什么是 ICCP?

控制中心间通信协议(ICCP 或 IEC 60870/TASE.2)广泛应用于全球,是电力行业控制中心通信的事实标准。它不仅适用于公用事业系统之间的数据交换,还支持公用事业系统与电力库、区域性输电组织 (RTO)、独立系统运营商以及非公用事业发电商相互交换数据。ICCP(或者 TASE.2 协议)可用于交换各种实时数据和历史数据,包括状态、测量值、调度数据、操作命令等等。ICCP 协议以制造报文规范(MMS 或 ISO 9506)为基础,同时支持客户端和服务器端角色。ICCP 和 MMS 支持出站、入站以及出站/入站 TCP/IP 连接 — 不受客户/服务器角色限制。




什么是安全 ICCP?

安全 ICCP 是指基于传输层安全 (TLS) 隧道的 ICCP。换言之,它采用基于证书的认证机制,通过额外的协议报文签名确保安全。关于安全 ICCP,请参阅 IEC TS 62351-4 技术规范。

ICCP 和公用事业组织

如今,实时通信对我们很多人来说是天经地义、理所当然的。事实上,在 20 世纪 90 年代以前,这还只是一场梦。ICCP 始于 1991 年,它由公用事业组织、数据交换协议支持组织(WSCC、IDEC 和 ELCOM)、EPRI、咨询顾问以及 SCADA/EMS 供应商推动,旨在开发一种全面的、符合 ISO 的、全球性的电力行业实时数据交换标准。

在 ICCP 诞生之前,公有事业组织采用内部协议或专有协议来交换实时数据,例如 WEIC、ELCOM 和 IDEC。这些协议无一符合 ISO 标准。1991 年,公用事业通信规范 (UCS) 工作组成立,其目的是制定协议规范、开发原型实施、测试规范、提交规范(以进行标准化)以及跨开发供应商执行互操作性测试。

公用事业组织如何进行实时通信和控制?

ICCP 始于 1991 年 5 月,当时 IEC 第 57 技术委员会第 7 工作组 (TC57 WG07) 要求 WSCC 通信工作队创建 WSCC 国际标准化指南。该工作组认为更好的解决方案是将 4 大相互竞争的标准(WSCC、IDEC、ELCOM 和 MMS)融合在一起,开发一个完全符合 ISO 的标准。

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成立工作组

1991 年 9 月,第一次公用事业通信规范 (UCS) 会议召开,欢迎所有致力于开发一个全面的通信标准的公用事业组织、供应商和相关机构参加。该会议主要取得了两项成果。首先,与会者达成共识,明确了共同开发通信标准的优势;其次,与会者成立了一个工作队来负责标准开发工作。

共同开发通信标准可以带来哪些优势?

1991 年,公用事业通信规范 (UCS) 明确了共同开发通信标准的优势。包括

  • 基于 ISO 标准提高实施速度,降低实施成本
  • 更广泛的接受度和安装基础有助于降低整体成本
  • 利用多年来开发的 IEC/ISO 标准增强功能
  • 避免技术过时
  • 成本更低,有助于更多公用事业组织联网
  • 尽可能减少标准制定和维护方面的重复工作
  • 多供应商支持
  • 基于用户自定义需求来开发功能


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选择一个通信标准

在后续几个月时间里,工作队不仅召开了大量内部会议,还与众多行业标准组织开会协商,例如国际电工委员会 (IEC) 工作组、电气电子工程师学会 (IEEE) 以及美国国家标准与技术研究院 (NIST)。在这些会议上,工作队权衡了两种方案,一种是对 WSCC 和 IDEC 协议进行兼容性改造,另一种是开发一个新协议,最终决定开发一个新协议(这更加高效)并进行了 MMS 可行性研究。

