-
IEC
系列规约
国电南自四方工程部
徐昀
制定标准的国际组织
国际标准化组织
ISO
和国际电报电话咨询委员会
CC
ITT
以及
1993
年
3
月
1
日后取代
CCI
T
T
相关职能的国
际电信联盟电信标准部门
ITU-T
为国际上制定计算机系统与
其
RTU
进行数据通信
协议标准的主要
机构。
但由于电力系统对实时性和可靠性的特殊要求，
1976
年
ISO
和国际电工
< br>委员会
IEC
规定：
凡属强电工
业和电子工业领域的标准化问题继续由
IEC
负责，
其他领域由
ISO
负责。
为此
IEC TC-57
在
CCITT
和
ISO
的国际数据通信协议标准基础
上制定了性能增强型结构
EPA
协议，即
IEC
60870-5
远动传输协议，成为电力信息传输协议的基础。
IEC TC-57
成立于
1964<
/p>
年，原名远动，远方保护及通信技术委员会。
1994
年起更名为电力
系统控制及其通信技术委员会。
我
国对应的原全国远动通信标准化技术委员会从
2000
年起更名
为全国电力系统控制及其通信标准化技术委员会。
IEC
TC-57
的工作方式是成立
各个工作组，分别制定各个领域的国际标准，其中与通信协
议有的工作组有：
第
3
工作组：远动，协
议
第
7
工作
组：远动，与
ISO
和
ITU-T
标准兼容的协议
第
9
工作组：采用配电线载波的配电自动化
< br>第
10
工作组：负责
IEC61
850
中变电站数据通信协议的整体描述和总体功能要求
第
11
工作组：负责
IEC61850
中站级数据通信总线的定义
第
12
工作组：负责
IEC
61850
中过程级数据通信协议的定义
远动协议系列
IEC 60870-
5
：
远动设备和系统第
5
部分，传输协议（
Transmission
Protocols
）
IEC 60
870-5-1
：
传输帧格式（
Tra
nsmission Frame
Formats,1990
）
IEC
60870-5-2
：
链路传输规则（
Link Transmission
Procedures,1992
）
IEC 60870-5-3
：
应用数
据的一般结构（
General Structure of Application
Data,1992
）
IEC 60
870-5-4
：
应用信息元素的定义和编码
< br>
（
Definition and
Coding of Application Information
Elements,1992
）
IEC 60870-5-5
：
基本应
用功能（
Basic Application
Functions,1995
）
IEC 60870-5-101
：
基
本远动任务的配套标准（国标为
DL/T634-1999
，非
等效采用）
（
Transmission Protocols-
Companion Standard for Basic Telecontrol
Tasks,1995
）
IEC 60870-5-102
：
电
力系统电能计量传输的配套标准（国标为
DL/T719-2000
，等同采用）
（
Transmission
Protocols-Companion Standard for the Transmission
of
Integrated
Totals in Electric Power
Systems,1996
）
IEC
60870-5-103
：
继电保护设备信息接口的配套标准（
国标为
DL/T667-1999
，等同采用）
（
Transmission Protocols-
Companion Standard for the Informative Interface
of Protection
Equipment,1997
）
IEC 60870-5-104
：
采
用标准传输协议子集的
IEC
60870-5-101
的网络访问，即网络远动任务
的配套标准，是目前唯一可供选择的网络访问协议
（
Transmmsion Protocol
Network access for IEC60870-5-101 using standard
transport
profiles
）
数据通信协议系列
IEC 6087
0-6
：
远动设备和系统第
6
部分，与
ISO
标准和
ITU-T
建议兼容的远动协议
（
Telecontrol Protocols
Compatible with ISO Standards and ITU_T
Recommendations
）
该传输协议主要应用于计算机之间的数
据通信及联网，如变电站内的计算机
和远方调度工作站，调度工作站和调度工作站之间，调度局和调度局之间。
该协议一般建立在局域网或广域网的基础上。
IEC 60870-6-1
：
标准的应用范围和结构（
1995
）
IEC
60870-6-2
：
基本标准的应
用（
1995
）
IEC 60870-6-501
：
TASE.1
服务定义（
1995
）
IEC
60870-6-502
：
TASE
.1
协议定义（
1995
）
IEC
60870-6-503
：
TASE
.2
服务与协议（
Service and
Protocol,1997
）
IEC 60870-6-504
：
TASE.1
用户协议（
1998
）
IEC
60870-6-601
：
与分组交
