基于IEC61850数字化变电站的研究概要

Ｐｏｗｅｒ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　基于Ｉ　ＥＣ６１　８５０标准的智能变电站继电　保护技术应用研究　蔡文芳　（国网莆田供电公司，福建莆田３５１１００）　【摘要】随着我国经济的不断的发展，用电量不断的增加，　智能电网已经成为当前电力发展的一个新的方向，其能够促进电网　的良好发展，其中智能变电站是电网中重要的组成部分。ＩＥＣ６１８５０　标准有效的实现了数字化一次设备和二次智能装置能够按照统一的　标准平台进行数据的建模和通讯，能够有效实现智能变电站全数字　化的继电保护系统的作用。以下就主要的对基于ＩＥＣ６１８５０标准的智　能变电站继电保护技术的应用做探讨分析，促进智能化电网健康快　速的发展。　【关键词】１ＥＣ６１８５０；智能变电站；继电保护技术；应用研究　随着电网建设的迅速加快，ＩＥＣ６１８５０标准的提出，智能电网得　到了快速的发展，在电网当中，继电保护是变电站设备安全稳定运　行的重要保障。继电保护装置能够对于电网中存在故障和不能够正　常工作的状态迅速的做出反应，将其从电力系统当中切除，保障设　备能够正常的运行，将事故的范围控制在最小，提升电力系统运行　的安全可靠性。　１智能变电站的技术概况　根据智能变电站的技术特点，可以将变电站分为以下三层结构：　过程层、间隔层以及站控层。其中过程层主要的包括了断路器、变　压器、隔离开关以及电流与电压互感器等一次设备，并且还包含了　其所属的智能组件以及独立的智能电子装置。其间隔层的设备通常　情况下是指继电保护装置、测控装置以及具有监测功能的元件等二　次设备，其能够有效的实现使用一个间隔的数据并且作用于该间隔　一次设备的功能。而站控层主要的包括了自动化站级监视控制系统、　通信系统、站域控制以及对时系统等，其能够有效的实现面向全站　设备的监视、控制、告警以及相应信息的交互功能，可以有效的完　成数据采集、监视控制以及操作闭锁等功能。　２　ＩＥＣ６１８５０标准概况　ＩＥＣ６１８５０标准是基于通用网络通信平台的变电站自动化系统标　准，其主要是关于变电站自动化系统的第一个完整的通信标准体系，　其覆盖了变电站所有的通信接口。ＩＥＣ６１８５０不但是一个单纯的通信　规约，其还是数字化变电站自动化系统的标准，其能够有效的指导　变电站自动化的设计、开发以及维护等各个方面。其主要的是按照　变电站自动化系统所要完成的控制、监视以及继电保护的功能，将　其系统换分成为变电站层、间隔层以及过程层，其与传统的通信标　准体系相比，主要的优点表现在以下几个方面：首先其根据电力系统　生产过程的特点，来制定了满足实时信息以及其他信息传输要求的　服务模型，采用了抽象通信服务接口以及特定通信服务映射，以此　来适应网络技术迅猛发展的要求；其次还采用对象建模技术，面向　设备建模以及自我描述以适应应用功能的需要和发展，满足应用开　放互操作性要求，采用了配置语言以及配备配置工具，在信息源定　义数据和数据属性，并且还扩充数据和设备管理功能等，为电网智　能化的发展提供了保障。　３智能变电站继电保护技术应用分析　３．１电子式互感器取代了传统的电磁式互感器　智能变电站采用电子式互感器，其相应的绝缘是比较简单的，　体积也比较小，相应的重量也比较轻，ｃＴ动态范围宽，没有饱和现　象，没有谐振，在二次输出回路当中不怕开路，并且还具有数字量　输出的特点，其能够从根本上解决了电磁式互感器在电流、电压信　号传输到二次设备和处理过程中所产生的附加误差，从而很大程度　上提高了保护系统、测量系统以及计量系统的安全性和准确性。　