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。
- 更快设置1.：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。
- 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。
- 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。
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MGate 5192：IEC 61850-to-DNP3/IEC 101/IEC 104/Modbus 网关
MGate 5119：DNP3/IEC 101/IEC 104/Modbus-to-IEC 61850 网关