边缘 AI 事件 ↔ IEC 61850 / CIM 点表映射草案
调研日期：约 2026-10-25（Asia/Shanghai）
文档性质：行业调研草案 / 工程联调模板，非认证、型式试验或合规声明文件。
标准依据说明：逻辑节点（LN）类名来自公开二次文献与 IEC 61850-7-4 预览/非官方 LN 汇总（如 NettedAutomation 汇编）；数据属性、CDC、服务语义及条款号细节须对照正式标准文本（IEC 61850-7-2/-7-3/-7-4 及业主 ICD/SCD）。CIM 命名思路参考 IEC 61970 公开类文档（Substation/VoltageLevel/Bay/Measurement）。
上游契约：统一 JSON/MQTT Schema 见同目录edge-ai-event-schema-acceptance.md（site/bay/cam/task/event.code）。
1. 目标与边界
电力边缘 AI（视觉 PPE、区域入侵、烟火、表计读数、红外过热、可选电弧代理告警）通常运行在站端盒子 / 巡检主机，产出的是高置信度业务事件，而非保护测控采样。将其接入间隔层与主站时，推荐语义对齐 IEC 61850 逻辑节点思路 与 CIM 容器命名，但传输路径以 MQTT JSON → 协议网关 → 61850 MMS 或 IEC 60870-5-104 为主，不建议让 AI 盒子直接冒充保护 IED、订阅 GOOSE 或参与联锁。
本草案回答四件事：
- 常见 AI 事件如何映射到间隔层概念（LN 类型思路、报警级别、复归）；
- 与既有统一 JSON Schema 的字段对照；
- 进 SCADA / 辅助监控的推荐落地路径；
- 误报风暴、品质位、时标、与保护信号隔离等风险。
2. 间隔层概念速览（公开资料级）
| 概念 | 公开共识（工程用法） | 备注 |
|---|---|---|
| Logical Device (LD) | 一台物理/逻辑功能装置的容器 | 辅助监控常单独建 AUX/VID/AI 类 LD，与 PROT/CTRL 分离 |
| Logical Node (LN) | 功能单元；类名四字母（如 GGIO） |
类定义在 IEC 61850-7-4；实例名可加前缀数字 |
| Data Object / Attribute | 如指示的 Ind.stVal、品质 q、时标 t |
具体 CDC 与必选/可选属性需对照正式 7-3/7-4 |
| Report / Dataset | 状态变位经缓冲/非缓冲报告上送 | 数字告警宜按 数据对象级 入 Dataset，保留 stVal+q+t 绑定 |
| CALH | Alarm handling（告警处理） | 适合做站内告警汇总/分级，而非替代每个传感器点 |
| GGIO | Generic process I/O | 辅助监控二进制指示的最常用落点 |
| ISAF / GSAL | Safety alarm / Generic security | 安防、人身安全类告警可对齐此思路；是否采用以业主模型为准 |
| SARC / STMP / SPDC | 电弧监测、温度监督、局放监测 | 有物理量语义时优先专用 LN，避免一律塞 GGIO |
| FXOT / FXUT | 过/欠阈值动作 | 表计越限、温升越限等「阈值类」可参考 |
| CIM Bay / Measurement | Substation→VoltageLevel→Bay→…→Measurement |
测量作命名叶子；告警常对应 Discrete/Analog 的 MeasurementValue |
不确定处：各 LN 下具体 Data Object 名称、是否强制使用
CALH汇总、私有扩展命名规则，均需对照正式标准文本与业主 SCD。下文给出的 DO 示例仅为工程口语化占位（如Ind1、Alm），联调前必须替换为 ICD 实装名。
3. 常见边缘 AI 事件 → 61850 / CIM 映射思路
3.1 总原则
- 一个业务
event.code→ 一个（或一对升/降）遥信点；抓拍 URI、bbox、score 留在辅助监控/视频平台，不要塞进 104 点表或 61850 保护 LD。 - 报警级别：建议在边缘 Schema 的
event.severity（如low|medium|high|critical）与网关点表「告警等级 / 优先级」字段双向映射；SCADA 侧再套业主规程（预告警 / 告警 / 事故）。 - 复归（Reset）：默认采用 自动复归（目标消失且超过
