IEC+61850数据模型的自动化建模

基于IEC61850标准的变电站自动化系统模型设计及生成的开题报告1. 研究背景与意义随着能源需求的增长和电力市场的竞争，变电站的运营和管理越来越关键。

为了降低运营成本、提高可靠性和安全性，变电站自动化系统已成为必要的选择。

IEC61850是针对电力自动化系统的通信标准，它采用现代通信技术和数据模型，为变电站自动化系统的数据交换、设备保护、监控控制等提供了基础。

因此，基于IEC61850标准的变电站自动化系统模型设计及生成是目前电力系统智能化建设的热点问题，对实现智能电网的建设有重要意义。

2. 研究内容本文的研究内容包括以下几个方面：（1）IEC61850标准的理解及其在变电站自动化系统中的应用；（2）变电站自动化系统模型的设计方法和标准；（3）通过分析变电站结构和设备信息，利用IEC61850数据建模语言，构建变电站自动化系统模型；（4）模型生成技术的研究与实现，实现变电站自动化系统模型的自动生成。

3. 研究方法本文主要采用文献调研、案例分析和数学建模等方法，分析IEC61850标准、变电站设备及其功能，结合现有的变电站自动化实践案例，构建变电站自动化系统模型，进而实现模型的自动生成。

4. 预期成果（1）深入理解IEC61850标准及其在变电站自动化系统中的应用；（2）建立符合IEC61850标准的变电站自动化系统模型；（3）研究变电站自动化系统模型的自动生成技术；（4）实现并测试生成变电站自动化系统模型的软件系统。

5. 计划进度第一年：完成文献调研和IEC61850标准的研究，理解变电站自动化系统的需求和功能。

第二年：结合实际的变电站应用，构建变电站自动化系统模型并实现自动生成技术。

第三年：完成系统的实现和测试，撰写论文并开展论文答辩。

6. 参考文献[1] 陈辉. 基于IEC 61850 标准的电力自动化系统[M]. 电子工业出版社, 2015.[2] 吴家朝. IEC61850 标准及其在电力自动化中的应用[J]. 电力系统保护与控制, 2007, 35(22): 3-7.[3] 刘泽邦, 陈爱芹. IEC 61850 在云南智慧电网中应用与实践[J]. 电力系统保护与控制, 2017, 45(22): 127-133.。

摘要：智能分布式馈线自动化的典型实 现 模 式 可 以 分 为 子 站 级 分 布 式、馈 线 级 分 布 式 和 开 关 级 分 布 式 （包 括 负 荷 开 关 方 式 和 断 路 器 方 式 ）。 文 中 归 纳 了 这 些 模 式 在 系 统 实 现 原 理 、配 置 ，以 及 系 统 独 立性、拓扑适应性、可维护性、兼容性、动作速度等功能 特 性 上 的 差 别。 在 此 基 础 上，从 智 能 分 布 式 馈 线 自 动 化 的 技 术 实 现 角 度 ，提 出 了ＩＥＣ ６１８５０ 的 系 统 扩 展 模 型 与 系 统 配 置 过 程 ，并 基 于 扩 展 模 型 研究了智能分布式馈线自动化的算法。
图２ ＦＡ 系统的处理结果 Ｆｉｇ．２ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ＦＡ ｓｙｓｔｅｍ
子站级智能分布式 ＦＡ 系统，由子站对应的 ＦＡ 控制器收集属于本子站范围内的所有终端设备采集 的信息，并与相邻变电站的 ＦＡ 控制器对等通信，实 现故障定位、隔离与非故障区域恢复供电 。 ［３］
馈线级智能分布式 ＦＡ 系统，由馈线对应的 ＦＡ 控制 器 收 集 本 馈 线 范 围 内 的 所 有 ＦＴＵ 采 集 的 信 息，并与其相邻 的 其 他 馈 线 对 应 的 ＦＡ 控 制 器 相 互 对 等 通 信 ，实 现 故 障 定 位 、隔 离 与 非 故 障 区 域 恢 复 供 电。可以把馈线级智能分布式 ＦＡ 系统简单理解为 仅包含一条馈线的 子 站，其 工 作 原 理 与 子 站 级 智 能 分布式 ＦＡ 系统一致。
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· 研 制 与 开 发 · 凌 万 水 ，等 基 于ＩＥＣ ６１８５０ 的 智 能 分 布 式 馈 线 自 动 化 模 型
图 １ 典 型 配 电 线 路 Ｆｉｇ．１ Ｔｙｐｉｃａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｌｉｎｅｓ

