IEC61850在配電自動(dòng)化中的應(yīng)用(V2.0)

1、任雁任雁銘銘 yanmingsf-2014-8IEC61850在配網(wǎng)自動(dòng)化中的應(yīng)用內(nèi)容提要n配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的新需求nIEC61850的新進(jìn)展n配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)采用IEC61850的益處n需要解決的問(wèn)題n小結(jié)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的新需求n 現(xiàn)代配電網(wǎng)已進(jìn)行到主動(dòng)配電網(wǎng)時(shí)代，包含了可再生能源及微電網(wǎng)的接入、儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車的充放電、配電網(wǎng)一次設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)及資產(chǎn)管理等諸多方面。n 需要與變電站自動(dòng)化系統(tǒng)、控制中心等智能電網(wǎng)其它部分配合，進(jìn)行系統(tǒng)集成與信息共享。配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的新需求n 需要數(shù)據(jù)模型描述與配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)相關(guān)的豐富信息。n 需要與智能電網(wǎng)其它領(lǐng)域的數(shù)據(jù)模型相協(xié)調(diào)。n 需要豐富的通信服務(wù)支持，通信

2、服務(wù)應(yīng)能支持多種通信技術(shù)（光纖、無(wú)線等）。IEC61850的新進(jìn)展n 2004年IEC61850 Ed 1.0發(fā)布，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)，解決變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中不同廠商IED之間的互操作問(wèn)題。n 2009年 IEC61850 Ed 2.0開始發(fā)布， 電力自動(dòng)化系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)，解決智能電網(wǎng)中不同廠商IED之間的互操作問(wèn)題。n IEC61850 Ed 2.0的應(yīng)用領(lǐng)域是面向智能電網(wǎng)，涵蓋了配電自動(dòng)化，突破IEC61850 Ed 1.0的變電站自動(dòng)化應(yīng)用領(lǐng)域。IEC61850IEC61850的最新進(jìn)展的最新進(jìn)展n IECIEC智能電網(wǎng)通信標(biāo)準(zhǔn)體系架構(gòu)分為三大部分智能電網(wǎng)通信標(biāo)準(zhǔn)體系架構(gòu)

3、分為三大部分1）控制中心 以IEC61970/IEC61968為主2）子站端 以IEC61850為基礎(chǔ)，拓展應(yīng)用范圍，涵蓋變電站、DER、電動(dòng)汽車、風(fēng)電場(chǎng)、水電廠監(jiān)控等。3）信息安全 以IEC62351為主。 目前IEC61850標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)形成了一個(gè)豐富的體系，有關(guān)文件以國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（IS）和技術(shù)報(bào)告（TR）形式發(fā)布。這些文件對(duì)智能電網(wǎng)的應(yīng)用將發(fā)揮重要作用。IEC61850的最新進(jìn)展IEC61850的新進(jìn)展n 在IEC61850標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)中，很多文件是通用的，適用于多個(gè)領(lǐng)域。 例如：IEC61850-4 系統(tǒng)和項(xiàng)目管理 IEC61850-10 通信一致性測(cè)試。 通用文件通過(guò)經(jīng)過(guò)5年左右會(huì)修訂一次。n

4、有些文件則是針對(duì)特定領(lǐng)域的， 例如：IEC61850-7-410 水電廠監(jiān)控應(yīng)用的邏輯節(jié)點(diǎn) IEC61850-7-420 分布式能源應(yīng)用的邏輯節(jié)點(diǎn)。IEC61850的新進(jìn)展n 技術(shù)報(bào)告（TR）是針對(duì)特定應(yīng)用領(lǐng)域或特定工程問(wèn)題所給出的應(yīng)用指南或?qū)?biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充和擴(kuò)展。 例如：IEC61850-90-3是關(guān)于輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷領(lǐng)域應(yīng)用IEC61850的指南。n 隨著IEC61850應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，IEC61850的技術(shù)報(bào)告會(huì)不斷增加。IEC61850的新進(jìn)展n IEC TC57 WG10與各標(biāo)準(zhǔn)化組織合作通過(guò)對(duì)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的不斷修訂以及相關(guān)技術(shù)報(bào)告和技術(shù)規(guī)范的不斷起草使IEC61850技術(shù)不斷前

