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IEC61850标准在变电站综合自动化系统中的应用 曾志刚 江西宜丰县供电有限责任公司 摘要：变电站自动化系统在实现控制、监视和保护功能的同时，为了实现不同厂家的设备达到信息共享，使变电站自动化系统成为开放系统，还应具有互操作性。为此，国际电工委员会（IEC）制定了变电站通信网络和系统标准体系—IEC 61850。文章从数据对象统一建模和通信模式两个方面阐述了IEC 61850通信标准在变电站综合自动化系统中的应用。举例说明了IEC61850中定义的建模方法如何与实际设备及功能对应，对规约中定义的站内设备之间及变电站与控制中心之间的通信方法进行了归纳。为IEC61850标准在变电站自动化系统中的应用提供了参考。 关键词：变电站自动化系统；IEC 61850；互操作性；统一建模；通信模式 1.概述 随着现代电网结构日趋复杂，电网容量不断扩大，实时信息传送量成倍整多，对调度自动化系统和厂站自动化系统的数据通信提出了更高的要求。变电站自动化系统的传输规约和传输网络的标准化，是实现可靠快速通信的保证。 目前变电站自动化系统通信规约的情况是：一个普通的变电站使用的产品可能是南瑞、东方电子、许继、四方、ABB、GE；采用的规约可能是CDT、60870-5-101、102、103、104、Tase2。几乎每个产品供应商都具有一套自己的标准，整个电网里运行的规约就可能达到上百种。不同厂家的设备不能兼容，需要进行协议转换，增加了工程和培训费用，影响了电力系统综合自动化的发展[1]。 2002年通过的IEC61850变电站通信网络和系统的国际标准草案，IEC61850通信协议对变电站自动化系统中的数据对象统一建模，采用面向对象技术和独立于网络结构的抽象通信服务接口 ACSI ，并支持TCP/IP协议，是一个开放的、面向未来的新一代变电站自动化系统通信协议。为在各种自动化系统内部准确、快速地收集、处理并传送从发电厂、变电站到最终用户接口的各种实时信息，提供了一种解决方案。 2.IEC61850标准 IEC61850将变电站通信体系分为3层，如图1所示：变电站层，间隔层和过程层。在变电站层和间隔层之间的网络采用抽象通信服务接口（ACSI） 映射到制造报文规范（MMS）和基于以太网或光纤网的TCP/IP协议。在间隔层和过程层之间的网络采用多点传输的单向传输以太网结 图1基于IEC 61850的变电站自动化系统结构 构。所有站内具有通信能力的自动化设备均被看做IED。IEC 61850标准中，变电站内的IED（实现测控，保护等功能）采用统一的协议，通过网络进行信息交换。 IEC 61850通信协议对变电站自动化系统中的数据对象统一建模，IEC 61850提供了80多种逻辑节点名代码和350多种数据对象代码，23个公共数据类（CDC），涵盖了变电站所有功能和数据对象，提供了扩展新的逻辑节点的方法。采用面向对象自我描述方法。采用独立于网络结构的抽象通信服务接口（ACSI），并支持TCP/IP协议，是一个开放的，面向未来的新一代变电站自动化系统通信协议[2]。 3.基于IEC 61850的设备建模方法 为了达到通信的要求，IEC61850提供了建立通信数据模型的方法。从变电站的角度出发，可以将每个间隔单元看作一个整体进行建模[3]，也可以将每一台物理装置作为一个整体建模，从规约的实施方（自动化设备生产厂家）的角度看，后者更为直观，更容易将模型与实际装置结合起来。每个实际装置实际就是一个IED，IED中的每一种功能（如保护功能和各种辅助功能）可以定义为逻辑节点的一个实例，考虑IED实现的功能，一个IED中一般集成有多个逻辑节点。所有逻辑节点的集合再加上辅助服务就构成了逻辑设备（logical device）。则每一个IED均由服务器和应用组成，将服务器（Server）分层为逻辑设备（Logical Device），逻辑节点（Logical Node）,数据对象（Data Object）,数据属性（Data Attributes）。在实际设备中，服务器就是物理装置的通信接口，有相应的通信地址。现场设备（如断路器，电压互感器，电流互感器）的描述性信息就存贮在相应的逻辑节点的属性数据中，即IED的信息模型中，站内其他装置或监控中心需要访问这些数据。 图2 某线路保护及测量IED信息模型 以被保护线路的一整套保护及自动重合闸装置为例，每一套装置就是逻辑设备的一个实例。线路保护装置的所有功能和数据可通过服务器提供和访问[4]。 图2中所示变电站的高压设备断路器Q0，电流互感器T1, 电压互感器T2。图中给出了此间隔内的两台变电站自动化设备IED1和IED2。IED1为此出线的线路保护及重合闸装置，IED2为一台PC机。断路器Q0，电压互感器T1, 电流互感器T2分别采用逻