IEC61850在在線監(jiān)測裝置建模中的應(yīng)用

張錦　寇新民　馬東嶺

摘 要：文章首先對介紹IEC61850標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行介紹，根據(jù)在線監(jiān)測裝置在變電站中的應(yīng)用，依據(jù)在線裝置信息模型，結(jié)合IEC61850面向?qū)ο蠼Ｋ枷?，按照服?wù)器、邏輯設(shè)備、邏輯節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)對象的步驟對測量IED進(jìn)行建模分析。

關(guān)鍵詞：IEC61850；信息模型；建模

引言

根據(jù)國網(wǎng)公司規(guī)范性文件要求，智能變電站的自動化系統(tǒng)必須遵循IEC61850規(guī)約，實(shí)現(xiàn)通信的網(wǎng)絡(luò)化，信息的數(shù)字化，設(shè)備的智能化[1]。隨著電網(wǎng)規(guī)模的日趨擴(kuò)大和復(fù)雜、輸送容量的大幅提升和電壓等級的提高，電網(wǎng)突發(fā)故障所造成的直接與間接損失也越來越大[2，3]。為此，狀態(tài)監(jiān)測日趨重要。

1 IEC61850標(biāo)準(zhǔn)介紹

IEC61850變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)國際標(biāo)準(zhǔn)是采用面向?qū)ο蟮姆椒ń⒁粋€全球性的標(biāo)準(zhǔn)，旨在解決變電站自動化不同設(shè)備廠家產(chǎn)品互通互聯(lián)問題，減少規(guī)約接入工作量和收發(fā)難度。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的分層分布式的體系結(jié)構(gòu)，分變電站層、間隔層和過程層三層，采用面向?qū)ο蟮慕＜夹g(shù)，數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)對象的自我描述，為不同廠家設(shè)備實(shí)現(xiàn)互操作和系統(tǒng)無縫集成提供了有效的途徑[4]。與一般通信規(guī)約不同，IEC61850的通信機(jī)制與基于面向?qū)ο蠓椒ń⑵饋淼慕Y(jié)構(gòu)化模型密切相關(guān)，同時(shí)也允許按規(guī)則擴(kuò)展邏輯節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)和共用數(shù)據(jù)類。

2 在線監(jiān)測裝置建模方法

2.1 信息模型

IEC61850標(biāo)準(zhǔn)中IED的信息模型為分層結(jié)構(gòu)化類模型，自上而下分為四個層級：服務(wù)器（SERVER）、邏輯設(shè)備（LOGICAL-DEVICE）、邏輯節(jié)點(diǎn)（LOGICAL-NODE）、數(shù)據(jù)（DATA）。服務(wù)器模型（SERVER）描述一個設(shè)備“外部可視”行為，它能夠提供這個裝置的自描述信息和數(shù)據(jù)，并且允許其它裝置通過通信網(wǎng)絡(luò)來訪問它的資源；邏輯設(shè)備是包含相關(guān)邏輯結(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)且實(shí)現(xiàn)某種功能的虛擬；邏輯節(jié)點(diǎn)LN（Logical Node）是IEC61850標(biāo)準(zhǔn)面向?qū)ο蠼５年P(guān)鍵部件，在IEC61850標(biāo)準(zhǔn)中，定義了近140個邏輯節(jié)點(diǎn)，分為三大類：公用邏輯節(jié)點(diǎn)類、物理裝置（LPHD）邏輯節(jié)點(diǎn)類及域?qū)Ｓ眠壿嫻?jié)點(diǎn)類；數(shù)據(jù)屬性代表數(shù)據(jù)的屬性的量，例如“Pres”數(shù)據(jù)具有“mag”、“units”等一系列數(shù)據(jù)屬性[5]。

