基于IEC 61850的用電雙向互動業務信息建模方法研究

楊曉靜++楊永標++王金明++王曉東++吳子睿

摘 要：為了提高用電雙向互動系統運行的穩定性、可靠性和雙向互動終端設備之間的互操作性，提出了遵循IEC 61850標準，在分析雙向互動業務需求的基礎上，建立了雙向互動系統的信息模型架構，提出了雙向互動業務IEC 61850通信模型擴展方法，包括邏輯節點、數據對象、新邏輯節點命名規則、新數據命名規則和新公用數據類命名規則。通過在國家電網公司雙向互動業務示范工程中的應用表明，該模型可以提高不同廠商雙向互動終端設備的互操作性以及雙向互動系統的管理水平。

關鍵詞：雙向互動 IEC 61850 信息模型

中圖分類號：TP27 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）11（c）-0075-01

在“十二五”期間，國家電網公司發起“三集五大”體制改革，進一步明確了大營銷的發展方向，智能用電技術得到了大力發展，服務體系逐步完善，各類裝備研制水平逐步提高。2010年，國家電網公司先后發布了《智能用電服務體系架構研究報告》和《智能用電服務系統技術導則》，從智能用電服務雙向互動內容到智能用電服務平臺，進行了全面的發展指導，以加快國家電網智能用電服務系統的建設，推動智能電網的發展。

該文研究應用IEC 61850標準技術，在間隔層建立符合該標準的雙向互動監控裝置信息建模方法，研究雙向互動裝置與站控層之間遵循IEC 61850標準的信息交互，使得雙向互動系統更加安全、高效，提升雙向互動系統的實際應用水平以及管理能力。

1 雙向互動IEC 61850模型架構

用電雙向互動服務平臺是大營銷體系的重要組成部分。該項目中研究的用電雙向互動服務平臺由居民用戶互動模塊、大用戶互動模塊、現場移動作業互動模塊、電動汽車互動模塊、新能源互動模塊等組成。下層通過雙向互動數據采集與控制接口軟件與各互動終端設備連接；上層通過雙向互動系統集成接口適配器與用采系統、營銷系統、95598系統等業務系統對接。

在通信技術和協議方面，居民雙向互動業務、大用戶雙向互動業務、電動汽車雙向互動業務、分布式發電和儲能雙向互動業務這些不同業務應用了光纖以太網、2G/3G網絡、無線傳感網、無線局域網、PLC、現場總線網等互動數據接入技術，以及Modbus、TCP/IP、CAN、Zigbee等多種異構通信協議。這些通信協議之間不具備互操作性，這樣會導致用電雙向互動服務平臺的數據接入出現困難。

隨著IEC 61850標準的推廣，在數字化變電站中不同廠家的數據采集裝置和保護裝置均可以通過該標準進行通信，方便系統對設備的監控和保護。由于IEC 61850的這些優勢，該標準在新能源發電、電動車等領域得到了擴展和應用，獲得了良好的應用效果。在對業務分析的基礎上，根據IEC 61850標準，提出信息分層的數據模型。從邏輯概念和物理概念上，將雙向互動業務通信系統分為三個層次，即站控層、間隔層和過程層。IEC 61850定義了層與層之間的通信接口。

2 雙向互動業務IEC 61850通信模型擴展方法

IEC 61850標準的核心是信息模型和建模方法，IEC 61850將實際物理設備抽象化，設備之間的通信變成信息模型之間的信息流通。在IEC 61850標準中列出的功能模型邏輯節點已可以滿足在線監測的大部分功能。同時標準中還提出了邏輯節點的擴展規范，對于標準中沒有列出的邏輯節點只需按照此規范擴展即可。

邏輯節點和數據的使用及擴展必須嚴格遵照IEC 61850的定義及擴展規定。簡述于如下。

2.1 邏輯節點（LN）

首先查詢IEC 61850標準，查找標準中如果有適合待建模功能的邏輯節點類，就使用該邏輯節點的一個實例及其全部必備數據，達到統一通訊的目的。

2.2 數據對象（DO）

首先查找標準中的公共數據類，有相關數據描述則全部應用，如果沒有，應分為使用可選取數據、對新增數據加以編號擴展、使用IEC 61850-7-4列表中數據、依據新數據規定創建新的數據這四種方式進行分情況處理。

2.3 新邏輯節點命名規則

若沒有標準的邏輯節點類適用于待建模的功能，可使用新名稱創建一個新邏輯節點類。

2.4 新數據命名規則

當標準邏輯節點中，數據不夠用，或新邏輯節點需要數據，若在IEC 61850中數據名可用的話，應使用該數據名。若無標準數據滿足標準邏輯節點類特殊實例的需要，可創建新的數據。

2.5 新公用數據類（CDC）命名規則

對新數據名，當沒有合適的公用數據類（CDC）時，現有的公用數據類可擴展，或創建新的公用數據類。

3 結語

該文結合大量文獻資料與工程經驗，對用電雙向互動業務以及基于IEC 61850規約的雙向互動裝置建模過程進行了介紹和預想方案。IEC 61850規范體系在電力系統的變電站內已是標準配置。作為國家電網公司大力推廣的新型用電服務業務，雙向互動業務終端設計和開發過程中使用IEC 61850信息模型成為用電雙向互動服務平臺系統的首選，并得到廣泛的應用。

參考文獻

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