IEC61850的装置如何建模.doc摘要IEC 61850是由IEC TC57负责制定的关于变电站自动化的国际标准。

它反映了变电站自动化的发展方向和趋势，引起国内外电力行业的广泛关注。

变压器是变电所的核心设备，变压器的保护、测量和控制装置是变电站自动化系统的主要设备，因此将IEC 61850标准应用于数字变压器保护、测量和控制是十分有意义的。

本文介绍了IEC 61850的研究背景、国内外现状、意义及内容，详细阐述和分析了IEC 61850标准的建模过程。

首先，基于IEC 61850功能自由分布和分配的概念，提出了具体的拆分方案，将保护、测量和控制单元分开，建立了数据对象模型，用逻辑节点来描述这些功能。

其次，根据数据建模步骤和原则，以典型的保护、测量和控制逻辑节点为例，用UML完成了对它们的逻辑节点建模，并进一步细化逻辑节点模型，选择相应的公共数据类模板及其数据属性。

最后，给出了逻辑节点关系图，分析了功能实现的流程。

在此基础上，以变压器差动速断保护IED为例，给出了逻辑设备、逻辑节点的配置过程。

关键词：IEC61850；UML；IED；对象模型；逻辑节点；逻辑设备Modeling of Digital Protective Device According toIEC61850AbstractIEC 61850 is an international standard about substation constituted by the substation IEC TC57.It reflects the development's direction and automation tendency of automation, and arouses the widespread interest of the domestic and foreign power industry. The transformer is a core equipment in the substation its protection, measurement and control equipments are the main equipments of substation automation system. Therefore，it is significant for us to apply the IEC 61850 standard to the Digital transformer's protection, measurement and control.The background, the domestic and foreign present situations, the significance and the content of IEC 61850 are introduced in this pa per, the analysis of IEC 61850 standard’s modeling process are described. Firstly, based on the function free distribution and the assignment concept of IEC 61850, the protection, measurement and the control unit are separated and the respective function is describe by the logical node. Secondly, according to the modeling approach and principle based on IEC 61850，the typical protection, measurement and the control logical nodes are taken as examples to complete modeling of logical nodes with UML. At last, the flow chart of the function realization is described and the flow of the function realization is discussed.In this foundation, the transformer differential protection IED is taken as an example to show the configuration process of its logical equipment and the logical node.Key words: IEC 61850；UML；IED；Object model；Logical node；Logical equipment目录第1章绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 课题背景 (2)1.3 国内外IEC 61850的研究及其发展现状 (2)1.3.1 国外IEC 61850的研究及其发展现状 (2)1.3.2 国内研究现状 (2)1.4 本论文的主要工作 (3)第2章IEC61850标准的介绍 (4)2.1 IEC61850内容介绍 (4)2.1.1 标准的主要组成部分 (4)2.1.2 常用名词 (5)2.2 IEC61580的层次结构 (5)2.3 IEC61580的技术特点 (7)2.3.1 面向对象的建模 (7)2.3.2 功能与通信解耦 (10)2.4 本章小结 (12)第3章统一建模语言UML的概述 (13)3.1 UML统一建模语言 (13)3.2 面向对象分析与设计原则 (14)3.3 使用UML进行需求分析的7个步骤 (14)第4章建立数字式变压器保护装置的对象模型 (16)4.1 功能定义、分解与分配 (16)4.2 设备的对象模型 (17)4.3 数据对象定义 (18)4.4 数字变压器保护IED的初步软件实现 (19)第5章结论 (27)致谢.............................................................. 错误！未定义书签。

IEC61850对象命名
标准定义了逻辑设备名、逻辑节点名、数 据类名和数据属性名几个层次结构 根据该层次结构表示的数据对象名的命名 规则如下：
逻辑 设备名 逻辑 节点名 数据 类名 数据 属性名
CTRL/Q0XCBR1.Pos.stVal
缩写
LD LN DO DA logical device logical node data object data attribute 如：PROT 如：距离二段保护功能 如：保护动作Op 如：动作值、时标等
Logical Devices(e.g.,Bay), Logical Nodes(e.g.,Switch), Data(e.g.,Pos),Data Attributes,...
逻辑节点分类
名称 Axxx 描述 自动控制
Cxxx
监视控制 通用功能
接口/归档 系统逻辑节点 计量/测量
作为最基本的功能单元 逻辑节点可以划分为13 大类，以首字母区分。
IEC61850工程应用建模标准
介绍内容
1. IEC61850标准简介 2. 应用建模标准与IEC61850对比
1. 统一数据类型定义 2. 统一逻辑节点定义
3. 典型装置的模型框架 4. GOOSE/SV模型、配置与传输 5. 双网冗余机制 6. 故障报告
IEC61850标准制定的背景
电力系统原来有IEC870-5-101、IEC8 70-5-103、DNP3.0等标准规约在广泛使用。 这些规约主要面向以串口为通讯介质的微 机装置时代。 主要存在规约的应用功能比较有限， 各厂家对应用功能自行扩充无法互操作， 规约数据表达能力限制应用功能的发展。 不支持装置间的通讯功能。
数据建模
IEC61850和以前使用的标准不同之处在于对象模 型，它以服务器模型、逻辑设备模型、逻辑节点模型 和数据对象模型建立了装置和变电站的数据模型。 IEC61850定义了统一的XML配置语言用于描述这 些数据模型。 这些工作使得装置和变电站的数据变得透明化， 使得数据变得确定化，满足数据读取和互操作的要求。