基于IEC 61850的用電雙向互動(dòng)業(yè)務(wù)信息建模方法研究

楊曉靜++楊永標(biāo)++王金明++王曉東++吳子睿

摘 要：為了提高用電雙向互動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性和雙向互動(dòng)終端設(shè)備之間的互操作性，提出了遵循IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)，在分析雙向互動(dòng)業(yè)務(wù)需求的基礎(chǔ)上，建立了雙向互動(dòng)系統(tǒng)的信息模型架構(gòu)，提出了雙向互動(dòng)業(yè)務(wù)IEC 61850通信模型擴(kuò)展方法，包括邏輯節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)對(duì)象、新邏輯節(jié)點(diǎn)命名規(guī)則、新數(shù)據(jù)命名規(guī)則和新公用數(shù)據(jù)類(lèi)命名規(guī)則。通過(guò)在國(guó)家電網(wǎng)公司雙向互動(dòng)業(yè)務(wù)示范工程中的應(yīng)用表明，該模型可以提高不同廠商雙向互動(dòng)終端設(shè)備的互操作性以及雙向互動(dòng)系統(tǒng)的管理水平。

關(guān)鍵詞：雙向互動(dòng) IEC 61850 信息模型

中圖分類(lèi)號(hào)：TP27 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）11（c）-0075-01

在“十二五”期間，國(guó)家電網(wǎng)公司發(fā)起“三集五大”體制改革，進(jìn)一步明確了大營(yíng)銷(xiāo)的發(fā)展方向，智能用電技術(shù)得到了大力發(fā)展，服務(wù)體系逐步完善，各類(lèi)裝備研制水平逐步提高。2010年，國(guó)家電網(wǎng)公司先后發(fā)布了《智能用電服務(wù)體系架構(gòu)研究報(bào)告》和《智能用電服務(wù)系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則》，從智能用電服務(wù)雙向互動(dòng)內(nèi)容到智能用電服務(wù)平臺(tái)，進(jìn)行了全面的發(fā)展指導(dǎo)，以加快國(guó)家電網(wǎng)智能用電服務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)，推動(dòng)智能電網(wǎng)的發(fā)展。

該文研究應(yīng)用IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，在間隔層建立符合該標(biāo)準(zhǔn)的雙向互動(dòng)監(jiān)控裝置信息建模方法，研究雙向互動(dòng)裝置與站控層之間遵循IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的信息交互，使得雙向互動(dòng)系統(tǒng)更加安全、高效，提升雙向互動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用水平以及管理能力。

1 雙向互動(dòng)IEC 61850模型架構(gòu)

用電雙向互動(dòng)服務(wù)平臺(tái)是大營(yíng)銷(xiāo)體系的重要組成部分。該項(xiàng)目中研究的用電雙向互動(dòng)服務(wù)平臺(tái)由居民用戶互動(dòng)模塊、大用戶互動(dòng)模塊、現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)作業(yè)互動(dòng)模塊、電動(dòng)汽車(chē)互動(dòng)模塊、新能源互動(dòng)模塊等組成。下層通過(guò)雙向互動(dòng)數(shù)據(jù)采集與控制接口軟件與各互動(dòng)終端設(shè)備連接；上層通過(guò)雙向互動(dòng)系統(tǒng)集成接口適配器與用采系統(tǒng)、營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)、95598系統(tǒng)等業(yè)務(wù)系統(tǒng)對(duì)接。

在通信技術(shù)和協(xié)議方面，居民雙向互動(dòng)業(yè)務(wù)、大用戶雙向互動(dòng)業(yè)務(wù)、電動(dòng)汽車(chē)雙向互動(dòng)業(yè)務(wù)、分布式發(fā)電和儲(chǔ)能雙向互動(dòng)業(yè)務(wù)這些不同業(yè)務(wù)應(yīng)用了光纖以太網(wǎng)、2G/3G網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線傳感網(wǎng)、無(wú)線局域網(wǎng)、PLC、現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)等互動(dòng)數(shù)據(jù)接入技術(shù)，以及Modbus、TCP/IP、CAN、Zigbee等多種異構(gòu)通信協(xié)議。這些通信協(xié)議之間不具備互操作性，這樣會(huì)導(dǎo)致用電雙向互動(dòng)服務(wù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)接入出現(xiàn)困難。

