基于IEC/TC57国际标准体系现状分析研究与展望

丁心志, 李慧杰, 杨慧霞, 张喜玲，刘柱揆

（1.云南电网公司技术分公司，云南 昆明 650217；2.中国南方电网公司电能计量重点实验室，云南 昆明 650217；3.阿尔斯通电网技术中心有限公司，上海 201114；4.许昌开普电气研究院，河南 许昌 461000；5.合肥工业大学，安徽 合肥 230001；6.华中科技大学，湖北 武汉 430074）

0 引言

1964年，在急需制定电力系统电气设备与系统之间进行通信的国际标准的大环境下，IEC/TC 57顺应需求而成立，其目标在于为实现远方控制、远方保护以及所有其他远方通信以达到电力系统的自动化控制[1-2]。市场需求的不断变化，要求IEC/TC 57制定标准时不仅要考虑设备层面，而且越来越多地要求其考虑系统层面[3]，因此TC57先后在1994年和2003年两次修订了其标准应用范围。如今，TC57已经成为了制定智能电网相关标准中一个关键的标准化分委会。

当前的TC57工作范围是：制订电力系统控制设备和系统需要的国际标准，包括能量管理系统（EMS），监控与数据采集系统（SCADA），配电网自动化，以及相关的用于电力系统规划、运行和维护的在线和离线信息交换。

截止到2013年12月底，IEC/TC 57共发布标准181项，其中125项标准正在有效使用，其他56项标准被替代、合并或者撤销[2]。目前尚有41项标准处于修订或制订过程中。致力于开展各项工作的500多位专家来自31个参加成员国和13个观察成员国。

伴随着能源市场的垄断化，对于不同的电力设备供应商提供的设备与电力系统之间，以及区域电网之间实现能源传输与交换时，都要求有一致的规约和标准以实现系统的整体性。这对于原有的封闭式能源管理系统来说是一个很大的挑战，这就需要设置接口与外部系统进行信息交互，并且不仅仅用于电力系统的规划、运行和维护，还要用于电网运营商根据能源市场的变化进行业务优化。

电力用户和分布式能源将在未来的电力系统管理中扮演越来越重要的角色。因此电力设备和系统应该具有互操作性，接口、规约及数据模型也应该具有相互兼容的特性以实现这一目标。勿容置疑，制定统一、规范的国际标准是实现电力市场化交易的基础。

IEC/TC 57制定标准的目标客户是电力公司和实现电力系统控制、保护和自动化解决方案的设备供应商。IEC/TC 57制定的标准得到了广泛应用，例如IEC 61850、IEC 60870-5、IEC 60870-6和 IEC 61968 / IEC 61970，且对于最近颁布的IEC 62351等标准需求也在增加。

未来的IEC/TC 57参考结构图如图1所示[1]。

图1 IEC/TC 57未来的参考结构图Fig.1 Reference structure of IEC/TC 57 in the future

1 IEC/TC 57制定修订标准概述

1.1 IEC 60870系列：远动设备及系统

IEC/TC 57制定的IEC 60870系列标准家族庞大，目前正在使用中的标准有36项。该系列标准从总则、工作条件、接口、性能要求、传输规约、与ISO标准和ITU-T建议兼容的远动协议等方面，对电流系统及其相关公用事业的远东设备及系统进行了技术规范。尤其是IEC 60870-5和第IEC 60870-6，其内容与智能电网技术密切相关。该系列标准的采用，为我国电力系统调度自动化技术的发展和运行稳定性发挥了很大的作用。

IEC 60870-5是我国电力行业普遍采用的信息传输通信协议。它包括基本标准7项和配套标准6项。基本标准即IEC 60870-5-1至IEC/TS 60870-5-7，分别规定了传输帧格式、链路传输规则、应用数据的一般结构、应用信息元素的定义和编码、基本应用功能、配套标准的一致性测试指南和传输规约的安全扩展。配套标准即IEC 60870-5-101至IEC 60870-5-104，IEC 60870-5-601和IEC 60870-5-604，它们是对基本标准的具体应用说明和指引，尤其是IEC 60870-5-601和IEC 60870-5-602这两项标准，还给出了配套标准的一致性案例，为实现互操作性提供了测试协议实现的标准方法，同时也降低了互操作性带来的风险。

