IEC 61850与IEC 61850-MMS：探究两者之间的奥秘差异

61850与61850-MMS有什么区别？

IEC 61850是国际电工委员会（International Electrotechnical Commission，IEC）制定的一组国际标准，旨在定义和规范电力系统自动化领域中的通信和数据模型。这一标准的核心目标是实现不同制造商的变电站设备能够无缝地互联、通信和集成，从而提高电力系统的可靠性和智能化水平。而61850-MMS特指IEC 61850标准中采用的制造报文规范（Manufacturing Message Specification，MMS）作为通信协议的一部分。本文将从多个维度探讨61850与61850-MMS之间的区别。

一、定义与背景

IEC 61850标准是专门针对变电站自动化领域的一系列技术规范，它规定了电力系统自动化中变电站内部通信的框架，包括系统建模、信息交换和通信服务。该标准的发展起始于1995年，首个版本IEC 61850-1于2003年发布，之后经历了若干次修订和更新以适应技术的发展和行业的需求。

MMS是一种应用层协议，基于OSI模型，旨在促进自动化系统间的数据交换，实现不同厂商设备的互操作性。它提供了一系列服务，如读写、报告、控制等，并使用ASN.1编码规则确保数据交换的标准化。在IEC 61850标准中，MMS扮演着至关重要的角色，它允许不同制造厂商的设备之间交换复杂的数据和控制信息。

二、通信协议与数据模型

IEC 61850定义了一种基于以太网的通信协议，用于在电力系统的子站之间进行通信。这种通信协议支持各种智能电子设备（IED）之间的无缝集成，提高了电力系统的可靠性和智能化水平。而MMS作为IEC 61850标准中的一部分，主要应用于工业自动化领域中的设备之间的通信，特别是在变电站自动化和智能电网应用中。它允许设备交换控制和监测信息，实现对工业设备的远程监控和控制。

在数据模型方面，IEC 61850标准定义了一个通用的数据模型，用于描述和表示电力系统中的各种设备和其状态信息。这种数据模型是基于对象和类的概念，使得设备之间可以更加灵活地交换信息。而MMS数据模型也是基于对象和变量的概念，其核心是虚拟制造设备（Virtual Manufacturing Device，VMD），它模拟实际设备并提供数据访问点。在MMS数据模型中，数据被组织为变量、数据对象、命名列表和目录结构，这些结构允许在设备之间传输复杂的信息。

三、应用场景与功能

IEC 61850标准广泛应用于电力系统的自动化、监控和控制领域。它支持各种智能电网应用的通信需求，为工业通信网络的未来发展奠定了基础。在智能变电站中，IEC 61850标准通过定义清晰的对象模型和特定通信服务访问点（SAP），确保了数据交换的清晰度和效率。这些功能使得变电站能够更好地适应现代化的自动化、监控和控制要求。

而MMS在IEC 61850标准中的应用主要体现在智能电子设备（IED）之间的通信上。使用MMS协议，可以实现远程诊断、配置、监控和控制。例如，在智能变电站中，MMS用于网络内的智能电子设备之间的数据交换，对于运行状态的监测、故障报告以及保护和控制命令的执行都至关重要。此外，MMS还可以用于远程配置、状态监测以及故障诊断等服务。

四、编码规则与通信效率

IEC 61850标准在通信过程中采用了不同的编码规则。传统的IEC 61850国际MMS协议采用BER（Basic Encoding Rules）编码规则，每个数据类型都有一个标签（Tag），然后是编码长度（Length），最后是编码实际的数据值。这种编码方式存在冗余，报文字节数多，编码效率不高。

为了提高通信效率，国网新制定了国产61850（CMS）协议，又称为国网国产可控GSP协议（也叫CMS，MMS替代协议），采用的编解码规则是PER（Packed Encoding Rules）编码规则。PER编解码采用的紧缩型对齐的编码方式，采用的是P，L，V格式，编码效率高，报文相对于BER编码字节数少，编码效率提高30%以上。这种改进使得国产61850（CMS）协议在通信效率上优于传统的IEC 61850-MMS协议。

五、实现难度与成本

IEC 61850-MMS协议的实现难度相对较大，对资源要求较高。MMS协议复杂，需要开发人员对IEC 61850细节有深入的了解，才能实现相关功能。此外，MMS协议不属于国家标准，且底层需要购买昂贵版权费的核心动态库（如mmslite），这增加了国内厂商的成本。同时，由于MMS协议本身架构冗余，通信效率较低，这也给实际应用带来了一定的挑战。

相比之下，国产61850（CMS）协议在实现难度和成本上具有一定的优势。该协议无需对象模型映射，所有引用可直接采用IEC 61850的引用；服务接口一一对应，请求和应答参数一致；数据变量与IEC 61850存在差异非常小，几乎可以做到一一对应。这些特点使得国产61850（CMS）协议在实现过程中减少了工作量，降低了出错风险，并节约了网络流量。

六、国内协议栈的选择与支持

在国内，可选择的IEC 61850协议栈主要有三大协议栈：美国的MMS-EASE Lite、中国的YX-PIS、德国的libIEC61850。其中，MMS-EASE Lite软件在中国只有少数合法代理商，其他企业销售均存在知识产权风险。此外，直接使用MMS-EASE Lite还需要进行大量的IEC 61850功能开发工作，对开发人员的要求较高。

而YX-PIS IEC 61850协议栈产品是在国际上已经获得高度认可的PIS-10的国产化版本。它包含对IEC 61850/DLT 860的完整支持，并且支持当前国网即将推行的MMS替代协议GSP。YX-PIS高度继承了PIS-10的优点，使用方式高度智能化，几乎完全不需要开发者考虑IEC 61850的实现细节。这使得YX-PIS在国内市场上具有一定的竞争优势。

综上所述，61850与61850-MMS在定义与背景、通信协议与数据模型、应用场景与功能、编码规则与通信效率、实现难度与成本以及国内协议栈的选择与支持等方面均存在显著的差异。这些差异使得在实际应用中需要根据具体需求选择合适的通信协议和数据模型。随着技术的不断发展，未来可能会有更多的改进和创新出现，以进一步提高电力系统的可靠性和智能化水平。