第12章通信
第 9 章 通信
9.1 概述
本章节主要介绍装置和监控系统通信采用的接口和协议。本装置可选择采用常规电口以太网或光纤以太网通信，通信协议可选用IEC60870-5-103或IEC61850。可通过设置相关的定值来选择对应的通信协议。
需要注意本章节不是重点讨论规约本身，如果需要了解规约相关信息，请参考相关通信协议标准。本章节重点描述本装置所用通信协议的特别之处。
9.2 以太网通信接口
本装置最多可提供3个以太网接口，用于和监控系统通信。对于和以太网相关的参数，可在定值菜单“通信参数”中分别进行设置，详细请参考第7章中相关内容。
当采用常规以太网通信时，通信电缆推荐使用带屏蔽层的双绞线超五类电缆（见下图），提高通信的可靠性；当采用光纤以太网通信时，使用多模光纤作为通信物理媒介。
图9.2.1带屏蔽层双绞线超五类以太网电缆
每个保护装置都连接到一个网络交换机，因此而形成一个星形结构。为了保证通信的可靠性，推荐采用多网冗余通信结构方式；即使一个网络发生通信中断，其它网络仍能正常通信。同时监控系统也连接到该网络交换机，保护装置经网络交换机和监控系统通信。下图为双网冗余结构以太网通信的典型连接图。
监控系统以太网交换机以太网交换机保护装置保护装置保护装置 图9.2.2双网冗余结构以太网通信
以太网通信的波特率为10Mbit/s或100Mbit/s自适应，支持IEC60870-5-103和IEC61850通信协议。
9.3 以太网IEC60870-5-103规约
以太网IEC60870-5-103规约是一个主从式通信协议，且在这个体系中保护装置作为从机。该
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规约是国电南瑞科技股份有限公司按照标准IEC60870-5-103规约为基准进行适当开发的。所有的功能都按照通用分类服务命令的方式来实现。
对于遥测数据为循环主动上送，不需要下发查询命令；对于保护自发事件为主动上送，同样不需要监控系统下发查询命令。
在本装置和监控系统成功建立通信联接后，在总查询过程中，本装置将上送所有组标题信息给监控。
本装置支持ASDU21和ASDU10通用分类服务命令。请参考IEC60870-5-103规约原稿了解更多关于这两种报文的内容。
本装置支持的通用分类服务的信息序号（INF）如下： 1. 在控制方向
INF 240 241 243 244 245 248 249 250 251 2. 在监视方向
INF 240 241 243 244 245 249 250 251 读全部被定义的组的标题 读一个组的全部条目的值或属性 读单个条目的目录 读单个条目的值或属性 结束通用分类数据的总查询(总召唤) 带确认的写条目 带执行的写条目 写条目中止 相关描述 读全部被定义的组的标题 读一个组的全部条目的值或属性 读单个条目的目录 读单个条目的值或属性 对通用分类数据的总查询(总召唤) 写条目 带确认的写条目 带执行的写条目 写条目中止 相关描述 9.4 IEC61850规约
9.4.1 概述
IEC61850是国际电工委员会TC57工作组制定的《变电站通信网络和系统》系列标准，为基于网络通信平台的变电站自动化系统唯一国际标准。
变电站通信体系IEC61850将变电站通信体系分为3层:变电站层、间隔层、过程层。在变电站层和间隔层之间的网络采用抽象通信服务接口映射到制造报文规范(MMS)、传输控制协议/网际协议(TCP/IP)以太网或光纤网。在间隔层和过程层之间的网络采用单点向多点的单向传输以太网。变电
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站内的智能电子设备(IED,测控单元和继电保护)均采用统一的协议,通过网络进行信息交换。 IEC61850建模了大多数公共实际设备和设备组件。这些模型定义了公共数据格式、标识符、行为和控制，例如变电站和馈线设备(诸如断路器、电压调节器和继电保护等)。自我描述能显著降低数据管理费用、简化数据维护、减少由于配置错误而引起的系统停机时间。