IEC 60870-6系列标准是定义用于电气工程和电力系统自动化应用中的远方控制（监控和数据采集）。目前使用中的该部分标准共有12项，是由IEC/TC 57的WG13完成制定的，目的是提供与ISO标准和ITU-T建议兼容的远动协议，以便在跨系统间传送基本的远动信息。

IEC 60870系列标准及国内标准对应情况如表1所示。

表1 IEC 60870系列标准及国内标准对应情况Table 1 IEC 60870 series standard and the corresponding situation of standard in China

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续表1

续表1

1.2 IEC 61334系列：采用配电线载波系统的配电自动化

自1995年，IEC/TC 57陆续发布了IEC 61334系列标准和技术报告，用于指导和规范采用配电线载波系统的配电自动化系统。IEC 61334系列标准文件内容涉及用中低压配电线作为传输介质的双向通道支持的配电自动化系统，这些通道采用DLC即配电线载波传输信号[2]。但由于中压和低压配电线传输载波信号的性能比较差，因此为了保证实际应用所需数据的完整性和传输效率，IEC 61334系列标准对此提出了严格要求，以保证为采用配电线载波系统的配电自动化系统提供正确设计和可靠运行的资料。IEC 61334系列标准与当前的智能电网建设密切相关，其相关信息及国内标准对应情况如表2所示。

1.3 IEC 61850系列：变电站通信网络和系统

IEC/TC 57自2002年先后发布了IEC 61850系列标准41项，其中有20项标准因为更新、合并或作废等原因不再有效，目前尚有21项标准正在使用中。这些正在使用中的标准及其相关信息如表3所示。

2005年之前发布的IEC 61850系列标准主题名称为“变电站通信网络和系统”，之后更名为“电力公用事业自动化用通信网络和系统”。

IEC 61850是新一代的变电站自动化系统的国际标准，是为了满足变电站自动化系统的发展需要而产生的，也是为了实现“一个世界、一种技术、一项标准”而制定的。如今IEC 61850已经成为了唯一的变电站网络通信标准，也将成为电力系统中从调度中心到变电站、变电站内、配电自动化的无缝连接标准。该标准为电力系统自动化产品统一标准、统一模型、互联开放的格局奠定了基础[3]，使变电站信息建模标准化成为可能，使信息共享具备了可实施的基础前提。

表2 IEC 61334系列标准及国内标准对应情况Table 2 IEC 61334 series standard and the corresponding situation of standard in China

表3 IEC 61850系列标准及国内标准对应情况Table 3 IEC 61850 series standard and the corresponding situation of standard in China

1.4 IEC 61968系列：电业的应用综合配电管理的系统接口

IEC 61968是一系列为了规范配电系统信息交换而制定的标准。这些标准是由IEC/TC57的WG14工作组负责编制的。自2002年WG14先后发布了IEC 61968系列标准14项，其中有6项标准因为更新、合并或撤销等原因退出使用，目前尚有8项标准在有效期内。这些在有效期内的标准及其相关信息如表4所示[4]。

表4 IEC 61968系列标准及国内标准对应情况Table 4 IEC 61968 series standard and the corresponding situation of standard in China

IEC 61968的目的是为了满足一个电力企业跨应用集成的需求。电力企业需要收集来自原有的或新增的应用系统中的数据信息，这些应用通常情况下它们的接口和运行环境是不同的。IEC 61968为配电管理系统（DMS）架构中的所有主要构件定义了统一的接口，并在多应用之间提供中间件服务代理消息。其范围包括DMS的电网运行、台账和资产管理、运行计划与优化、维护与建设、配网规划、客户支持、抄表与控制、配电管理系统外部接口等八类业务。

