IEC 61850标准通信协议体系对变电站自动化系续的网络和系统做出了全面、详细的描述和规范。IEC 61850标准的核心内容是信息模型和通信服务，信息模型是通信交互的内容，是通信的目的;通信服务是通信的手皮，决定了通信的过程和性能。
IEC 61850标准采用面向对象的方法，将率电站功能划分成一个个逻辑节点，这些逻辑节点代表了最小的功能单元，分布于各个浆置之中，实现了设备的"自我"描述。整个套电站集感时，只需将这些功能集中起来，并不需要对其进行值息建模（即数据库配置），全站信息对点的工作也可大大简化，集成效率显著提高。
几个基本术语及含义;
（1）功能（Function），是变电站自动化系统执行的任务，如继电保护、控制、监测等。一个功能由称作逻辑节点的子功能组成，它们之间相互交换数据。按照定义只有逻辑节点之间才交换数据，因此，一个功能要同其他功能交换数据必须包含至少一个逻辑节点。
（2）逻疑节点LN（Logic Node），是 IEC 81850中用来表示功能的最小单元。一个LN 表示一个物理设备内的某个功能，如节点PDIS表示距离保护功能，节点XCBR表示断路器功能等，IN执行一些特定的操作，LN之间通过逻辑连接交换数据。一个LN就是一个用它的数搅和方法定义的对象。与主设备相关的逻辑节点不是主设备本身，而是它的智能部分或是在二次系统中的映射，如本地或远方的I/O、智能传感器和传动装置等。
（3》逻辑设备 LD（Logic Device），是一种虚拟设备，是为了通信目的而定义的一组逻维节点的容器。例如，可以将一个间隔内的保护功能组织为一个LD。ID往往还包含经常被访问和引用的信息的列表，如数据集（Det Set）。一个实际的物理设备可以根据应用的需要映射为一个或多个LD。但反过来，一个LD只能位于同一物理设备内∶也即LD不可以跨物理设备而存在，
（4）服务器（Server），用来表示一个设备外部可见的行为，一个服务器必须提供一个或多个服务访问点（Service Access Point）。在通信网络中，一个服务器就是一个功能节点，它能够提供数据，或允许其他功能节点访问它的资源。
（5）逻辑连接（Logical Connection），逻辑节点之间的连接是逻辑节点之间进行数据交换的逻辑通道。显然，只有具有逻辑连接关系的逻辑节点之间才可以发生数据交换。
（6）物理连接（Physical Connection），物理设备之间实际存在的通信连接。IEC 61850标准的实现过程如下∶
（1）分配、合井、定义装置的自动化功能，从逻辑节点库中提取对应的逻辑节点LN，组建成装置对应的逻辑设备LD，构建出信息模型的框架;用数据对象 DO（Dat Objet》及其数据属性 DA（Datn Attribute）对模型进行填充、描述，实例化信息模型的属性。
（2）依照抽象通信服务接口 ACS1（Abstract Commanication Service Interface），根据信息模型的属性构建出信息模型的服务（Servicc5）。
（3）依照特殊通信服务疾射 SCSM（Specific Communication Services Mpping）将抽象的通信服务映射到具体的通信网络及协议上，服务借助通信得以实现。
（4）依照变电站配置语言（ Substation Configuration decription Langunge，SCL）组织并发布装置的配置文件，实现装置信息和功能服务的自我描述，服务可被识别和享用。
一、面向对象建模
1.逻辑节点模型
IEC61850-5将整个变电站的功能进行分解，使其满足功能自由分布和分配的要求。变电站自动化功能被分解成一个个逻辑节点LN，这些节点可分布在一个或多个物理装置上。通过对这些逻辑节点的组合，可生成新的逻辑设备LD，逻辑设备可以是一个物理设备，也可以是物理设备的一部分。IEC 61850将物理设备用逻辑设备来表示，如图8-29所示，图中包括2个变电站自动化系统功能（如距离保护功能、断路器功能等），由三套物理装置（如微机继电保护装置、断路器等）协作完成。将电量测量、相量测量、故障录波、故障测距、保护及控制等功能融合到单一设备中，构成集成式装置，这是一种物理集成。从建模角度，是将多个逻辑节点（代表功能）部署到同一物理装置中，构成逻辑设备，体现一种“功能自由分配”的应用模式。
逻辑节点是功能划分中的最小实体，本身具备了很好的封装。逻辑节点为基本数据模型，包含数据对象，数据对象由相应的属性构成，层次是父子一对多关系。IEC 61850-7-3、IEC 61850-7-4定义了各种数据对象类和逻辑节点类，IEC 61850-7-2中定义了用这些逻辑节点组成更高层次功能的方法。一个物理设备可以由多个逻辑设备构成，一个逻辑设备可以由多个逻辑节点构成。设备在建模时必须符合标准，逻辑节点和公共数据类型是可以扩充的。