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制定标准基准

UCS 工作组制定了 MMS 基准,明确了基于 MMS 传输 ICCP 分块、周期报文的开销。初步结果显示,相比绕过表示层的自定义方法,基于 MMS 运行 ICCP 报文服务不仅可带来 6% 到 10% 的传送比特/报文提升,同时还不会显著增加网络媒介的经常性成本。基于这些基准数据,UCS 工作组决定在 UCS/ICCP 中采用 MMS。

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制定功能规范

当可行性研究显示 MMS 是一个切实可行的自定义软件替代方案后,工作组开始了三个方面的工作:1) 为基于 MMS 的新协议制定功能规范;2) 研究如何展示新协议;3) 明确向何等机构提交新协议以待审批。

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征求行业认可

UCS 向 IEC 第 57 技术委员会第 7 工作组 (TC57 WG07) 提交 ICCP 协议标准提案。同时,第 7 工作组还考虑制定一个基于 ELCOM-90 (ELectricity utilities COMmunications)-90 over ROSE 的标准。换言之,第 57 技术委员会选择了一种双协议方法。这既能使一个实施满足 1992 年的欧洲共同市场要求,又为未来制定一个更全面的协议留下了余地。第 57 技术委员会将基于 ELCOM-90 的协议命名为 TASE.1 (Tele-control Application Service Element-1),将基于 ICCP over MMS 的协议命名为 TASE.2。

在 EPRI 的集成式公用事业通信项目中,一系列演示和联合研讨会相继展开。例如,在一个演示中,Western Area Power Administration (WAPA) 的拉夫兰地区办事处和 Ohio Edison Company 通过一个拥有一个第三节点(位于一个供应商)的通信网路实施和测试新协议,演示新协议的路由和网络功能。

具体而言,WAPA 拉夫兰地区办事处控制中心(科罗拉多州)与 Ohio Edison 控制中心(俄亥俄州沃兹沃思)通过两地之间的通信网络(在佛罗里达州的一家供应商设置了一个节点),基于新的 ICCP 交换实时数据。在基于 MMS/OSI 协议的控制下,数据直接(或经由供应商节点)在两个公用事业控制中心之间流动。

该演示基于 ICCP 主要功能(包括控制中心对象交换和远程操作员通信)运行,一直持续到了 1994 年后期。随着时间推移,ICCP 标准日益完善,成为了控制中心通信的首选标准。

FERC 2222 带来了更高的 ICCP 连接需求

2020 年 9 月,联邦能源管理委员会 (FERC) 批准了最终规则 Order 2222 (PDF)。该规则允许分布式能源资源 (DER) 聚合商参与所有区域性有组织批发电力市场竞争,其目的是推动新技术并网,以此进一步实现充分竞争、鼓励创新以及降低消费者的能源支出。

DER 分布在配电系统(一个配电子系统)上或者位于客户仪表后方 — 从电力存储和间歇发电到分布式发电、需求响应、能源效率、热能存储、电动汽车及其充电设备。

在该规则下,所有这些将和传统资源一样纳入区域性有组织批发电力、能源和辅助服务市场。多种 DER 可以聚合在一起,满足单一 DER 无法满足的最小规模和性能需求。此外,由于所有聚合的资源联网和进入能源市场,该规则还意味着更高的 ICCP 连接需求,如此才能满足每个 ISO/RTO 的数据和控制要求。


建立 ICCP 连接

北美地区每个 ISO/RTO 都有自己的报告和控制要求,而 ICCP 支持实时连接,可促进电力购买和销售,有助于更好地赚取利润。ICCP 参考网络屏幕截图

图 1 — ICCP 参考网络。

它旨在满足电力系统监视数据和控制数据(包括实时数据和历史数据)的交换需求。基于 ICCP 交换的数据包括计量值、调度数据、能源会计数据以及操作员信息。数据交换包括多个控制中心 EMS 系统间交换;EMS 和电厂 DCS 系统间交换;EMS 系统和配电 SCADA 系统间交换;EMS 和其他公用事业系统间交换;以及 EMS/SCADA 系统和变电站间交换。


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