1. IEC61850 协议介绍
IEC 61850 是定义 变电站 自动化系统 中 设备 及设备之间相互交互的 国际标准。
给出英文定义：IEC 61850 is the international standard for defining devices within substation automation systems and how they interact with one another.
主要用于变电站 内部设备 之间的通信，包括保护设备、控制设备、监控设备等。其功能为，提供高级数据建模功能，支持复杂的继电保护和控制应用。
而IEC 60870-5-104（简称IEC 104）是针对 远程 监控和控制系统的通信标准，主要用于电力系统的 远程监控和控制，如从 控制中心 到 远程终端设备 的通信。其功能为， 提供基本的数据传输和远程控制功能，适用于较简单的远程测控应用。
1.1 和IEC 60870-5-104的区别
| 项目 | IEC61850 | IEC 60870-5-104 |
|---|---|---|
| 协议栈 | 基于制造报文规范（MMS）、GOOSE（通用对象面向事件的子站事件）和SV（采样值）等多种通信协议。 | 基于TCP/IP协议栈。 |
| 通信模式 | 支持面向对象的通信、事件驱动的通信和流式数据通信。支持实时通信，适合保护和控制设备的快速响应需求。 | 主要是轮询/响应模式和单向命令模式。数据传输较为简单，适用于定期采集和控制命令的发送。 |
| 数据建模 | 使用对象模型（如逻辑节点和数据对象）进行数据建模，便于复杂系统的实现和维护。 | 采用较为简单的点号表示法，没有复杂的对象模型。 |
| 数据传输 | 支持高频率的数据传输，适合实时性要求较高的应用，如保护设备的快速动作和事件报告。 | 适合中低频率的数据传输，通常用于非实时的远程监控和控制 |
| 传输性能 | 能够实现毫秒级的通信延迟，满足高实时性要求。 | 通常有较高的通信延迟，适用于对实时性要求不高的应用场景。 |
| 配置 | 采用自描述和自动配置技术，便于系统的扩展和维护 | 采用传统的配置方式，需要人工干预 |
| 扩展性 | 支持灵活的系统扩展和设备互操作性，适应未来智能电网的发展需求。 | 扩展性较差，适合固定结构的系统。 |
1.2 IEC61850 的系统层级
IEC61850按照变电所从逻辑上将系统分为3层： 站控层、间隔层和过程层。
- 站控层（ Station Level ）
这是变电站自动化系统的最高层，负责整个变电站的控制和监控， 这里安装了变电站的控制系统和人机界面 (HMI)，就像变电站的“指挥中心”，负责协调和管理整个变电站的运行。 - 间隔层（Bay Level ）
这是介于站控层和过程层之间的一层，管理和控制具体设备的操作，例如断路器和保护继电器， 它在设备之间进行数据交换。就像变电站的“中层管理者”，负责具体设备的操作和控制。 - 过程层（Process Level）
这是变电站自动化系统的最底层， 直接与电力设备（如传感器和执行器）交互，采集实时数据和控制命令。就像变电站的“工人”，直接执行电力设备的测量和控制任务。
ACSI 用于层级之间的数据交换。
1.3 IEC61850 的系统服务
IEC 61850标准的服务实现分为三部分：MMS服务、GOOSE服务和SV服务。
- MMS服务
MMS服务用于IEC 61850标准中的 站控层（ Station Level ） 和间隔层（Bay Level ）之间通信标准。它通过使用实际设备的面向对象建模方法，实现了网络环境中不同制造设备之间的互操作性。 - GOOSE服务
GOOSE（通用面向对象变电站事件）是IEC 61850中的一种快速消息传递机制，用于在变电站中的IED（智能电子设备）之间传输重要的实时信号。 - SV服务
SV（抽样值）用于过程级的抽样值传输，这是智能变电站中最常用的用于实时测量数据的服务。
1.4 IEC61850 的规范标准
IEC 61850标准分为多个部分，每个部分都涉及变电站自动化的特定方面。
- IEC 61850-1：这一部分提供了标准的介绍和概述。它解释了基本原则、标准的目的以及变电站自动化系统的一般架构。
- IEC 61850-2：这一部分涵盖了变电站和设备建模的数据和通信模型。它定义了用于变电站自动化的电力系统设备的抽象数据模型和通信服务。
- IEC 61850-3：这一部分涉及一般要求。它概述了变电站内数字通信和数据交换的一般要求、规范和测试程序。
- IEC 61850-4：这一部分规定了系统和项目管理方面的内容。它涵盖了系统工程过程的指导方针，包括系统规范、设计、实施、测试、调试和维护。
- IEC 61850-5：这一部分提供了功能和设备模型的通信要求。它规定了变电站内各种功能和相关设备模型的通信要求。
- IEC 61850-6：这一部分涉及与智能电子设备（IEDs）相关的电气变电站通信的配置语言。它定义了在基于IEC 61850的系统中配置IEDs的语言和规则。
- IEC 61850-7：这一部分规定了基本通信结构。它定义了变电站自动化系统中信息交换的基本通信服务和模型。
- IEC 61850-8：这一部分定义了IEC 61850的特定通信服务映射（到MMS和ISO/IEC 8802-3）。它规定了如何将IEC 61850-7中规定的服务映射到特定的通信协议。
1.5 IEC61850 不同实现版本
| 协议实现 | 开源状态 | 实现语言 | 易用性 |
|---|---|---|---|
| 美国的MMS-EASE | 闭源，收费 | ANSI C | 难度大 |
| 中国的YX-PIS | 闭源，收费 | 标准C | 比较容易 |
| 德国的libIEC61850 | 开源版GPL/商业版本 | C，JAVA， PYTHON | 介于以上两者中间 |
libIEC61850 早期由个人开发维护，后期由MZ Automation接手并提供商用服务。除了开源版本的功能之外，商业许可证还提供访问高级 SCL/SCD/CID 文件解析器（支持 C 和 C#/.NET），从而便于从 SCL 文件创建和配置服务器数据模型。此外，商业许可证确保您能获得专业的支持和维护服务。