debounce_ms/ 滞回时间后stVal→false）+ 人工确认（操作员在 HMI 确认，不写回保护）。若需遥控复归，经网关暴露可控点（如 GGIO SPCSO 思路），禁止 AI 进程直接控断路器。 - 电弧类：视觉/声学「电弧代理」与保护级 AFCI/光弧跳闸严格隔离；映射到
SARC或AUX下独立指示，标签加proxy/ai，不得进入跳闸回路。
3.2 事件映射表（草案）
| AI 事件（中文） | 建议 event.code |
建议 LN 思路 | 间隔层语义 | 建议告警级别 | 复归建议 | CIM 命名叶子思路 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| PPE 未戴安全帽 | PPE_NO_HELMET |
GGIO 二进制指示；或安防侧参考 GSAL/ISAF |
辅助监控遥信：违章存在 | high（有人作业区）/ medium | 目标消失+防抖后自动复归；人工确认仅工单 | …Bay…Measurement 或站级 Discrete「安全帽违规」 |
| 未穿防护服等 | PPE_NO_VEST 等 |
同 GGIO 多路 Ind* |
同上 | medium～high | 同上 | 同上，按 measurementType 区分 |
| 区域入侵 | INTRUSION_ZONE |
GGIO；安防系统可对齐 GSAL |
区域入侵遥信 | high | 离开区域+防抖；可配延时复归 | Bay 或 Enclosure 关联 Discrete |
| 烟火（烟/明火） | FIRE_SMOKE / FIRE_FLAME |
GGIO 或站用消防接口；勿与一次保护混 LD |
火灾预告警 | critical | 需人工确认后复归（建议禁止纯自动复归） | Substation 级 Discrete + 工单 |
| 表计越限（指针/数显） | METER_OVER_LIMIT / METER_UNDER_LIMIT |
模拟量走测量类；越限指示参考 FXOT/FXUT 或 GGIO |
遥测+越限遥信 | medium～high | 值回滞回带内自动复归 | Analog Measurement + limit 相关 Discrete |
| 红外过热 | THERMAL_HOTSPOT |
优先 STMP（温度监督）/TTMP（温度传感）思路；越温指示可辅 GGIO |
温度遥测+过热告警 | high | 温度低于阈值−滞回后自动复归 | Asset/Equipment 关联温度 Measurement |
| 油位异常（若有） | OIL_LEVEL_ABNORMAL |
参考 SIML/TLVL 思路；公开视觉金标准弱，点表宜标「AI 推断」 |
绝缘介质/液位监督 | medium～high | 确认后复归 | Transformer 关联 Measurement |
| 电弧代理告警（可选） | ARC_PROXY_ALARM |
参考 SARC；必须与保护光弧/AFCI 分点、分 LD |
诊断/辅助告警，非跳闸 | high（诊断） | 人工确认；默认不自动复归到「正常」除非多传感器一致 | 独立 Measurement，measurementType 含 AI_PROXY |
级别与复归补充
event.severity→ 网关点优先级：low仅日志 /medium预告警 /high告警推送 /critical声光+值班必答。- 烟火、电弧代理建议 Latch（保持）+ 人工复归；PPE/入侵可用 非保持自动复归，但要防抖，避免目标抖动造成闪报。
4. 与统一 JSON Schema 对照表
统一 Topic：edgeai/{org}/{site}/{device_id}/events/{task}；关键字段见既有 Schema 文档。
| JSON 字段 | 61850 / 104 侧落点 | CIM / 点表侧 | 说明 |
|---|---|---|---|
org |
业主命名空间 / 网关工程名 | 资产所有者/租户 | 不进 IED 对象名亦可 |
site |
IED/网关所属变电站；SCL 中 Substation | cim:Substation.name |
与调度站编码一致 |
bay |
