IEC 61850 标准的技术及应用研究

自的IED 配置工具和系统配置工具通过对XML 文档的解析、读取数据， 进行配置信息的交互。各厂商对配置文件实现解析与处理过程可能不同， 但采用了相同的变电站描述结构和相同的参数， 最终就能相互理解， 这是IEC 61850 互操作性体现之一。

　　图2 为一个变电站系统配置的最基本描述情况，SCL 至少有以下几个元素， Header， Substat io n， Communicat ion， IED， DataT ypeT emplates。Header 元素定义了SCL 配置文件的修改历史记录版本号、修改的时间、修改的原因、何人最终修改等
。

图2系统配置文件的基本结构图。

　　2. 2 变电站配置的流程与技术

　　配置的主要流程如图3 所示， 配置的过程主要分为四步， 首先是厂家提供的IED 配置器工具将产生IED设备的ICD 能力描述文件， 然后传递到系统的子站端，根据系统的集成规范SSD 以及系统端的配置器， 生成系统端的描述文件SCD， 再将SCD 发送回IED 的配置器， 最终获得IED 的配置文件CID。配置文件主要包含如何进行通信， 在系统所处的位置的描述， 相关的链接通信节点， 以及报告节点、数据集设置等相关约定， 同时ACSI 到MMS 映射的实现、MMS 通信服务过程中需要借助CID 配置文件， 解析出其中相应的数据信息作为参数， 比如GOOSE 报文的接收端MAC 地址。

图3 配置流程图。

　　通过采用XML 的配置可以实现装置的功能自动组合， 装置内的程序可以通过直接修改配置文件而动态的改变装置所具有的功能， 比如修改逻辑节点或者数据集等， 从而实现装置侧的程序通用， 对于厂家而言， 可以实现一个通用的通信程序， 然后根据具体特定装置功能需求， 设计配置不同的XML 文件即可实现不同装置的通信。最理想的IEC 61850 通信程序( 见图4) 的明显优势在于: 程序一次编译完成， 可以只需要简单的修改配置文件就可以应用到各个装置设备中， 综合自动化后台通过读取装置配置文件就可以自动创建数据库实现装置接入与生成。

图4理想的IEC 61850 通信程序。

　　3 IEC 61850 应用安全问题

　　IEC 61850 的应用依赖于一个安全的网络环境。

　　因此， 当前电力系统在解决了信息异构集成问题后， 突出面临的一个问题就是如何构造一个安全的网络通信系统， WG15 已经开始专注于电力数据和通信安全领域， 来保证电网的安全运行。

　　电力系统安全防护重点在控制系统， IEC61850 标准在变电站分层中提出了过程层， 并在这一层也采用以太网通信完全替代原来传统的硬接线方式。

　　由于在过程层中诸如跳闸的GOOSE 报文要求在4 ms内到达通信接收的另一端， 与以太网在变电站层和间隔层相比需要保障更高的安全可靠性， 因此， 如何保障变电站内过程层网络的安全性问题比以往显得更为突出和重要。从应用安全的角度出发， 基于IEC 61850 的变电站通信系统应具备以下防御措施:

　　( 1) 采用V PN 技术解决端到端的数据安全问题。

　　主要采用隧道技术、加解密技术、密钥管理技术、使用者与设备身份认证技术等四项技术来保证安全。通过安全策略和安全规则的制定， 把网络划分成不同的安全区域， 控制VPN 通道内不同的安全区域之间的访问， 可以进一步减少了内部窃听的风险和不安全因素， 使网络的安全性得到进一步的提升。

　　( 2) 采用SSL/ TLS 加密技术， 对变电站通信系统中面向连接通信机制的服务器，连接进行授权验证， 在对象建模中对不同用户加入访问权限限制， 并报告试图进行未授权下的访问操作。

　　( 3) 采用SNMP( 简单网络管理协议) 来管理变电站通信网络， 定期建立数据备份与实施冗余机制。

　　( 4) 建立入侵监测防御措施， 建立控制中心安全策略应对措施， 基于IEC 61850 的变电站通信系统控制中心应采取多层安全机制保证， 当受到攻击时可以降低使用情况而不至于系统瘫痪。

　　除了以上从技术的角度应对电网安全问题外， 还应注意人员的管理与安全意识、工程施工等与电网安全运行密切相关的因素。

　　4 结 语

IEC 61850 标准作为未来国际变电站的统一标准，已经在逐步走向成熟。本文为了IEC 61850 具体应用中IED 设备开发的目的， 对IEC 61850 的技术特点进行了总结， 首次提出IEC 61850 标准是对异构信息进行集成的实质内涵， 应用XML 技术具体对IEC 61850 中变电站的配置进行了研究和设计， 包括系统配置文件的结构、配置的流程， 得到了理想的IEC 61850 通信程序模型; 针对应用IEC 61850 标准电力网络通信的安全问题提出了建议和策略。研究为开发符合IEC 61850 标准的变电站通信系统提供了依据。在中高压综合自动化系统中， IEC 61850 的性能与优势能得到更多的体现。IEC