IEC61850是一個(gè)關(guān)于變電站自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)通信的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，其目的是使變電站內(nèi)不同廠家的電子設(shè)備（IED）之間通過(guò)一種標(biāo)準(zhǔn)（協(xié)議）實(shí)現(xiàn)互操作和信息共享。IEC61850技術(shù)將成為電力系統(tǒng)信息技術(shù)的基礎(chǔ)，對(duì)電力自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生巨大的影響。目前IEC61850技術(shù)在變電站層和間隔層的技術(shù)已經(jīng)成熟，已經(jīng)到了批量推廣的時(shí)機(jī)。
IEC61850變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)系列標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于建設(shè)現(xiàn)代數(shù)字化變電站統(tǒng)一信息平臺(tái)的意義，符合電力專用的通信產(chǎn)品提供商的進(jìn)展以及工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)的行業(yè)專用化趨勢(shì)。
構(gòu)建符合IEC61850的現(xiàn)代數(shù)字化變電站
眾所周知，隨著變電站自動(dòng)化技術(shù)和現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，IEC61850標(biāo)準(zhǔn)已成為近年來(lái)數(shù)字化變電站自動(dòng)化研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。所謂數(shù)字化變電站，就是使變電站的所有信息采集、傳輸、處理、輸出過(guò)程由過(guò)去的模擬信息全部轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，并建立與之相適應(yīng)的通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)。傳統(tǒng)以來(lái)，國(guó)內(nèi)主流的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中廣泛采用的是國(guó)際電工委員會(huì)IEC于1997年頒布的繼電保護(hù)信息接口配套標(biāo)準(zhǔn)IEC60870-5-103規(guī)約。由于該規(guī)約制定時(shí)間較早，受技術(shù)條件的限制，在以太網(wǎng)和智能數(shù)字化設(shè)備迅速發(fā)展的今天，其缺陷日益明顯，如：
（1）沒(méi)有定義基于以太網(wǎng)的通信規(guī)范。
（2）沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)功能、二次智能設(shè)備的模型規(guī)范。
（3）缺乏權(quán)威的一致性測(cè)試。
（4）不支持元數(shù)據(jù)傳送，沒(méi)有統(tǒng)一的命名規(guī)范。
上述缺陷直接導(dǎo)致變電站自動(dòng)化系統(tǒng)在建設(shè)過(guò)程中不同廠家設(shè)備之間互操作性較差，不同廠家設(shè)備之間互聯(lián)需要規(guī)約轉(zhuǎn)換設(shè)備，需要進(jìn)行大量的信息對(duì)點(diǎn)工作，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)集成工作量增加，系統(tǒng)信息處理效率低下。
因此不難看到，隨著變電站二次設(shè)備及系統(tǒng)的發(fā)展，設(shè)備一體化、信息一體化已成為必然的趨勢(shì)，迫切需要一個(gè)統(tǒng)一的信息平臺(tái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)。為了統(tǒng)一變電站通信協(xié)議，統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，統(tǒng)一接口標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的無(wú)縫連接，實(shí)現(xiàn)不同廠家產(chǎn)品的互操作，減少數(shù)據(jù)交換過(guò)程中不同協(xié)議間轉(zhuǎn)換時(shí)的浪費(fèi)，IEC TC57工作組在IEEE協(xié)議UCA2.0基礎(chǔ)上，組織制定了IEC61850——變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)系列標(biāo)準(zhǔn)，并于2004年正式發(fā)布。
IEC61850是全世界唯一的變電站網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn)，目前IEC61850標(biāo)準(zhǔn)已被等同引用為我國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（DL/T860系列）。作為電力系統(tǒng)中從調(diào)度中心到變電站、變電站內(nèi)、配電自動(dòng)化無(wú)縫自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)前該標(biāo)準(zhǔn)以引起相關(guān)電力產(chǎn)品國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)商的高度重視，并提出IEC 61850的發(fā)展方向是實(shí)現(xiàn)“即插即用”，在工業(yè)控制通信上最終實(shí)現(xiàn)“一個(gè)世界、一種技術(shù)、一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)”。
