IEC61850在變電站自動化系統(tǒng)中的實際應(yīng)用分析

1、IEC61850在變電站自動化系統(tǒng)中的實際應(yīng)用分析摘 要在對IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的主要特點和內(nèi)容進(jìn)行詳 細(xì)分析的基礎(chǔ)上，以既有變電站自動化系統(tǒng)基于 IEC61850標(biāo) 準(zhǔn)的改造過程中遺留的問題進(jìn)行了闡述。以此為基礎(chǔ)，探討 了 IEC61850標(biāo)準(zhǔn)在變電站自動化系統(tǒng)中的實際應(yīng)用和具體實現(xiàn)關(guān)鍵詞IEC61850;自動化；變電站改造中圖分類號：TM76文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-914X （2016）12-0376-01現(xiàn)代變電站自動化系統(tǒng)在構(gòu)建數(shù)字化電力網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的過程中需要新型的信息架構(gòu)進(jìn)行支持，以實現(xiàn)將監(jiān)控、 保護(hù)與自動化系統(tǒng)等前、后臺信息連接成為一個整體，從而 保證電力系統(tǒng)能夠安全、

2、高效的運行。IEC61850使用面向?qū)ο蟮慕７椒?，使用抽象、分層映射技術(shù)，利用規(guī)范、統(tǒng)一 的管理和測試方式保證其能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化管理目標(biāo)。其不但 能夠很好的適應(yīng)變電站自動化內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)通信，而且能夠廣 泛的應(yīng)用于配電自動化、電能計量系統(tǒng)、電廠自動化系統(tǒng)、 新能源發(fā)電系統(tǒng)。但是，當(dāng)前IEC61850標(biāo)準(zhǔn)在部分變電站自 動化系統(tǒng)中的應(yīng)用還存在一些問題，例如標(biāo)準(zhǔn)普及性、工業(yè) 應(yīng)用研究或者新型設(shè)備的開發(fā)等，急需在具體的實踐研究中 予以解決。1、IEC61850標(biāo)準(zhǔn)1.1 架構(gòu)模型IEC61850最主要的目的在于保證設(shè)備與系統(tǒng)之間能夠高效率的進(jìn)行通信，并保證其具有良好的互操作能力。為實現(xiàn) 該目的，在設(shè)計的

3、過程中考慮到電力系統(tǒng)與變電站綜合自動 化實際需求，提出了一個具有長期適應(yīng)性、獨立而容易接受 的標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)模型。其核心為一個普通的自動化系統(tǒng)， 主要 包括信息模型和抽象通信服務(wù)接口，使得各個子系統(tǒng)能夠利用抽象通信服務(wù)接口進(jìn)行信息傳遞。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)對變電站內(nèi)信息傳輸需要的通信服務(wù)進(jìn)行了總結(jié)，設(shè)計了與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用 層協(xié)議相獨立的抽象通信服務(wù)接口一 ACS。在EC61850-7-2 當(dāng)中，為了能夠提供對應(yīng)的通信服務(wù)模型，還建立標(biāo)準(zhǔn)的通 信服務(wù)器模型、 邏輯設(shè)備模型、 邏輯節(jié)點模型、 數(shù)據(jù)模 型以及數(shù)據(jù)集模型等?？蛻衾?ACS，I 將專用通信服務(wù)映射 至使用的具體協(xié)議棧中實現(xiàn)通信，形成對應(yīng)的通信報文

4、規(guī)范。1.2 域模型針對變電站的綜合自動化模型來講，IEC61850標(biāo)準(zhǔn)定義了超過 80 個邏輯節(jié)點模型， 將幾乎所有變電站的功能系統(tǒng)界面都囊括其中。區(qū)域模型包含了二次系統(tǒng)模塊，例如斷路器倒閘操作規(guī)范、一次設(shè)備的實際模擬等。同時，邏輯界面還包含各種程序信息、資產(chǎn)智能鑒定與描述的相關(guān)信息、參數(shù)等1.3 通信網(wǎng)絡(luò) 變電站的自動化通信方式類型豐富，包括串行總線、現(xiàn) 場總線、工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等方式，其性能差異較大，當(dāng)前 主要使用現(xiàn)場總線技術(shù)，且其發(fā)展較為成熟。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)推薦在在變電站的自動化系統(tǒng)構(gòu)建過程中，可以在間隔層使 用工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，而在物理層和數(shù)據(jù)鏈路層則使用IEEE80213通信

5、協(xié)議，在網(wǎng)絡(luò)層與傳輸層使用 TCP/IP.通過這 種方式，能夠顯著改善應(yīng)用層的數(shù)據(jù)傳輸可靠性，并提供傳 輸速率為 10M-100M 的通信信息流量，保證了系統(tǒng)通信的穩(wěn) 定性與實時性。變電站層及間隔層使用了ACS，I 并在間層與過程層之間實現(xiàn)了從單點向多點進(jìn)行單向傳輸?shù)男畔鬟f 方式。2、IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用過程中存在的主要問題IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)在技術(shù)上的先進(jìn)性毋庸置疑，但是變電站的自動化通信是一個復(fù)雜化、 系統(tǒng)化、 綜合性能極強(qiáng)的工程， 在具體的操作過程中會受到諸多因素的影響。因此，IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)自身也在應(yīng)用的過程中不斷的改善，并取得了較 為明顯的進(jìn)步。當(dāng)前，模型主要考慮 I

