IEC标准

IEC标准（精选8篇）

IEC标准 篇1

1 HBSDT会议介绍

IEC/TC108的HBSDT (基于危险的标准开发组) 工作组于2009年10月20～22日在以色列特拉维夫召开工作组会议, 来自各国家委员会、企业、试验室的专家4 0余人参加了会议。

会议讨论和确定预计在IEC 62368的第二版中增加的有关音频辐射的相关要求、电池和电池电路的要求、对M O V等元器件的具体要求等, 并涉及其他一些内容。

2 IEC 62368标准进展

HBSDT于2002年5月成立, 负责制定新标准IEC62368《音视频、信息技术和通信技术设备的安全》。该标准在2007年11月进展到CDV阶段, 2008年5月进行投票, 投票结果为反对;经过新一轮的修改, 在2008年10月进行讨论后, 于2008年12月进行第2稿CDV投票, 投票结果为通过。

IEC 62368FDIS稿于2009年7月31日发放并由国家委员会投票表决, 10月9日公布投票结果为通过。这样, H B S D T将尽快完成编辑性意见的整理修改工作, 预计于年内发布正式国际标准:IEC 62368第一版 (根据法语版本的翻译进度情况调整时间表。)

3 会议讨论内容

在该标准的制定过程中, 工作组成员认为现阶段对一些技术问题的认识还不够清楚, 在第一版标准中并不能很好地解决, 随着技术的发展和对问题认识的加深, 会逐步得到解决, 并在标准的第二版中包含这些内容。在工作组此前的两次会议上也对各国家委员会提出的未在第一版中覆盖的、需要进一步研究, 并预计要在IEC 62368的下一版本中增加的内容进行了探讨。并且在发布FDIS稿后, 就这些内容的技术提案形成了26个DC文件发布至各国家委员会征求意见。另外还发布了12个未来得及形成DC文件的技术内容提案, 此次会议主要讨论了各国家委员会对这些DC文件的意见和对上述12个技术内容提案进行陈述和讨论, 并对该标准的发展做了总体部署。另外还涉及其他一些内容, 以下按会议议程说明。

●对外部引燃的相关要求已获得SMB批准。TC108决定将其制定的关于外部引燃要求的技术规范IECT S62441《蜡烛火焰对音/视频、通讯和信息技术设备的意外引燃》以TS的形式延长三年维护期, 然后转化为国际标准, 转化工作预计在2010年以NP的形式启动。

●IEC 62368 FDIS稿通过后, 将尽快出版第一版国际标准。HBSDT标准开发工作组也预计转变为MT标准维护工作组继续开展下一版的修订工作, 并计划在三年内出版第二版国际标准。

●大部分国家委员会同意以T S的形式发布对IEC62368标准的原理性解释文件。该文件可以帮助使用者了解IEC 62368的技术要求的背景以及与IEC 60065和IEC60950-1标准的差异。特别工作小组将根据收集的技术意见对该文件进行修改, 并在下次会上与负责IEC60950-1和IEC 60065标准维护的工作组一起讨论其适宜性。

●在发放了26个DC文件后各国家委员进行了投票, 对发布的12个未来得及形成DC文件的技术内容提案也做了讨论。有些修改提案被各国家委员会所接受, TC1 08秘书将与IEC中央办公室协商是否可以把这些技术修改合并到即将出版的国际标准中, 如果不予批准, 考虑将这些内容作为标准的勘误发布。

●值得关注的是声音辐射的讨论。近年来, 由于使用随身听和手机音乐播放功能造成的听力损伤成为社会问题日益受到关注。HBSDT工作组在2007年开始对声音能量源的安全防护要求进行研究。在IEC 62368 FDIS稿中, 只包含了指示性安全防护的要求, 在第二版中预计要加入设备安全防护的要求。日本提交了关于10.4条“声音压力”的草案文件进行讨论, 还包括设备应具有的安全防护要求。

●IEC 62368中包括了锂电池的定义和测试的要求。M.6.1.2条的电池测试“模拟内部故障”实际上就是电池针刺试验。会议决定成立特别小组负责电池章节的内容的修改和完善。

●在北美和ITU-T的要求中, 包含了由于电力碰线和电力感应或安装在户外的导线的牵引线的感应而可能造成的着火危险的要求。会议讨论认为, 在现阶段还没有充分的理由在IEC 62368标准中加入该要求, 建议以TS的形式发布要求。

4 我国开展工作情况

我国是由工业和信息化部电子四所结合部电子产品安全标准工作组对口负责跟踪并参与IEC 62368的制定工作。

对于IEC 62368的发展, 我国一方面重点研究第一版的技术内容, 同时也参与第二版修订内容的研究和跟踪, 为国内企业平稳过渡提供技术支撑。针对本次会议讨论的内容, 我们认为关于外部引燃的要求, 需要引起国内各相关行业的高度重视。关于声音辐射的要求, 我们认为可以扩展到对其他类型噪声 (如背景噪声等) 的要求。关于电池的要求, 我国将联合SC21A对口单位共同研究适当可行的试验方法, 作为技术提案提交到电池工作组。

IEC标准 篇2

关键词:新版 差异 家电

中图分类号:TM925文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)01(b)-0219-01

日前,国际电工委员会(IEC)正式发布了家用电器的第五版通用国际安全标准——《IEC 60335-1:2010 家用和类似用途电器的安全 第一部分:通用要求》,新版相对于旧版进行了大量的内容更新和修正。据统计,2010年1-5月中国出口各类家电产品金额比2009年1-5月增长234.4％,虽然国际电工委员会推荐各成员国最早在标准发布之日起12个月后最晚在标准发布之日起36个月内开始执行标准内容,但是不排除部分国外进口商提前要求出口企业按新版标准进行认证和生产,可见,此新版标准的实施将对我国家电出口产生比较重要的影响。由于篇幅所限,本文仅对新版中比较重要的差异部分展开讨论。

第5版今年6月才发布,更新和修改了大量内容,稍微总结下:更新了标准的内容,使其与规范性引用文件的最新版本保持一致;更新了可编程保护性电子电路的功能性安全要求,软件评估的流程更新,包括附录的更新;更新了第29章,开关电源电路产生的高频电压的判定有据可依;更新了30.2章节,新增小质量部件和防火材料免试验的规定;删除了部分注释,同时将部分注释转化为标准正文;本文结合具体标准对新版进行剖析。

家电产品的智能化程度越来越高,功能和控制方式越来越先进,旧版的可编程保护性电子电路的测试方案已经不能满足新形势下的要求了。新版22.46章节对可编程保护性电子电路的测试做了新的要求,同时取消了旧版中(已在新版的定义中删去了B和C级软件的定义)。原版中22.46章节为:在保护性电子电子电路使用的软件,应为B级别或者C级软件。通过附录R评估软件是否合格。新版中22.46的大意为:如果使用可编程保护性电子电路的器具符合本标准,那么此软件需要有方法去控制附表R1所罗列的失败,失效情况。如果必要,根据部分2的特殊要求软件需要符合附表R2的要求。

表1为附录R中表R1的表头(仅供参考):