5、進(jìn)，形成一個(gè)大的技術(shù)體系，滿足智能電網(wǎng)的應(yīng)用需求。IEC61850的新進(jìn)展n 可再生能源領(lǐng)域可再生能源領(lǐng)域 1）IEC61400-25：風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控 IEC TC57 WG10與IEC TC88合作制定，以IEC61850為基礎(chǔ)，增加新邏輯節(jié)點(diǎn)用于對(duì)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)建模，底層通信協(xié)議除了映射到制造報(bào)文規(guī)范（MMS）外，新增了對(duì)WebService等其他4種協(xié)議的映射，并完善了通信一致性測(cè)試案例。 IEC61400-25使風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)有標(biāo)準(zhǔn)可依，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備間的互操作，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)集成。 IEC61850的新進(jìn)展n 可再生能源可再生能源領(lǐng)域領(lǐng)域 2）IEC61850-7-410：水電廠監(jiān)控 IEC T

6、C57 WG10與IEC TC57 WG18合作制定，該標(biāo)準(zhǔn)繼承了IEC61850技術(shù)體系，針對(duì)水電廠應(yīng)用的特殊性，新增了邏輯節(jié)點(diǎn)用于數(shù)據(jù)建模。 IEC61850的新進(jìn)展n 可再生能源可再生能源領(lǐng)域領(lǐng)域 3）IEC61850-7-420針對(duì)分布式能源的監(jiān)控需求，新增了一系列邏輯節(jié)點(diǎn)，涵蓋分布式能源的管理、單元控制器、發(fā)電系統(tǒng)、電池監(jiān)視、聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用?？芍С譄犭娐?lián)產(chǎn)（CHP）、光伏、儲(chǔ)能等多種分布式能源的監(jiān)控。 IEC61850-7-420IEC61850-7-420 分布式能源（分布式能源（DERDER）n DER的邏輯設(shè)備與邏輯節(jié)點(diǎn) IEC61850的新進(jìn)展n 可再生能源可再生能源領(lǐng)域領(lǐng)域4）

7、IEC61850-90-7：分布式能源系統(tǒng)應(yīng)用IEC61850技術(shù)指南 該文件對(duì)光伏、儲(chǔ)能等分布式能源系統(tǒng)進(jìn)行了全面介紹，分析了基于逆變器的分布式能源系統(tǒng)的各種運(yùn)行和控制模式。 該文件對(duì)如何在分布式能源中應(yīng)用IEC61850技術(shù)給出了詳細(xì)的指南。IEC61850的新進(jìn)展n設(shè)備領(lǐng)域設(shè)備領(lǐng)域1）IEC61850-90-3：輸變電一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)診斷與分析（CMD） 該報(bào)告所涵蓋的一次設(shè)備包括GIS、變壓器、變壓器有載分接開關(guān)（LTC）、地下電纜、架空輸電線、輔助電源系統(tǒng)等。對(duì)于每一類設(shè)備，以案例圖方式對(duì)需要進(jìn)行CMD的項(xiàng)目做了詳細(xì)的描述與分析，然后給出這些項(xiàng)目的IEC61850數(shù)據(jù)建模方案。IEC

8、61850的新進(jìn)展n設(shè)備領(lǐng)域設(shè)備領(lǐng)域2）IEC61869：互感器 IEC TC57 WG10與IEC TC38合作起草互感器的最新標(biāo)準(zhǔn)IEC61869，電子互感器的數(shù)字接口和工程配置將按照IEC61850技術(shù)體系進(jìn)行規(guī)范。IEC61869發(fā)布后將取代現(xiàn)有的互感器標(biāo)準(zhǔn)IEC61400-7/-8。IEC61850的新進(jìn)展n 智能智能用電領(lǐng)域用電領(lǐng)域 針對(duì)電動(dòng)汽車的興起，IEC TC57 WG10正在起草2份技術(shù)報(bào)告IEC61850-90-8和IEC61850-90-9。 這2份技術(shù)報(bào)告分別針對(duì)電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能系統(tǒng)中如何運(yùn)用IEC61850技術(shù)進(jìn)行了規(guī)范。IEC61850的新進(jìn)展n 特定特定通信服務(wù)映