换网连接的端系统及其提供定向传输服务的功能性协议子集
（
1994
）
IEC 60870-6-701
：
TASE.1
的应用简表（
1998<
/p>
）
IEC
60870-6-702
：
TASE
.2
的应用简表（
Application
Profile,1996
）
IEC
60870-6-802
：
TASE
.2
对象模型，即标准的对象定义（
Object
Models,1994
）
配电自动化系列
IEC 61334
-1
：
采用配电线载波的配电自动化
IEC 61334-1-1
：
配电自
动化系统结构（
1995
）
IEC 61334-1-2
：
制定规
范的导则（
1997
）
IEC 61334-1-4
：
中低压
配电网数据传输参量的识别（
1995
）
IEC 61334-3-1
：
配
电网信号传输要求
—
频带与输出电平（
1998
）
IEC 61334-3
-21
：
配电网信号传输要求
—
中压相对相隔离电容耦合装置（
1997
）<
/p>
IEC 61334-4-1
：
数据通信规则
—
通信系统的参考模型（
1996
）
IEC
61334-4-32
：
数据通信规则
—
数据链路层的逻辑链路控制（
1996
）
IEC 61334-4-41
：
数据通信规则
—
应用协议的配电网报
文规范（
1996
）
IEC 61334-4-42
：
数据
通信规则
—
应用协议的应用层（
199
6
）
IEC 61334-4-61
：
数据通信规则
—
网络层的无协议连接（
1996
）
IEC 61334-5-1
：
低层文
件集
—
扩频型移频键控文件（
1996
）
ISO/IEC 9506
系列
MMS
（
Manufacture
Message Specification
）即制造商信息规范，是
ISO/IEC9506
标准所定义
的一套用于工业控
制系统的通信协议。
ISO
出台
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，使系统集成变得简单方便。在国外
，
MMS
技术广泛应用于工业过程控制，
工业机器人等领域。
MMS
是由
ISO TC184
开发和维护的网络环境下计算机或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。它独立于应用和设备的开发者，所提供的服务非常
通用，适用于多种设备，应用和工业部门。例如，
MMS
的读
服务允许一个应用（或设备）从另
一个应用（或设备）读变量，而不论这个设备是可编程
逻辑控制器（
PLC
）还是工业机器人，
MMS
的服务和报文是相同的。
M
MS
标准即
ISO/IEC9506
，
是由
ISO TC184
和
IEC
共同负责管理。
ISO/IEC9506
由
多部分
组成，其中
ISO/IEC9506-1
和
ISO/IEC9506-2
是基本标准，此外，还
有用于专门领域的配套标
准，具体如下：
ISO/IEC9506-1
：
定义了服务规范（
Service Definition,1990
）
< br>，包括
a.
虚拟制造设备概念的引入和定义
b.
网络环境下各节点之间服务或报文的交换规则
c.
与虚拟制造设备和服务有关的属性及参数的定义
ISO/IEC9506-1
定义了如下几大类服务
a.
环境及通用管理服务
b.
虚拟制造设备支持服务
c.
域管理服务
d.
程序管理服务
e.
变量访问服务
f.
信号量管理服务
g.
操作员通信服务
h.
事件管理服务
i.
日志管理服务
每一大类服务又定义了很多通信服务子类
ISO/IEC9506-2
：
定义了协议规范（
Protocol Specification,1990
）
，包括报文的执行序列；报
文或编码的格式；
MMS
层与参考模型其他层的相互作用关系。协议规范
使用表示层标准
ISO 8824<
/p>
，即抽象语句标识定义
MMS
的报文格式
。
ISO/IEC9506-3
：<
/p>
适用于机器人的通信服务和协议
（
Companion Standard for
Robotics,1991
）
IS
O/IEC9506-4
：
适用于工业数字控制的通信服务和协
议
（
Companion Standard for
Numerical Control,1992
）
ISO/IEC9506-5
：
适用于可编程逻辑控制器的通信服务和协议
ISO/IEC9506-6
：
适用于工业过程控制的通信服
务和协议
（
Companion Standard for
Process Control,1994
）
MMS
提供了通过网络进行对等（
peer-to-
peer
）实时通信的一套服务集。
MMS
应
该可以支持多种通信方式，
包括以太网，
令牌总线，
RS-232C
，
OSI
，
TCP/IP
，
MiniMAP <
/p>
等，
MMS
也可通过网桥，路由器或网关
连接到其他系统上。
MMS
的互操作性
制定<
/p>
MMS
的初衷是为设备和应用定义一套标准通信机制，使其具有高
度互操作性。但报文
格式的统一只是获得互操作性的一个方面，
为此，
MMS
不仅定义了交换报文的格式，
还提供了
如下定义：
a.
对象：
MMS
定义了一套通用对象（如变量）及这些对象的网络可见属性（如名字，值
和类型）
b.
服务：
MMS
定义了一套访问和管理网络环境下对象的通信服务（如读，写）
c.
