４００— ２５所借鉴，从而为风力发电站标准的制定提供了 有力支持¨ 。ＩＥＣ ６１８５０广泛的应用为互操作性 ［提供了实例证明，为此，ＩＥＣ将ＩＥＣ ６１８５０标准进 ］¨ ｊ 行了扩充，尤其在ＩＥＣ ６１８５０￣－４部分进行了扩 展，分别针对水电站、风力发电站和分布式能源领 域制定出相应的逻辑节点，以促进ＩＥＣ ６１８５０标 准更广泛地应用，实现整个电力系统更广范围的 无缝通信。为此，ＩＥＣ ６１８５０第二版的名称已经 从“变电站通信网络和系统（Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｎｅｔ— ｗｏｒｋｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｉｎ Ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｓ）”变为“公用电力 自动化事业的通信网络和系统（Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ Ｐｏｗｅｒ Ｕｔｉｌｉｔｙ Ａｕｔｏｍａ— ｔｉｏｎ）”，表明在未来电力领域，ＩＥＣ ６１８５０将会得 到更为深入和广泛的应用。 ３．３ ＩＥＣ ６１８５０标准在智能电网中的应用 新能源的接入和并网技术是智能电网的重要 功能之一，虽然其不是ＩＥＣ ６１８５０标准的内容，但 对并网的电力连接点ＥＣＰ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｐｏｉｎｔ）的监控信息模型、发电保护、负荷断路器等 已经被纳入到ＩＥＣ ６１８５０．７－４２０中。对新能源的 远方监控也可依照ＩＥＣ ６１８５０．９０－２规范来实施。 鉴于ＩＥＣ ６１８５０在新能源领域的成功应用，ＩＥＣ ＴＣ ５７已经启动了将ＩＥＣ ６１８５０拓展到配电领域的应 用，未来ＩＥＣ将制订一系列有关ＩＥＣ ６１８５０－７Ｘ０的 标准，包括：需求侧管理（Ｄｅｍａｎｄ Ｓｉｄｅ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ， ＤＳＭ）、计量服务（Ｍｅｔｅｒｉｎｇ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ，ＭＳ）、家庭自动 化（Ｈｏｍｅ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＨＡ）、分布式自动化（Ｄｉｓｔｒｉｂ— ｕｔｅｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＤＡ）等领域的共享信息模型定义， 一３８一 ・智能配电系统・ 为未来的智能配电网的研究和建设提供标准和规 范 。 ４ 结 语 智能电网是电网的发展方向，智能变电站是 智能电网的重要组成部分，而早期基于ＩＥＣ ６１８５０ 标准建设的数字化变电站在一定程度上可看成是 智能变电站的初级阶段。因此，现阶段对基于 ＩＥＣ ６１８５０工程应用的现状进行总结和分析不仪 能够为近年来的数字化变电站的建设成果做出！Ｊ＿Ｊ 纳，同时也能为下一步的建设和发展理清思路、指 明方向，尤其是能够对今后智能变电站的建设提 供丰富的工程经验，具有一定的参考意义。 【参考文献】 国家电网公司．ＩＥＣ ６１８５０工程应用深化研究技术 ［ 报告［Ｒ］．北京：国家电网公司，［ ｝２０１０． ［ ［ １ｊ陈天香，］ 王若醒，魏勇．数字化变电站新技术的发 ］寸ｌｊ ］ ］引 展现状及其对行业影响浅探［Ｊ］．电力系统保护 与控制，２００９，３７（７）：８６－９０． 王勇，梅生伟，何光宇．变电站，・次设备数字化特 征和实现［Ｊ］．电力系统自动化，２０１０，３４（１３）：９４— ９９． Ｑ／ＧＤＷＺ ４１０＿２０１０高压没备智能化技术导！ｌ！Ｉｊ ［ｓ］．２０１０． 国家电网公司．智能电网关键设备（系统）研制规 划［Ｒ］．北京：国家电网公司，２０１０． 高翔．数字化变电站应用展望［Ｊ］．华尔电力， ２００６，３４（８）：４７—５３． 辛耀中，王永福，任雁铭，等．中国ＩＥＣ ６ｌ８５０研发 及互操作试验情况综述［Ｊ］．【乜力系统自动化， ２００７，３１（１２）：ｌ一６． 何卫，王永福，缪文贵，等．ＩＥＣ ６１８５０深层次 与 操 作试验方案［Ｊ］．电力系统自动化，２００７，３１（６）： １０３—１０７． 陈文升，唐宏德．数字化变电站关键技术研究＿Ｉ＿ｊ 程实现［Ｊ］．华东电力，２００９，３７（１）：１２４—１２８． 丁书文，史志鸿．数字化变电站的儿个关键技小＝ 问题［Ｊ］．继电器，２００８，３６（１０）：５３—５６． Ｋａｒｌｈｅｉｎｚ Ｓｃｈｗａｒｚ．ＩＥＣ ６１ ８５０ ａｌｓｏ ｏｕｔｓｉｄｅ ｔｈｅ ｓｕｂ— ｓｔａｔｉ０ｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ『Ｃ １∥ １５ｔｈ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ＰＳＣＣ， ２００５：１０３—１１２． Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋｓ ａｎｄ ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ ｐｏｗｅｒ ｕｔｉｌｉｔｙ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ［Ｓ］．２００８． 收稿日期：２０１１—０７—１０ ［ １●Ｊ
