基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的變電站自動化若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、IEC61850是TC57發(fā)布的、迄今為止最為完善的變電站系統(tǒng)及通信標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化變電站對于我國變電站的自動化運行和管理將帶來深遠的影響和變革。與以往的通信協(xié)議相比，IEC61850技術(shù)體系龐大而且復(fù)雜，其本身及其所用技術(shù)又處于不斷發(fā)展之中；變電站自動化系統(tǒng)作為復(fù)雜的、綜合性很高的系統(tǒng)性工程，包含眾多的設(shè)備和子系統(tǒng)，各功能、子系統(tǒng)之間存在著不同程度的關(guān)聯(lián)，因此IEC61850標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于實際工程仍有許多工作有待

2、深入研究。如，符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的IED對軟件方案及開發(fā)手段有新的要求；變電站內(nèi)不滿足IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的遺留系統(tǒng)、遺留IED如何接入、遺留系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)如何改造；變電站應(yīng)用系統(tǒng)林立，如何消除信息孤島以實現(xiàn)有效的信息整合等。 本文首先介紹了IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的特征內(nèi)涵及國內(nèi)外的研究、應(yīng)用現(xiàn)狀，然后提出了一種遵循IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的集中式IED設(shè)計方案；設(shè)計了一種將遺留IED轉(zhuǎn)換為支持IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的通用網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)方

3、法；設(shè)計了一種遵循IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的IED圖形化開發(fā)方法；研究設(shè)計了基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的變電站信息一體化方案并在上海某變電站工程現(xiàn)場試點應(yīng)用等。最后，總結(jié)全文并展望了今后的研究方向。全文主要內(nèi)容如下： 第一章:介紹了IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的制定背景、標(biāo)準(zhǔn)主要特征內(nèi)涵及國內(nèi)外當(dāng)前對IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀，分析了其推廣實施過程中現(xiàn)有的主要技術(shù)障礙、待研究問題。在該章最后，介紹本文的主要內(nèi)容、創(chuàng)新點和章節(jié)安排。

4、 第二章:分析現(xiàn)有基于分層分布式自動化設(shè)計思想的IED在遵循IEC61850標(biāo)準(zhǔn)上的局限性，提出一種面向變電站整體功能、遵循IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的新型集中式IED的設(shè)計方案，在一臺具有強大網(wǎng)絡(luò)接口功能的新型集中式IED上實現(xiàn)現(xiàn)有多臺間隔層IED所完成的功能，即每個現(xiàn)有IED在新型集中式IED中被抽象成為一個邏輯設(shè)備（LD），每個LD保持功能上的相對獨立性、配置的靈活性并通過統(tǒng)一的通信接口與其它設(shè)備進行交互。研究了其軟、硬件設(shè)計中的

5、關(guān)鍵技術(shù)，它融合了分布式與集中式的優(yōu)點，能顯著降低變電站自動化系統(tǒng)的整體成本并減少網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、利于不同LD間協(xié)同，利于遵循IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的變電站自動化技術(shù)的推廣實施。 第三章:分析了IEC61850標(biāo)準(zhǔn)基于對象模型的設(shè)計思想，為實現(xiàn)IEC61850的各種通信服務(wù)以及產(chǎn)品功能，確保互操作性的實現(xiàn)，IED的軟件結(jié)構(gòu)、對外接口特性、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體系有其特殊性、復(fù)雜性，對IED軟件實現(xiàn)的技術(shù)手段要求更高。設(shè)計了一種圖形化編程技術(shù)的IED

6、開發(fā)方法，它基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，遵循IEC61131-3編程標(biāo)準(zhǔn)，因此不僅具有常規(guī)圖形化編程的優(yōu)點，而且提升了IED外在形態(tài)、內(nèi)在形態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)性。設(shè)計了具體的IED軟件方案，研究了圖形化編程與IED數(shù)據(jù)存儲區(qū)的參數(shù)關(guān)聯(lián)方法，為推進產(chǎn)品編程開發(fā)手段的靈活性、標(biāo)準(zhǔn)化，提高產(chǎn)品互換性提供了詳細解決方案。 第四章:針對間隔層大量遺留的、不滿足IEC61850的IED，提出一種新穎的協(xié)議映射方法一可擴展置標(biāo)語言模式（XML Schem

7、a）元數(shù)據(jù)映射方法，基于該方法設(shè)計了一種通過配置文件將間隔層遺留IED靈活配置成支持IEC61850的通用網(wǎng)關(guān)，該方法將遺留IED的協(xié)議與IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的映射模型通過配置文件方式載入IEC61850通用網(wǎng)關(guān)，從而實現(xiàn)遺留IED協(xié)議的靈活轉(zhuǎn)換而具有通用性。 第五章:提出一種遵循IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的面向一次對象統(tǒng)一建模的變電站信息一體化方案以消除信息孤島。面向未來的自動化系統(tǒng)可采用基于強大的硬件平臺的、遵循IEC．61850

8、標(biāo)準(zhǔn)的多功能集成式IED方案，即一個一次對象對應(yīng)一臺（或多臺以冗余）多功能IED以實現(xiàn)原來多個應(yīng)用系統(tǒng)分別對應(yīng)的多臺IED所完成的功能；對當(dāng)前遺留系統(tǒng)眾多的變電站則在各應(yīng)用系統(tǒng)之上增加信息一體化平臺以接入不同應(yīng)用系統(tǒng)及IED，它統(tǒng)一對外通信硬件接口，統(tǒng)一對外發(fā)布生產(chǎn)及管理信息，確保信息的一致性。重點對該平臺模型的動態(tài)建模、異構(gòu)系統(tǒng)概念對象模型的協(xié)同、異構(gòu)系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)的適配等關(guān)鍵技術(shù)進行了分析研究。 第六章:將本文的部分研究成果應(yīng)