IEC61850標(biāo)準(zhǔn)在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用-圖文(精)

第27卷第1期2010年2月供用電IEC61850標(biāo)準(zhǔn)在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用劉雙,戴斌(國(guó)家電網(wǎng)公司電力科學(xué)探討院/南瑞集團(tuán)南京中德愛(ài)護(hù)限制系統(tǒng)有限公司,南京210003摘要:IEC61850標(biāo)準(zhǔn)是目前關(guān)于變電站通信網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),是變電站無(wú)縫通信最佳解決方案的依據(jù)。介紹了上海世博軸變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能,以及基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)上海世博軸變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn)。關(guān)鍵詞:變電站自動(dòng)化;IEC61850;無(wú)縫通信中圖分類號(hào):TM76文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1006-6357(201001-3ApplicationofIEC61850StandardinSubstationAutomationSystemLIUShuang,DAIBin(StateGridElectricPowerResearchInstitute/NARICorporation,NanjingSino2GermanProtection&SubstationControlSystemsLtd.,Nanjing210003Abstract:AtpresentIEC61850standardisaninternationalforandsystemofsubstation,andisthebasisofthebestsolutionforThearticledescribesthestructureandfunctionofautomationsystemsubstation,aswellasthefeaturesofIEC61850basedautomationKeywords:substationcommunication,為建立變電站自動(dòng)化系統(tǒng)站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)放性、兼容性,一個(gè)最好的方法和途徑,就是采納標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議以實(shí)現(xiàn)各裝置間的無(wú)縫通信。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)是目前變電站自動(dòng)化的通信國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),為變電站自動(dòng)化系統(tǒng)所要完成的監(jiān)視、限制和繼電愛(ài)護(hù)等功能供應(yīng)了完整的信息模型及相關(guān)服務(wù)[122]。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)采納面對(duì)對(duì)象的建模技術(shù),每個(gè)智能電子設(shè)備(IED包含若干服務(wù)器,每個(gè)服務(wù)器本身又包含若干邏輯設(shè)備。邏輯設(shè)備包含邏輯節(jié)點(diǎn),邏輯節(jié)點(diǎn)包含數(shù)據(jù)對(duì)象。數(shù)據(jù)對(duì)象則是由數(shù)據(jù)屬性構(gòu)成的公用數(shù)據(jù)類的命名實(shí)例。IEC61850采納面對(duì)對(duì)象的數(shù)據(jù)自描述,傳輸?shù)浇邮辗降臄?shù)據(jù)都帶有自我說(shuō)明,不須要再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行工程物理量對(duì)應(yīng)、標(biāo)度轉(zhuǎn)換等工作,簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)的管理和維護(hù)。本文結(jié)合上海世博軸變電站自動(dòng)化系統(tǒng)工程,探討IEC61850標(biāo)準(zhǔn)在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用。1上海世博軸變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能上海世博軸變電站是一座35/10kV變電站,位于上海世博園區(qū)的核心區(qū),是園區(qū)的供電樞紐。世博軸變電站連同4座10kV開(kāi)關(guān)站和5座10/0.4kV配電站(全為地下站,實(shí)現(xiàn)為整個(gè)世博園區(qū)供電。上海世博軸變電站自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)以下功能。1微機(jī)愛(ài)護(hù)功能。對(duì)全部的電氣設(shè)備進(jìn)行愛(ài)護(hù),包括線路愛(ài)護(hù)、主變壓器愛(ài)護(hù)、電容器愛(ài)護(hù),站用變壓器愛(ài)護(hù)以及備用電源自投等平安自動(dòng)裝置。2數(shù)據(jù)采集與處理功能。包括狀態(tài)數(shù)據(jù)、模擬數(shù)據(jù)和脈沖數(shù)據(jù)的采集與處理。3事務(wù)記錄及故障錄波測(cè)距。