３．２智能化设备的应用　２７４　ｌ华东科技　智能化的终端替代了传统开关端子箱，保护和控制命令方式从　根本上发生了改变，通过光纤网络实现与断路器操作机构的数字化　接口．从以往的电缆传输跳合闸电流操作方式变为通信报文操作方　式。而智能开关技术但其正处在研发的阶段，还没有投入到使用当　中，随着科学技术的不断的发展，许多新的技术会逐渐的应用到智　能变电站继电保护当中，促进智能电网良好的发展。　３．３实现了信息共享　智能变电站的技术目标包含了信息模型化以及互操作，智能化　变电站首先就应该能够提供丰富的信息，其主要的包含了电网运行　信息、一次和二次设备监测信息、保护动作信息以及故障信息等。　这些信息应建立在统一的变电站乃至电力系统信息模型的基础上，　也就是采取统一的建模方法建立结构化的模型来描述所有信息，从　而实现信息集成应用和易于维护的建设目标，这就需要通信标准的　支持。所以，信息化以及信息模型化是实现互操作的重要的手段。　交换式以太网技术能够有效的保障信息交互的实时性，以此来满足　保护和控制功能的要求，过程层信息就地数字化并通过光纤传送，　提高了信号的抗干扰能力，促成了过程层信息的共享。　４智能变电站继电保护管理　４．１运行过程中的管理　在智能变电设备运行的过程中，由于其应用了大量的电子式的　设备和通讯设备，其良好的运行是实现保护动作准确性的关键所在，　所以在巡视的过程中，应该要特别的注意关系概念以及其他的网络　通讯设备的完整性，在发现问题之后应该及时的维修。智能变电站　大量控制电缆和模拟电缆被光纤所代替，从而就减少了因电缆老化　或绝缘降低引起的短路火灾或直流接地等问题。数字化的通信，可　以通过网络实时监控互感器等的工作状态，及时发现不良隐患，减　少因流变等故障造成的电网事故。　４．２检修过程中的管理　继电保护的检修工作，主要是定期对保护继电器进行校验，回　路进行通电模拟试验来完成　随着新技术的不断涌现和变电站与国　际标准的接轨，智能变电站会取得更好的发展，其对继电保护专业　提出了更高的要求，从业人员不仅要掌握电网理论知识以及继保专　业的技能，同时还要掌握相关通讯以及自动控制技术，这是是电力　技术发展的需要，同时继电保护专业应不断的积累经验和标准完善，　逐步改变传统的专业管理以适应智能变电站的运行管理需要。　５总结　随着电网智能化的发展进程的加快，继电保护作为保障变电设　备安全运行的重要的保障，有着非常重要的作用。智能变电保护技　术和传统的继电保护相比，其技术的集成面更加的广泛，其融合了　多项的信息技术，基于ＩＥＣ６１８５０标准的推出，从而实现了变电站的　智能化、集成化以及信息化的发展，使变电站内部的结构配置以及　技术性能等方面发生了重大的改变。智能变电站继电保护在智能电　网中的应用，能够有效的实现电网运行的安全可靠，提升了电网传　输的效率，促进电力行业健康快速的发展。　参考文献：　…１张晓晔．基于ＩＥＣ６１８５０的变电站网络通信及装置的研究Ｕ】ｌ硅　谷．２０１２（０７）．　ｆ２１孔晓峰，杜浩良．基于ＩＥＣ６１８５０标准的数字化继电保护运行方式Ｕ］．　中国电力．２０１０（０４）．　【３】蔡泽祥，王海柱．智能变电站技术及其对继电保护的影响Ｕｌｌ机电工　程技术．２０１２（０５）．