由于有一些通信数据不涉及任何一个功能，仅仅与物理装置本身有关，如铭牌信息、装置自检结果等，为此需要一个特殊的逻辑节点，IEC 61850定义了系统逻辑节点，用以表征逻辑设备本身的信息。
逻辑节点之间通过逻辑连接（Logic Connect）进行信息交换，逻辑连接是一种虚连接，主要用于交换逻辑节点间的通信信息片（PICOM）。逻辑节点分配给物理设备，逻辑连接映射到物理连接，实现了设备之间的信息交换。逻辑节点的功能任意分布特点和它们之间的抽象信息交互使得变电站自动化系统真正实现了功能的自由分布。
为了更清楚地描述逻辑设备、逻辑节点、类、数据概念图，可以将IED想象为一个容器，分层模型如图8-30所示。容器为一个物理装置，包含一个或多个逻辑设备。每个逻辑设备包含一个或多个逻辑节点，每个逻辑节点包含一组预定的数据类。每个数据类包含许多数据属性（状态值、数值等）。
一个实际IED物理设备作为一个完整的功能实体由逻辑设备构成，逻辑设备由逻辑节点构成，逻辑节点作为最小数据通信单元，其定义是唯一的，由此实现面向对象的"自我"描述。因此，任何客户端可以通过向IED请求服务来获得设备的模型，或者说基于IEC 61850标准的信息是带有模型的。这样，就确保了信息定义的唯一性，具备了"机读"的可能，并构成了IED设备互操作的基础。
IEC 61850将变电站自动化系统划分为如下六类功能∶
（1）系统支持功能包括网络管理、时间同步、物理装置自检。
（2）系统配置或维护功能包括节点标识、软件管理、配置管理、逻辑节点运行模式控制、设定、测试模式、系统安全管理。
（3）运行或控制功能包括访问安全管理、控制（同期分合）、参数集切换、告警管理、事件记录、数据检索、扰动/故障记录检索。
（4）就地过程自动化功能包括保护功能（通用）、间隔连锁、测量、计量和电能质量监视。
（5）分布自动化支持功能包括全站范围连锁、分散同期检查。
（6）分布过程自动化功能包括断路器失灵、自适应保护（通用）、负荷减载、负荷恢复、电压无功控制、馈线切换和变压器转供、自动顺控。
这些功能可进一步分解为IEC 61850-7-4中定义的91个逻辑节点，分为13个逻辑组，如表8-4所示，这些逻辑节点构成了装置功能的基本要素。
在对IED建模时，逻辑节点是一个交换数据功能的最小部分，首先要明确该IED具有哪些功能，进一步确定在诸多功能中哪些是需要交换数据的（即进行通信）。然后，根据IEC 61850-7-4标准，将每个需要进行数据交换的变电站自动化功能逐一分解为若干核心功能逻辑节点（指IEC 61850-7-4中非LPHD和LLNO的逻辑节点）。
逻辑设备可看作是一个包含逻辑节点对象和提供相关服务（如GOOSE、采样值交换和定值组）的容器。一个逻辑设备至少包含3个逻辑节点∶1～n个核心功能逻辑节点、1个LPHD（物理设备信息）和1个LLNO（逻辑节点零）。LPHD定义了实际IED（物理设备）的一些公用信息，如物理设备铭牌、健康状况等。为了满足规约转换器或网关等IED建模的需要，IEC 61850在LPHD逻辑节点中提供了数据Proxy以表明该逻辑设备是否为其他物理设备的映像（代理）。LLNO则为访问逻辑设备的公用信息提供了一些通信服务模型，如GOOSE控制块、采样值控制块和定值组控制块等。
一个IED逻辑设备的划分通常以核心功能逻辑节点的公共特征为基础，如可将一个保护测控一体化装置的逻辑设备划分为测量LD、保护LD、控制及开入LD和录波LD等。
从分层信息模型可知，一个服务器至少包含1个逻辑设备。除了逻辑设备，服务器还包括由通信系统提供的其他一些公共基本组成部件，如应用关联（Application Association）提供设备间建立和保持连接的机制并实现访问控制机制;时间同步（Time Synchronization）为时标（如报告和日志应用）提供毫秒级精度时间或为同步采样应用提供微秒级精度时间;文件传输（File Transfer）提供了大型数据块（文件）的交换方法。此外，服务器还具有服务访问点（Service Access Point）属性——它是地址的抽象，用于在底层的 SCSM（特点通信服务映射）标识服务器。经由通信网络对服务器的内容进行访问，IEC 61850采用了两种通信方法;①Client-Server（客户/服务器）模式，适用于后台监控系统或远动网关对IED的访问;②Peer to Peer（对等通信，发布者/订阅者）模式，可用于IED装置间为完成分布式功能而进行的快速和可靠的互通信-GOOSE、采样值服务、周期性传输采样值。
2.数据模型
逻辑节点由若干个数据对象组成。数据对象是ACSI服务访问的基本对象，也是设备间交换信息的基本单元。IEC 61850根据标准的命名规则，定义了29种公用数据类CDC（Common Data Class），数据对象是用公用数据类定义的对象实体。
公用数据类是变电站应用功能相关的特定数据类型，它由数据属性（Data Attribute）构成。数据属性可以是基本数据类型，也可以是一个数据对象。变电站自动化所涵盖的基本功能包括测量、控制、遥信、保护（事件、定值）、自描述等功能数据，IEC 61850将这些内容抽象成7个大类的公用数据类∶