1.5 IEC 61970系列：能量管理系统应用程序接口(EMS-API)

IEC 61970是囯际电工委员会制定的能量管理系统（EMS）应用程序接口（EMS-API）系列囯际标准。这些标准是由IEC/TC57的WG13工作组负责编制的。自2002年WG13先后发布了IEC 61970系列标准21项，目前正在使用的标准有9项[7]，其余12项标准因为更新、合并或撤销等原因退出使用。例如分别于2007年和2008年发布的标准IEC 61970-402，403，404，405，407在达到其稳定使用年限后宣布撤销；而IEC 61970-301 Ed.1于2003年发布，2009年第一次修订，之后的Ed3、Ed4分别于2011年、2013年发布，且Ed5计划在2014年初发布，如此频繁的修订，市场驱动力之大可见一斑。

IEC 61970系列标准定义了参考模型、公共信息模型（CIM）、组件接口规范（CIS）和信息交换模型（IEM），并提供了一系列的指南和标准用于集成来自不同厂家的EMS内部的各种应用，将EMS与调度中心内部其他系统互联，以及便于为不同调度中心及新、旧系统之间提供恰当的数据交换接口。

1.6 IEC 62325系列：电力市场的通信框架

IEC 62325系列标准是由IEC/TC 57的WG16工作组负责完成的，是主要针对电力市场通信而制定的国际标准，它必将成为电力系统中从调度中心到电力市场、电力市场内、电力市场与配电中心的无缝连接标准。

IEC 62325系列标准的前身是IEC 62195，该标准于2000年发布，2002年补充了修改单，2006年废止。国内2004年发布的DL/Z 885等效采用了该标准，目的是为了借鉴其内容，为国内电力市场化提供参考[5]。尽管WG16在2005年后推出了更加细化的系列标准，但国内并没有相应跟进。目前正在使用中的IEC 62325系列标准有7项，如表6所示，但计划在2014年发布的该系列标准就有4项，即IEC 62325-301、IEC 62325-451-1、IEC 62325-451-2和IEC/TS 62325-503，并且在计划制定中的标准还有9项。由此可见一些发达国家的电力市场发展步伐是在不断加快的。

1.7 IEC 62351系列：电力系统管理及相关信息交换数据和通信安全

IEC62351系列标准是由IEC/TC 57的WG15工作组负责完成的，它是为实现安全运行电力系统

有关通信协议，包括IEC 60870-5 系列、IEC 60870-6系列、IEC 61850系列、IEC 61970系列和IEC 61968系列而开发的数据和通信安全标准。

表5 IEC 61970系列标准及国内标准对应情况Table 5 IEC 61970 series standard and the corresponding situation of standard in China

2003年发布的技术报告IEC/TR 62210针对电力部门的计算机化的监视、控制、计量和保护系统，提出了在通信协议的应用层如何采取防护措施，国内于2005年发布了对应的标准DL/Z 981-2005[6]。

2007年后陆续出版的IEC 62351系列标准在借用因特网上广泛使用的通信安全机制和安全算法的基础上，针对电力通信协议的特殊需求做了改进，以满足电力系统网络安全通信的需求。实现了通过电子签名授权的方式传输数据，设置特定安全访问权限，防止信道窃听，防止重放和篡改，以及监视侵入等功能。

目前使用中的IEC 62351系列标准有9项，相关信息如表7所示。

表6 IEC 62325系列标准及国内标准对应情况Table 6 IEC 62325 series standard and the corresponding situation of standard in China

表7 IEC 62351系列标准及国内标准对应情况Table 7 IEC 62351 series standard and the corresponding situation of standard in China

1.8 其他相关标准

由IEC/TC 57制定的有关电力线载波系统的4项标准在有效期2013年到达之前并没有新的修订计划。而WG20工作组在2012年完成的IEC 62488-1是电力公用事业用电力线路通信系统中针对EHV/HV/MV电网操作中的模拟和数字电力线路载波系统的运转规划而制定的标准，未来的IEC 62488-2、IEC 62488-3和IEC 62488-4将从模拟接口、数字接口和宽带系统角度完善该系列标准。

