辛耀中
摘 要 分析了國際電工委員會IEC第57技術委員會TC57的遠動通信規約IEC 60870—5系列、計算機數據通信協議IEC 60870—6系列、變電站數據通信協議IEC 61850—7系列等的體系結構和其間的關系，從整體性和系統性角度描述了這些國際標準的發展趨勢。
關鍵詞 電力系統 數據通信 協議
分類號 TM 73
DATA COMMUNICATION PROTOCOL SERIES FOR POWER SYSTEMS
Xin Yaozhong(The National Electric Power Dispatching and Communication Center of China, 100761, Beijing, China)
Abstract IEC 60870-5 series telecontrol communication protocols, IEC 60870-6 series microcomputer-based data communication protocols and IEC 61850-7 series data communication protocols for substations were promulgated by IEC TC57. Their architectures and relations are analyzed. From the viewpoints of integrity and system, the development tend of these international standards is described.
Keywords power systems data communication protocol
0 引言
國際電工委員會第57技術委員會(簡稱IEC TC57) 這幾年頒布的標準很多，尤其是各系列之間的專業相互滲透，互相影響，很難從整體上理解和把握，這對IEC國際標準的普及、開發、應用和實施帶來一定的影響。本文作者于1998年4月在瑞士魯薩恩參加了IEC TC57 1998年會議［1］，參與了關于電力系統數據通信協議體系的討論，受益匪淺，現介紹給各位同行。
1 遠動通信協議體系（IEC 60870—5系列）
傳統的遠動通信規約一般不分層，IEC WG03定義的遠動通信協議分為以下兩層：鏈路層，由IEC 60870—5—1和IEC 60870—5—2描述；應用層，基礎部分由IEC 60870—5—3，IEC 60870—5—4，IEC 60870—5—5描述。網絡層、傳輸層、會話層、表示層都為空層，應用層直接映射到鏈路層。其應用層采用無連接方式，根據應用領域定義了一系列“伙伴標準”(見圖1)：IEC 60870—5—101用于常規遠動；IEC 60870—5—102用于電能計量信息的接入；IEC 60870—5—103用于繼電保護信號接入；IEC 60870—5—104將IEC 60870—5—101用在TCP/IP網絡協議之上。到目前為止，IEC 60870—5系列標準除IEC 60870—5—104正在表決外，其它都已經成為正式標準，我國已將IEC 60870—5—101定為電力行業標準（非等同采用）。表1列出了IEC 60870—5—101和IEC 60870—5—104提供的數據對象格式。
值得注意的發展動向是關于遠動設備接入數據網絡的問題，WG03進行了一定的研究，ABB公司和SIEMENS公司也進行了一些實驗。隨著我國電力數據網絡（CEDnet）的迅速發展，在模擬實驗的基礎上，國調中心、規劃院、華東網調、華東設計院、江蘇省調聯合在華東黃渡電廠進行了現場實驗，取得了較好的結果，詳見實驗報告。
2 計算機數據通信協議體系（IEC 60870—6系列）
IEC TC57 WG07工作組負責制訂與ISO和ITU—T兼容的用于電力系統控制的計算機數據通信協議，即IEC 60870—6系列標準(參見表2、圖2)。該項工作始于1993年，當時從已廣泛應用的協議（如挪威的ELCOM90、美國西部電網的WSCC等）中選擇了ELCOM90作為藍本，開始制訂IEC國際標準，稱為遠方控制應用服務元素TASE（Tele-control Application Service Element,后改為TASE1，參見表3），后來發現該協議適應性較差，與ISO/ITU—T的兼容性不好，美國和德國堅決反對，強烈要求制訂一套與ISO和ITU—T兼容性好的協議，于是美國電科院（EPRI）急忙開發了ICCP（Inter Control-Center Communication Protocol），于1996年納入IEC體系，稱為TASE2(參見表4)，與TASE1并列為國際標準,但互不兼容，形成了歐洲與美國兩個系列相爭不下的局面。其中TASE1基于ISO 9072—1/2 ROSE， TASE2基于ISO 9506 MMS。由于MMS已廣泛應用于各行各業,所以TASE2比TASE1適應性更強,更容易實現。
歐洲UCPTE采用IEC TASE2實時應用層通信協議，結束了IEC TASE1與IEC TASE2持續了數年的爭論，使IEC TASE2成為全球統一的通信協議，這對中國非常有利。我國電力行業標準《電力系統實時數據通信應用層協議DL476—92》已頒布6年，當時還沒有國際標準，該協議為我國電力系統數據通信的建設發揮了重要作用，但隨著IEC TASE1和IEC TASE2國際標準的逐步形成，我們面臨DL476—92修訂及與國際標準接軌的問題。現在國際上都統一于TASE2，且IEC 60870—6系列的十幾個標準已經基本出齊，建議等同采用作為我國國家標準，并列入1999年工作計劃，成立相應工作組，預計2000年完成。
3 變電站數據通信協議體系（IEC 61850—7系列）
隨著變電站自動化的快速發展，急需制訂相應的國際標準，IEC TC57為此成立了3個工作組，這在歷史上是很少見的。第10工作組負責變電站數據通信協議的整體描述和總體功能要求，第11工作組負責站級數據通信總線的定義，第12工作組負責控制柜級數據通信協議的定義。圖3列出了3層模型和7層模型的協議體系，應該注意到，這幾種模型都是基于ISO 9506 MMS的，而且變電站的數據通信總線可直接訪問控制中心，不需要另加網關（gateway），是一種將變電站內數據通信協議與廣域網協議組合在一起的體系結構。
4 協議轉換及數據對象映射
遠動通信協議、計算機數據通信協議、變電站數據通信協議各有其適應范圍，也可以交叉使用(參見圖4)。
前面已經提到IEC 60870—6系列中的TASE2和IEC 61850—7系列都是以MMS為基礎的，MMS已經廣泛應用于許多行業的過程控制系統，有很多家公司可以提供MMS支持，對不同計算機和操作系統有不同版本，比較容易實現。從協議角度看，TASE1及IEC 60870—5系列，都可以映射到TASE2(見表5、表6)。從數據角度看，TASE1的數據對象相對比較簡單，TASE2的數據對象可以完全覆蓋TASE1，但反之不然；IEC 60870—5系列的數據對象可以全部映射到TASE2上，但反之不然。這種協議轉換和數據對象映射會損失一些效率，僅可在某些情況下使用，可以在網關中實現(見圖5)。
5 結語
這里僅分析了IEC 60870—5系列、IEC 60870—6系列、IEC 61850—7系列標準的體系結構和其間的關系，還不是全部標準，分析也是初步的，但從中可以看出兩點趨勢：
a. ISO 9506 MMS 是過程控制數據通信協議的基礎，要加大研究開發力度；
b. TASE2作為計算機實時數據通信協議優于TASE1，應該加快開發，逐步普及。
作者單位：國家電力調度通信中心 100761 北京
作者簡介：辛耀中，男，1956年生，高級工程師，副總工程師，長期從事電力系統調度自動化建設與管理工作，對數據網絡、通信協議、信息傳輸規約等技術有研究。
參考文獻
［1］辛耀中，李 澤，趙祖康.國際電工委員會第57技術委員會1998年會議概述.電力系統自動化，1998，22(10)
