IEC 61850标准的主要特点

        IEC 61850标准吸收了多种国际最先进的新技术，并且大量引用了目前正在使用的多个领域内的其他国际标准。IEC 61850标准涉及系统和项目管理、质量保证和系统模型等多个方面。与传统的IEC 60870 - 5 - 103标准相比，IEC 61850标准不仅仅是一个单纯的通信规约，更是一个十分庞大的标准体系，涉及变电站自动化的设计、开发、工程、维护等多个方面。

        同IEC 60870 -5系列标准相比，IEC 61850标准具有以下突出的技术特点：

1.信息分层

         IEC 61850标准提出了变电站内信息分层的概念，无论从逻辑概念上还是从物理概念上，都将变电站自动化系统分为三个层次，即站控层、间隔层和过程层。IEC 61850定义了层与层之间的通信接口，如图所示。这些通信接口实现了以下功能：①间隔层和变电站层的保护数据交换；②间隔层与远方保护（不在本标准范围）之间保护数据交换；③间隔层内部数据交换；④过程层和间隔层之间采样值交换；⑤过程层和间隔层之间控制数据交换；⑥间隔和变电站层之间控制数据交换；⑦变电站层与远方工程师办公地数据交换;⑧间隔之间直接数据交换（如间隔联闭锁功能）；⑨变电站层内部数据交换;⑩变电站和远方控制中心之间控制数据交换。

 下图是遵循IEC 61850信息分层结构构建的数字化变电站与传统变电站的结构对比。

如图（b）所示，数字化变电站站控层包括监控主机、操作员工作站、远动工作站、工程师工作站、GPS对时装置等，形成全站监控管理中心。站控层提供站内运行人机界面，实现对间隔层设备的管理控制，并通过电力数据网与调度中心或集控中心通信。

        间隔层包括继电保护装置、测控装置等二次设备。间隔层设备汇总本间隔过程层实时数据信息，通过网络传送给站控层设备，同时接收站控层发出的控制操作命令，实现操作命令的承上启下传输功能。间隔层还具备对一次设备的保护控制和操作闭锁等功能。

        过程层包括变压器、断路器、隔离开关、互感器等一次设备及其所属的智能组件（如电子式互感器合并单元、断路器智能终端等）。过程层主要完成模拟量采样、开关量输入/输出和操作控制命令发送等与一次设备相关的功能。

        IEC 61850的“站控层+间隔层+过程层”的分层模式与传统的变电站综 合自动化系统不同。传统的变电站综合自动系统釆用“站控层+间隔层”的两层体系结构，“过程层”功能都是在间隔层设备中实现的。随着电子式互感器和智能断路器的工程应用，现代电力技术的发展趋势是将越来越多的间隔层功能下放到过程层中去。由此可见，IEC61850标准是个面向未来的标准。

2.信息模型与通信协议独立

        IEC 61850标准根据电力生产过程的特点和要求，总结出电力生产所必需的信息传输的网络服务，定义了抽象通信服务接口ACSI（Abstract Communication Service Interface）。ACSI独立于具体的网络底层通信协议（如目前釆用的MMS协议)和具体的网络类型(如以太网)。当需要与具体的网络接口时，只需采用特定通信服务映射SCSM ( Specific Communication Service Mapping),由SCSM映射到具体的通信协议栈。SCSM的内容就是根据需求将ACSI信息模型和服务映射到具体的通信协议。

        众所周知，变电站自动化系统有30年或者更长的生命周期，其功能变化很少，通常情况是随着需求的增加而增加部分功能。相比之下网络通信技术发展迅猛，今后可能会出现更加符合电力生产特点的通信网络。若将来根据需要选用另一种协议替换目前的MMS,只要改变具体的SCSM即可，并不需改变IEC61850已经定义好的各种信息模型。同理，IEC 61850若要对信息模型进行扩充、升级，也不需要改变已釆用的底层通信协议。特定通信服务映射SCSM 的应用为IEC 61850带来了足够的开放性。

        如图所示，IEC61850-7-1/2/3/4定义了电力生产所必需的信息模型和传输服务，可以在较长时间内保持稳定性；IEC61850-8-1和IEC61850-9-2负责将信息模型和服务映射到到具体的通信网络。这种体系 架构大大提升了标准应对通信技术发展的能力，只需改变IEC 61850-8-1 IEC 61850-9-2,就可以选用最合适的通信技术来为变电站自动化系统功能提供支持。

 3.数据自描述

        IEC 60870-5系列标准采用“面向点”的数据描述方法。变电站自身的信息模型在报文中只是一个个没有明显含义的数据，所有数据或数据包都需要发送端和接收端事先约定，并一一对应，这样才能正确反映现场设备的状态。在工程验收时，必须将每一个信息点动作一次才能验证其正确性。一旦有任何无论多么微小的调整，如间隔扩充或改造，从站内监控系统到调度端相应的数据点都必须作相应的增补和修改。这是一项耗费大量资金和时间的工作。由于技术的不断发展，变电站内新的应用功能不断涌现，需要传输的信息不断增加，已经定义好的协议可能无法传输这些新的信息，因而使新功能的应用受到限制，所以面向点的数据描述方法已不大适应技术发展的需要。

        与IEC 60870 -5系列标准采用面向点的数据描述方法不同，IEC 61850标准对信息釆用面向对象的自描述方法。面向对象的数据自描述在数据源就对数据本身进行自我描述，没有预先约定的限制，传输到接收方的数据都带有自我说明，能马上建立数据库，不需要再对数据进行工程物理量对点、标度转换等工作，使得现场的验证工作大大简化，同时也简化了数据库的管理和维护工作。

        数据采用面向对象自我描述方法后虽然使传输开销增加，但是由于网络技术的发展，网络传输速率不断提高，面向对象自我描述方法的实现成为可能。

4.面向对象的数据统一建模

        IEC 61850标准采用面向对象的建模技术，使得信息模型具有继承性、可复用性等特点。根据IEC 61850标准，智能电子设备IED的信息模型为分层的结构化的类模型。信息模型的每一层都定义为抽象的类，封装了相应的属性和服务。属性描述了这个类的所有实例的外部可视特征；而服务提供了访问（操作）类属性的方法。从建模层次上分，每个IED包含一个或多个服务器,每个服务器本身又包含一个或多个逻辑设备，逻辑设备包含逻辑节点，逻辑节点包含数据对象。数据对象则是由数据属性构成的公用数据类的命名实例。

        通过上述面向对象建模技术的运用，IEC 61850构建起结构化的信息模型，并通过釆用标准化命名的兼容逻辑节点类和兼容数据类对变电站自动化语义进行了明确约定，这些都为应用IEC 61850标准的IED实现良好的互操作提供了有力保证。