2013年发布的IEC 62361-2由IEC/TC57的WG19负责完成。该标准记录了现有的IEC标准中与电力系统管理领域中的监控和数据采集（SCADA）相关的标准中使用的质量代码，但不包含抄表质量编码。它提供了SCADA系统与IEC60870-5，IEC60870-6 TASE.2，IEC 61850，IEC61970，DAIS DA，OPC DA和OPC UA之间的关联性、应用或者接口。目前还有该系列的其他3项标准正在制定过程中[7]。

2012年发布的IEC/TR 62357-1第二版也是由IEC/TC57的WG19负责完成的。它是一个服务于IEC/TC 57内部，以便更高效地开展多项标准制定工作而编写的技术报告。计划制定的IEC 62357-2将从应用案例的角度共享一些标准制定过程中的经验和教训。

由IEC/TC 57制定的IEC 60834-1和IEC 60834-2即电力系统远方保护设备的性能及试验方法两项标准于2013年达到其使用年限，但在此之前并没有与之相关的制修订计划发布。

本节述及的相关IEC标准及国内标准对应情况如表8所示。

2 IEC/TC57正在修订与制定中的标准项目

目前IEC/TC 57的正在修订或制定中的标准共29项，其中WG19工作组承担着3项IEC 60870系列标准和3项IEC 62361系列标准；5项IEC 61850系列标准由WG10、WG17、WG18等三个工作组分别承担；WG14工作组承担3项IEC 61968系列标准；WG13工作组承担5项IEC 61970系列标准；WG16工作组承担6项IEC 62325系列标准；WG15工作组承担3项IEC 62351系列标准；最后一项标准是新系列标准—IEC 62746，由WG21工作组承担。这些正在修订或制定中的标准及其进展情况如表9所示（截止2013年12月）[8]。

新标准IEC 62746标准的制定，从其标准名称“系统连接到智能电网相关的系统接口及通信规约协议”不难看出[9]，该标准力图做到与智能电网中的智能建筑、工业网关等实现信息互通互联，并实现大量配电系统的有效整合，是非常值得关注的。

表8 其他IEC相关标准及国内标准对应情况Table 8 Other IEC relevant standard and the corresopnding situation of standard in China

表9 IEC/TC 57正在修订或制定中的标准项目Table 9 The being revised or formulated standard project of IEC/TC 57

续表9

3 IEC/TC 57标准制修订计划

目前，IEC/TC 57标准制修订计划中处于PWI（新项目公示）阶段的项目有27项。仅IEC 61850系列标准就有14项，其中由WG10承担7项，由WG17承担6项，由WG17承担1项。公示的新项目中还有IEC 61968-5，由WG14承担；有IEC 61970系列标准两项，由WG13承担；有IEC 62325系列标准6项，由WG16承担；有IEC 62357-2，由WG19承担；有IEC 62488系列标准3项，由WG20承担[10]。这些处于新项目公示阶段的标准均在2013年10月提出，其标准名称与项目号如表10所示（截止2013年12月）。

表10 其他IEC/TC57计划中的新制订标准项目Table 10 Other new standard project of IEC/TC 57 in contemplation

4 结论

当我们把目光关注到IEC/TC 57发布的正在实施中的125项标准时，我们很惊讶地发现，2013年完成的标准有90项，占72%，这就意味着今后几年内相关标准的修订工作压力将非常大。与其他标准系列相比，IEC 61850系列标准的修订频率显然要高很多，修订周期也大大缩短，这与当前智能技术的发展迅猛不无关系。

来自商业环境中的战略驱动力表现在能源短缺和能源成本的增加，所以重视能源使用效率及能源管理流程优化当务之急，这就要求不断增加新能源转化接入电网的需求。

鉴于发电、输电、配电的分离，处于价值链上的不同角色之间需要信息沟通和相互作用，信息和通信技术的迅猛发展，鉴于电网主要的关键基础设施，网络安全要求等种种因素的存在，要求IEC/TC 57在应对这些市场需求时需要不断创新，从而要求我们更多更好地制定相应标准，指导和引领相应领域高效、有序、健康发展。

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