LD 或 LN 前缀中的间隔；辅助监控「区域」 | cim:Bay（或站内区域伪 Bay） |
非电气间隔时用区域编码，SCD 注释标明 |
cam |
通道号 / 传感器实例后缀（如 GGIO2 对应 camA） |
Measurement 的 aliasName 或 Asset 关联摄像机 |
不建议一摄像机一保护 LN |
device_id |
边缘主机资产 ID；网关「源设备」 | Asset / 网关配置 | 与 IED name 解耦 |
task |
Dataset / 报告组或点表分组 | measurementType 前缀 | ppe/intrusion/meter/thermal/arc_proxy |
event.code |
遥信点主键 / DO 语义标签 | Discrete 的 name / measurementType | 稳定英文码，展示名另表 |
event.severity |
告警优先级 / CALH 分级输入（若用） | 告警级别枚举 | 网关映射表维护 |
event.type |
alarm→变位上送；clear→复归 |
值 true/false 或双点 |
需定义升/降沿策略 |
event.debounce_ms |
网关/边缘防抖参数（不下发到保护） | 点表「滤抖」配置 | 默认与 Schema 一致 |
objects[].score |
不上 104/61850 主点表；可进辅助监控扩展属性 | 可选 MeasurementValue 质量备注 | 避免浮点刷屏 |
objects[].bbox |
不上点表；视频平台叠加 | — | |
model.ver |
品质/扩展描述或辅助遥信「模型版本变更」 | 配置管理 / AssetInfo | 验收与审计用 |
ts_utc |
映射到数据对象 t（或 104 时标） |
MeasurementValue 时间 | 见第 6 节时钟 |
snapshot.uri |
辅助监控超链接 / 附件 | 工单附件 | 禁止塞入 MMS 字符串风暴 |
最小上送集（进 SCADA 的建议）：site+bay+event.code 对应的布尔状态、severity 映射等级、ts、品质位、可选 cam 索引。其余留 MQTT/对象存储。
5. 落地建议：AI 告警进 SCADA / 辅助监控
5.1 推荐架构（网关转协议，盒子不当 IED）
摄像机/热像 ──► 边缘 AI 盒子（推理+统一 JSON）
│ MQTT（站内 Broker，TLS）
▼
协议网关 / 辅助监控前置
（MQTT→IEC 61850 MMS Server
和/或 IEC 60870-5-104 Controlled Station
和/或 Modbus/私有辅助监控）
│
┌───────────┼───────────┐
▼ ▼ ▼
站内辅助监控 间隔层 SCADA 主站（经 104 等）
（视频+工单） （遥信一览） （调度可选接入）
为何不让盒子直接当 IED
- BSP/容器生命周期与保护 IED 的 SCL、证书、GOOSE 订阅模型不匹配；
- AI 误报若进入联锁/跳闸语义，后果不可接受；
- 商用实践中已有 ONVIF↔61850、61850↔104/Modbus 网关产品族，职责清晰（公开厂商资料如 ADFweb ONVIF/61850、Moxa MGate 等仅作存在性参考，选型以业主清单为准）。
5.2 协议选择简表
| 上游主站能力 | 网关南向 | 网关北向建议 |
|---|---|---|
| 已有 61850 辅助监控 | MQTT 订阅统一 Schema | 网关作为 61850 Server，按 ICD 暴露 GGIO/STMP/… |
| 主站仅 104 | MQTT | 网关作 104 Controlled Station，点表与 event.code 一一映射 |
| 只要视频平台 | MQTT + 抓拍 URI | 可不进 61850；仅工单系统 |
5.3 工程步骤（可写入实施计划）
- 冻结
event.code与点表 Excel（含 bay、cam、级别、复归策略）； - 边缘只发统一 JSON；网关做防抖二次校验、品质置位、时标选择；
- SCD/ICD 中为 AI 建独立 LD（如
AIAUX），与PROT物理/逻辑隔离； - 辅助监控展示抓拍与 bbox；SCADA 只显示布尔/等级；
- 联调：升沿、降沿、断 MQTT、模型热更新、人工复归四类用例必测。
