IEC 61850 là tiêu chuẩn quốc tế xác định giao thức truyền thông giữa các thiết bị điện thông minh dùng trong trạm biến áp. IEC 61850 là một phần trong các tiêu chuẩn của Nhóm Kỹ thuật 57 (TC57) - Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (International Electrotechnical Commission-IEC) cho hệ thống điện. Mô hình dữ liệu mô tả được định nghĩa trong IEC 61850 được chia thành nhiều giao thức. Bao gồm MMS (Manufacturing Message Specification), GOOSE (Generic Object Oriented System Event), SMV (Sampled Measured Values), và sắp tới là Web Services. Các giao thức dùngTCP / IP hoặc mạng LAN trạm biến áp sử dụng switch công nghiệp tốc độ cao với thời gian trễ dưới 4 milliseconds.
IEC 61850 gồm các phần
IEC 61850-1: Giới thiệu và tổng quan
IEC 61850-2: Các khái niệm
IEC 61850-3: Yêu cầu chung
IEC 61850-4: IEC 61.850-4 : Quản lý hệ thống và dự án
IEC 61850-5: Yêu cầu kết nối cho chức năng và mô hình thiết bị.
IEC 61850-6: Configuration language for communication in electrical substations related to IEDs - Ed.2">IEC 61.850-6 : Ngôn ngữ cấu hình để giao tiếp thiết bị điện thông minh trong trạm biến áp.
IEC 61.850-7 : Cơ cấu truyền thông cơ bản cho trạm biến áp và thiết bị trung chuyển
IEC 61850-7-1 : Nguyên tắc và mô hình - Ed.2
IEC 61850-7-2 : Tóm tắt giao diện dịch vụ thông tin liên lạc ( ACSI ) - Ed.2
IEC 61850-7-3 : Common Data Classe - Ed.2
IEC 61850-7-4 : lớp dữ liệu và lớp logical tương thích - Ed.2
IEC 61850-7-10 : Mạng và và hệ thống viễn thông trong tự động hóa điện lực - Yêu cầu đối với web-based và cấu trúc truy cập đến mô hình thông tin IEC 61850.
IEC 61.850-8 : đặc tả kết nối dịch vụ truyền thông SCSM
IEC 61850-8-1 : MMS ( ISO/IEC9506-1 và ISO / IEC 9506-2 ) - Ed.2
IEC 61.850-9 : đặc tả kết nối dịch vụ truyền thông SCSM
IEC 61850-9-1 : giá trị lấy mẫu trên nối tiếp một chiều điểm đa điểm để liên kết điểm
IEC 61850-9-2 : giá trị lấy mẫu trên tiêu chuẩn ISO / IEC 8802-3 - Ed.2
IEC 61.850-10 - : kiểm tra tương thích
Lịch sử ra đời
Nhiều giao thức tồn tại trong trạm biến áp tự động, trong đó rất nhiều giao thức độc quyền cho liên kết viễn thông thiết bị. Sự cần thiết của tính tương thích (Interoperation) giữa thiết bị từ các nhà cung cấp khác nhau đem lại thuận tiện triển khai tự động hóa trạm biến áp. Nhóm dự án viễn thông của khoảng 60 thành viên từ các quốc gia khác nhau làm việc thành 3 nhóm viễn thông từ năm 1995. Họ đáp ứng các mỗi quan tâm và mục tiêu tạo ra tiêu chuẩn IEC 61850. Mục tiêu đặt ra cho các tiêu chuẩn là:
Một giao thức duy nhất cho trạm biến áp cho toàn bộ các mô hình dữ liệu khác nhau trong trạm.
Định nghĩa dịch vụ cơ bản cần thiết để chuyển dữ liệu đáp ứng giao thức viễn thông có thể sử dụng trong tương lai.
Thúc đẩy khả năng tương tác cao giữa các hệ thống từ các nhà cung cấp khác nhau.
Phương pháp / định dạng phổ biến để lưu trữ dữ liệu hoàn chỉnh.
Xác định quy trình thử nghiệm thiết bị phù hợp với tiêu chuẩn.
Đặc tính
IEC 61850 bao gồm tính năng:
Mô hình hóa dữ liệu - Các quá trình xử lý chính cũng như chức năng kiểm soát và bảo vệ trong trạm biến áp được mô hình hóa thành các node logical tiêu chuẩn mà được gộp lại thành các thiết bị logical khác nhau. Bao gồm node logical cho dữ liệu / chức năng thuộc thiết bị logical (logical device - LLN0 ) và thiết bị vật lý ( physical device -LPHD ) .
Phương pháp Báo cáo - Có các phương pháp báo cáo khác nhau ( BRCB & URCB ) cho báo cáo dữ liệu từ máy chủ thông qua cơ chế client - server được kích hoạt dựa trên điều kiện kích hoạt được xác định trước .
Truyền nhanh sự kiện - Sự kiện Trạm biến áp (Generic Substation Events - GSE) được định nghĩa để truyền nhanh theo chế độ truyền thông peer-to -peer . Được chia thành GOOSE & GSSE.
Nhóm Thiết lập - Nhóm thiết lập điều khiển các khối ( SGCB ) được định nghĩa trong các nhóm thiết lập để người dùng có thể kích hoạt bất kỳ nhóm nào dựa trên điều khiện yêu cầu.
