IEC61850標(biāo)準(zhǔn)在變電站綜合自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　摘要：變電站自動化系統(tǒng)在實現(xiàn)控制、監(jiān)視和保護(hù)功能的同時，為了實現(xiàn)不同廠家的設(shè)備達(dá)到信息共享，使變電站自動化系統(tǒng)成為開放系統(tǒng)，還應(yīng)具有互操作性。為此，國際電工委員會（IEC）制定了變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系—IEC61850。文章從數(shù)據(jù)對象統(tǒng)一建模和通信模式兩個方面闡述了IEC61850通信標(biāo)準(zhǔn)在變電站綜合自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用。舉例說明了IEC61850中定義的建模方法如何與實際設(shè)備及功能對應(yīng)，對規(guī)約中定義的站內(nèi)設(shè)備之間及變電站與控制中心之間的通信方法進(jìn)行了歸納。為IEC61850標(biāo)準(zhǔn)在變電站自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用提供了參考。

　　1.概述

　　隨著現(xiàn)代電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，電網(wǎng)容量不斷擴(kuò)大，實時信息傳送量成倍整多，對調(diào)度自動化系統(tǒng)和廠站自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信提出了更高的要求。變電站自動化系統(tǒng)的傳輸規(guī)約和傳輸網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化，是實現(xiàn)可靠快速通信的保證。

　　目前變電站自動化系統(tǒng)通信規(guī)約的情況是：一個普通的變電站使用的產(chǎn)品可能是南瑞、東方電子、許繼、四方、ABB、GE；采用的規(guī)約可能是CDT、60870-5-101、102、103、104、Tase2。幾乎每個產(chǎn)品供應(yīng)商都具有一套自己的標(biāo)準(zhǔn)，整個電網(wǎng)里運行的規(guī)約就可能達(dá)到上百種。不同廠家的設(shè)備不能兼容，需要進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，增加了工程和培訓(xùn)費用，影響了電力系統(tǒng)綜合自動化的發(fā)展。

　　2002年通過的IEC61850變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)的國際標(biāo)準(zhǔn)草案，IEC61850通信協(xié)議對變電站自動化系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)對象統(tǒng)一建模，采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)和獨立于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的抽象通信服務(wù)接口(ACSI)，并支持TCP/IP協(xié)議，是一個開放的、面向未來的新一代變電站自動化系統(tǒng)通信協(xié)議。為在各種自動化系統(tǒng)內(nèi)部準(zhǔn)確、快速地收集、處理并傳送從發(fā)電廠、變電站到最終用戶接口的各種實時信息，提供了一種解決方案。

　　2.IEC61850標(biāo)準(zhǔn)

　　IEC61850將變電站通信體系分為3層，如圖1所示：變電站層，間隔層和過程層。在變電站層和間隔層之間的網(wǎng)絡(luò)采用抽象通信服務(wù)接口（ACSI）映射到制造報文規(guī)范（MMS）和基于以太網(wǎng)或光纖網(wǎng)的TCP/IP協(xié)議。在間隔層和過程層之間的網(wǎng)絡(luò)采用多點傳輸?shù)膯蜗騻鬏斠蕴�網(wǎng)結(jié)

　　圖1基于IEC61850的變電站自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　所有站內(nèi)具有通信能力的自動化設(shè)備均被看做IED。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)中，變電站內(nèi)的IED（實現(xiàn)測控，保護(hù)等功能）采用統(tǒng)一的協(xié)議，通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交換。

　　IEC61850通信協(xié)議對變電站自動化系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)對象統(tǒng)一建模，IEC61850提供了80多種邏輯節(jié)點名代碼和350多種數(shù)據(jù)對象代碼，23個公共數(shù)據(jù)類（CDC），涵蓋了變電站所有功能和數(shù)據(jù)對象，提供了擴(kuò)展新的邏輯節(jié)點的方法。采用面向?qū)ο笞晕颐枋龇椒ā２捎锚毩⒂诰W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的抽象通信服務(wù)接口（ACSI），并支持TCP/IP協(xié)議，是一個開放的，面向未來的新一代變電站自動化系統(tǒng)通信協(xié)議。

　　3.基于IEC61850的設(shè)備建模方法

　　為了達(dá)到通信的要求，IEC61850提供了建立通信數(shù)據(jù)模型的方法。從變電站的角度出發(fā)，可以將每個間隔單元看作一個整體進(jìn)行建模[3]，也可以將每一臺物理裝置作為一個整體建模，從規(guī)約的實施方（自動化設(shè)備生產(chǎn)廠家）的角度看，后者更為直觀，更容易將模型與實際裝置結(jié)合起來。每個實際裝置實際就是一個IED，IED中的每一種功能（如保護(hù)功能和各種輔助功能）可以定義為邏輯節(jié)點的一個實例，考慮IED實現(xiàn)的功能，一個IED中一般集成有多個邏輯節(jié)點。所有邏輯節(jié)點的集合再加上輔助服務(wù)就構(gòu)成了邏輯設(shè)備（logicaldevice）。則每一個IED均由服務(wù)器和應(yīng)用組成，將服務(wù)器（Server）分層為邏輯設(shè)備（LogicalDevice），邏輯節(jié)點（LogicalNode）,數(shù)據(jù)對象（DataObject）,數(shù)據(jù)屬性（DataAttributes）。在實際設(shè)備中，服務(wù)器就是物理裝置的通信接口，有相應(yīng)的通信地址。現(xiàn)場設(shè)備（如斷路器，電壓互感器，電流互感器）的描述性信息就存貯在相應(yīng)的邏輯節(jié)點的屬性數(shù)據(jù)中，即IED的信息模型中，站內(nèi)其他裝置或監(jiān)控中心需要訪問這些數(shù)據(jù)。

　　圖2某線路保護(hù)及測量IED信息模型

　　以被保護(hù)線路的一整套保護(hù)及自動重合閘裝置