9、射（通信服務(wù)映射（SCSM） IEC TC57 WG10起草了技術(shù)報(bào)告IEC61850-8-2，該文件規(guī)范了ACSI與底層通信協(xié)議WebService之間的映射。 IEC61850的新進(jìn)展n 配配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用IEC61850指南指南 IEC TC57 WG10與WG17正在合作制定配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中IEC61850應(yīng)用指南技術(shù)文件IEC61850-90-6。該文件將對(duì)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中應(yīng)用IEC61850所遇到的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行分析，并給出應(yīng)用指導(dǎo)。IEC61850的新進(jìn)展n 配配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用IEC61850指南指南 IEC TC57 WG10與WG17正在合作

10、制定配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中IEC61850應(yīng)用指南技術(shù)文件IEC61850-90-6。該文件將對(duì)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中應(yīng)用IEC61850所遇到的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行分析，并給出應(yīng)用指導(dǎo)。配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)采用IEC61850的益處n 信息模型信息模型 可繼承IEC61850在可再生能源、微電網(wǎng)、輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域已有的豐富信息模型，避免重新定義有關(guān)信息模型。 可使配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的信息方便、高效地與智能電網(wǎng)其它部分進(jìn)行集成，避免形成信息孤島。 如IEC61850 ED2.0現(xiàn)有模型不能完全描述配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)，可做必要的擴(kuò)展。 配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)采用IEC61850的益處n通信通信服務(wù)服務(wù) IEC61850標(biāo)準(zhǔn)定義了

11、60多種抽象通信服務(wù)接口（ACSI），為配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用提供了良好的支撐。 IEC61850完備的ACSI、豐富的底層協(xié)議映射、開放的通信服務(wù)架構(gòu)，可適應(yīng)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)點(diǎn)多面廣的特點(diǎn)。配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)采用IEC61850的益處n已已有經(jīng)驗(yàn)的繼承有經(jīng)驗(yàn)的繼承 從2004年至今，IEC61850在變電站自動(dòng)化領(lǐng)域已有近10年的應(yīng)用歷史，積累了大量工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。 各設(shè)備供應(yīng)商積累了豐富的產(chǎn)品研發(fā)和系統(tǒng)集成經(jīng)驗(yàn)。第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)也積累了豐富的檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)。 在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中應(yīng)用IEC61850可以繼承已有的寶貴經(jīng)驗(yàn)。需要解決的問(wèn)題n 架構(gòu)架構(gòu) IEC61850針對(duì)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)提出三層設(shè)備的架構(gòu)體系：

12、站控層、間隔層、過(guò)程層。 配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)點(diǎn)多面廣，還需要考慮微網(wǎng)、可再生能源接入等問(wèn)題，情況較變電站自動(dòng)化系統(tǒng)復(fù)雜得多。 不能照搬變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的三層架構(gòu)，需要根據(jù)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)際情況，例如分布式智能控制需求，設(shè)計(jì)出合適的架構(gòu)。目前，國(guó)內(nèi)外都在做相關(guān)工作。需要解決的問(wèn)題n 架構(gòu)架構(gòu)IEC61850-90-15給出的DER集成5層設(shè)備架構(gòu)需要解決的問(wèn)題n 終端設(shè)備終端設(shè)備即插即用即插即用 為簡(jiǎn)化配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的工程實(shí)施與維護(hù)，配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的終端設(shè)備需要支持即插即用。 可基于IEC61850的ACSI服務(wù)，對(duì)終端設(shè)備的數(shù)據(jù)模型進(jìn)行補(bǔ)充和豐富，使終端與主站間具有合理的應(yīng)答與識(shí)別機(jī)制，從而實(shí)現(xiàn)