从表头可知,新版的测试流程非常详细,从CPU,寄存器,程序计数器,打断处理,时钟,记忆体,内部数据通道,寄存地址,外部连接,调速到外围输入输出,都有对应的IEC60730-1章节要求和测试大纲,可见电工委员会已经意识到软件评估相应标准需要与时俱进。

开关电源作为优秀的能源转换装置,随着家电信息化程度越来越高,近年来已经普遍地被使用在家电产品上了。使用开关电源的电路必然会产生高频电压,但是旧版的绝缘要求并没有明确的对高频电压的绝缘有具体的要求。新版的推出很好的弥补此问题。

新版第29章相对旧版第29章增加了有关于IEC60664系列标准的要求。新版中,对于2类保护的印刷线路板,保护之前的导体的空间距离要满足IEC60664-3中的要求。新版29章中各节都加入了对高频电压部分是否符合IEC60664系列标准的要求,与旧版原有的判定进行综合考虑。而在旧版中,并没有提到是否需要符合IEC60664系列标准,原因在于,制定旧版的时候,开关电源在家电产品上的运用并不是十分普及,所以高频电压的电路当时并未被考虑,反观信息类产品的标准,早已经引用了IEC60664系列标准。

第30章也进行了相当篇幅的修改。新版30.2章节,新增了对质量小于0.5克的非关键性元件的防火试验不适用的判断的描述。新版30.2.1增加了材料等级符合IEC60695-2-12中最低550摄氏度的等级的材料可不做550摄氏度灼热丝试验,以及样条材料的厚度需符合或者接近IEC60695-2-12相关要求的描述。另外,新版30.2.4增加了符合VTM-0(ISO9773)的材料也可免去针焰试验。

以上是个人认为新版比较重要的变动。同时,新版标准的最大特征是首次提及采用美国UL60335系列标准。随着全球化进程的推进,家电安全标准领域也由IEC和ANSI/UL各自为战转为统一转变,此举意味着2大标准体系的未来可能的融合,将进一步减少全球技术性贸易措施,降低家电产品的安全认证费用,加快家电产品的流通。

作为从业人员,撰写本文仅希望作为新版实施前的探索,为产品检测单位、行业协会、生产企业以及外贸公司提供适当的参考,同时希望和同行一起共勉,进一步加大对国外新法规标准的研究、宣传和应用力度,确保产品符合国际相关要求。

参考文献

[1]IEC 60335-1:2010 家用和类似用途电器的安全 第一部分:通用要求

IEC标准 篇3

高压交流隔离开关和接地开关新标准是各检测中心和试验站对高压交流隔离开关和接地开关进行检测的依据, 正确理解该标准的新增内容, 才能提高试验人员的技术水平和能力, 更好的对此类产品进行型式试验。与IEC 62271-102:2001-12 (第1版) [1]相比, IEC 62271-102:2013-02 (1.2版) [2]主要修改了接地开关的术语定义, 对额定短时耐受电流 (Ik) , 额定峰值耐受电流 (Ip) 和额定短路关合电流的术语定义进行了补充。GB 1985—2004《高压交流隔离开关和接地开关》修改采用了IEC 62271-102:2001-12 (第1版) [3]。扩大了额定接触区静触头由软导线支撑和由硬导线支撑时的额定电压及额定端子静态机械负荷的额定电压范围。修改并增加了接地开关短路关合能力的验证内容。增加了附录G短路电流关合试验的替代试验方法和附录H金属封闭气体绝缘开关设备中隔离开关装配电阻器的规定要求。

文章详细介绍了高压交流隔离开关和接地开关国际标准IEC 62271-102:2013-02 (1.2版) 与IEC 62271-102:2001-12 (第1版) 的技术差异, 以供相关技术人员进行参考。

1 术语和定义差异

新标准中对E0级接地开关的定义强调了不具备短路关合能力, E1级接地开关的定义增加了具备承受两次短路关合操作的能力, 而非在备注中标明, 修改了E2级接地开关 (适用于52 k V及以下的接地开关) 适合于输配电系统中使用的且满足本标准一般要求及具备承受五次短路关合操作能力。新标准中增加了3.4.105.4 M0级接地开关 (适用于接地开关) , 3.4.105.5组合功能接地开关和3.4.105.6切换点。新标准中3.6.106 (机械开关装置的) 人力操作增加了人力操作的接地开关不应该具有短路关合能力。

2 额定值差异

新标准中将额定短时耐受电流 (Ik) 和额定峰值耐受电流 (Ip) 的定义修改为:在接地开关和组合功能接地开关组合成整体的额定短时耐受电流 (Ik) 和额定峰值耐受电流 (Ip) 时应分别等于组合功能接地开关的额定值, 除非另有规定;额定短路关合电流在接地开关和组合功能接地开关组合成整体的额定短路关合电流时应等于组合功能接地开关的额定关合电流的峰值, 除非另有规定。

新标准中4.102额定接触区增加了静触头由软导线支撑时推荐的接触区额定电压为800、1 100、1 200 k V;增加了静触头由硬导线支撑时推荐的接触区额定电压为1 100、1 200 k V。新标准中额定端子静态机械负荷的额定电压扩大为1 100~1 200 k V。

3 型式试验差异

新标准中对6.101接地开关的短路关合能力试验的验证进行了修改并补充了试验相关细节, 强调了接地开关短路关合能力试验。修改了一般试验条件, 及关合短路电流时接地开关的性能和关合试验后接地开关的状况。新增加了接地开关试验的布置、试验频率、试验电压、短路关合电流试验、试验线路、试验程序、试验失效和型式试验报告的内容。

3.1 一般试验条件

新标准修改了6.101.1一般试验条件, 对具有短路关合电流能力的E1和E2级接地开关, 按6.101.7的程序在一个关合试验系列中分别经受两次 (E1) 或5次 (E1) 关合操作。对组合功能的接地开关, 接地功能的短路关合试验后, 无中间维修, 紧接着应在连接位置做其他功能的短路关合试验。接地功能的短路关合试验后, 无中间维修时, 组合功能接地的短路关合试验应在新的组合功能接地开关上进行, 先于其他功能至少一个短路关合试验。

3.2 接地开关的试验布置

新标准增加了6.101.2接地开关的试验布置。接地开关应在安装和使用的典型条件下进行试验, 涉及连接线、支撑物、外壳和尺寸。

接地开关的操作设备应按规定方式进行操作, 特别提醒的是, 如果是在带电、液压、气体条件下操作接地开关, 则它需在最低供电和压力下操作。

对于充气接地开关, 需要在最低功能气压下进行绝缘和关合操作试验。

注: (1) 如果不增加触头的合闸速度, 为了方便测试线圈电压, 合闸操作可以增加到获得连续的合闸时间。 (2) 为了方便获得准确的合闸时间, 在切换点可以引用电动或气动释放闩。 (3) 为了远程控制的目的, 可以通过一种配置来操作独立手动操作的接地开关。 (4) 为了试验目的, 测量行程特性可能是必要的, 例如使用行程记录仪。

