基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的變電站自動(dòng)化若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、IEC61850是TC57發(fā)布的、迄今為止最為完善的變電站系統(tǒng)及通信標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化變電站對(duì)于我國(guó)變電站的自動(dòng)化運(yùn)行和管理將帶來(lái)深遠(yuǎn)的影響和變革。與以往的通信協(xié)議相比，IEC61850技術(shù)體系龐大而且復(fù)雜，其本身及其所用技術(shù)又處于不斷發(fā)展之中；變電站自動(dòng)化系統(tǒng)作為復(fù)雜的、綜合性很高的系統(tǒng)性工程，包含眾多的設(shè)備和子系統(tǒng)，各功能、子系統(tǒng)之間存在著不同程度的關(guān)聯(lián)，因此IEC61850標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于實(shí)際工程仍有許多工作有待

2、深入研究。如，符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的IED對(duì)軟件方案及開(kāi)發(fā)手段有新的要求；變電站內(nèi)不滿足IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的遺留系統(tǒng)、遺留IED如何接入、遺留系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)如何改造；變電站應(yīng)用系統(tǒng)林立，如何消除信息孤島以實(shí)現(xiàn)有效的信息整合等。 本文首先介紹了IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的特征內(nèi)涵及國(guó)內(nèi)外的研究、應(yīng)用現(xiàn)狀，然后提出了一種遵循IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的集中式IED設(shè)計(jì)方案；設(shè)計(jì)了一種將遺留IED轉(zhuǎn)換為支持IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的通用網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)方

3、法；設(shè)計(jì)了一種遵循IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的IED圖形化開(kāi)發(fā)方法；研究設(shè)計(jì)了基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的變電站信息一體化方案并在上海某變電站工程現(xiàn)場(chǎng)試點(diǎn)應(yīng)用等。最后，總結(jié)全文并展望了今后的研究方向。全文主要內(nèi)容如下： 第一章:介紹了IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的制定背景、標(biāo)準(zhǔn)主要特征內(nèi)涵及國(guó)內(nèi)外當(dāng)前對(duì)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀，分析了其推廣實(shí)施過(guò)程中現(xiàn)有的主要技術(shù)障礙、待研究問(wèn)題。在該章最后，介紹本文的主要內(nèi)容、創(chuàng)新點(diǎn)和章節(jié)安排。

4、 第二章:分析現(xiàn)有基于分層分布式自動(dòng)化設(shè)計(jì)思想的IED在遵循IEC61850標(biāo)準(zhǔn)上的局限性，提出一種面向變電站整體功能、遵循IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的新型集中式IED的設(shè)計(jì)方案，在一臺(tái)具有強(qiáng)大網(wǎng)絡(luò)接口功能的新型集中式IED上實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有多臺(tái)間隔層IED所完成的功能，即每個(gè)現(xiàn)有IED在新型集中式IED中被抽象成為一個(gè)邏輯設(shè)備（LD），每個(gè)LD保持功能上的相對(duì)獨(dú)立性、配置的靈活性并通過(guò)統(tǒng)一的通信接口與其它設(shè)備進(jìn)行交互。研究了其軟、硬件設(shè)計(jì)中的

5、關(guān)鍵技術(shù)，它融合了分布式與集中式的優(yōu)點(diǎn)，能顯著降低變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的整體成本并減少網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、利于不同LD間協(xié)同，利于遵循IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的變電站自動(dòng)化技術(shù)的推廣實(shí)施。 第三章:分析了IEC61850標(biāo)準(zhǔn)基于對(duì)象模型的設(shè)計(jì)思想，為實(shí)現(xiàn)IEC61850的各種通信服務(wù)以及產(chǎn)品功能，確保互操作性的實(shí)現(xiàn)，IED的軟件結(jié)構(gòu)、對(duì)外接口特性、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體系有其特殊性、復(fù)雜性，對(duì)IED軟件實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段要求更高。設(shè)計(jì)了一種圖形化編程技術(shù)的IED

6、開(kāi)發(fā)方法，它基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，遵循IEC61131-3編程標(biāo)準(zhǔn)，因此不僅具有常規(guī)圖形化編程的優(yōu)點(diǎn)，而且提升了IED外在形態(tài)、內(nèi)在形態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)性。設(shè)計(jì)了具體的IED軟件方案，研究了圖形化編程與IED數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)的參數(shù)關(guān)聯(lián)方法，為推進(jìn)產(chǎn)品編程開(kāi)發(fā)手段的靈活性、標(biāo)準(zhǔn)化，提高產(chǎn)品互換性提供了詳細(xì)解決方案。 第四章:針對(duì)間隔層大量遺留的、不滿足IEC61850的IED，提出一種新穎的協(xié)議映射方法一可擴(kuò)展置標(biāo)語(yǔ)言模式（XML Schem

7、a）元數(shù)據(jù)映射方法，基于該方法設(shè)計(jì)了一種通過(guò)配置文件將間隔層遺留IED靈活配置成支持IEC61850的通用網(wǎng)關(guān)，該方法將遺留IED的協(xié)議與IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的映射模型通過(guò)配置文件方式載入IEC61850通用網(wǎng)關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)遺留IED協(xié)議的靈活轉(zhuǎn)換而具有通用性。 第五章:提出一種遵循IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的面向一次對(duì)象統(tǒng)一建模的變電站信息一體化方案以消除信息孤島。面向未來(lái)的自動(dòng)化系統(tǒng)可采用基于強(qiáng)大的硬件平臺(tái)的、遵循IEC．61850

8、標(biāo)準(zhǔn)的多功能集成式IED方案，即一個(gè)一次對(duì)象對(duì)應(yīng)一臺(tái)（或多臺(tái)以冗余）多功能IED以實(shí)現(xiàn)原來(lái)多個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)分別對(duì)應(yīng)的多臺(tái)IED所完成的功能；對(duì)當(dāng)前遺留系統(tǒng)眾多的變電站則在各應(yīng)用系統(tǒng)之上增加信息一體化平臺(tái)以接入不同應(yīng)用系統(tǒng)及IED，它統(tǒng)一對(duì)外通信硬件接口，統(tǒng)一對(duì)外發(fā)布生產(chǎn)及管理信息，確保信息的一致性。重點(diǎn)對(duì)該平臺(tái)模型的動(dòng)態(tài)建模、異構(gòu)系統(tǒng)概念對(duì)象模型的協(xié)同、異構(gòu)系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)的適配等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析研究。 第六章:將本文的部分研究成果應(yīng)