IEC61850作为制定电力系统远动无缝通信系统基础能大幅度改善信息技术和自动化技术的设备数据集成，减少工程量、现场验收、运行、监视、诊断和维护等费用,节约大量时间，增加了自动化系统使用期间的灵活性。它解决了变电站自动化系统产品的互操作性和协议转换问题。采用该标准还可使变电站自动化设备具有自描述、自诊断和即插即用（Plug and Play）的特性，极大的方便了系统的集成，降低了变电站自动化系统的工程费用。
本装置所支持的IEC 61850严格按照IEC的相关标准开发，关于规约详细信息请参考IEC 61850标准规约。相关文档可以从IEC的官方网站(http://www.iec.ch)得到。
9.4.2 协议概要
本装置通过以太网方式支持IEC61850中服务器端功能。 9.4.2.1 MMS 协议
IEC61850明确定义了制造报文规范（Manufacturing Message Specification）如何在应用层交换实时数据和监控信息。MMS提供了一整套网络环境下智能电子设备之间交换实时数据和监控信息的一套独立的国际标准报文规范。
MMS的目的是为了规范工业领域具有通信能力的智能传感器、智能电子设备(IED)、智能控制设备的通信行为,使出自不同制造商的设备之间具有互操作性(interoperation),使系统集成变得简单、方便。
MMS规范分为五部分即服务规范、通信协议、工业机器人通信规范、过程控制通信规范、数字控制通信规范。MMS的特点是通过使用MMS使工业系统具有互操作性和独立性。
MMS服务在IEC61850-8-1中映射为IEC61850的抽象数据服务。 9.4.2.2 客户/服务器
这是一种连接导向的通信方式。连接由客户端发起，由用户端控制。IEC61850的客户端通常是变电站中的监控后台。服务器通常是变电站中的设备，如继电保护装置、测控装置等。
9.4.2.3 对等通信
这是一种在变电站设备（如继电保护装置、测控装置等）之间实现非连接导向的高速通信方式。GOOSE就是一种对等通信的方法。
9.4.2.4 变电站配置描述语言(SCL)
IEC61850-6中规定了实现设备互操作性的变电站配置描述语言SCL，通过该语言可以描述IED的基本功能和可以访问的基本信息，可以配置IED 的基本功能和设定IED 装置运行参数，从而实现了设备的互操作。
每个IED包括一个IED能力描述文件（ICD）、配置IED描述文件（CID）。变电站的主接线图存在系统详述文件（SSD）中。整个变电站的信息存在变电站配置描述文件（SCD）中。变电站配置描述文件（SCD）中包含有独立的IED能力描述文件（ICD）和系统详述文件（SSD）的内容。
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9.4.3 服务器数据组织
IEC61850对数据和服务定义了一个面向对象的方法。一个IEC61850物理装置包含一个或多个的逻辑装置。每个逻辑装置可包含多个逻辑节点。每个逻辑节点包含许多数据对象。每个数据对象由数据属性和数据属性元件构成。在各层次上的服务可提供多种功能，比如读、写、控制命令等。 每个IED表示一个IEC61850物理装置。这个物理装置包含一个逻辑装置，这个逻辑装置包含多个逻辑节点。逻辑节点LPHD包含该IED物理装置的信息。逻辑节点LLN0包含该IED逻辑装置的信息。
逻辑节点主要包括以下几种： ? 基本节点：LLN0逻辑节点 ? 开关量：GGIO逻辑节点 ? 模拟量：MMXU逻辑节点
? 保护逻辑节点：PDIF、PDIS、PIOC、PTOC、PTUV、PTUF、PTOV、RBRF、RREC等
逻辑节点 ? 其它节点：LPHD、PTRC、RDRE、GAPC、CSWI、XCBR等逻辑节点
每个节点的具体含义以及对应的数据对象和操作，请参考IEC61850规约中相关部分。
9.4.4 服务器特点和配置
IEC61850的缓冲/非缓冲报告控制模块在LLN0逻辑节点中，用于控制保护跳闸信息，开关量变位信息和模拟量的传送。报告控制模块可以在配置IED描述文件（CID）中配置后通过IEC61850客户端送到IED装置。
本装置支持MMS文件服务，允许从本装置向外传送录波、事件记录以及其它文件。
本装置支持GOOSE服务以对等方式在IED之间传送逻辑闭锁信号、GOOSE跳闸等重要信号。
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