IEC 61850-9-1和IEC 61850-9-2采样值传输通信标准的对比

 

• http://www.doc88.com/p-70783240804.html发展前景

IEC61850-9-1即将被IEC组织和国际大公司淘汰，而IEC61850-9-2符合数字化变电站的建设要求，得到国际大公司的广泛支持，将有很长的生命周期。

IEC61850-9-1是IEC组织为兼容IEC60044-8电子式互感器标准的应用层而编写的标准，与IEC61850标准其他部分不协调，由于是点对点传输，应用灵活性差。

2009年1月IEC的TC57工作组提议撤销IEC61850-9-1。2009年6月在南京的合并单元标准会议上，谭文恕教高通报IEC已通过上述提议，撤销该标准的过渡期为2009年～2010年。谭文恕教高同时通报IEC已决议将废止IEC60044-8的采样值传输协议。

注：谭文恕，IEC TC57 WG3(远动设备及系统传输协议工作组)成员，WG10（电力系统IED通信及数据模型工作组）成员。

IEC61850-9-2是完全按IEC61850的整体思想编写，可与IEC61850其他部分协调工作，支持采样值网络传输，支持数字化变电站 “数据一处采集、全站共享”的基本要求。现在ABB、西门子和AREVA等公司推出的仅支持IEC61850-9-2，他们之间的互操作试验也仅针对IEC61850-9-2，OMICRON测试仪也仅支持IEC61850-9-2。

• 网络复杂性

IEC61850-9-2报文可与GOOSE报文共网传输，相对IEC61850-9-1点对点+GOOSE网的光纤连接数量大为减少，简化了变电站建设和维护。对于规模越大的变电站，该优势越明显。

IEC61850-9-2支持网络传输，可与GOOSE报文共用一个网络，相比使用IEC61850-9-1协议，可大幅减少设备间的光纤数量，简化过程层网络。

如果采样值用网络传输，合并单元还可采用IEEE 1588对时协议，直接利用过程层网络对时，可进一步减少变电站光纤数量。该方案见图1。

图1 IEC61850-9-2、GOOSE和同步共网图

下表比较一个典型双母线110kV变电站的110kV电压等级过程层网络的光纤数量和交换机数量，假定该站有4条110kV线路，两台变压器。为保证间隔的独立性，各间隔配备独立的间隔交换机，所有间隔交换机连接到中心交换机。

	GOOSE网+ 9-1点对点	GOOSE和 9-2共网	GOOSE、9-2和同步共网
中心交换机	10口×1	13口×1	14口×1
间隔交换机	3口×7	5口×7	5口×7
间隔合并单元到间隔保护光纤	7	0	0
间隔合并单元到母差保护光纤	7	0	0
间隔合并单元到故障录波光纤	7	0	0
间隔合并单元到电能表光纤	4	0	0
PT合并单元到间隔合并单元光纤	14	0	0
对时光纤	7	7	0
交换机级联光纤	7	7	7
间隔合并单元到间隔交换机	0	7	7
智能终端到间隔交换机	7	7	7
电能表到间隔交换机	0	7	7
间隔保护到间隔交换机	7	7	7
PT合并单元到间隔交换机	0	2	2
母差、备自投、录波、报文记录到中心交换机	4	4	4
1588主时钟到中心交换机	0	0	1
光纤连接数量合计	71	48	42

• 可靠性

IEC61850-9-2和GOOSE共网比IEC61850-9-1点对点+GOOSE网减少了大量点对点光纤，前者的可靠性更高。

无论是网络故障还是点对点光纤都将影响保护等关键功能。两种方案相比，前者仅有一个网络，后者由网络和点对点光纤构成，前者和后者的网络基本相同，显然前者更为可靠。

• 应用灵活性

IEC61850-9-2和GOOSE共网便于各种应用功能的灵活配置，在不改变光缆连接的情况下可增加或修改应用功能；而用点对点的IEC61850-9-1在功能改变时往往需要改变光缆连接。

采用IEC61850-9-2报文与GOOSE报文共网的过程层网络，间隔层设备可从网络获取各间隔的采样值和状态量，并实时控制各间隔一次设备，因此仅需修改软件和配置即可实现各种应用功能。这对备自投、小电流选线、母差、失灵等跨间隔功能的灵活配置的有更大的优势。

• IEC61850-9-2应用难点及其解决方案

IEC61850-9-2的应用面临交换机网络流量大、间隔层设备需处理大流量报文等难点，已得到可靠解决。

• 9-2报文流量对GOOSE报文传输的影响

IEC61850-9-2在80点/周波采样率是输出报文的流量约为5.7Mbps。间隔交换机上各端口最大采样值流量为5.7Mbps×3=17.1Mbps（本间隔合并单元+双母线的PT合并单元）。中心交换机连接到母差等设备端口的采样值流量为5.7Mbps×（N+2），其中N为间隔数，“2”指母线PT数量，N=24时流量为157Mbps。

交换机按如下配置可满足应用要求：

• 间隔交换机采用100M交换机，

• 中心交换机的级联端口和连接PT合并单元的端口采用100M口

• 中心交换机与母差、备自投、录波、报文记录连接的端口采用1000M口

• 9-2报文优先级高于GOOSE报文

在该配置下，过程层网络仍有80%以上的网络带宽留给GOOSE报文传输，由于9-2报文稳定地按250us的周期传输，可基本忽略9-2报文对GOOSE报文传输的影响。

• 间隔层设备对大流量报文的处理能力

由于IEC61850-9-2和GOOSE报文编码格式复杂，解码计算量大，尤其母差、变压器等需接收多个合并单元9-2报文的设备，所要求的处理能力非常高，超出了现有嵌入式CPU的能力。

已有厂家针对数字化变电站开发了具备1000M流量9-2报文和GOOSE报文处理能力的间隔层设备。该设备在CPU模件上增加了硬件编解码模块，该模块可将接收到的9-2报文和GOOSE报文解码，转换为采样值和状态量后传输给CPU，并将CPU输出的状态量编码为GOOSE报文后发送。这样CPU的处理能力要求仅和传统微机保护相当。硬件编解码模块的应用解决了CPU处理能力的瓶颈问题。

By Cobra