IEC61850标准与智能化变电站

【摘要】从IEC61850的发展历程、建模、通信服务出发，论述IEC61850在智能站中工程配置、通信网络、配置语言、测试等方面的应用。

【关键词】IEC61850；智能化变电站

一、IEC61850目标及制订过程

（1）目标：互操作性。实现一个世界，一种技术，一个标准。

（2）IEC TC57 WG10、11、12 制订（1995～2005）。

（3）2005年至今修订，2010年开始出第2版。

（4）IEC61850代表了变电站自动化技术的最新趋势，是实现智能化变电站的关键技术。

二、IEC61850与传统技术比较

IEC61850与传统技术的比较从互操作性、数据模型、通信服务、工程配置等方面做简要的说明。

1.互操作性 IEC61850指两个或多个来自同一或不同厂家的设备能够交换信息，并利用交换的信息正确执行特定的功能；传统技术无法实现互操作性。

2.数据模型 （1）传统技术：面向信号点

优点：简单，容易实现。缺点：不能满足用户各种需求，往往需要扩充；扩充后不能相互识别，无法互操作。

（2）IEC61850：面向对象

优点：能够满足各种IED的个性化需求；能够互操作；缺点：实现复杂，对硬件要求高。

3.通信服务

（1）传统技术：不严格分层，应用层与底层联系比较紧密。服务种类不能满足智能化变电站需要，不支持在线服务；（2）IEC61850：定义了独立于所采用网络和应用层协议的通信服务。解决了标准的稳定性与未来网络技术发展之间的矛盾。IEC61850定义了60多种服务，可以满足智能变电站通信需求。支持在线获取数据模型，也支持保护设备之间横向通信（GOOSE报文）；（3）IEC61850

对装置间通信的要求： 1）1台设备同时向多台设备发报文；2）快速性（<4ms）；（4）IEC61850将上层定义与底层网络技术分开定义，可以随网络技术而发展。

三、IEC61850标准介绍

IEC61850标准在数字化变电站自动化系统中的应用与研究

摘要:变电站是电网的重要节点,在整个电力系统的运行中是至关重要的。变电站自动化系统的发展关系到我国电力的发展,IEC61850标准在数字化变电站中的应用为电力系统通信的提供了统一的标准协议,使电厂、变电站与调度中心之间的连接通信更加方便快速。

关键词:IEC61850 数字化变电站 变电站自动化系统

变电站是电网的重要节点,担负着对电能传输和分配进行控制和管理的任务,变电站的安全、可靠运行对电力系统的稳定性及供电可靠性至关重要。过去的几十年中,变电站的一次系统和二次系统都发生了巨大的变化。一次设备除容量增大之外,还呈现出电力电子化、智能化的趋势;二次设备则经历了从电磁式到模拟电路式,再到的微机智能式的发展。这些变化是变电站发展的重要选择,是我国电力系统发展的里程碑式的改变。

1 变电站自动化系统简介

变电站自动化是将变电站的二次设备(包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等)经过功能的组合和优化设计。利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术,实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的门动测量、监控和微机保护以及与调度控制中心通信等综合性的自动化功能。通信系统是变电站自动化系统的基础,为实现变电站自动化系统站内通信网络的开放性和兼容性,最好的办法和途径就是采用标准的通信协议来实现各装置间的无缝通信。

在电力系统通信的早期没有统一的通信协议,电厂、变电站与调度中心之间只是根据简单的约定来实现通信过程,并且通信的内容和要求也没有统一的规定。后来,电力系统通信发展到远动阶段,出现了电力调度通信“四遥”(遥测、遥控、遥调、遥信),分别完成模拟量采集、模拟量调节、数字量采集以及数字量控制的功能。随着世界电力市场的不断发展以及通信技术与计算机技术的突飞猛进,电力系统通信仅仅完成“四遥”已经远远不能满足市场的需求了。IEC61850应运而生,是至今为止最完善的变电站自动化标准,规范二次智能装置的通信模型、通信接口,而且还定义了数字式CT、PT、智能式开关等一次设备的通信模型、通信接口。采用IEC61850国际标准可以大大提高变电站自动化技术水平和安全稳定运行水平,节约开发、验收、维护的人力物力,实现完全互操作。

