采用 IEC 61850 智能电网技术来升级既有的电网势在必行而且性价比很高，无需从零开始重新搭建整个网络。尽管 IEC 61850 标准技术具有提高效率和韧性等优势，但智能化改造仍面临不少挑战，例如将传统电力系统集成至 IEC 61850 网络、解决安全问题等。克服这些挑战需周密计划并使用合适的工具和技术，有助于简化变电站改造的协议网关即为理想选择之一。
智能电网是什么？
智能电网是集多种技术于一身的先进电网，让电力服务更高效可靠、更可持续。智能电网也是一个庞大复杂的系统，由发电、输电、配电、用电等多个子系统组成。这些系统依靠先进通信及控制技术互联互通。智能电网还通过这些技术实时监管电流，实现可再生能源电力并网，全面提高电网韧性。智能电网发展的一个重要趋势是采用 IEC 61850 协议。该协议目前广泛应用于能源系统，为通信和互操作提供全面框架。
广泛采用 IEC 61850 协议
不同于 DNP3、IEC 101/104 等能源协议，IEC 61850 专为满足电力系统要求而设计。与那些侧重特定方面的协议也不同，IEC 61850 是涵盖设备配置、数据模型、通信、配置管理的综合性标准。IEC 61850 协议可确保更一致、统一的系统设计，对现代电网的高效运行和管理至关重要。
统一协议的益处有目共睹，世界各国纷纷对标 IEC 61850，调整本国政策。随着智能电网不断发展，将现有基础设施与 IEC 61850 系统集成变得愈发重要。
集成 IEC 61850 系统的挑战
由于用 IEC 61850 系统全面替换现有基础设施成本高昂，升级改造现有电网成为更合适的选择，以此让既有资产发挥最大价值。然而，将现有电力系统与 IEC 61850 通信网络互联十分复杂，因为现场使用的工业协议各不相同。此外，将 IEC 61850 设备接入既有网络也会引发对安全问题的担忧。
挑战 1：复杂协议令人头疼
改造既有电力系统时可能要面对各类协议，如 SCADA 系统或终端设备常用的 DNP3、IEC 101、IEC 104 等。有时还需集成 Modbus PLC 设备。系统中所有既有智能电子设备 (IED) 需同时连接和管理。运维人员不仅面临协议转换的巨大挑战，同时肩负集成所有设备的关键任务。因此，IEC 61850 网络具备统一协议和策略等功能尤其重要。
挑战 2：无法承受故障停机
关键电力系统无法承受任何故障停机。因此，保护电力系统免遭自然灾害、人为错误、网络攻击等外部因素影响很有必要。现场运维人员可能还需处置老化、绝缘击穿、机械问题、过热等原因导致的设备故障。雷击、地震等天灾也易损坏设备和网络。如有意外停机发生，当务之急是迅速确定问题根源，让网络尽快恢复正常。
挑战 3：网络威胁日益严峻
关键基础设施面临越来越多网络威胁，其中变电站成为恶意攻击的主要目标。只需破解某一节点的默认密码即可进行全网攻击。网络一旦被攻破，黑客就能利用纯文本配置文件发动攻击或通过 DDoS 攻击使基础设施陷入瘫痪。因此，运维人员必须始终对网络安全风险保持警惕，采取有效手段做到未雨绸缪。
专为轻松升级变电站而设计的协议网关
变电站现代化要靠大量资源作支撑，还需不同领域专业人士鼎力相助。电网智能化提出三大关键要求：简化变电站改造；利用有效工具应对常见挑战；降低网络安全风险。
而要满足这些要求的关键在于选择合适的协议网关。为在变电站改造过程中实现顺畅协议转换，Moxa 推出 MGate IEC 61850 系列等满足特定要求、具备多项重要功能的协议网关。
1. 更快设置：需连接至 IEC 61850 网络的既有系统通常采用 DNP3、IEC 101、IEC 104、Modbus 等协议进行通信。在多协议条件下建立 IEC 61850 通信十分复杂，尤其涉及编辑 SCL 文件。SCL 文件是标准文件格式，用于确保来自不同厂商、使用不同协议的设备能够互操作。MGate IEC 61850 网关具备用户友好型 SCL 文件生成功能，能省去使用其他工程工具的成本和麻烦，且能简化设备配置，让您的通信建立过程化繁为简。
2. 减少停机：一旦通信错误发生，快速响应极为关键。MGate IEC 61850 网关配备内置诊断工具，可迅速确定问题根源。此外，测试模式 (IEC 61850-7-4) 让运维人员可在正式部署前模拟并测试配置，从而最大程度减少网络故障停机，确保系统持续稳定运行。否则，运维人员可能不得不投入大量时间手动断开、重置、重连每一节点。
3. 安全通信：网络安全对变电站而言至关重要。为增强变电站的网络安全，MGate IEC 61850 网关提供 IEC 61850 MMS 通信加密 (SSL) 并遵循 IEC 62443 和 NERC CIP 标准，实现通信协议加密。此外，MGate 通过内置检测功能支持 DDoS 防御，能及时发现异常数据包并提醒运维人员快速响应。最后，IEC 61850 协议网关可在配置文件导出过程中进行加密，保证文件安全。
总结
当前，智能电网不断发展，IEC 61850 标准日益普及，升级改造现有变电站已势在必行。MGate IEC 61850 协议网关解决方案走在智慧转型最前沿，有力保障既有基础设施与现代智能电网系统实现无缝集成。这些网关可简化协议转换，优先保障安全性，提供用户友好型配置工具，助力构筑更高效可靠、面向未来的能源基础设施体系。我们正朝着智能电网时代不断前进，积极拥抱先进技术，让现有资产发挥最大价值，确保顺利迈入能源管理新未来。