6. 风险与控制
6.1 误报风暴
- 现象：光照变化、雨雾、施工人员走动导致 PPE/入侵秒级连报，冲垮 104 事件队列与值班注意力。
- 控制：边缘
debounce_ms+ 同track_id合并；网关每点最小上报间隔；severity分级抑制；烟火/电弧代理强制 Latch；MQTTframes与events分流（已有 Schema 约定）。
6.2 品质位（Quality）
- 公开工程实践：SCADA 应订阅完整数据对象，同时使用 值
stVal、品质q、时标t（多厂商驱动文档一致强调三者绑定）。 - AI 场景建议置品质的情况：模型未加载、摄像机断流、NTP 未同步、score 低于「可上送」阈值但仍保留诊断、网关与盒子断连（源不确定）。
- 不确定处：具体
q位域编码需对照正式 IEC 61850-7-3 Quality 定义及业主驱动实现，本草案不枚举位号。
6.3 时标
- 边缘
ts_utc（检测时刻）优先写入事件时标；网关收到时刻仅作传输延迟监测。 - 无 NTP 时：置品质「时钟无效」类标志（具体位需对照正式文本），并保留
ts_mono_ms供事后对齐。 - 104 与 61850 混接时，统一规定时区与夏令时策略；对人展示转 Asia/Shanghai。
6.4 与保护信号隔离（硬约束）
| 允许 | 禁止 |
|---|---|
| AI → 辅助监控遥信、消防预告警、巡检工单 | AI 直接 GOOSE 跳闸 / 启动失灵 / 改联锁 |
| 电弧代理告警进诊断画面 | 将 ARC_PROXY_ALARM 与保护 SARC 跳闸点合并 |
| 运维遥控「确认/复归」AI 点 | 运维通过 AI 通道遥控断路器 |
| 独立 LD / VLAN / 证书 | 与保护 IED 共用可写控制模型无 ACL |
7. 示例：一条 PPE 告警的端到端映射
MQTT 摘要：site=SS-220-01, bay=bay-3, cam=bay3-camA, task=ppe, event.code=PPE_NO_HELMET, severity=high, ts_utc=…
网关 ICD 口语示例（非规范实例名）：
- LD：
SS22001AIAUX - LN：
GGIO1（PPE 组） - 指示：
Ind1.stVal=true，q有效，t=检测 UTC - 104 点：信息体地址按点表，类型遥信，时标绝对时标
CIM：Substation=SS-220-01 →（可选 VoltageLevel）→ Bay=bay-3 → Measurement name=PPE_NO_HELMET，DiscreteValue=true。
复归：人员离开且防抖满足 → Ind1.stVal=false；值班在辅助监控点「确认」仅消音/结单，不改变现场物理状态。
8. 结论（给实施与标书的一句话）
把边缘 AI 当成带语义的辅助传感器集群：用统一 JSON 做站内契约，用网关映射到 GGIO/STMP/SARC 等 LN 思路 或 104 遥信，CIM 按 站–间隔–测量叶子 命名；永远与保护跳闸、联锁、GOOSE 隔离。细节条款号与 DO 清单以正式 IEC 文本和业主 SCD 为准。
9. 继续深挖建议
- 对照业主 ICD：抽取在运辅助监控已用 GGIO/CALH 实例，做
event.code↔DO 实表，而不是新建平行模型。 - IEC TR 61850-90-11：逻辑/可编辑逻辑建模方法是否适合「AI 告警→阈值→保持」在网关侧的标准化描述。
- 品质与时标一致性测试：断 NTP、断摄像机、模型重载三类故障下
q/t行为矩阵。 - CIM17 ↔ 61850 SCL：是否用现有工具做 Substation/Bay 自动对齐，减少点表手抄。
- 104 事件风暴压测：模拟 50 路 PPE 误报，验证主站事件库与值班策略。
- 电弧/局放：
SARC/SPDC真传感器点与ARC_PROXY_ALARM的并列展示规范（颜色、命名、禁止合并）。 - 安全：IEC 62351 / 站控层证书是否覆盖「AI 网关」角色；MQTT ACL 与 61850 访问控制对照。
- 下一篇调研候选：
edge-ai-scada-104-pointlist-template.md（可直接填的 104/61850 点表 Excel 模板说明）。
全文完。引用的 LN 类名来自公开二次文献汇总，实施前请用正式 IEC 61850-7-4 等文本与业主 SCD 复核。