13、終端設(shè)備的即插即用功能。 例如： 1）終端設(shè)備調(diào)試后，將數(shù)據(jù)模型和標(biāo)示主動(dòng)上送主站，主站根據(jù)收到的信息識(shí)別已投入的終端設(shè)備； 2）主站將拓?fù)潢P(guān)系下發(fā)給各終端裝置，各終端據(jù)此了解與之有關(guān)聯(lián)的終端情況，從而實(shí)現(xiàn)分布式控制。需要解決的問(wèn)題n 與與控制中心的信息交互與協(xié)調(diào)控制中心的信息交互與協(xié)調(diào) 控制中心的數(shù)據(jù)模型都是基于IEC61970/IEC61968建立的，此外還要與生產(chǎn)管理等其他系統(tǒng)進(jìn)行信息集成。終端設(shè)備基于IEC61850建立的模型，與控制中心的IEC61970/IEC61968模型之間需要轉(zhuǎn)化與協(xié)調(diào)。 IEC61850側(cè)重二次設(shè)備狀態(tài)和及被監(jiān)測(cè)設(shè)備的詳細(xì)信息，IEC61970/IEC619

14、68側(cè)重電網(wǎng)狀態(tài)和一次設(shè)備信息。盡管建模思想類似，但在具體內(nèi)容方面兩者存在一定差異。 常見的處理方式是在主站端部署一個(gè)IEC61850/CIM翻譯器，實(shí)現(xiàn)兩種模型的相互轉(zhuǎn)化。需要解決的問(wèn)題n 系統(tǒng)集成系統(tǒng)集成過(guò)程過(guò)程 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)是基于SCL語(yǔ)言所規(guī)范的模型文件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成的，其系統(tǒng)集成過(guò)程往往一次性完成。 配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的集成往往是分多次進(jìn)行的。系統(tǒng)集成過(guò)程可參考但不能照搬變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的做法。 可根據(jù)配電自動(dòng)化系統(tǒng)工程配置特點(diǎn)，對(duì)IEC61850-6 Ed2.0所提出的集成過(guò)程進(jìn)行調(diào)整，使之適應(yīng)配電自動(dòng)化系統(tǒng)分次集成的需求。需要對(duì)IEC61850-6所定義的SCL文件進(jìn)行修改與調(diào)整，

15、使之滿足配電自動(dòng)化系統(tǒng)的需求。需要解決的問(wèn)題n 系統(tǒng)集成系統(tǒng)集成過(guò)程過(guò)程 IEC61850-6 Ed2.0所定義的文件格式與模板（Schema）都是變電站自動(dòng)化系統(tǒng)特點(diǎn)的。這些文件格式與模板不能直接應(yīng)用于配電自動(dòng)化系統(tǒng)。 例如：IEC61850-6 所定義的SSD文件格式，用于描述變電站內(nèi)的主接線，描述了電壓等級(jí)、變壓器連接關(guān)系、每個(gè)電壓等級(jí)的間隔劃分、每個(gè)間隔內(nèi)IED的配置等信息，并提供了模板。 這種內(nèi)容與層次結(jié)構(gòu)不適合配電自動(dòng)化系統(tǒng)。有必要根據(jù)配電自動(dòng)化系統(tǒng)的架構(gòu)，重新定義SSD的內(nèi)容與模板。 此外，SCD文件是基于變電站的間隔進(jìn)行信息組織，不適合配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)，需要調(diào)整與修改為以饋線為單位。需要解決的問(wèn)題n 通信通信一致性測(cè)試一致性測(cè)試 一致性測(cè)試時(shí)設(shè)備互操作的重要保證，IEC61850-10 Ed2.0對(duì)一致性測(cè)試的環(huán)境搭建、測(cè)試案例（test case）等都進(jìn)行了規(guī)定。 這些內(nèi)容原則上都可應(yīng)用于配電自動(dòng)化系統(tǒng)。 針對(duì)配電自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn)，還要對(duì)有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充與修訂，例如新增模型的檢測(cè)、新的即插即用通信模式的檢測(cè)、SCL文件格式的檢測(cè)等。 需要補(bǔ)充和完善新的測(cè)試案例?，F(xiàn)有檢