2.2 建模原則即步驟

2.2.1 創(chuàng)建服務(wù)器Server模型和邏輯設(shè)備LD

服務(wù)器描述了IED的外部可視（可訪問）行為，每個Sever至少應(yīng)有一個訪問點(diǎn)（AccessPoint），如一個設(shè)備具有多個訪問點(diǎn)，該設(shè)備所有訪問點(diǎn)應(yīng)在同一個ICD文件中體現(xiàn)。邏輯設(shè)備劃分應(yīng)把具有公用特性的邏輯節(jié)點(diǎn)組合成一個邏輯設(shè)備，邏輯設(shè)備不宜劃分過多，相關(guān)功能宜采用一個LD。

2.2.2 確定邏輯節(jié)點(diǎn)

需要通信的每個最小功能單元建模為一個LN，屬于同一功能的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)屬性應(yīng)放在同一個LN中，一個LN中的DO如果需要重復(fù)使用時(shí)，應(yīng)以后綴方式擴(kuò)充。

2.2.3 實(shí)例化數(shù)據(jù)

在IEC61850-7-4中規(guī)定每個邏輯節(jié)點(diǎn)內(nèi)都包含一個或多個數(shù)據(jù)（Data）。兼容數(shù)據(jù)類是由IED的邏輯節(jié)點(diǎn)決定的。應(yīng)根據(jù)IED的實(shí)際功能選擇邏輯節(jié)點(diǎn)包含的兼容數(shù)據(jù)類，當(dāng)有必選和可選兩種兼容數(shù)據(jù)類均不能滿足要求時(shí)，就需要進(jìn)行擴(kuò)充。

3 在線監(jiān)測裝置實(shí)例建模

SF6氣體因其優(yōu)異的絕緣性能和滅弧性能而被廣泛應(yīng)用于電力設(shè)備，使用SF6氣體的電力設(shè)備，其絕緣和滅弧性能很大程度上取決于SF6氣體的純度和密度，所以對SF6氣體純度、密度等的在線監(jiān)測就顯得特別重要。

3.1 測量信息流及信息模型

測量信息是對SF6氣體的壓力、密度、溫度及微水進(jìn)行監(jiān)測。測量信息模型見表1。

3.2 氣體測量IED實(shí)例建模

根據(jù)IEC61850在線監(jiān)測裝置建模的一般步驟，結(jié)合氣體測量IED功能，服務(wù)器Server訪問點(diǎn)名為S1，用于測量IED與站控層的MMS通信邏輯設(shè)備名為MESA；測量IED的管理邏輯節(jié)點(diǎn)為LLN0，用于處理邏輯設(shè)備普通據(jù)，物理設(shè)備邏輯節(jié)點(diǎn)為LPHD，用于模擬物理設(shè)備普通數(shù)據(jù)，域?qū)Ｓ眠壿嫻?jié)點(diǎn)為SIMG，用于測量SF6氣體溫度、密度。

在EC61850標(biāo)準(zhǔn)中，模型文件是基于變電站配置描述語言SCL（Substation Configuration Description Language）進(jìn)行構(gòu)建的，模型文件如圖1所示。

4 結(jié)束語

文章闡述了IEC61850標(biāo)準(zhǔn)面向?qū)ο蠼５暮诵乃枷耄谐隽嗽贗EC61850標(biāo)準(zhǔn)下建模的詳細(xì)步驟，結(jié)合氣體測量IED的功能，給出了實(shí)例化建模的原則和步驟，對開發(fā)基于IEC61850的在線監(jiān)測裝置起到了一定的參考作用。

參考文獻(xiàn)

[1]高翔.數(shù)字化變電站應(yīng)用技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2008.

[2]李水平，邢德強(qiáng).智能變電站狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)存在的問題及建模分析[J].信息通信，2012，13（36）：15-19.

[3]王茜.智能電網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測集成平臺統(tǒng)一信息模型研究[D].華北電力大學(xué)，2012.

[4]王凱.基于IEC61850的智能配電終端模型的研究[D].華北電力大學(xué)，2012.

[5]趙妍.基于IEC61850的智能配電終端模型的研究[D].南京郵電大學(xué)，2013.

作者簡介：張錦（1988-），女，漢族，河南許昌人，工程師，主要從事智能變電站智能組件研發(fā)工作。