3.3 试验频率

新标准增加了6.101.3试验频率。接地开关在额定频率下进行试验, 偏差为±10%。

然而, 在频率50 Hz或60 Hz, 试验峰值系数2.6或更高可满足两个频率的要求。明确要求了实验在50 Hz或60 Hz条件下进行, 与实际电网运行频率相同, 提高了等价性。

3.4 试验电压

新标准增加了6.101.4试验电压:

(1) 三相试验, 相间施压的平均值不得低于额定电压Ur, 未经制造商同意也不得超出这个值的10%。每级平均值和施加电压的偏差不得超过5%。

(2) 单相试验, 施加电压不得少于相对地值, 未经制造商同意也不得超出这个值的10%。对触头接触瞬间有偏差的接地开关, 合闸超过额定频率的半个周期过程中, 非有效接地中性系统中, 施加电压不得少于相对地值的1.5倍, 有效接地中性系统中, 不得少于相对地值的1.3倍。增加了首开极系数1.5 (非有效接地) 和1.3 (有效接地) , 使单相试验替代三相试验更具有等价性。

为了方便试验或试验设备的限制, 可以选择替换的试验方法。替换的试验方法见附录G。

3.5 短路关合电流试验

新标准增加了6.101.5短路关合电流试验。在关合试验过程中, 短路电流应该根据峰值电流和对称方均根电流表述。接地开关, 每相0.2 s的对称电流值应该至少是额定短时耐受电流的80%。预期峰值电流应该等于额定短路关合电流 (Ima) , 偏差为-0%~+5%。短路电流的持续时间至少为0.2 s。

接地开关应该能在电压波的任何一个点让弧前电流产生。两个极端情况如下:

(1) 电压波峰值时关合, (偏差为-30~+15°) 产生一个对称短路电流和最长弧前时间。

(2) 电压过零时关合, 没有预击穿, 产生一个完整的不对称短路电流。为了获得完整的不对称电流, 测试b) 时可以降低施加的电压进行试验。

在关合电流试验时要满足两个极端条件: (1) 在电压峰值处关合, 偏差为-30~+15°, 试验为50 Hz时与峰值时刻的偏差为-1.67 ms和+0.83 ms, 60 Hz时与峰值时刻的偏差为-1.4 ms和+0.7 ms。 (2) 在电压过零时关合, 偏差没有说明, 可理解为偏差为零, 但在实际试验时难以满足零偏差, 要求偏差尽可能小。

3.6 试验线路

新标准增加了6.101.6试验线路。关合试验应使用三相试验线路或单相试验线路。三相试验包括:

(1) 不同相之间的相互作用;

(2) 操作机构上的应力 (在一个共同操作机制的情况下) 。

三极接地开关应使用三相电路进行试验。然而, 额定电压大于52 k V接地开关的单相试验在下列情况下是允许的:

(1) 每极分别存储合闸能量的多封闭式或露天式接地开关;

(2) 后极操作的接地开关。

未接地中性点线路或固定接地中性点线路的关合电流试验的严谨性都是等同的。因此, 为了涵盖有效接地中性系统和无效接地中性系统的应用, 三相短路关合试验可以用其中的任何一条试验线路进行试验。

3.7 试验程序

新标准增加了6.101.7试验程序。E1级按2C-操作和单个空载O在中间的顺序进行试验, 如C-O (空载) -C, 除非试验室需要在合闸中间加更多的空载次数。

E2级接地开关, 试验顺序是2C–x–2C–y–1C, 其中x和y代表空载试验的任意次数。

2C的操作包括C–O (空载) –C, 除非试验室需要在合闸中间加更多的空载次数。两个合闸操作的时间间隔没有要求。一个试验顺序过程中不允许维修。

由于极的不同期性或不同极中弧前不同启燃性, 可能在一个极上发生高于额定值的峰值关合电流。在特别的情况下, 如果一个极中的电流比其他两个极的电流晚开始流失几毫秒。如果接地开关在这样的情况下失败, 则认为接地开关有故障。试验过程中需要达到表1中要求的关合电流和弧前时间。

注:然而对不同相而言, 通常在短路关合能力试验中, 接地开关的触头合闸速度应足够快, 以便在同一试验中同时达到最大弧前时间和最大峰值电流。

3.8 关合短路电流时接地开关的性能

新标准对6.101.8关合短路电流时接地开关的性能进行了修改, 明确规定:具有额定短路关合电流的封闭接地开关在短路关合试验时, 不得有火焰、液体、气体或其他物质喷出壳外。敞开式开关, 火焰或金属部件不得喷射到制造厂规定的界限以外, 且不能危害界限以外的操作者。

3.9 关合试验后接地开关的状况

新标准中修改了6.101.9关合试验后接地开关的状况。将仅“短路关合性能可能降低”改为“绝缘性能不得降低, 短路关合性能和短时耐受电流性能可能降低”。

另外新标准中新增了接地开关需要满足的检验条件:

(1) 机械条件:每次操作后, 仅连接处轻微移位是允许的。然而, 根据5.5和5.6要求的条件, 电动操作设备的额定值, 或5.105中手动操作 (使用正常操作手柄) 设备值的120%, 接地开关能合闸和分闸。

(2) 电气连续性:空载操作后的外观检查通常检查接地开关的电气连续性。如有质疑, 需根据IEC 62271-1中6.10.3测量电气连续性。

(3) 绝缘要求:外观检查通常检查上述要求。如有质疑, 根据6.2.11的条件检查进行电压试验。大于72.5 k V额定电压可以使用IEC 62271-100中6.2.11条款中替代方法。如果适用, 需使用气体绝缘的最小功能压力。对永久性密封的接地开关, 电压试验的条件检查是强制的。

3.1 0 失效试验

新标准增加了6.101.10失效试验。在失效试验的情况下, 比标准中要求的多做几次短路关合试验是必要的。其中的一个或更多的试验参数不符合标准要求则为失效试验。这包括例如, 电流、电压和时间因素以及励磁涌流要求 (如果指定) 和合成试验中的附加功能。

标准中的偏差可能使试验或多或少的比较苛刻。考虑表2中四种不同的情况。

未检修接地开关的情况下, 试验方式的无效部分可能会重复。在这种情况下, 试验报告应包括参考的无效试验。然而, 在附加试验过程中, 接地开关发生故障的情况下, 或制造商要求的情况下, 接地开关可以修复并重复完整的试验方式。如果因技术原因, 不能记录个人操作的任何记录, 个人操作不能视为无效。可以假设以另外的方式提供证据, 即接地开关未失效并且满足规定的测试值。

3.1 1 型式试验报告

新标准增加了6.101.11型式试验报告。所有型式试验的结果都必须在型式试验报告中记录, 包括足够数据以便证明符合该定额。应该包含足够信息, 这样可以确定测试接地开关的重要部分。参考IEC 62271-1中6.1.2条款。试验报告应包含6.101.2、6.101.4、6.101.5、6.101.6和6.101.7规定的信息。需提供典型的示波图和类似记录, 以便确认下列信息: (1) 峰值和方均根值0.2 s的关合电流; (2) 施加电压; (3) 关合时瞬时电压值; (4) 弧前时间。应包括接地开关支撑结构的一般信息。如果适用, 应记录试验过程中使用的操作设备信息。