（1）状态信息的公用数据类包括单点、双点、整数、保护动作、保护启动、二进制计数器读数等状态类。
（2）测量信息的公用数据类包括测量值、复数测量值、采样值、星形和三角形的三相测量值、序分量测量、谐波测量、星形和三角形的三相谐波测量值。
（3）可控状态信息的公用数据类包括可控单点、可控双点、可控整数、可控二进制步位置、可控整数步位置。
（4）可控模拟信息的公用数据类包括可控模拟设点。
（5）状态定值公用数据类包括单点定值、整数状态定值。
（6）模拟定值公用数据类包括模拟定值、定值曲线。
（7）描述信息公用数据类包括设备铭牌、逻辑节点铭牌、曲线形状描述。例如，距离保护逻辑节点（PDIS）数据模型见表8-6。
公用数据类中，规定了属性的存在条件。通过选择属性的存在性，公用数据类可以派生出多个具体的数据类，适应不同的应用场合。
信息模型的创建过程是利用逻辑节点搭建设备模型。首先使用已经定义好的公用数据类来定义数据类，这些数据类属于专门的公用数据类，并且每个数据都继承了相应公用数据的数据属性。IEC 61850-7-4定义了这些数据代表的含义。再将所需的数据组合在一起就构成了一个逻辑节点，相关的逻辑节点就构成了变电站自动化系统的某个特定功能。逻辑节点可以被重复用于描述不同结构和型号的同种设备所具有的公共信息。IEC 61850标准构成的IED信息模型结构如图8-31所示。
在特定作用域内对象名是唯一的，将分层信息模型中的对象名串接起来所构成的整个路径名即为对象引用。图中LOGICAL-DEVICE、LOGICAL-NODE、DATA 和DataAttribute均从 Name类继承了Object-Name（对象名）和 ObjectReference（对象引用）属性。如图8-31所示，虚线左侧的类模型 SERVER、LOGICAL-DEVICE、LOGICAL-NODE 和DATA均是在 IEC 61850-7-2中定义的，其中LOGICAL-NODE类和DATA类可认为是基类。虚线右侧的兼容逻辑节点类是在 IEC 61850-7-4中定义的，它是LOGICAL-NODE类的特例，继承了LOGICAL-NODE类的所有属性和服务，包括数据集、报告控制块和日志控制块等。因此，当某个对象为一个兼容逻辑节点时，该对象便具有LOGICAL-NODE类所有的属性和服务。
同样，IEC 61850-7-2定义的DATA类也是通用的，指明了属性Data Name和Data Attribute的存在，具体的Data Name从 Name类的属性Object Name继承。虚线右侧的公用数据类是在 IEC 61850-7-3中定义的，它是DATA类的特例，继承了DATA类的所有属性和服务，并且规定了可适用于多种应用的公共特性和术语。IEC 61850-7-4定义的兼容数据类是由公用数据类导出的，因此，当某个对象为一个兼容数据时，该对象便拥有了公用数据类所有的属性和服务。
在分层信息模型中，兼容逻辑节点类位于兼容数据类的上一层级，它们是整体与部分的关系，若干个兼容数据类组成兼容逻辑节点类的一部分。兼容逻辑节点类和兼容数据类共同解决了交换的变电站自动化功能的信息是什么的问题。在 IED实际实现中，真正使用的是兼容逻辑节点类和兼容数据类。
针对特定的应用领域—变电站自动化系统，IEC 61850-7-4将LN Name进行了命名，赋予其确定的变电站自动化的语义。如兼容逻辑节点类 PDIS为IED的距离保护功能，逻辑节点GndPDIS为接地距离保护。将属性Data Name也进行了命名，赋予其确定的语义，同时还定义了某些Data Attribute 的特定取值及取值所代表的语义。其中接地距离保护的数据对象保护动作（Op）包含动作状态（general）、A相（PhsA）、B相（PhsB）、C相（PhsC）四个数据属性，以及数据属性的集合，如图8-32所示。
通过上述面向对象建模技术的运用，IEC 61850构建起结构化的信息模型，并通过采用标准化命名的兼容逻辑节点类和兼容数据类对变电站自动化语义进行了明确约定，IEC 61850 面向对象的建模方法，特别是它所定义的抽象类——逻辑节点类和公用数据类，使其具有很好的开放性。
3.IED 建模举例
以典型高压线路保护装置为例，该装置整体建模为一个SERVER类的实例。主保护为纵联距离保护，后备保护为三段式距离保护、四段式零序保护及零序反时限保护、模拟量测量、故障录波、开关量输入和告警等。对上述功能进行逐一分解，根据IEC 61850-7-4确定的核心功能逻辑节点如表8-7所示。
对于所得到的每个兼容逻辑节点类的实例，确定其包含的Data。以三段式距离保护的距离I段（PDIS2）逻节点为例，它除了兼容逻辑节点类PDIS的"必选"数据外，还根据该装置的特定功能需求，创建了两个新的Data;相间距离Ⅰ段电抗定值Ph React和接地距离Ⅰ段电抗定值Gnd React。