行为：
MMS
定义了当执行相关服务时，设备所应表现出的网络可见行为
对象，
服务和行为的定义构成了一套关于设备和应用在虚拟制造设备模型中如何通信的规
范。虚
拟制造设备模型只定义了通信的网络可见部分，对于实际设备如何实现虚拟制造设备模
型
中的细节，如编程语言，操作系统，
CPU
类型和
I/O
系统等，
MMS
则不
定义。通过定义设备
的网络可见部分的行为，
MMS
的虚拟制造设备模型就能使设备之间具有很高的互操作性，
同时
这些定义又不妨碍设备和应用内部使用不断创新的新技术。
MMS
的独立性
与很多只使用于特定产品的专用通信系统不同，
MMS
是一
个通用的，
独立于专用设备的国
际标准体系。
< br>MMS
为用户提供了独立于所完成功能的通用通信环境。
IEC61850
系列
1995
年
IEC
< br>TC-57
为制定
IEC61850
，成立了第
10
，
11
，
12
这个工作组，
19
99
年
3
月这
3
个工作组提出了
IEC61850
委
员会草案版本。
IEC61850
在技术上的一个显著特点就是
使用了
MMS
，
其高层抽象定义最终都
要映射到底层的
MMS
上去，
所以
MMS
是
IEC61850
的基础之一。
IEC 61850
< br>：
变电站自动化系统的通信网络和系统的国际标准，也是关于变电站自动化系统<
/p>
的第
1<
/p>
个完整的通信标准体系
IEC 618
50-1
：
基本原则，包括介绍和概貌
IEC
61850-2
：
术语
IEC 61850-3
：
一般要求，
包括质量要求（可靠性，可维护性，系统可用性，轻变性，安全
性）
，环
境条件，辅助工具，其他标准和规范
IEC 61850-4
：
系统和工程管理，包括工程要求（参数分类，工程工具，文件
）
，系统使用周
期（产品版本，工程交接，工程交
接后的支持）
，质量保证（责任，测试设备，
典型测试，系统测试，工厂验收，现厂验收）
IEC 61850-5
：
功能和装置
模型的通信要求，包括逻辑节点的途径，逻辑通信链路，通信信
息片的概念，功能的定义
这部分使用面向面向对象技术对变
电站自动化系统的功能，子功能进行了分
类和定义，并引入了逻辑节点的概
念，这些对于分布式系统的设计及互操作
性有重要作用。
IEC 61850
-6
：
变电站自动控制系统结构语言，包括装置和系统属性的形
式语言描述
IEC 61850-7-1
：
变电站和馈线设备的基本通信结构
—
原理和模式
IEC 61850-7-2
：
变电站和馈线设备的基本通信结构
—
抽象通信服务接口，包括抽象通信服
务接口的描述，抽象通信服务的规范，服务数据库的模型
这部分参考，吸收并发展了
IEC6
0870-5-103
，使其成为
IEC60870-5-10
3
的
超集。
这部分
定义了抽象通信服务接口
ACSI
，
A
CSI
定义了与实际所用的通信协
议无关的应用，它定义了相关通信服务，通信对象及参数。
ACSI
提供如下
6
种服务：连接服务模型，变量访问服务模型，数据传输服务模型，设备
控制服务模型，文件传输服务模型和时钟同步服务模型。这些
服务模型定
义了通
信对象以及如何对这些对象进行访问。这些定义由各种各样的请求，
响应及服务过程组成。服务过程描述了某个具体服务请求如何
被服务器所
响应以
及采取什么动作在什么时候以什么方式响应。
ACSI
定义的服
务，对
象和参数通过特殊通信服务映射（
SCSM
）映射到下层应用程序。
IEC 61850-7-3
：
变电站
和馈线设备的基本通信结构
—
公共数据级别和属性，包括抽象公
共
数据级别和属性的定义
这部分定义了逻辑节点所使用的基本数据类型。
IEC 61850-7-4
：
变电站
和馈线设备的基本通信结构
—
兼容的逻辑节点和数据对象
DO
寻址，
包括逻辑节点的定义，数据对象及其逻辑寻址
逻辑节点是构成系统的基础，这部分定义了逻辑节点类及其数
据对象。
IEC 61850-8
：
特殊通信映射
SCSM
，即变电站层和
间隔层内以及变电站层和间隔层之间通
信映射
IEC 61850-8-1
：
定义了
ACSI
到
MMS
（
ISO/IEC9506
）的
S
CSN
映射，这显然受到了美国电
力科学研究院
UCA2.0
通信协议体系的
影响
这部分定义了变电站层和间隔层之
间通信的
ACSI
到
ISO/IEC9
506
即
MMS
之间的映射，
这种映射关系定义了
ACSI
中的概念，
对象和服务如何与
MMS
中的概念，对象和服务进行对应。这部分给出了在局域网条件
下使用与
ISO
标准完
全兼容的
MMS
服务与协议传输实时数据的方法。
IEC 61850-8-2
：
< br>定义了
ACSI
到
Profib
us FMS
的映射，这是受欧洲国家影响的结果，在欧洲
的变电站自动化系统中
Profibus
FMS
应用很广
IEC 61850
-9
：
特殊通信映射
SCSM
，即间隔层和过程层内以及间隔层和过程层之间通信映
射
考虑到
TCP/IP
，
OSI
。现场总线等各种各样的通信体系已建立起来
，
IEC61850
引入了特殊
通信服务映射（
SCSM
）
。
SCSM
将抽象通信服务对象和参数映射到
MMS
，
FMS
，
DNP
或
IEC60870-5
等应用层。实际上这种映射的复杂性与通信网络有关，某些
ACSI
服务也可能不被
所使用的网络技术支持。
IEC
61850-10
：
一致性测试
IEC 61850
的特点：
使用面向
对象的建模技术
使用分层，分布体系
使用抽
象通信服务接口（
ACSI
）
，特殊通
信服务映射
SCSM
技术
使用<
/p>
MMS
技术
具有互操作性（
< br>interoperation
）
具有面向未来的，开放的体系结构
IEC61850+
系列
当前的远动通信体系存在着如下许多问题：
a.