4 附录差异

新标准中新增了附录G短路电流关合试验的替代试验方法和附录H金属封闭气体绝缘开关设备中隔离开关装配电阻器的规定要求。对短路电流关合试验的替代试验方法, 新标准中明确提出了总则和替代方法, 对金属封闭气体绝缘开关设备中隔离开关装配电阻器的规定要求, 新标准中明确提出了概述、正常和特殊使用条件、定义、额定参数、设计与结构和型式试验的内容。

5 结语

从标准的演变来看, IEC 62271-102:2013-02 (1.2版) 《高压开关设备和控制设备第102部分:交流隔离开关和接地开关》紧密结合了产品的特点, 详细规定了接地开关的短路关合能力试验的验证, 使产品性能和安全可靠性得到了提高。

摘要：介绍了高压交流隔离开关和接地开关标准IEC62271-102:2013-02 (1.2版) 的修订情况, 该标准对接地开关短路关合能力的验证进行了详细规定, 与旧版本IEC62271-102:2001-12 (1版) 进行了比较, 分析了新旧标准在术语、定义、额定值、型式试验和附录等方面的差异, 以供相关技术人员进行参考。

关键词：接地开关,IEC62271-102标准,差异,短路关合

参考文献

[1]IEC62271-102:2001-12 High-voltage switchgear and controlgear–Part102:Alternating current disconnectors and earthing switches[S].

[2]IEC62271-102:2013-02 High-voltage switchgear and controlgear–Part102:Alternating current disconnectors and earthing switches[S].

IEC标准 篇4

11月4~9日, 来自全球十几个国家的60余名代表参加了在日本东京举行的IEC/TC100音频视频及多媒体系统与设备标准化技术委员会年会, 会议顺利完成了战略咨询组 (AGS) 、战略维护组 (AGM) 、技术领域 (TA) 、项目工作组 (PT) 及全体代表大会等各项议程。

年会期间讨论了超高清显示技术、可穿戴设备、汽车电子多媒体监控系统、音视频产品易用性、机器人辅助设计等标准研究组的工作进展报告, 与会各国专家就智慧城市、可穿戴设备应用场景、人工辅助听力设备、有线/无线充电设备、电子书、IPTV、碳排放等行业热点进行了广泛交流, 进一步明确IEC/TC100近期工作重点和方向。

经过近几年持续不断的努力, 中国主导的IEC 62753《用于DTMB系统的地面数字电视接收机》即将于2015年正式发布为IEC国际标准, 这是中国DTMB技术国际标准化工作的又一重要成果。在智能电视领域, 中国牵头的智能电视概念模型和智能电视集成服务框架标准已通过工作组讨论, 即将进入委员会草案阶段。此外, 中国将牵头起草超高清显示技术术语、透明显示器测量方法、微型扬声器测量方法等数项国际标准文本草案, 持续推动我国技术标准的国际标准化进程。

IEC标准 篇5

IEC 60870标准是国际电工委员会(IEC)为适应电力系统及其他公用事业的需要而制定的关于传输规约的一系列标准,自颁布以来已陆续被转化为国家和电力行业标准[1]。在该系列标准中应用最为广泛的是IEC60870-5系列配套标准,包括《DL/T634.5101-2002基本远动任务配套标准》(等效采用IEC60870-5-101)和《DL/T 634.5104-2002采用标准传输协议集的IEC60870-5-101网络访问》(等效采用IEC60870-5-104)用于远动终端与调度自动化主站之间的通信[2,3];《DL/T 719-2000电力系统电能累计量传输配套标准》(等效采用IEC60870-5-102)用于计量终端与电能计量系统主站之间的通信;《DL/T 667-1999继电保护设备信息接口配套标准》(等效采用IEC60870-5-103)用于继电保护设备和控制系统之间的信息交换[4]。在实践中发现由于多种原因导致上述规约标准在应用中存在问题,设备互操作性较差,影响信息的准确和可靠传输。本文将对应用中存在的问题进行分析,提出解决方案,为提高标准应用水平提供借鉴。

1 应用中存在的问题及分析

应用中存在的问题主要表现在设备间无法互联、数据类型和功能不支持、通信稳定性差等方面,严重影响远动、计量和保护等信息传输到调度主站和控制命令的执行。导致这些问题的原因是多方面的,主要有:

1)对规约的理解和实现存在差异

上述配套标准作为IEC60870系列标准的一部分,在编制时大量引用了其他标准的内容,如层次结构、数据类型、应用功能等,理解起来存在一定困难;同时配套标准定义了互操作选项,不同的互操作选项也会导致差异;另外标准中对一些细节未作明确规定,导致在实现上随意性较大[5]。

2)缺乏有效的检测手段

虽然不同设备、甚至同一设备的不同软件版本都宣称实现了标准,但由于缺乏有效的检测手段,无法对其规约实现的标准化进行确认,在规约软件的研发、入网测试、出厂验收以及运行的各个环节都对产品质量无法把握,以至出现设备投入运行后还要修改程序的情况,严重影响了设备的稳定性和可靠性。

3)无序扩展

随着应用系统功能的拓展,对传输的信息类型和应用功能有了新的要求,需要对标准进行必要的扩充。由于没有统一的扩充原则,各方纷纷自行定义,造成了多种版本并存的混乱局面,给运行和维护带来难度。

2 解决方案

为了提高设备的互操作性,保证标准的贯彻和实施,就需要针对以上原因分别制定相应的对策。以下将从三个方面提出解决方案:

2.1 制定规约标准实施规范,统一规约理解和实现

规范对标准进行系统、完整和全面的说明,统一厂家和用户对规约的理解和实现[6]。

2.1.1 制定实施规范的原则

规范的编写建立在完全理解配套标准和所引用的所有IEC 60870-5系列标准的基础上,不能有与标准冲突或者会导致歧义的内容,所有术语、图表必须正确、严谨。规范的结构和编写规则符合《DL/T 800-2001电力企业标准编制规则》。

规范的编排合理、清晰,使初学者或者对规约标准不熟悉的人也能全面了解和掌握,可以作为操作手册和开发指南。

互操作选项的确定和细节的规定遵循实用、高效和全面的原则,在满足应用需求的前提下尽可能简化。

扩展的原则必须结合实际并兼顾应用的需要和技术的发展,并与用户和设备厂家充分沟通协商一致。

2.1.2 主要内容

对标准做出详细完整的说明。规范在全面理解标准的基础上对配套标准做出系统、完整、正确的说明和解释,包括帧格式、数据格式、应用功能等。这部分的重点在于对通信过程做出明确说明,包括交互的报文以及细节。

明确互操作选项。

规范对标准中未明确规定但会影响规约实现的内容做出规定,比如各种功能的逻辑关系、应用功能的使用条件等。

对如何根据实际需求对标准进行扩展提出原则要求。

2.2 对规约实现一致性进行测试

为了保证实施规范的正确执行,必须要对规约实现进行严格测试。以下就测试需要的测试规范和测试工具进行讨论。

2.2.1 测试规范主要内容

制定测试规范就是将实施规范内容逐项分解,使之具有可操作性和可测试性[7]。测试规范应包括:

测试方案:说明测试的环境、工具和对被测对象的要求。

测试步骤:测试步骤可以按应用功能来划分。IEC60870系列标准是分层结构的,在测试应用功能过程中可以对帧格式、数据格式、通信过程进行分层验证,提高测试效率。

测试记录表格:按照测试步骤设计记录表格,可以清楚显示测试结果。

测试结果评价原则:明确对测试结果的评价办法,以便指导开发人员对规约实现软件进行修改。

制定中可参考《IEC60870-5-6规约一致性测试导则》,可根据实际需要简化和组合;同时应引入否定测试理念,测试对通信异常情况下的处理,更大程度地保证可靠性和容错性。

2.2.2 测试工具主要功能

模拟功能:能模拟主站和厂站与被测设备进行通信。当模拟主站时能主动建立通信连接、发送各种命令、接收数据和事件信息;模拟厂站时能监听主站的连接请求、响应主站的各种命令、模拟数据变化和事件并上送。

人机界面:显示接收的数据和事件信息;实时显示通信报文,并能分层解释报文,对报文中不符合标准和规范的地方应能自动判断并告警提示。

组合测试功能:工具的测试应高效,能将不同的测试内容合并测试,比如在测试某一应用功能时可以同时测试帧格式、数据格式和状态标志等。测试项目可单步人工执行,也可以多个功能合并连续执行,并可任意组合实现自动执行。工具应具有连续测试能力,可以测试规约实现的稳定性。

离线分析功能:能保存通信报文并提供离线分析功能。通信报文以时间和测试对象为单位存储,包括通信时间、报文原码、分层解释。在离线状态下可通过打开纪录文件还原报文。

目前,能完成规约一致性测试的第三方工具很多,其中最著名的是荷兰KEMA公司的测试工具UnIECim,在实际应用中效果很好。

2.3 建立质量保证体系,全过程监督保证标准的执行[8]

标准的应用,涉及到研发、测试、调试、运行等多个环节,只有通过建立质量保证体系,通过全过程监督标准的实现和应用,才有可能完全发挥标准的特点和优势。

2.3.1 质量保证体系的建设原则

标准化:为保证产品在长期的使用过程中能够具有良好的兼容性,必须严格按照标准来执行。

公正性:在质量保证体系中,除了涉及到生产厂家和用户外,还引入第三方-独立的检测机构,保证整个质量体系在建设过程中具有广泛的代表性和公正性。

全面性:质量保证贯穿于产品研发、出厂、入网验收、现场安装、日常维护等方面,从而全面保证规约的应用。

互动性:体系中的各个环节相互联系,各个成员之间相互沟、反馈。建立运行保证体系促进了生产厂家、用户的工作更加协调、有序,不光能指导厂家进行产品研发和生产,还可以协助各方有效地工作。

2.3.2 质量保证体系的运行

从图1可以看出,运行保证体系从三个方面进行考虑,一个是制造企业的产品研发和生产,第二个是检测机构的测试工作,第三个是应用系统的建设和使用过程,三方在不同阶段相互配合,才能保证整个质量保证体系运行有效。其中监测环节是中心,通过检测将产品研发和应用联系起来,为产品入网、升级和运行提供技术支持。

在体系的各个阶段所作的工作和要达到的目标都不相同。如在入网检测环节中是为了检验系统或设备的规约实现是否满足实施规范的要求,在此基础上保证不同厂家设备之间的通信具有良好的兼容性和互操作性;在现场验收中则检查系统参数的配置是否正确,数据点表是否对应,可以提高调试效率,避免因错误而对主站系统造成的冲击。

3 应用情况

我们在华中电网范围内开展了配套标准的标准化工作,取得了良好效果。在工作中坚持了广泛参与、独立测试和全面推广的原则。

在实施规范的编写过程中,我们组织华中六省(市)自动化部门专业人员和有关制造厂家技术人员参加了讨论和修改。各方以书面返回意见,在广泛听取各方意见上对规范进行修订并最终定稿。

独立测试机构的引入保证了整个标准化工作在公平、标准和规范的环境下进行。测试机构在规约测试方面的丰富经验能帮助厂家和客户弥补彼此对标准认识和应用的偏差,起到了很好的桥梁作用。我们组织了全网范围内的测试,对在全网范围内已投运和计划入网的远动设备、电能计量设备及相应主站的规约实现进行测试,测试结果对各应用单位通报,作为设备性能评价依据和评标工作中的技术依据。

此项工作得到了各单位的大力支持和协助,并已得到广泛应用。一些省(市)都把项目成果作为电能计量系统、EMS系统建设中的重要技术指导和规范。同时,建立的运行保证体系也已在多个基建工程和运行维护中得到应用,保证了基建工程中信息的顺利接入;同时在日常维护中发现了已投运的设备存在的问题,消除了隐患。

4 总结

通过上述工作,规范了IEC 60870-5系列配套标准的应用,不仅提高了设备互操作性,保证了信息的传输可靠,提高系统运行稳定性,解决了对规约应用各自为政的混乱局面,还使技术人员对标准的应用水平得到提高。

参考文献

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IEC标准 篇6

IEC 61850是国际电工委员会负责电力系统控制及其通信的相关标准的第57技术委员会(IEC TC57)制定的关于变电站自动化系统结构和数据通信的一个国际标准,目的是使变电站内不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,实现“一个世界、一种技术、一个标准”[1]。

在制定IEC 61850标准的过程中,美、德、荷兰等国都建有示范工程,而应用IEC 61850的数字化变电站技术是我国十一五重点研究课题,目的在标准制定和产品研发方面追赶国际先进水平。IEC 61850标准的正在我国电力系统普及发展,而符合IEC 61850标准的设备的开发,需要对标准的深刻理解与掌握,本文对IEC 61850的相关技术进行研究与讨论。

1 IEC 61850的内涵分析

1.1 IEC61850 技术特点分析

IEC 61850规约体系完善,相对于基于报文结构的传统规约,应用面向对象技术的IEC 61850有明显的技术特点和优势[2]。

(1) 系统分层技术:

IEC 61850明确了变电站自动化系统的三层结构:变电站层、间隔层和过程层以及各层之间的接口意义。将由一次设备组成的过程层纳入统一结构中,这是基于一次设备如传感器、执行器的智能化和网络化发展。

(2) 面向对象的建模技术:

为了实现互操作性,IEC 61850标准采用面向对象技术,建立统一的设备和系统模型,采用基于XML的SCL[3]变电站设备通信配置语言来全面的描述设备和系统,提出设备必须具有自描述功能。自描述、自诊断和即插即用的特性,极大方便了系统的集成,降低了变电站自动化系统的工程费用。

(3) 抽象服务通信接口技术:

IEC 61850为实现无缝的通信网络,提出抽象通信服务接口(ACSI)[4],接口技术独立于具体的网络应用层协议,与采用何种网络无关,可充分适应TCP/IP以及现场总线等各类通信体系,而且客户只需改动特定通信服务映射 (SCSM),即可完成网络转换,从而适应了电力系统网络复杂多样的特点。