这两个Data分别是兼容数据类Ph React和Gnd React的实例。而这两个新的兼容数据类均继承自公用数据类 ASG（模拟定值）。对于所得到的每个Data，确定其包含的数据属性。以上述新的数据Ph React为例，它除了包含公用数据类ASG"有条件的必选"数据属性set Mag外，还使用了如下"可选"数据属性∶minVal、max Val和 step Size。
根据保护装置的功能划分为四个逻辑设备。保护 LD、模拟量测量工D、故障录波工LD和公用及开入LD。
（1）逻辑设备Prot 的LLNO包含;①与某几个具体保护功能 LN相关的定值 Data，如相间距离电阻定值、接地距离电阻定值、零序电抗补偿系数和零序电阻补偿系数等;②保护事件数据集Prot Event，包含各类保护的启动和动作事件信息;③报告控制块Prot Event Rpt，引用数据集Prot Event，实现保护事件信息的及时上送。
（2）逻辑设备Meas 的LLNO包含∶①模拟量测量数据集Analog Meas，包括了多种电压、电流、有功和无功等模拟量的测量信息;②报告控制块 Analog Meas Rpt，引用数据集AnalogMeas，实现模拟量测量信息的及时上送。
（3）逻辑设备Flt Rcd 的LLN0 包含∶①故障录波数据集FltRedSt，包括了录波启动、录波完成等状态信息;②报告控制块FltRedStRpt，引用数据集 FltRedSt，实现录波状态信息的及时上送。
（4）逻辑设备LD0的LLNO包含∶①保护连接片Data，如纵联连接片、距离I段连接片、距离Ⅱ、Ⅲ段连接片、零序I段连接片、零序其他段连接片和零序反时限连接片等;②控制字Data，如公用控制字、纵联控制字、距离控制字和零序控制字等;③保护告警数据集Pro-tAlarm 及引用该数据集的报告控制块ProtAlarm Rpt;④开关量输入数据集ProtDI及引用该数据集的报告控制块ProtDIRpt;⑤连接片数据集 ProtEna 及引用该数据集的报告控制块ProtEnaRpt。
二、抽象通信服务接口（ACSI）
1.ACSI概念模式
在国际标准化组织 ISO 提出的开放系统互联参考模型（OSI/RM，Open Systems Inter-connection/Reference Module）中，将网络划分为7层，如图8-33所示，位于底层的通信技术部分发展、更新速度非常快，而位于上层的应用领域一般发展和变化比较慢。IEC 61850在应用层定义了抽象通信服务接口（ACSI，Abstract Communication Service Inter-face），抽象通信服务接口通过特定通信服务映射 SCSM（Specific Communication Services Mapping）将抽象服务映射到实际的通信协议栈上，这样就使IEC 61850独立于网络技术而存在。例如，IEC 61850可以在光纤物理层上实现向MMS、TCP/IP、CORE-A等的映射，而将来随着网络技术的发展，也可以在无线网络的物理层或千兆以太网的链路层实现映射。在抽象接口之上定义的对象模型和相关服务不会因为这些底层网络技术的更新而受到影响。
IEC 61850根据电力系统运行过程以及所必需的信息内容，归纳出电力系统所必需的通信网络服务，对这些服务和信息交换机制进行标准化，并采用抽象建模的方法，形成了一套标准的、满足互操作要求的信息交换机制，这一机制就是ACSI。
ACSI从通信中分离出应用过程独立于具体的通信技术，提供特殊通信服务用于变电站通信，采用虚拟的观点去描述和表示变电站内设备的全部行为，采用抽象的建模技术为变电站自动化设备定义了与实际应用的通信协议无关的公共应用服务，并提供了访问真实数据和真实设备的接口途径。
ACSI中的抽象概念体现在以下两个方面∶
（1） ACSI仅对通信网络可见，且对可访问的实际设备（如断路器）或功能建模，抽象出各种层次结构的类模型和它们的行为。
（2）ACSI从设备信息交换角度进行抽象，且只定义了概念上的互操作。ACSI关心的是描述通信服务的具体原理，与采用的网络服务无关，实现了通信服务与通信网络的独立性。实现服务的具体通信报文及编码，则在特定通信服务映射SCSM中指定。
2.通信方法
ACSI中的服务具有两组基本通信模式。如图8-34所示。一组使用客户机/服务器（Client/Server）运行方式，主要用于目录查询、读写数据及控制等服务;另外一组使用发布者/订阅者（Publisher/Subscriber）模式，用于GOOSE 消息发送、采样值传输等服务。
在客户机/服务器模式中，提供数据或服务的一方为服务器，接收数据或服务的一方为客户。变电站网络通信是多服务器、少客户形式。该模式采取事件驱动的方式，当定义的事件（数据值改变、数据品质变化等）触发时，服务器才通过报告服务向主站报告预先定义好要求报告的数据或数据集，并可通过日志服务向循环缓冲区中写入事件日志，以供客户随时访问，完成服务过程。其优点是服务的安全性、可靠性高，缺点是实时性不够。这种模式主要适用于对实时性要求不高的服务。