事務(wù)記錄包含愛(ài)護(hù)動(dòng)作序列記錄,開(kāi)關(guān)跳合記錄;變電站故障錄波由微機(jī)愛(ài)護(hù)裝置兼作記錄及測(cè)距計(jì)算,再將數(shù)字化的波形及測(cè)距結(jié)果送監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控系統(tǒng)存儲(chǔ)和分析。4限制與操作功能。使操作人員可通過(guò)后94劉雙,等:IEC61850標(biāo)準(zhǔn)在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用臺(tái)監(jiān)控機(jī)對(duì)斷路器、隔離開(kāi)關(guān),變壓器分接開(kāi)關(guān),電容器組投切實(shí)行遠(yuǎn)方操作。5防誤閉鎖功能。6自診斷功能。自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)各插件具有自診斷功能,并能將數(shù)據(jù)送往后臺(tái)限制機(jī)和遠(yuǎn)方調(diào)度中心。7數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和記錄功能。包括斷路器動(dòng)作次數(shù)、輸電線路的有功功率與無(wú)功功率、變壓器的有功功率與無(wú)功功率、母線電壓的最大值與最小值及其時(shí)間等。8遠(yuǎn)動(dòng)功能。包括常規(guī)的遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào),以及愛(ài)護(hù)定值的遠(yuǎn)方監(jiān)視、修改與故障錄波及測(cè)距的遠(yuǎn)方傳輸?shù)取D1上海世博軸變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2上海世博軸變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)將變電站自動(dòng)化系統(tǒng)從邏輯上分成變電站層、間隔層與過(guò)程層。上海世博軸變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示,(變電站層與間隔層分布式結(jié)構(gòu)。采納傳統(tǒng)的一次設(shè)備,變電站內(nèi)愛(ài)護(hù)、測(cè)控裝置干脆以以太網(wǎng)星形組網(wǎng),以便于擴(kuò)展。同時(shí),配置多路通信協(xié)議轉(zhuǎn)換器(網(wǎng)關(guān),采集變壓器溫控器、智能儀表、直流屏、柴油發(fā)電機(jī)組、不間斷電源(UPS、應(yīng)急電源(EPS等設(shè)備信息,并能兼容各種設(shè)備通信協(xié)議,便于其他自動(dòng)化系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。自動(dòng)化系統(tǒng)采納全站SNTP(簡(jiǎn)潔網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一對(duì)時(shí)方式,在樓宇自動(dòng)化(BA系統(tǒng)設(shè)置獨(dú)立的GPS(全球定位系統(tǒng)。2.1變電站層變電站層由以下系統(tǒng)組成。1后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)。采納南京中德公司的NZD2100系統(tǒng),具備IEC61850Client接口,完成與IEC61850設(shè)備的信息采集和處理功能,并在此基礎(chǔ)上有肯定擴(kuò)展,如程控、“五防”一體化、電壓無(wú)功自動(dòng)限制(VQC、愛(ài)護(hù)管理等功能。監(jiān)控軟件采納Windows2000操作系統(tǒng),SQLServer數(shù)據(jù)庫(kù),基于客戶機(jī)/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)。2前置處理系統(tǒng)。采納NZD2200通信及數(shù)據(jù)處理裝置,具有4個(gè)10/100Mbps以太網(wǎng)接口、18個(gè)RS2232/422/,整機(jī)采納低,全部板件支WindowsXP操供應(yīng)IEC61850Client服務(wù),干脆。同時(shí),通過(guò)IEC101、IEC104、Modbus等規(guī)約與BA(樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)通信。3網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。在基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中,交換機(jī)肩負(fù)著連接變電站層和間隔層設(shè)備的通信樞紐作用。交換機(jī)的選型、組網(wǎng)特別重要,須要選用支持IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)級(jí)以太網(wǎng)交換機(jī)。交換機(jī)選擇RJ245以太網(wǎng)接口,通過(guò)星型網(wǎng)進(jìn)行互聯(lián),實(shí)現(xiàn)變電站全部信息的高速無(wú)縫傳輸。5劉雙,等:IEC61850標(biāo)準(zhǔn)在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用2.2間隔層間隔層設(shè)備包括愛(ài)護(hù)測(cè)控裝置和其他智能設(shè)備。1愛(ài)護(hù)測(cè)控裝置。