1.2 IEC 61850标准的本质内涵

作为下一代变电站的无缝通信标准,IEC 61850充分借鉴了变电站通信、计算机、工业控制等领域的长期经验[5]。在IEC 61850鲜明技术特点的背后,是IEC 61850与以往变电站通信标准的实质性差别,而理解IEC 61850的本质是应用IEC 61850的基础。

IEC 61850是变电站自动化通信标准,通信标准的本质目标是实现双方快速准确的理解相互传达与接收到的逻辑信息命令,并正确执行命令。由于各设备生产商生产的智能电子设备,可能采用不同的芯片、不同的硬件架构、不同的嵌入式系统,它们组成了一个复杂的异构环境系统,所以变电站中设备之间的通信是一个复杂的分布式信息交互问题。变电站设备要实现互操作实际就是解决如何在异构环境下实现数据交换的问题。IEC 61850标准制定的思路与以往IEC 60870等标准在解决信息表达与传输问题方面相比上存在着根本的区别,主要是借鉴了近些年来计算机解决异构环境领域的常用的ASN.1,XML等技术来解决变电站中的信息交互问题,因此IEC 61850标准的本质可以理解为是解决变电站中异构环境下数据交换问题的一个实现方案。

IEC 61850标准充分综合了ASN.1与XML两种技术的各自优势,利用ASN.1的二进制编码信息传输效率优势,用它作为主要的实时信息交互通信方式,利用XML直观与带自描述特性在XML 1.0版本的基础上推出了变电站配置语言SCL,用于描述变电站系统的结构与智能电子设备的能力及定义通信参数等。如图1所示。W2G组织提出了要将MMS映射到XML,采用XML技术来代替MMS协议中的ASN.1编码,所以ASN.1与XML两者正在不断的相互借鉴发展。

2 IEC 61850中XML配置的运用

2.1 基于XML的变电站配置

变电站配置描述语言(Substation Configuration Description Language,SCL)是IEC 61850规定的基于XML 1.0,利用其自描述特性主要用于智能电子装置能力描述和变电站系统与网络通信拓扑结构描述的语言[6]。IEC 61850-6部分规范了SCL语言规范了装置所含有的逻辑节点、数据集、报告控制块、站内连接方式、IP地址等通信配置等[7]。由于XML技术已经受到众多软件集成商如微软、IBM,SUN等的支持,开发人员可以方便的处理XML文档,对XML的处理独立于操作系统平台、编程语言等等[8]。因此采用SCL语言描述以后使得变电站系统集成变得更为简单,各厂商一致采用IEC 61850-6与IEC 61850-7对变电站的抽象模型框架提供的IED就可以通过各自的IED配置工具和系统配置工具通过对XML文档的解析、读取数据,进行配置信息的交互。各厂商对配置文件实现解析与处理过程可能不同,但采用了相同的变电站描述结构和相同的参数,最终就能相互理解,这是IEC 61850互操作性体现之一。

图2为一个变电站系统配置的最基本描述情况,SCL至少有以下几个元素,Header,Substation,Communication,IED,DataTypeTemplates。Header元素定义了SCL配置文件的修改历史记录版本号、修改的时间、修改的原因、何人最终修改等。

2.2 变电站配置的流程与技术

配置的主要流程如图3所示,配置的过程主要分为四步,首先是厂家提供的IED配置器工具将产生IED设备的ICD能力描述文件,然后传递到系统的子站端,根据系统的集成规范SSD以及系统端的配置器,生成系统端的描述文件SCD,再将SCD发送回IED的配置器,最终获得IED的配置文件CID。配置文件主要包含如何进行通信,在系统所处的位置的描述,相关的链接通信节点,以及报告节点、数据集设置等相关约定,同时ACSI到MMS映射的实现、MMS通信服务过程中需要借助CID配置文件,解析出其中相应的数据信息作为参数,比如GOOSE报文的接收端MAC地址。

通过采用XML的配置可以实现装置的功能自动组合,装置内的程序可以通过直接修改配置文件而动态的改变装置所具有的功能,比如修改逻辑节点或者数据集等,从而实现装置侧的程序通用,对于厂家而言,可以实现一个通用的通信程序,然后根据具体特定装置功能需求,设计配置不同的XML文件即可实现不同装置的通信。最理想的IEC 61850通信程序(见图4)的明显优势在于:程序一次编译完成,可以只需要简单的修改配置文件就可以应用到各个装置设备中,综合自动化后台通过读取装置配置文件就可以自动创建数据库实现装置接入与生成。

3 IEC 61850应用安全问题

IEC 61850的应用依赖于一个安全的网络环境。因此,当前电力系统在解决了信息异构集成问题后,突出面临的一个问题就是如何构造一个安全的网络通信系统,WG15已经开始专注于电力数据和通信安全领域,来保证电网的安全运行[9]。

电力系统安全防护重点在实时控制系统[10],IEC 61850标准在变电站分层中提出了过程层,并在这一层也采用以太网通信完全替代原来传统的硬接线方式。由于在过程层中诸如跳闸的GOOSE报文要求在4 ms内到达通信接收的另一端,与以太网在变电站层和间隔层相比需要保障更高的安全可靠性,因此,如何保障变电站内过程层网络的安全性问题比以往显得更为突出和重要。从应用安全的角度出发,基于IEC 61850的变电站通信系统应具备以下防御措施:

(1) 采用VPN技术解决端到端的数据安全问题。主要采用隧道技术、加解密技术、密钥管理技术、使用者与设备身份认证技术等四项技术来保证安全。通过安全策略和安全规则的制定,把网络划分成不同的安全区域,控制VPN通道内不同的安全区域之间的访问,可以进一步减少了内部窃听的风险和不安全因素,使网络的安全性得到进一步的提升。

(2) 采用SSL/TLS加密技术,对变电站通信系统中面向连接通信机制的服务器连接进行授权验证,在对象建模中对不同用户加入访问权限限制,并报告试图进行未授权下的访问操作。

(3) 采用SNMP(简单网络管理协议)来管理变电站通信网络,定期建立数据备份与实施冗余机制。

(4) 建立入侵监测防御措施,建立控制中心安全策略应对措施,基于IEC 61850的变电站通信系统控制中心应采取多层安全机制保证,当受到攻击时可以降低使用情况而不至于系统瘫痪。

除了以上从技术的角度应对电网安全问题外,还应注意人员的管理与安全意识、工程施工等与电网安全运行密切相关的因素。

4 结 语

IEC 61850标准作为未来国际变电站的统一标准,已经在逐步走向成熟。本文为了IEC 61850具体应用中IED设备开发的目的,对IEC 61850的技术特点进行了总结,首次提出IEC 61850标准是对异构信息进行集成的实质内涵,应用XML技术具体对IEC 61850中变电站的配置进行了研究和设计,包括系统配置文件的结构、配置的流程,得到了理想的IEC 61850通信程序模型;针对应用IEC 61850标准电力网络通信的安全问题提出了建议和策略。研究为开发符合IEC 61850标准的变电站通信系统提供了依据。在中高压综合自动化系统中,IEC 61850的性能与优势能得到更多的体现。IEC 61850标准可以有效地解决变电站内设备的互操作问题,作为一致公推的变电站标准必将给变电站自动化系统带来深远的影响。

参考文献

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[9]赵希才,曹冬明,朱晓彤,等.2008年国际大电网会议系列报道:电力系统保护与自动化[J].电力系统自动化,2008(23):5-7.