发布者/订阅者模式是一个或多个数据源（发布者）向多个接收者（订阅者）发送数据的最佳解决方案，特别适合于数据量大且实时性要求高的场合，如用于继电保护设备间快速、可靠的数据传输，以及周期采样值传输服务。
3.服务模型
IEC 61850-7-2部分详细定义了 ACSI模型，包括基本信息模型和信息交换服务模型。对干每种模型。IFEC 61850均以类的形式给出。定义了属于该模型的属性和服务。每类AC-SI模型又由若干通信控制块（Contral Block）组成。
通信控制块同样具有类的本意，即由属性和服务封装组成，其中属性代表控制块的基本信息和配置/控制参数，以数据对象及其属性的形式驻留在引用该控制块的逻辑节点中;服务则代表控制块的具体通信规则，包括通信服务对象与方式（服务的发起、响应和过程）。依照实际功能和信息模型的属性对这些通信控制块分别引用，便构成了信息模型的通信服务。
ACSI基本信息模型包括 SERVER（服务器）、LOGICAL DEVICE（逻辑设备）、LOG-ICAL-NODE（逻辑节点）、DATA（数据，有多个数据属性）四个类，这些类由属性和服务组成。在实际实现中，逻辑设备、逻辑节点、数据、数据属性每一个都有自己的对象名（实例名 Name），这些名称在其所属的对象类中具有唯一性。另外，这四者之中的每一个都有路径名（ Object Reference），它是每个容器中所有对象名的串联。
ACSI信息交换服务模型主要用于对数据、数据属性、数据集进行操作。具体包括下述数据集（Data-set）、取代（Substitution）、控制（Control）、定值组控制（Setting group control）、报告控制（Report control）和日志控制（Logging control）等模型。定值组控制定义如何从一组定值切换到另一组以及如何编辑定制组。报告和日志控制描述基干客户设置的参数产生报告和日志的条件，报告由过程数据值改变（状态变位和死区）或由品质改变触发的报告，日志为以后检查查询。报告立即发送或存储，提供状态变位和事件顺序信息交换。
三、特定通信服务映射（SCSM）
ACSI规范的信息模型的功能服务独立于具体网络，功能的最终实现还需要经过特定通信服务映射。SCSM负责将抽象的功能服务映射到具体的通信网络及协议上，具体包括∶
（1）根据功能需要和实际情况选择通信网络的类型和 OSI模型的层协议。
（2）在应用层上（OSI模型中的第7层），对功能服务进行映射，生成应用层协议数据单元（APDU，Application Protocol Data Unit），从而形成通信报文。
特定通信服务映射是为抽象通信服务接口（ACSI）服务和为对象提供实际通信栈，以实现设备互操作的具体映射的标准化过程，其本质为信息服务模型的标准化。
IEC 61850第 8、9部分规定了将抽象通信服务接口（ACSI）映射到具体规约实现的方法。ACSI服务被映射到五种不同形式，即基于客户机/服务器模式的核心 ASCI服务映射到MMS通信协议栈、面向通用对象的变电站事件（GOOSE）协议栈、采样值传输SV协议栈、时钟同步和通用变电站状态事件（GSSE，Generic Substation State Event）协议栈，其中GSSE协议栈实际应用较少。如图8-35所示，所有通信服务映射都运行在基于ISO/IEC 8802-3的7层框架中。
ACSI对信息模型的约束是强制和唯一的，前NtSN1有法却是多样和修放的。彩用不同的SCSM方法。可以满足不同功能服务对通信过科、通信速率以及可靠性的不同要求，解块了变电站内通信复杂多样性与标准统之间的干盾。适时地改变SCSM方法，就能够应用最新的通信网络技术，而不需要改动ACSI模型，从而解决了标准的稳定性与未来通信网络技术发展之间的矛盾。
1.MMS报文映射
制造报文规范（MMS）是由国际标准化组织IS）工业自动化技术委员会TC184用于开发和维护工业自动化系统的独立国际标准报文规范。MMS是通过对真实设备及其功能进行建模的方法。实现网络环境下计算机应川程序或智能电子设备IED之间数据信息的实时交换。国际标准化组织出台MMS是为了规范工业领域具有通信传感器、智能电子设冬正D。智能控制设备的通信行为，使出自下同）商的设备之间具有互操作性，使系统集成变得筒单、方便。现在MMS已经广泛用于汽车、航空、化工、工业过程控制、工业机器人等领域。
国际电工技术委员会第57技术委员会（IECTC57）推出的 IEC 60870.6TASE.2系列标准定义了EMS 和SCADA等电力控制中心之间的通信协议。该协议采用面向对象建模技术。其底层直接映射到MMS上。可见MMS在电力系统远动通信协议中的应用将越来越广泛.