Phương pháp - Truyền Dữ liệu mẫu - Phương pháp truyền dữ liệu mẫu dùng khối Sampled Value Control (SVCB)
Lệnh - Các loại lệnh khác nhau dùng bởi IEC 61850 bao gồm trực tiếp và lựa chọn trước khi hoạt động ( SBO ) với mức an ninh bình thường và nâng cao.
Lưu trữ dữ liệu - Ngôn ngữ Cấu hình Trạm biến áp (Substation Configuration Language - SCL ) dùng thiết lập lưu trữ toàn bộ dữ liệu cấu hình trạm biến áp theo định dạng cụ thể.
Một số tiêu chuẩn phụ
IEC 61850-8-1: Hệ thống mạng và truyền thông dành cho điện - năng lượng - tự động hóa. Phần 8-1: truyền thông mapping dịch vụ (Specific communication service mapping - SCSM) - Mapping sang MMS (ISO 9506-1 and ISO 9506-2) và ISO/IEC 8802-3
Phần này miêu tả cách trao đổi dữ liệu quan trọng và không quan trọng trong mạng nội bộ bằng cách mapping từ khung dữ liệu ACSI sang MMS và ISO/IEC 8802-3.
Dịch vụ và giao thức MMS được sử dụng trong mô hình OSI-A-Profile vàTCP T-Profile. MMS hỗ trợ cả kiến trúc tập trung và phân tán, dùng để trao đổi chỉ dẫn dữ liệu thời gian thực, điều khiển và báo cáo.
Tiêu chuẩn này sẽ mapping đối tượng và dịch vụ từ ACSI (ACSI (Abstract Communication Service Interface, IEC 61850-7-2) sang khung dữ liệu MMS ((Manufacturing Message Specification, ISO 9506) và ISO/IEC 8802-3. Tiêu chuẩn này cũng mapping cả các thông tin không cấp thiết sang giao thức không MMS. Bao gồm cú pháp giao thức, cách maping sang ISO/IEC 8802-3 và các quy trình trong ISO/IEC 8802-3 .
Việc mapping từ ACSI sang MMS xác định triển khai các khái niệm, đối tượng và dịch vụ ACSI bằng khái niệm, đối tượng và dịch vụ MMS, cho phép các nhà sản xuất thiết bị khác nhau sử dụng lẫn nhau.
Phần này của bộ tiêu chuẩn IEC 61850 chuẩn hóa việc dùng ISO 9506 để trao đổi dữ liệu dịch vụ. Nó miêu tả thiết bị điện với dữ liệu xuất ra được và hành vi với mô hình đối tượng. Việc dùng mapping có rất nhiều ứng dụng trong mạng truyền thông năng lượng. Phần mapping IEC 61850 dịch vụ và đối tượng này được chi tiết trong tiêu chuẩn IEC 61850-7-2, IEC 61850-7-3, và IEC 61850-7-4.
IEC 61850-9-2 Hệ thống và mạng truyền thông tin điện - năng lượng -tự động hóa. Phần IEC 61850-9-2: tiêu chuẩn kết nối ánh xạ dịch vụ (communication service mapping - SCSM) giá trị lấy mẫu theo ISO/IEC 8802-3.
Phần này của tiêu chuẩn IEC 61850 quy định ánh xạ dịch vụ truyền thông SCSM để lấy giá trị mẫu theo IEC 61850-7-2. Ánh xạ truy cập trực tiếp liên kết truyền mẫu ISO/IEC 8802-3. Mỗi SCSM gồm 3 phần:
- Đặc điểm kỹ thuật của ngăn xếp truyền thông (communication stack) sử dụng.
- Ánh xạ các thông số theo IEC 61850-7 tới các phần tử thực của ngăn xếp.
- Thông số chức năng ngăn xếp sử dụng.
Phạm vi và mục đích
IEC 61850-9-2 ánh xạ các giá trị lấy mẫu đến ISO/IEC 8802-3 (Ethernet) để truyền thông trong mạng điện lực, năng lượng.
Nó nhắm mục đích chuẩn hóa cách truyền giá trị lấy mẫu qua mạng Ethernet đảm bảo khả năng tương tác thiết bị từ các nhà sản xuất khác nhau.
Giá trị lấy mẫu
Giá trị lấy mẫu là biểu diễn số hóa của giá trị tương tự (như dòng điện hoặc điện áp) được lấy mẫu theo khoảng thời gian cụ thể.
Những giá trị này rất quan trọng cho chức năng điều khiển, bảo vệ và giám sát trong hệ thống tự động hóa lưới điện.
Ánh xạ truyền thông dịch vụ (Communication Service Mapping - SCSM)
Tiêu chuẩn quy định cách giá trị mẫu được đóng gói và truyền qua mạng Ethernet. Bao gồm cấu trúc gói dữ liệu, phương thức đồng bộ và giao thức kết nối.
ISO/IEC 8802-3
Là tiêu chuẩn quốc tế cho Ethernet. Bằng ánh xạ giá trị mẫu sang Ethernet, IEC 61850-9-2 giúp ngành điện và năng lượng tận dụng được tính năng mạnh mẽ của mạng Ethernet, tiết kiệm chi phí.