基于IEC61850變電站自動(dòng)化通信系統(tǒng)的研究

摘要：變電站自動(dòng)化的基本目標(biāo)是“四遙”功能的實(shí)現(xiàn)，基于IEC61850通信協(xié)議，通過(guò)信號(hào)傳送由監(jiān)控主站對(duì)信息進(jìn)行集中分析與處理，最終實(shí)現(xiàn)變電站無(wú)人值守和遠(yuǎn)方監(jiān)控。

關(guān)鍵詞：IEC61850變電站；自動(dòng)化通信系統(tǒng)；信息模型；數(shù)據(jù)建模

中圖分類(lèi)號(hào)：TM712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）08-0124-02

1 變電站自動(dòng)化通信系統(tǒng)模型

變電站自動(dòng)化通信系統(tǒng)模型的體系結(jié)構(gòu)與層次結(jié)構(gòu)的模型不同，變電站系統(tǒng)模型在處理通信系統(tǒng)的不同區(qū)域的智能電子設(shè)備時(shí)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的接入點(diǎn)來(lái)區(qū)分該智能設(shè)備在哪個(gè)子網(wǎng)上進(jìn)行該設(shè)備的模型建立。

通信子網(wǎng)把智能電子設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，但不具備物理特性，當(dāng)變電站設(shè)備要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)連接通信子網(wǎng)時(shí)，所用到的網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)應(yīng)該是變電站設(shè)備的一個(gè)邏輯上的地址，這個(gè)邏輯地址與物理端口地址映射，客戶(hù)端節(jié)點(diǎn)利用網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)的邏輯地址訪問(wèn)數(shù)據(jù)的不同屬性，從而建立不同節(jié)點(diǎn)之間的連接以及節(jié)點(diǎn)與服務(wù)器之間的連接。

變電站通信系統(tǒng)中的通信子網(wǎng)是對(duì)邏輯節(jié)點(diǎn)連接的一個(gè)虛擬建模，只要通過(guò)正確的命名通信子網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)以及尋找節(jié)點(diǎn)合理的連接方式，依然能夠建立與實(shí)際物理設(shè)備的有效關(guān)聯(lián)。網(wǎng)絡(luò)的接入點(diǎn)是通信模型和變電站物理設(shè)備之間的一個(gè)連接點(diǎn)。

多個(gè)通信子網(wǎng)上可以運(yùn)行不同的通信協(xié)議，如果將這些通信子網(wǎng)連接到一起則允許物理設(shè)備使用其中的子網(wǎng)攜帶任何一種協(xié)議也可以使用多種。在變電站通信網(wǎng)絡(luò)中路由器主要是為了實(shí)現(xiàn)對(duì)不同通信子網(wǎng)的服務(wù)器進(jìn)行訪問(wèn)，一般情況下，在通信子網(wǎng)的客戶(hù)端只能訪問(wèn)子網(wǎng)內(nèi)部的服務(wù)器，而不能對(duì)其他通信子網(wǎng)的服務(wù)器進(jìn)行訪問(wèn)，把路由器加入到通信網(wǎng)絡(luò)中，就可以解決不同子網(wǎng)之間的訪問(wèn)問(wèn)題，需要注意的是路由器只允許對(duì)網(wǎng)絡(luò)層的服務(wù)進(jìn)行

訪問(wèn)。

2 信息模型的建立

信息模型的建立，可以使不同的應(yīng)用程序?qū)ψ冸娬镜臄?shù)據(jù)進(jìn)行重用、變更以及分享。使用信息模型的意義不僅僅存在于對(duì)象的建模，同時(shí)也在于對(duì)象間相關(guān)性的描述。

IEC61850協(xié)議主要是利用虛擬的方法來(lái)對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，根據(jù)協(xié)議定義的模型通信方式，模型與模型之間再建立信息交換機(jī)制進(jìn)行通信。把變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的實(shí)際設(shè)備虛擬成為建模中所用到的單位模型如節(jié)點(diǎn)、基站等。此外，建模的對(duì)象描述了系統(tǒng)中不同的實(shí)體、它們的行為以及它們之間（系統(tǒng)間）數(shù)據(jù)流動(dòng)的方式，這些將幫助我們更好地理解系統(tǒng)。