IEC标准 篇7

此外, MPC-122-K还通过了各类严格测试, 包括计算性能、色彩校正质量/精确度、EMI等, 确保满足ECDIS认证标准所需的质量和可靠性。

Moxa海事专用机产品经理刘先生解释道, “为了确保海上船只的安全, Moxa立即可用的MPC-122-K系列不仅通过各类测试, 还为用户提供了一系列质量保证, 例如3年质保、IP67防护等级、坚固型无风扇设计和40 000小时的MTBF。MPC-122-K系列绝对是专业ECDIS应用的理想选择!”

IEC标准 篇8

制定IEC61850标准的出发点是“同一世界,同一技术,同一标准”,实现互操作是其最终目标之一。但当前变电站自动化和通信技术的发展日新月异,各个国家和地区间的技术发展也不均衡,为了使IEC61850标准有良好的扩展性和广泛的兼容性,标准采用了面向对象的建模技术,实现了功能和具体通信协议的解耦,面向对象的建模技术是IEC61850标准的核心。本文在分析理解IEC61850面向对象建模思想和特点的基础上,以一台典型的线路保护装置为建模对象,详细阐述符合IEC61850标准的保护设备建模过程和结果。

1 IEC61850建模步骤和特点

面向对象的思想就是将每一个对象都封装成相应的属性和服务,属性描述了对象的外部可视性,服务则提供了访问对象属性的方法。具体来讲,要实现对目标对象的IEC61850标准建模,需要遵循以下几个步骤[1,2]。

步骤1:按照“服务器—逻辑设备—逻辑节点—数据—数据属性”的思路建立起目标对象的信息模型,该模型描述了对象的成员和信息结构。

步骤2:根据已定义的14类抽象通信服务接口(Abstract Communication Service Interface,ACSI)确定目标对象的模型服务功能,即外部的操作、访问、控制等信息交换方法。

步骤3:最后通过特定通信服务映射(Specific Communication Service Mapping,SCSM)映射到具体通信协议上,实现具体的通信功能。

步骤4:工程应用中,还需要根据IEC61850-6部分定义的变电站配置语言(Substation Configuration Description Language,SCL)描述装置的信息模型和模型服务功能,以满足不同装置间的配合。以上4个步骤介绍的四个基本部分:信息模型、模型服务、特定通信服务映射和SCL配置文件的关系如图1所示[1]。

这四个基本部分相互关联但又彼此独立,信息模型和模型服务相互分离,符合面向对象属性和服务分离的思想。模型服务和具体通信协议集也相互分离,这样ACSI就完全独立于具体通信协议,只需要修改相应的SCSM就可以适应不同的通信协议,具有良好的扩展性和可移植性。SCL文件完成对信息模型和模型服务标准化定义的配置功能。可以总结出,信息模型和模型服务共同组成了建模的“内核”,这一内核至关重要,它完整地阐述了目标对象的内涵和功能,是实现互操作的两个基础。

逻辑节点是信息建模的重要概念,它被定义为将应用功能分解得到的最小实体,是具有数据交换功能的最小部分。建模采用逻辑节点作为主要的基本构件去合成变电站自动化系统的功能,IEC61850-7-4部分定义了共13组约90个逻辑节点,其中关于保护和保护相关功能的有2组共38个逻辑节点。数量之多足能反映出保护对于变电站自动化和电力系统安全可靠运行的重要性。

2 线路保护的信息模型

2.1 逻辑节点名的实例化

IEC61850-7-2对逻辑节点类进行了通用性定义。IEC61850-7-4定义了兼容性逻辑节点,它是逻辑节点类的特例,继承了类的通用性定义,根据具体应用功能定义了相应的数据和逻辑节点名。如距离保护逻辑节点名为PDIS,瞬时过流逻辑节点名为PIOC,带时限过流逻辑节点名为PTOC等,直接使用这些逻辑节点名在许多场合下可能会造成误解,这些误解主要来自两个方面。

误解一:保护区段的误解,即N段式保护就会对应N个相同的逻辑节点名。

误解二:保护原理的误解,即可能出现两种或多种不同保护原理共用同一逻辑节点的情况。如工频故障分量距离保护也可以使用距离保护逻辑节点PDIS。因此有必要在基本逻辑节点名的基础上进行实例化,IEC61850-6对其进行了定义,如图2所示。

图2中,前缀名是一串英文字母,表示逻辑节点所属于的逻辑设备信息,或逻辑节点自身的功能信息,建模时就能避免误解二的情况;引用号是数字,可以用来标示保护区段,如用数字1、2、3分别表示Ⅰ段、Ⅱ段、Ⅲ段。对逻辑节点名的实例化应根据一些常规的表述习惯,且一定要在SCL配置文件中进行说明[3]。

对逻辑节点名的实例化只是修改标识名,没有对逻辑节点本身进行修改。根据实际需要还可以创造新的逻辑节点,或者增加已有逻辑节点所包含的数据,但这都是基于现有逻辑节点,或逻辑节点的现有数据不能满足需求的前提下进行的。对逻辑节点或数据的扩展也一定要进行说明。

2.2 服务器和逻辑设备

信息模型的主要承载者是逻辑节点和数据。服务器和逻辑设备在建模过程中只是用于代表一定的结构信息,不代表应用信息[4]。它们按照一定的要求对逻辑节点进行划分,使建立起来的信息模型更具层次感。文献[5]将保护装置看成一台服务器,按功能划分了4个逻辑设备:保护、数据采集、I/O、人机接口。为了方便说明建模思路,本文只对核心的保护功能逻辑设备进行阐述。

2.3 逻辑节点

所选线路保护装置的主保护为纵联距离方向保护和纵联零序方向保护;后备保护为工频故障分量距离保护、三段式距离保护和两段式零序电流延时保护;另外具备自动重合闸功能。

对照保护功能及相关功能逻辑节点组,选取需要的逻辑节点并实例化,建立如图3所示的逻辑节点描述的功能图。

图3中,距离方向元件逻辑节点Dir PDIS、工频故障分量距离保护逻辑节点FFCPDIS、三段式距离保护逻辑节点PDIS1(2、3)是从PDIS扩展定义而来;零序方向元件逻辑节点Dir Zero PIOS是从PIOS扩展定义而来;两个延时段零序电流保护逻辑节点Zero PTOS1(2)从PTOS扩展定义而来;保护配置逻辑节点PSCH实现对两端量的综合判断,确定故障点位置;电网振荡检测/闭锁逻辑节点RPSB用于检测系统振荡并闭锁距离保护Ⅰ、Ⅱ段;自动重合闸逻辑节点RREC对应于重合闸功能;保护跳闸逻辑节点PTRC连接多个跳闸输入,形成一个传递给断路器逻辑节点XCBR的公用跳闸信号;物理装置信息逻辑节点LPHD和逻辑节点零LLN0是所有逻辑设备必备的两个逻辑节点,前者表示物理设备的公共信息,如铭牌、设备健康等,后者表示逻辑设备的公共数据,不仅包括逻辑设备的运行模式和行为等信息,还包括逻辑设备数据集,如定值、压板信息等,此外还包括五类可选的控制块信息[6]。