采納西門子公司SIPRO2TEC4系列7SJ68、7UT61型微機(jī)綜合愛(ài)護(hù)測(cè)控裝置,全部裝置均干脆安裝在開(kāi)關(guān)柜上,設(shè)備通信全部采納RJ245接口匯聚于站內(nèi)基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)級(jí)以太網(wǎng)交換機(jī)。7SJ68型微機(jī)綜合愛(ài)護(hù)測(cè)控裝置供應(yīng)完整的過(guò)流和速斷愛(ài)護(hù)、電壓和頻率愛(ài)護(hù)、斷路器失靈保護(hù)等。測(cè)控功能包括重合閘、故障報(bào)警、斷路器操作次數(shù)及開(kāi)斷電流統(tǒng)計(jì)、同期檢測(cè)、事務(wù)及故障錄波、各種電量及需量的測(cè)量。7UT61型微機(jī)綜合愛(ài)護(hù)測(cè)控裝置供應(yīng)變壓器差動(dòng)愛(ài)護(hù)、過(guò)流愛(ài)護(hù)、斷路器失靈愛(ài)護(hù)等。測(cè)控功能包括故障報(bào)警、斷路器操作次數(shù)及開(kāi)斷電流統(tǒng)計(jì)、事務(wù)及故障錄波、各種電量及需量的測(cè)量。2其他智能設(shè)備。主要包括直流屏、表、變壓器溫控器等,這些智能設(shè)備采納通信協(xié)議,標(biāo)準(zhǔn)的信息格式,(與監(jiān)控中心之間的IEC。3基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn)3.1互操作性世博軸變電站自動(dòng)化系統(tǒng)集成了很多家公司的設(shè)備,根據(jù)IEC61850標(biāo)準(zhǔn),這些設(shè)備可以互聯(lián)交換信息?；ヂ?lián)互通試驗(yàn)表明,全部設(shè)備全部通過(guò)測(cè)試。這樣,基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn),既保證了系統(tǒng)互聯(lián)的一樣性和標(biāo)準(zhǔn)化,也大大降低了系統(tǒng)集成的費(fèi)用,削減了系統(tǒng)集成商和產(chǎn)品供應(yīng)商在實(shí)際工程的現(xiàn)場(chǎng)工作量,縮短了工程工期。3.2功能自由分布IEC61850標(biāo)準(zhǔn)定義了通用變電站事務(wù)(Ge2nericSubstationEvent,GSE模型,而GSE的面向通用對(duì)象的變電站事務(wù)(GenericObjectOrien2tedSubstation,GOOSE報(bào)文結(jié)構(gòu)支持由數(shù)據(jù)集組織的公共數(shù)據(jù)交換。GOOSE為功能的自由分布供應(yīng)了基礎(chǔ)。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)基于GOOSE機(jī)制實(shí)現(xiàn)了間隔層的邏輯閉鎖,由此大量削減了二次電纜的設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試工作,有效解決了二次回路電磁干擾、寄生回路等問(wèn)題。3.3可擴(kuò)充性IEC61850標(biāo)準(zhǔn)面對(duì)變電站自動(dòng)化的全部應(yīng)用,全面支持信息擴(kuò)充。上海世博軸變電站的自動(dòng)化系統(tǒng)采納面對(duì)對(duì)象的建模技術(shù)和面對(duì)對(duì)象的數(shù)據(jù)自描述,以適應(yīng)應(yīng)用自動(dòng)化功能的須要和發(fā)展,滿意應(yīng)用開(kāi)放互操性要求。3.4長(zhǎng)期穩(wěn)定性為了適應(yīng)歷史的、目前的和將來(lái)的通信技術(shù),IEC61850標(biāo)準(zhǔn)對(duì)通信服務(wù)采納了抽象定義的方法,即抽象通信服務(wù),而將詳細(xì)的通信協(xié)議應(yīng)用以特定通信服務(wù)映射加以規(guī)定,適應(yīng)了通信技術(shù)的發(fā)展改變。由于標(biāo)準(zhǔn)本身是相對(duì)穩(wěn)定的,從而使標(biāo)準(zhǔn)具有長(zhǎng)期穩(wěn)定性,而抽象通信服務(wù)接口(AC2SI把應(yīng)用接口和詳細(xì)實(shí)現(xiàn)徹底分別,從而使標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)對(duì)今后網(wǎng)絡(luò)通信,,只須要修(SCSM部分就可,大大提高了通信網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)實(shí)力。4結(jié)語(yǔ)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)是將來(lái)電力自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展方向,是數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的基礎(chǔ)。變電站自動(dòng)化系統(tǒng)基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn),將緩解長(zhǎng)期困擾電力自動(dòng)化系統(tǒng)用戶以及設(shè)備制造商的系統(tǒng)設(shè)備連接和系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)問(wèn)題,由此帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。參考文獻(xiàn)[1]任雁銘,楊奇遜.IEC61850通信協(xié)議體系介紹和分析[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2000,24