MM将实际设备外部可视行为抽象成虚拟制造设备（VMD，Virtual Manufacturing Deice》及其包含的对象子集，并通过定义与之对应的一系列操作（即 MMS服务）实现对实际设备的控制。由于MMS和IEC 61850都采用抽象建模的方法，因此，只要将IEC 61550的信息模型正确地映射到MMS的VMD 及其MMS服务，并进行必要的数据类型转换。就可以实现 ACSI向MMS的映射，映射方法准确、简单。
对象和服务是MMS协议中两类最主要的概念。其中对象是静态的概念，以一定的数据结构关系间接体现了实际设备各个部分的状态、工况以及功能等方面的属性。属性代表了对象所对应的实际设备本身固有的某种可见或不可见的特性，它既可以是简单的数值。也可以是复杂的结构。甚至可以是其他对象。实际设备的物理参数映射到对象的相应属性上，对实际设备的监控是通过对对象属性的读取和修改来完成的。对象是实际物理实体在计算机中的抽象表示。是MMS中可以操作的、具有完整含义的最小单元。所有的MMS服务都是基于对象完成的。
2.GOOSE通信服务映射
GOOSE报文由于具有较高的实时性，常用于传输对时间要求高的跳闸控制及装置间的连锁等信息。GOOSE控制块定义了五种服务∶发送GOOSE报文（ Send GOOSE Mes-sage）、读取GOOSE数据引用（Get Reference）、读取GOOSE数据序号（Get GOOSE Ele-ment Number）以及读写控制块属性值Get Go CB Values 和Set Go CBValues）。其中，GetReference和Get GOOSE Element Numnber 是对GOO）SE数据集配置信息的在线获取，可用于对配置信息的校验，它采用双边关联方式，由G（O0SE 服务的客户端向服务端发起查询，它们也被称为GOOSE管理服务;Get GoCB Values 和Set GoCBValues 可以用来对控制块状态进行查询和设置，改变GOOSE服务的参数;Send G（OOSE Message 是GOOSE 通信的主要内容，GOOSE数据通信基于发布订阅机制，GOOSE服务提供者（即发布方）通过组播方式向特定订阅方发布GOOSE数据报文，订阅方根据预先配置的订阅参数对接收到的报文进行筛选，从合法报文中提取特定数据。
GOOSE是一种事件驱动的数据通信方式，GOOSE报文的发送按图8-36所示的机制执行。在稳定状态下，装置每隔To时间发送一次当前状态，又称心跳报文。当装置中有事件发生（如开入变位）时，报文中的数据就发生变化，装置立刻发送该报文一次（第1帧），然后间隔T重发两次（第2帧、第3帧），再分别间隔T、T各重发一次（第4、第5帧）。通常，T2时长为2T，T∶时长为2T∶。当重新达到稳定状态后，后续报文恢复为间隔T。的心跳报文。工程中，T一般设置为1ms，T一般设置为5s。
GOOSE 报文的传输不经网络层和传输层，而是从应用层经表示层ASN.1编码后，直接映射到链路层和物理层。这种映射方式避免了通信堆栈造成的传输延时，从而保证了报文传输的快速性。
GOOSE控制块的读写服务基于Client/Server通信方式，其具体通信过程遵循MMS的读写服务规范。GOOSE管理服务和报文发送服务考虑到通信过程的实时性要求，直接映射到基于IEEE802.3的链路层规范。
3.SV通信服务映射
在IEC61850-7-2中，定义了两种采样值控制块，即MSVCB和USVCB。前者用于多播方式的采样值后者用于单播方式。目前国内应用的主要是MSVCB。MSVCB定义Get MSVCB Values、Set MSVCB Values 和 Send MSV Message三种服务。其中，Get MSVCB Values和Set MSVCB Values 主要用于对控制块进行查询和设置，在具体协议实现上，它映射到MMS的读、写服务。由于采样值需要极高的实时性，Send MSV Message服务不使用复杂的TCP/IP协议簇，而直接映射到IEC802.3链路层协议，物理层采用百兆的光纤以太网。
四、配置描述
1.配置语言
IEC61850-6定义了变电站配置描述语言SCL（Substation Configuration Description Language），主要基于可扩展标记语言XML1.0。SCL用来描述通信相关的IED配置和参数、通信系统配置、变电站系统结构及它们之间的关系。主要目的是在不同厂家的IED配置工具和系统配置工具之间提供一种可兼容的方式，实现可共同使用的通信系统配置数据的交换。SCL模型可包含五个方面的对象∶
（1）系统结构模型，变电站主设备，拓扑连接等。
（2）IED结构模型，应用和通信信息。
（3）通信系统结构模型，设备在何接入点（Access Point）接入哪些总线（Bus）。
（4）逻辑节点类定义模型，包含数据对象DO和服务。
（5）逻辑节点和一次系统功能关联模型。
SCL的UML对象模型如图8-37所示，它仅限于在SCL中使用的那些具体的数据对象，而且也没有包括数据对象以下的数据属性。从图中可以看出，对象模型主要包含三个基本的对象层。