隨著IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的推廣，在數(shù)字化變電站中不同廠家的數(shù)據(jù)采集裝置和保護(hù)裝置均可以通過(guò)該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行通信，方便系統(tǒng)對(duì)設(shè)備的監(jiān)控和保護(hù)。由于IEC 61850的這些優(yōu)勢(shì)，該標(biāo)準(zhǔn)在新能源發(fā)電、電動(dòng)車(chē)等領(lǐng)域得到了擴(kuò)展和應(yīng)用，獲得了良好的應(yīng)用效果。在對(duì)業(yè)務(wù)分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)，提出信息分層的數(shù)據(jù)模型。從邏輯概念和物理概念上，將雙向互動(dòng)業(yè)務(wù)通信系統(tǒng)分為三個(gè)層次，即站控層、間隔層和過(guò)程層。IEC 61850定義了層與層之間的通信接口。

2 雙向互動(dòng)業(yè)務(wù)IEC 61850通信模型擴(kuò)展方法

IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的核心是信息模型和建模方法，IEC 61850將實(shí)際物理設(shè)備抽象化，設(shè)備之間的通信變成信息模型之間的信息流通。在IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)中列出的功能模型邏輯節(jié)點(diǎn)已可以滿足在線監(jiān)測(cè)的大部分功能。同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)中還提出了邏輯節(jié)點(diǎn)的擴(kuò)展規(guī)范，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有列出的邏輯節(jié)點(diǎn)只需按照此規(guī)范擴(kuò)展即可。

邏輯節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)的使用及擴(kuò)展必須嚴(yán)格遵照IEC 61850的定義及擴(kuò)展規(guī)定。簡(jiǎn)述于如下。

2.1 邏輯節(jié)點(diǎn)（LN）

首先查詢IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)，查找標(biāo)準(zhǔn)中如果有適合待建模功能的邏輯節(jié)點(diǎn)類(lèi)，就使用該邏輯節(jié)點(diǎn)的一個(gè)實(shí)例及其全部必備數(shù)據(jù)，達(dá)到統(tǒng)一通訊的目的。

2.2 數(shù)據(jù)對(duì)象（DO）

首先查找標(biāo)準(zhǔn)中的公共數(shù)據(jù)類(lèi)，有相關(guān)數(shù)據(jù)描述則全部應(yīng)用，如果沒(méi)有，應(yīng)分為使用可選取數(shù)據(jù)、對(duì)新增數(shù)據(jù)加以編號(hào)擴(kuò)展、使用IEC 61850-7-4列表中數(shù)據(jù)、依據(jù)新數(shù)據(jù)規(guī)定創(chuàng)建新的數(shù)據(jù)這四種方式進(jìn)行分情況處理。

2.3 新邏輯節(jié)點(diǎn)命名規(guī)則

若沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的邏輯節(jié)點(diǎn)類(lèi)適用于待建模的功能，可使用新名稱創(chuàng)建一個(gè)新邏輯節(jié)點(diǎn)類(lèi)。

2.4 新數(shù)據(jù)命名規(guī)則

當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)邏輯節(jié)點(diǎn)中，數(shù)據(jù)不夠用，或新邏輯節(jié)點(diǎn)需要數(shù)據(jù)，若在IEC 61850中數(shù)據(jù)名可用的話，應(yīng)使用該數(shù)據(jù)名。若無(wú)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)滿足標(biāo)準(zhǔn)邏輯節(jié)點(diǎn)類(lèi)特殊實(shí)例的需要，可創(chuàng)建新的數(shù)據(jù)。

2.5 新公用數(shù)據(jù)類(lèi)（CDC）命名規(guī)則

對(duì)新數(shù)據(jù)名，當(dāng)沒(méi)有合適的公用數(shù)據(jù)類(lèi)（CDC）時(shí)，現(xiàn)有的公用數(shù)據(jù)類(lèi)可擴(kuò)展，或創(chuàng)建新的公用數(shù)據(jù)類(lèi)。

3 結(jié)語(yǔ)

該文結(jié)合大量文獻(xiàn)資料與工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)用電雙向互動(dòng)業(yè)務(wù)以及基于IEC 61850規(guī)約的雙向互動(dòng)裝置建模過(guò)程進(jìn)行了介紹和預(yù)想方案。IEC 61850規(guī)范體系在電力系統(tǒng)的變電站內(nèi)已是標(biāo)準(zhǔn)配置。作為國(guó)家電網(wǎng)公司大力推廣的新型用電服務(wù)業(yè)務(wù)，雙向互動(dòng)業(yè)務(wù)終端設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)過(guò)程中使用IEC 61850信息模型成為用電雙向互動(dòng)服務(wù)平臺(tái)系統(tǒng)的首選，并得到廣泛的應(yīng)用。

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