设备到控制中心之间的通信不是无缝连接的
b.
各标准之间是相互独立互不相关的
c.
针
对变电站现场总线的规约
IEC61850
没有考虑与远动规约
IEC60870-5/6
的互联
d.
IEC61850
没有一般的模型，不支持互用性，设备互联，工程化和可操作性
e.
IEC61850
与
IEC61970
CIM
（
Common Information
Model
，公共信息模型）互相不兼容
f.
在不同的控制层次上，没有共同的对象模型
g.
IEC61850-5
和其他点对点的低速通信规约（
CDT/
polling
）已不适合高速网络环境
在网络
技术迅猛发展的今天，
这种状况很难适应形势发展的需要，
因此
有必要从信息源
（变
电站的过程）
直到
调度中心采用统一的通信协议，
统一建模对象和
IEC6197
0 CIM
（通用信息模
型）协调一致，建立各个控制层次的公
共对象建模工具，建立全局性对象模型和对象字典，形
成无缝远动通信体系结构
TCA
（
Seamless
Telecontrol Communication
Architecture
）
。
IEC
经讨论决定，
TCA
采用
IEC61850
标准为基础
（参加讨论的成员有制
定传输协议的召集
人和制定
TASE.2
的召集人）
，
充分考虑到如下内容：
ISO/IEC
的现有标准和网络标准，
IEC61970 <
/p>
CIM
，采用
UML
（通信建模语言）建模过程数据和元数据及配置数据，
采用
XML
描述元数据，
配置数据，设备和对象文件的数据交换格式
。
将制定的电力系统
TCA
同意的传输协议
61850+
的主要特征如下：
a.
在所有控制层次都是无缝的协议栈；
b.
基于
IEC61850
系列和
IEEE
LAN
标准；
c.
对于
SCADA/EMS
系统的实时数据模型减少了网
关和对象的格式转换；
d.
由于采
用抽象通信服务接口，
它和网络层的应用协议
（如现在的
MMS
）
和网络协议
（如
现在的
IP
）独立，是面向网络开放的
，可以适应网络技术迅猛发展的形势
e.
< br>采用对象自我描述的方法，可以满足应用功能发展的要求，以及不同用户和制造厂传
输各种不同的信息对象的要求，对于应用功能也是开放的
IEC60870-6
系列之
TASE.2
通信协议
TASE.2
通信协议的背景及目前的应用
IEC TC-57
第
7
工作组负责制定与
ISO
和
ITU-T
兼容的，用于电力系统控制的计算机通信
协议体系<
/p>
IEC60870-6
系列。该项工作始于
1993
年，从当时已经广泛使用的协议（如挪威的
ELCO
M90
，美国西部电网的
WSCC
等）
中选择了
ELCOM90
作为蓝本，开始制定
< br>IEC
国际标
准，
称为远方控制
应用服务元素
TASE
（
teleco
ntrol application service element
，
后称为
TASE.1
）
。
TASE.1
完成后发现该协议适应
性较差，与
ISO/ITU-T
的兼容性不好，美国和德国坚决
反对，强
烈要求制定一套与
ISO
和<
/p>
ITU-T
兼容性好的协议。美国电力科学研究院（
EPRI
）牵头开发了
ICCP(Inter-
control Center Communications Protocol)
，
于
1996
年纳入
< br>IEC
体系，
称为
TASE.2
，
与
TASE.1
并列成为国际标准，但相互不兼容，形成了欧洲与美国两个系列标准相争的局面。其中
TASE.1
基于
ISO9072-1/2 ROSE
，
TASE.2
基于
ISO
9506
MMS
。由于
MMS
已广泛应用于各个行业，所以
TAS
E.2
比
TASE.1
适应性更强，更
容易
-
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