（1）变电站。描述了开关站设备（过程设备）及它们的连接，设备和功能的指定，是按照 IEC 61346的功能结构进行构造的。
（2）产品。代表所有SAS产品相关的对象，如IED、逻辑节点等。
（3）通信。包括通信相关的对象类型，如子网、访问点，并描述各 IED 之间的通信连接，间接的描述逻辑节点间客户/服务器的关系。
SCL采取IEC 61850定义的公共设备和设备组件对象对 IED设备进行描述，使 IED的配置数据中具有完备的自我描述信息。SCL 包含五个元素∶Header、Substation、IED、LNode Type、Communication，其中 Header包含 SCL的版本号和修订号及名称影射信息，Substation 包含变电站功能结构、主元件和电气结构，IED包含逻辑装置、逻辑节点、数据对象和通信服务能力等，LNode Type定义了文件中出现的逻辑节点、类型、数据对象，Communication定义了逻辑节点之间通过逻辑总线和IED接入点之间的联系方式。这些元素有各自的子元素和属性，最终完成兼容性模型的描述。
SCL 配置文件按应用目的的不同，分为如下四种文件，以文件扩展名进行区分。
（1）ICD文件。描述 IED提供的基本数据模型及服务，包含模型自描述信息，但不包含IED实例名称和通信参数。ICD文件还应包含设备厂家名、设备类型、版本号、版本修改信息、明确描述修改时间、修改版本号等内容，同一型号IED具有相同的ICD模板文件。ICD文件不包含Communication 元素。
ICD文件按照IEC 61850-7-4中提及的模型及 Q/GDW 396-2009《IEC 61850 工程继电保护应用模型》中的规定进行建模，尽量不进行扩展。不同类型保护应使用不同的LN模型。ICD文件中所有的LN的DO建议都要有中文描述，重要信息的DO则一定要有中文描述。
（2）SSD文件。描述变电站一次系统结构及相关联的逻辑节点，全站唯一。SSD文件应由系统集成厂商提供，并最终包含在 SCD文件中。
（3）SCD文件。包含全站所有信息，描述所有IED的实例配置和通信参数、IED 之间的通信配置及变电站一次系统结构。SCD 文件应包含版本修改信息，明确描述修改时间、修改版本号等内容。SCD文件建立在ICD和SSD文件的基础上。目前，一些监控系统已支持根据SCD文件自动映射生成数据库，减少了监控后台数据库配点号的困难。
（4）CID文件。IED的实例配置文件。一般从SCD文件导出生成。禁止手动修改。以避免出错。一般全站唯一，每个装置一个，直接下载到装置中使用。IED通信程序启动时自动解析 CID文件映射生成的逻辑节点数据结构，实现通信与信息模型的分离，可在不修改通信程序的情况下，快速修改相关映射与配置。
2.变电站的配置
变电站工程配置要做的工作就是将各个独立装置的分布功能通过信息交互集成为整个变电站自动化功能，IEC 61850的模型文件既描述了装置的功能，也描述了功能参数可配置能力和装置的通信接口，因此，IEC 61850变电站的工程实施实际上是围绕 IEC 61850的模型文件展开的。
变电站的配置流程如下（见图8-38）∶
（1）变电站各设备制造商将描述 IED 功能和初始配置的ICD文件，提交给系统配置器（图 8-38中步骤③）。
（2）将描述变电站自动化系统各设备间信息交互关系的文件和端子接线设计的SSD文件提交给系统配置器（图8-38中步骤④）。
（3）系统配置器依据系统需求，从所有IED配置文件中获取初始配置信息，统一对各IED进行信息配置，根据系统需要调整各IED中的交互配置信息和系统的通信配置信息，例如调整报告拖制块的客户端使能控制、增加IED设备建的关联信息、对IED中的逻辑节点的虚拟输人/输出进行配置等设备交互信息的调整，划分子网并对每个子网内各设备的同络地址进行调整，对设备中GOOSE/SV控制块报文发送的组播地址等通信信息进行'调整，形成系统配置文件SCD文件，返同IED配置器和工程师工作站（如图8-38中步森（③）。
（4）IED配置器从返目的SCD配置文件中得到各个IED的配置信息，根据装置的需求配置装置的私有信息，最终生或CID文件及装置私有信息文件（如图8-38中步骤⑨一O）。
五、测试
1.一致性测试
一致性测试（Conmformane Test）是指验证通信接口与标准要求的一致性。检证串行链路上数据流与有关标准条件的一致性，即测试 IED是否符合特定标准，属于"证书"测试（Certification Tea）。例如访问组织、帧格式、位顺序、时间同步、定时、信号形式和电平，及对错误的处理。IEC 61850 的第10部分详细介绍了一致性测试内容。
测试荫被测方应提供被测设备的以下相关材料∶
（1）PICS。规约实现一致性声明，是对IEC'61850标准的通信服务实现情况的说明。
（2）PIXT。规约实现相外声明，包括系统、设备有关通信能力的特定信息。