作為IEC 61850系列標(biāo)準(zhǔn)的重要部分，IEC 61850-3則詳細(xì)定義了變電站網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備需求的環(huán)境和抗電磁干擾等條件要求，因而受到了目前包括赫思曼、MOXA、羅杰康、格雷特、卓越信通TSC、東土、西門(mén)子等著名工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)提供商的強(qiáng)烈關(guān)注和產(chǎn)品更新。
IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)要求、認(rèn)證及其產(chǎn)品進(jìn)展
IEC61850是一個(gè)關(guān)于變電站自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)通信的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，其目的是使變電站內(nèi)不同廠家的智能電子設(shè)備（IED）之間通過(guò)一種標(biāo)準(zhǔn)（協(xié)議）實(shí)現(xiàn)互操作和信息共享。電力行業(yè)尤其是變電站環(huán)境對(duì)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)通信的要求是非常苛刻的。按照IEC 61850系列標(biāo)準(zhǔn)的要求，工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)產(chǎn)品至少要滿足其中的功能性要求、電磁兼容設(shè)計(jì)要求、寬溫環(huán)境要求和機(jī)械結(jié)構(gòu)驗(yàn)證等四大類要求。
功能性方面，最重要的至少有兩點(diǎn)，一是要求工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)能夠支持快速轉(zhuǎn)發(fā)和QoS服務(wù)質(zhì)量以保證IEC61850標(biāo)準(zhǔn)中重要的GSE/GOOSE數(shù)據(jù)包得到實(shí)時(shí)的傳輸，并且能夠支持組播通信管理IGMPsnooping。二是工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)必須能夠支持構(gòu)建冗余的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淅绛h(huán)網(wǎng)架構(gòu)以提高拓?fù)涞目煽啃裕⑶彝瑫r(shí)能夠提供極短的網(wǎng)絡(luò)故障恢復(fù)時(shí)間。此外還包括像VLAN、優(yōu)先級(jí)和快速生成樹(shù)等技術(shù)功能測(cè)試要求。
在電磁兼容設(shè)計(jì)方面，工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)要能夠通過(guò)包含電擊、雷擊和其他電磁干擾測(cè)試；在寬溫環(huán)境要求方面，交換機(jī)設(shè)備必須在-40℃～85℃的極端溫度環(huán)境下可以正常工作；在機(jī)械結(jié)構(gòu)要求方面，交換機(jī)設(shè)備還要通過(guò)專業(yè)第三方的振動(dòng)和沖擊耐受度測(cè)試。
要表明符合上述IEC61850和IEEE1613標(biāo)準(zhǔn)，必須通過(guò)第三方權(quán)威測(cè)試機(jī)構(gòu)認(rèn)證。在電力產(chǎn)品測(cè)試領(lǐng)域，來(lái)自荷蘭的KEMA無(wú)疑是鼎鼎大名的獨(dú)立測(cè)試機(jī)構(gòu)之一。KEMA 成立于 1927 年，最初為荷蘭電力行業(yè)在阿納姆的測(cè)試機(jī)構(gòu)。在其長(zhǎng)達(dá)80多年的歷史中，KEMA 作為測(cè)試機(jī)構(gòu)在國(guó)際上一直享有盛譽(yù)，其Dutch KEMA-KEUR 標(biāo)志擁有很高的知名度，并且還擁有其他數(shù)十種質(zhì)量標(biāo)志。目前KEMA擁有 1500 多位專家，已經(jīng)為全球 70 個(gè) 國(guó)家的大約 500 家公共事業(yè)單位提供了能源咨詢和技術(shù)實(shí)施服務(wù)。
目前從中國(guó)市場(chǎng)的交換機(jī)產(chǎn)品來(lái)看，越來(lái)越多的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)提供商在推出符合電力行業(yè)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，德國(guó)赫思曼、臺(tái)灣MOXA科技、加拿大羅杰康和美國(guó)格雷特?zé)o疑算是其中的佼佼者，都有代表性產(chǎn)品（如赫思曼的MICH1000系列、羅杰康的RSG2100系列、Moxa的PT全系列產(chǎn)品）率先通過(guò)了各個(gè)獨(dú)立測(cè)試機(jī)構(gòu)認(rèn)證，宣布符合上述標(biāo)準(zhǔn)。
工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)的行業(yè)未來(lái)
在對(duì)通信產(chǎn)品的行規(guī)方面，除了變電站通信領(lǐng)域的IEC61850系列標(biāo)準(zhǔn)，還有諸如面向交通控制通信領(lǐng)域的NEMA TS2規(guī)范——美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)制定發(fā)布的道路交通信號(hào)控制器設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)。因此，正如筆者曾在本刊8月號(hào)雜志的編者寄語(yǔ)中所言，“工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)將進(jìn)入專業(yè)細(xì)分階段。” 行業(yè)專用性提升了這一市場(chǎng)的進(jìn)入門(mén)檻，尤其是在像輸變電這樣的高端應(yīng)用市場(chǎng)，未來(lái)真正能夠有所斬獲的廠商必然是未雨綢繆，緊緊靠攏國(guó)際行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，不斷開(kāi)發(fā)符合行規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品的領(lǐng)先供應(yīng)商們。