6、ED的通信可見特點， 并沒有對IED內(nèi)部的具體設(shè)計進(jìn)行過多的涉及。因此， IEC 61850 應(yīng)用于實際工程仍有許多工作有待深入研究。在數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的應(yīng)用和改造過程中，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)還存在著一些遺留問題，主要包括：( 1) 變電站中遺留的一些系統(tǒng)并不能很好的支持IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用，這給標(biāo)準(zhǔn)化改造帶來了一定的難度；(2) 變電站中部分遺留的 IED不支持IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的 通信接入；(3) 需要改造的遺留系統(tǒng)中相關(guān)通信網(wǎng)絡(luò)如何進(jìn)行有 效處理；(4) IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)對部分信息模型的定義并不完全規(guī) 范、完整；(5) 在實際的應(yīng)用過程中需要使用科學(xué)的開發(fā)方式來 構(gòu)建自動化系

7、統(tǒng)；(6) 變電站中的應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)目較多，如何在數(shù)字化改 造過程中消除其中可能存在的信息孤島，實現(xiàn)信息的充分利 用與整合，將是IEC61850標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用過程中需要解決的關(guān)鍵問 題。上述問題主要是舊有的變電站系統(tǒng)遺留問題，需要在 IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用推廣過程中予以解決。使用基于IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行變電站自動化系統(tǒng)的改造是必然的趨勢，因 此必須結(jié)合實際情況對這些問題予以解決。3、IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)在變電站自動化系統(tǒng)中的具體應(yīng)用3.1 IEC 6 1 850服務(wù)器網(wǎng)關(guān)的實現(xiàn)為了增加 IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)在新站與改造站等不同場合的應(yīng)用，最大程度的實現(xiàn)不同廠家、支持不同標(biāo)準(zhǔn)的自動化系 統(tǒng)能

8、夠相互兼容，同時為了實現(xiàn)為網(wǎng)調(diào)、主站等提供標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn) 出，例如 IEC 61850轉(zhuǎn)出、 IEC 60870-5.103標(biāo)準(zhǔn)等， 可以在變 電站的自動化系統(tǒng)中使用四方公司生產(chǎn)的基于IEC 61850的服務(wù)器網(wǎng)關(guān)CSCI336其結(jié)構(gòu)如圖1所示。與CSC1326相比，基于IEC 61850的服務(wù)器網(wǎng)關(guān) CSC1336 的主頻更高，且具有更大的內(nèi)存與容量，可以同時在不同類 型的操作系統(tǒng)下使用，具有較高的通用性，能夠為新建站、 舊改造站提供通信服務(wù)架構(gòu)支撐。3.2 數(shù)字化變電站同步系統(tǒng)設(shè)計 使用網(wǎng)絡(luò)通信能夠更好的為數(shù)字化變電站進(jìn)行信息傳遞，所以對變電站自動化系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化改造將是未來發(fā)展 的趨勢。當(dāng)前，

9、I E C 6 1 8 5 0標(biāo)準(zhǔn)不但提出了網(wǎng)絡(luò)通信及對應(yīng)的 模型的相關(guān)要求，而且還建立了相應(yīng)的時間模型與同步系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)。另外，利用 SNTP和IEEE1588的信息同步機(jī)，可以基 于數(shù)字化變電站的基本結(jié)構(gòu)特點以及IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的基本要求，對數(shù)字化變電站的同步系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計。3.3 過程總線精確同步系統(tǒng)設(shè)計（1）系統(tǒng)架構(gòu)基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)架構(gòu)可以將更多動態(tài)的信息 匯集到服務(wù)層，保證所有的終端用戶能夠進(jìn)行信息共享，保 證該部分信息的實時性，并使得冗余信息數(shù)據(jù)量下降。（ 2） 系統(tǒng)無縫集成針對各個子系統(tǒng)建模，并利用SCL語言為各子系統(tǒng)建立信息交互。 在運行和維護(hù)的過程中， 基于 IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)的系 統(tǒng)實現(xiàn)了各子系統(tǒng)的集成，數(shù)據(jù)相互統(tǒng)一，有利于電力系統(tǒng) 的整體運行與維護(hù)，實現(xiàn)各設(shè)備功能鑒定、運行狀態(tài)監(jiān)控、 系統(tǒng)在線診斷等功能。應(yīng)用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)還為變電站及整個 電力自動化系統(tǒng)提供了全新的通信系統(tǒng)架構(gòu)，為不同廠商生 產(chǎn)的IED系統(tǒng)設(shè)備提供了無縫集成的途徑，有利于子系統(tǒng)的 兼容。參考文獻(xiàn)：1 劉