對(duì)于開(kāi)發(fā)者和廠商來(lái)說(shuō)，信息模型提供了必要的通用語(yǔ)言來(lái)表示對(duì)象的特性以及一些功能，以便進(jìn)行更有效的交流，如圖1所示：

在上圖中，邏輯節(jié)點(diǎn)XCBR1對(duì)應(yīng)的是變電站中現(xiàn)實(shí)設(shè)備的斷路器，通過(guò)虛擬的建模方法所生成的多個(gè)邏輯節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)形成邏輯上的設(shè)備，邏輯節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的子功能決定了節(jié)點(diǎn)應(yīng)該包含哪些具體信息如數(shù)據(jù)的屬性和數(shù)據(jù)間的服務(wù)。然后用SCL語(yǔ)言對(duì)上述建模生成的邏輯設(shè)備、邏輯節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)信息進(jìn)行配置，與實(shí)際變電站設(shè)備信息關(guān)聯(lián)，使數(shù)據(jù)更真實(shí)和合理。

2.1 邏輯節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)建模

IEC61850-7-4中定義了約90種邏輯節(jié)點(diǎn)，這些邏輯節(jié)點(diǎn)覆蓋了變電站和饋線設(shè)備以及大多數(shù)公共應(yīng)用。每個(gè)邏輯節(jié)點(diǎn)由代表應(yīng)用特定意義的若干數(shù)據(jù)組成，如圖2所示。邏輯節(jié)點(diǎn)中的“Pos”中存放的數(shù)據(jù)是用來(lái)表示變電站設(shè)備的控制位置以及報(bào)告位置的狀態(tài)值。而“Mode”中的數(shù)據(jù)表示與變電站設(shè)備功能相映射的邏輯節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前運(yùn)行的方式，一共有四種方式：開(kāi)、掛起、測(cè)試、關(guān)，在IEC61850協(xié)議中這些數(shù)據(jù)信息都具有特定的含義。

2.2 邏輯設(shè)備建模

邏輯節(jié)點(diǎn)不僅僅要實(shí)現(xiàn)內(nèi)部通信，還要實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)外部之間的通信，將邏輯設(shè)備加入到通信網(wǎng)絡(luò)中就可以解決邏輯節(jié)點(diǎn)外部通信的問(wèn)題，邏輯設(shè)備包括邏輯節(jié)點(diǎn)以及內(nèi)部節(jié)點(diǎn)之間相互作用的行為，把邏輯設(shè)備中的所有邏輯節(jié)點(diǎn)進(jìn)行歸納，總結(jié)出節(jié)點(diǎn)所共有的特征，形成一個(gè)邏輯節(jié)點(diǎn)組，用于系統(tǒng)通信的連接或者測(cè)試，如圖3所示。

圖中LLN0邏輯節(jié)點(diǎn)表示邏輯設(shè)備特定信息，LPHD物理設(shè)備邏輯節(jié)點(diǎn)表示物理設(shè)備特定信息。

從功能視圖觀點(diǎn)看邏輯設(shè)備以這種方式構(gòu)建網(wǎng)關(guān)即邏輯設(shè)備是透明的，可以獨(dú)立地標(biāo)識(shí)每個(gè)邏輯設(shè)備的位置，不僅如此，變電站中物理設(shè)備的型號(hào)、工作參數(shù)等自身信息在邏輯設(shè)備中也進(jìn)行了標(biāo)識(shí)，物理設(shè)備包含邏輯設(shè)備，如圖4所示。

3 結(jié)語(yǔ)

本文主要對(duì)變電站自動(dòng)化通信系統(tǒng)進(jìn)行了研究，分析了變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式和變電站系統(tǒng)的基本通信結(jié)構(gòu)，提出了基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)變電站數(shù)據(jù)信息的建模方法，使不同的電力設(shè)備進(jìn)行互相通信，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的互

操作。

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作者簡(jiǎn)介：姜瑩瑩（1983—），女，遼寧丹東人，雞西大學(xué)電信系助教，研究方向：電子信息。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）