摘要:變電站自動(dòng)化系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)控制、監(jiān)視和保護(hù)功能的同時(shí),為了實(shí)現(xiàn)不同廠家的設(shè)備達(dá)到信息共享,使變電站自動(dòng)化系統(tǒng)成為開(kāi)放系統(tǒng),還應(yīng)具有互操作性。為此,國(guó)際電工委員會(huì)(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(duì)象統(tǒng)一建模和通信模式兩個(gè)方面闡述了IEC61850通信標(biāo)準(zhǔn)在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用。舉例說(shuō)明了IEC61850中定義的建模方法如何與實(shí)際設(shè)備及功能對(duì)應(yīng),對(duì)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(dòng)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(shí)時(shí)信息傳送量成倍整多,對(duì)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)和廠站自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信提出了更高的要求。變電站自動(dòng)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(shí)現(xiàn)可靠快速通信的保證。
目前變電站自動(dòng)化系統(tǒng)通信規(guī)約的情況是:一個(gè)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(gè)產(chǎn)品供應(yīng)商都具有一套自己的標(biāo)準(zhǔn),整個(gè)電網(wǎng)里運(yùn)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(fèi)用,影響了電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化的發(fā)展。
2002年通過(guò)的IEC61850變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)草案,IEC61850通信協(xié)議對(duì)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)對(duì)象統(tǒng)一建模,采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)和獨(dú)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(gè)開(kāi)放的、面向未來(lái)的新一代變電站自動(dòng)化系統(tǒng)通信協(xié)議。為在各種自動(dòng)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(shí)時(shí)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(guò)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(bào)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(guò)程層之間的網(wǎng)絡(luò)采用多點(diǎn)傳輸?shù)膯蜗騻鬏斠蕴W(wǎng)結(jié)
圖1基于IEC61850的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
所有站內(nèi)具有通信能力的自動(dòng)化設(shè)備均被看做IED。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)中,變電站內(nèi)的IED(實(shí)現(xiàn)測(cè)控,保護(hù)等功能)采用統(tǒng)一的協(xié)議,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交換。
IEC61850通信協(xié)議對(duì)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)對(duì)象統(tǒng)一建模,IEC61850提供了80多種邏輯節(jié)點(diǎn)名代碼和350多種數(shù)據(jù)對(duì)象代碼,23個(gè)公共數(shù)據(jù)類(CDC),涵蓋了變電站所有功能和數(shù)據(jù)對(duì)象,提供了擴(kuò)展新的邏輯節(jié)點(diǎn)的方法。采用面向?qū)ο笞晕颐枋龇椒。采用?dú)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(gè)開(kāi)放的,面向未來(lái)的新一代變電站自動(dòng)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(gè)間隔單元看作一個(gè)整體進(jìn)行建模[3],也可以將每一臺(tái)物理裝置作為一個(gè)整體建模,從規(guī)約的實(shí)施方(自動(dòng)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(shí)際裝置結(jié)合起來(lái)。每個(gè)實(shí)際裝置實(shí)際就是一個(gè)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(diǎn)的一個(gè)實(shí)例,考慮IED實(shí)現(xiàn)的功能,一個(gè)IED中一般集成有多個(gè)邏輯節(jié)點(diǎn)。所有邏輯節(jié)點(diǎn)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(gè)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(diǎn)(LogicalNode),數(shù)據(jù)對(duì)象(DataObject),數(shù)據(jù)屬性(DataAttributes)。在實(shí)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(chǎng)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(diǎn)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(wèn)這些數(shù)據(jù)。
圖2某線路保護(hù)及測(cè)量IED信息模型
以被保護(hù)線路的一整套保護(hù)及自動(dòng)重合閘裝置