2.4 数据对象

IEC61850-7-1中将逻辑节点的数据按照其信息含义分为了五类:公共逻辑节点信息类、状态信息类、定值类、测量值类、控制类。保护功能逻辑节点组中的逻辑节点都不包含“控制类”数据,个别包含“测量值类”数据,都包含余下三类数据,这三类数据的逻辑关系可用图4来表示。

图中,虚线框内的算法是不可视,不属于建模的内容,工频故障分量距离保护能使用距离保护逻辑节点PDIS正是源于算法的不同。算法直接关系保护性能的优劣,是微机保护的核心。

实线框内的三类数据是可读的,“公共逻辑节点信息类”数据表示对逻辑节点的整体描述;“定值类”数据表示算法的输入变量;“状态类”数据表示算法的输出结果,它就地产生不能远方改变。逻辑节点的数据都有必选和可选之分,以PDIS为例,选取必要的数据列于图5中,图中括弧内的字母表示数据所属的公共数据类(Common Data Class,CDC)。每个数据都是所属CDC的特例,查找IEC61850-7-3中的CDC列表就能找出对应的数据属性。

对保护用逻辑节点数据的选择主要集中在“定值类”,它与保护算法实现的性能直接有关。如根据图5选择的数据就可以确定出距离保护用的特性圆,如图6所示。

Po RCh为特性圆的直径长度,表示整定阻抗的幅值;Lin Ang表示整定(线路)阻抗角;Pct Rch、Pct Ofs分别为图中所示直径在第一、三象限的百分比,即距离保护正、反向保护范围。需要说明的是从PDIS选取另外的定值类数据,还可以确定出距离保护的多边形特性曲线,由此也从细节上反映出IEC61850的广泛兼容性,在定值设置时必须按照上述规定进行。其他逻辑节点的数据也可做类似地分析。

3 线路保护的模型服务

抽象通信服务接口(ACSI)用来规范信息模型对外信息交换的接口和过程,每类ACSI又对应若干个通信控制块。ACSI有两种分类方法:一是根据服务的模式分为客户机/服务器模式、发布者/订阅者模式。前者主要针对控制、读写数据值等服务,后者针对快速和可靠的数据传输服务;二是根据IEC61850-5部分定义的传输时间要求,分成了7个等级:快速报文、中速报文、低速报文、原始数据报文、文件传输报文、时间同步报文、访问控制命令报文[7]。参考上述分类方法,与线路保护功能相关的ACSI可以分为以下四类:

(1)服务器、逻辑设备、逻辑节点、数据的操作

这类ACSI服务采用的是客户机/服务器模式,对传输时间的要求不高,属低速报文类型,传输延时要求≤500 ms。这类ACSI服务对线路保护装置的服务器、逻辑设备、逻辑节点、数据的操作如图7所示[8,9],图中左边第一列即为ACSI服务名,所有的操作需要客户机事先发出请求,服务器做出相应的响应,响应有正确响应和错误响应之分,IEC61850-7-2部分对各种请求和响应的格式都做了具体的规定。由于保护装置的数据多为状态值或定值,对应数据属性的功能约束一般不可写,因此对数据的操作没有“Set Data Value”(设置数据值)项。

(2)GOOSE服务

GOOSE服务主要针对跳闸、断路器位置等信号的传递,采用的是发布者/订阅者模式,对传输时间的要求高,属高速报文类型,在配电间隔的传输延时要求≤10 ms,在输电间隔的传输延时要求≤3 ms。跳闸信号的GOOSE服务示意图如图8所示,在逻辑节点LLN0中需要定义跳闸信息的GOOSE控制块(GOOSE Control-Block,Go CB),以区别其他GOOSE服务。图中,“Send GOOSEMessage”(发送GOOSE报文)服务最为重要,它由事件触发发送,不需要订阅者事先请求,保证了跳闸等重要信息的实时传输,IEC61850还规定了数据重传机制,保证订阅者能可靠的接收到此类重要数据;“Get Go Reference”(读GOOSE引用)、“Get GOOSEElement Number”(读GOOSE元素数目)服务是对数据集DATASET的读操作;“Get Go CBValue”(读GOOSE控制块值)、“Set Go CBValue”(设置GOOSE控制块值)是对Go CB的读写操作。

(3)报告和日志服务

这两类服务采用的是客户机/服务器模式,属于低速报文类型。报告服务定义了服务器立即或经若干缓存时间后将组合的数据集传输给客户的机能。报告有缓存报告和非缓存报告两种,其主要区别是缓存报告能够保证传输过程数据的完整性。日志服务定义了将事件顺序地存储在服务器日志中,以备查询的功能。日志记录又可以分为周期记录和时间触发记录两类。

(4)其他服务

包括时间同步、文件传输、定值组控制等服务,它们均采用客户机/服务器模式。保护用的时间同步报文的时间精度至少要求达到±1ms;文件传输报文的传输时间不重要,无具体限制;定值组控制实现对定值组的读取、修改、切换,属低速报文。

以上介绍的所有服务除了时间要求外,标准还规定了数据完整性的要求,此处不再详述。

4 线路保护模型的实现和SCL配置

在线路保护装置的信息模型已建立和模型服务已确定的基础上,通过特殊通信服务映射SCSM将抽象的服务映射到具体通信协议上,符合IEC61850标准的通信就得以实现。线路保护功能的SCSM可以将其分成两个部分[2]:

(1)上行数据的映射,实现报告、监测、控制等操作。该通信网络基于OSI七层模型,上三层使用MMS协议,下四层通常采用TCP/IP协议集。

(2)下行数据的映射,实现跳闸命令、断路器位置等信息的传递,如GOOSE网。为了减少协议解析的开销,GOOSE网采用应用层数据经表示层ASN.1编码后就直接映射到数据链路层的模式,有效的提高了数据传递的实时性。

按照IEC61850的规定,信息模型和模型服务都是通过基于XML语法结构的SCL配置文件来实现的,以实现装置间的无缝连接。以图8中的跳闸信息数据集DATASET的SCL配置为例:

可以看出配置文件描述了DATASET中所含的成员数据,以及这些数据所属的逻辑节点及其实例名、功能约束信息。

除信息模型和模型服务使用SCL配置以外,变电站的拓扑结构以及逻辑节点与变电站功能的关系也是通过SCL配置文件来实现的,以实现装置与系统的无缝连接。

5 结语

IEC61850标准是一个严密复杂的体系,信息模型和建模方法是其核心。只有严格按照标准规定的概念、语法语义和步骤,建立起目标对象完善的信息模型和模型服务,才能保证互操作的实现。本文对一台典型的线路保护装置进行了建模实践,对逻辑节点和数据建模、分层信息交换模型、GOOSE服务模型及映射实现等相关内容进行了详细的分析,以求对学习和实践IEC61850标准有一定的借鉴意义。

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