（3）MICS。模型实现一致性声明，说明系统或设备支持的数据模型情况。一致性测试内容主要包括静态测试和动态测试，测试过程如图8-39所示。
例如，采用IEC 61850标准进行重合间功能的测试，需要进行以下步骤∶首先，将测试系统连接至网络，以确定是否有GOOSE信息，这可以通过SCL文件来实现。在获得所有相关的GOOSE信息后，这些信息被内部定位至测试系统的二次输入和输出，类似于常规继电保护装置测试中，通过引线将装置的二进制箱人和输出连接至测试系统的二进制输入。输人测试值，继电保护装置会动作，并通过GOOSE将断路器开断信号传送至网络。
测试系统必须检测到信息并记录分断时间。为了模拟断路器的分断，在几个周期的延时后，测试系统将发送一个CO0SE信息到阿络中，模拟断路器分断状态。继电保护装置接收到分断信息，启动重合用，一旦达到重合阿时间，继电保护装置将发送另外一个G0OSE信息;重新合上断路器。此时，调试系统得到信息发送另外一个GOXOSE信息模拟断路器合闸。如此循环，点继电保护装置进行最后一次重合何为止。这就是测试一个典型 IEC 61850设备的过程。
如图8-40所示用户系统单线图，说明测试和验证一个典型IEC 61850设备GOOSE信息及执行过程。图示系统中有4个IED继电保护装置A、B、C和D，由不同供应商提供。其中B、C和D是主馈线保护，A为后各保护。断路器柜中应该包含有IED智能终端设备，它们从各个继电保护装置获取GOOSE信息，将其转换为物理输出，使断路器跳闸线圈通电。假设在出线A处发生故障，继电保护装置B的瞬时过电流单元将一个跳闸GOOSE信号传送至断路器B。同时，继电保护装置A也接收到维电保护装置B跳闸GOOSE信号，可作为断路器失灵的起动信号，可延时10个周期频率周期后动作发断路器A的GOOSE跳闸信号。如果由于各种原因，断路器B未收到GOOSE 跳闸信号，B不能分断，此时继电保护装置A也将在过电流情况下廷时15个周期想率周期后动作发GOOSE跳明信号。
系统验证试验可以发现系统的配置冲突。试验所需的工只为网络分析仪（软件）和符合1EC 61850的测试设备。测试设备必须能够通过变电站L.AN接收和发送GOOSE信息。这就要求测试系统能够访间网络，要求获得正确的GOOSE信息，确定不保护及断路器分断的时间。
六、IEC61850 标准第二版概况
在IEC 61850标准第二版中，修订主要体现在对第一版的修改和完善、对标准的使用范围进行扩展、对变电站的以太网工程实施提出指导规范和提出电力系统通信安全解决方案四个方面。
（1）对IEC 61850标准第一版进行了修改和完善。IEC 61850标准第二版总结了IDC 61850标准第一版的应用径验，修改了存在的错误，扩展了数据模型，完善了工程配置语言和通信一数性测试规范，拓展了IEC 61850标准的应用范围。IEC 61850 标准第一版原有的14个文件，有12个被IEC 61850标准第二版重新修订。IEC 61850标准第二版对IEC 61850标准第一版已有的逻辑节点和公用数据类进行了修订，增加了一世新的逻辑节点，使逻辑节点总数达到170个左右.在IEC 61850标准第一版所定义的4种SCI.模型文件的基础上，ITEC 651850标准第二板增加了2种新的模型文件（IID和SED文件），使变电站系统集成过程得到优化。IEC 61850标准第二版完善和优化了IEC 61850标准通信一致性测试流程和案例，
（2）对标准的使用范围进行了扩展。IEC 61850标准第一版板的使用范围是变电站内部的设备通信，在第二腹中，IEC 61850 标准的定位是电力公共事业间的通信，包括变电站、火电、水电、风电、调度中心及它们之间的通信，为此，IEC 61850 标准第二版在对第一版修订和补充的基础上，还增加了?个相关的标准或技术规范。
1）7-410;水电厂监视和控制通信。
2）7-420;分布式能源的通信系统。
3）7-500;变电站自动化系统逻辑节点应用导引。
4）7-510∶水电厂逻辑节点应用导引。
5）80-1;基于公共数据类模型应用IEC 61850-5-101/104 的信息交换。
6）90-1;应用IEC 61850实现变电站之间的通信。
7）90-2;应用IEC 61850实现变电姑和控制中心之间的通信。
（3）对变电站的以太网工程实随提出指导规范。IEC 61850 标准第一版中新增90-4技术报告，针对变电站站控层、过程层网络数据交五的特点，现有的网络通信技术，以及对通信可靠性、流量限制、网络安全等方面的要求，分析了网络拓扑结构的各种方式、流量限制的几种技术，同时提出了时钟同步网络的几种同步方式。为变电站建立合理的网络配置提供了方法和依据。
（4）提出电力系统通信安全解决方案。信息安全对于电力系统通信非常重要，IEC 62351 《电力系统数据与通信安全标准》是专门针对电力系统安全通信的标准。IEC TC57第十工作组完全采用了IEC 62351所规范的信息安全措施，包括认证、加密等措施。
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