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０引言　国际电工委员会提出ＩＥＣ６１８５０　标准，不是一个单纯的通信协议，　而是一个关于变电站自动化系统结　构和数据通信的标准，目的是制定　一个满足性能、质量和价格要求的　通信标准，实现各个厂家设备之间　的无缝通信和互操作，实现“同一　世界，同一技术，同一标准”。　２００４年国际电工委员会第５７技　术委员会（电力系统管理及其相关　信息交换）制定的ＩＥＣ６１８５０系列标　准（变电站通信网络和系统）已全　部批准出版。　实际上从２０００年左右开始，我　国许多专家就关注ＩＥＣ６１８５ｏ￣￣准，　陆续发表了有关介绍、分析和研究　的文章，推动了ＩＥＣ６ｌ８５ｏ￣ｇ准的推　广和变电站自动化的标准化Ｉｌ　】。我　国相应的标准名称为　ＤＬ／Ｔ８６　电站通信网络和系统　，由全国电　力系统控制及其通信标准化技术委　２００８年第６卷第１２期　ＥＬＥＣＴＲｌＣ　Ｐ０ＷＥＲ　ＩＴ　浅析ＩＥ　Ｃ　６　１　８　５　准　与数字化变电站　周喜超’　何世恩　，刘峻’（１．甘肃省电力科学研究院，甘肃兰州７３００５０　２．甘肃省电力公司。甘肃兰州７３００５０）　摘要：在数字化变电站系统中为实现其控制、监视和保护功　能，要求不同厂家的设备达到信息的共享，实现互操作，为此国　际电工委员会（１　Ｅ　Ｃ）制定了变电站内通信网络和系统标准体系　－ＩＥＣ６１８５０。通过ＩＥＣ６１８５Ｑ际准在数字化变电站中的应用研究，　提出了一些在数字化变电站技术推广中面临的新挑战，为加快数　字化变电站建设提供了参考依据和理论支持。　关键词：ＩＥＣ６１８５０；数字化变电站；自动化系统　员会负责，等同采用ＩＥＣ６１８５０系列　国际标准，整个标准共分ｌ０个部　分，１４个分册　。从２００４年逐步　批准、发行和出版，最后一个标准　ＤＬ／Ｔ８６０变电站通信网络和系统　第６部分：与变电站有关的ＩＥＤ的　通信配置描述语言　已经过全国电　力系统控制及其通信标准化技术委　员会审查通过。　ＩＥＣ　６１８５０标准包括如下１０大　部分内容：（１）ＩＥＣ　６１８５０－ｌ：整体　结构与框架介绍；（２）ＩＥＣ　６１８５０－２：　介绍标准的特定术语集；（３）ＩＥＣ　６１８５０－３：介绍变电站自动化系统　对通信网络的总体要求；（４）ＩＥＣ　６１８５０－４：介绍系统和工程管理；　（５）ＩＥＣ　６ｌ８５０－５：介绍功能和装置　模型的通信要求；（６）ＩＥＣ　６１８５０－６：　变电站自动化系统结构语言描述；　（７）ＩＥＣ　６ｌ８５０－７：变电站与馈线设　备的基本通信框架描述，包括变电　站及馈线设备的建模方法、通信原　理以及信息模型、抽象通信服务接　口ＡＣＳＩ（Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｅｒｖｉｃｅ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）￣变电站应用相　关的公共属性类型和公共数据类以　及与变电站相关的设备及功能的信　息模型的定义；（８）ＩＥＣ　６１８５０－８：　特殊通信服务映射ＳＣＳＭ，到变电　站层和间隔层内，以及变电站层和　间隔层问通信的映射；（９）ＩＥＣ　６１　８５０　９：特殊通信服务映射　ＳＣＳＭ，到间隔层和过程层内，以　及间隔层和过程层间通信的映射；　（１０）［ＥＣ　６ｌ８５０　ｌ０：定义了变电站　自动化系统设备一致性测试的方　法。　近年来我国的有关专业会议对　数字化变电站技术以及ＩＥＣ６１８５０标　准的讨论也非常热烈，国家电力调　度通信中心已经多次成功组织国内　从事变电站自动化的科研单位、生　产厂家和检测机构开展了ＩＥＣ６１８５０