IEC61850在在線監測裝置建模中的應用

張錦　寇新民　馬東嶺

摘 要：文章首先對介紹IEC61850標準進行介紹，根據在線監測裝置在變電站中的應用，依據在線裝置信息模型，結合IEC61850面向對象建模思想，按照服務器、邏輯設備、邏輯節點、數據對象的步驟對測量IED進行建模分析。

關鍵詞：IEC61850；信息模型；建模

引言

根據國網公司規范性文件要求，智能變電站的自動化系統必須遵循IEC61850規約，實現通信的網絡化，信息的數字化，設備的智能化[1]。隨著電網規模的日趨擴大和復雜、輸送容量的大幅提升和電壓等級的提高，電網突發故障所造成的直接與間接損失也越來越大[2，3]。為此，狀態監測日趨重要。

1 IEC61850標準介紹

IEC61850變電站通信網絡和系統國際標準是采用面向對象的方法建立一個全球性的標準，旨在解決變電站自動化不同設備廠家產品互通互聯問題，減少規約接入工作量和收發難度。IEC61850標準的分層分布式的體系結構，分變電站層、間隔層和過程層三層，采用面向對象的建模技術，數據實現了數據對象的自我描述，為不同廠家設備實現互操作和系統無縫集成提供了有效的途徑[4]。與一般通信規約不同，IEC61850的通信機制與基于面向對象方法建立起來的結構化模型密切相關，同時也允許按規則擴展邏輯節點、數據和共用數據類。

2 在線監測裝置建模方法

2.1 信息模型

IEC61850標準中IED的信息模型為分層結構化類模型，自上而下分為四個層級：服務器（SERVER）、邏輯設備（LOGICAL-DEVICE）、邏輯節點（LOGICAL-NODE）、數據（DATA）。服務器模型（SERVER）描述一個設備“外部可視”行為，它能夠提供這個裝置的自描述信息和數據，并且允許其它裝置通過通信網絡來訪問它的資源；邏輯設備是包含相關邏輯結點和數據且實現某種功能的虛擬；邏輯節點LN（Logical Node）是IEC61850標準面向對象建模的關鍵部件，在IEC61850標準中，定義了近140個邏輯節點，分為三大類：公用邏輯節點類、物理裝置（LPHD）邏輯節點類及域專用邏輯節點類；數據屬性代表數據的屬性的量，例如“Pres”數據具有“mag”、“units”等一系列數據屬性[5]。

2.2 建模原則即步驟

2.2.1 創建服務器Server模型和邏輯設備LD

服務器描述了IED的外部可視（可訪問）行為，每個Sever至少應有一個訪問點（AccessPoint），如一個設備具有多個訪問點，該設備所有訪問點應在同一個ICD文件中體現。邏輯設備劃分應把具有公用特性的邏輯節點組合成一個邏輯設備，邏輯設備不宜劃分過多，相關功能宜采用一個LD。

2.2.2 確定邏輯節點

需要通信的每個最小功能單元建模為一個LN，屬于同一功能的數據和數據屬性應放在同一個LN中，一個LN中的DO如果需要重復使用時，應以后綴方式擴充。

2.2.3 實例化數據

在IEC61850-7-4中規定每個邏輯節點內都包含一個或多個數據（Data）。兼容數據類是由IED的邏輯節點決定的。應根據IED的實際功能選擇邏輯節點包含的兼容數據類，當有必選和可選兩種兼容數據類均不能滿足要求時，就需要進行擴充。

3 在線監測裝置實例建模

SF6氣體因其優異的絕緣性能和滅弧性能而被廣泛應用于電力設備，使用SF6氣體的電力設備，其絕緣和滅弧性能很大程度上取決于SF6氣體的純度和密度，所以對SF6氣體純度、密度等的在線監測就顯得特別重要。

3.1 測量信息流及信息模型

測量信息是對SF6氣體的壓力、密度、溫度及微水進行監測。測量信息模型見表1。

3.2 氣體測量IED實例建模

根據IEC61850在線監測裝置建模的一般步驟，結合氣體測量IED功能，服務器Server訪問點名為S1，用于測量IED與站控層的MMS通信邏輯設備名為MESA；測量IED的管理邏輯節點為LLN0，用于處理邏輯設備普通據，物理設備邏輯節點為LPHD，用于模擬物理設備普通數據，域專用邏輯節點為SIMG，用于測量SF6氣體溫度、密度。

在EC61850標準中，模型文件是基于變電站配置描述語言SCL（Substation Configuration Description Language）進行構建的，模型文件如圖1所示。

4 結束語

文章闡述了IEC61850標準面向對象建模的核心思想，列出了在IEC61850標準下建模的詳細步驟，結合氣體測量IED的功能，給出了實例化建模的原則和步驟，對開發基于IEC61850的在線監測裝置起到了一定的參考作用。

參考文獻

[1]高翔.數字化變電站應用技術[M].北京：中國電力出版社，2008.

[2]李水平，邢德強.智能變電站狀態監測系統存在的問題及建模分析[J].信息通信，2012，13（36）：15-19.

[3]王茜.智能電網狀態監測集成平臺統一信息模型研究[D].華北電力大學，2012.

[4]王凱.基于IEC61850的智能配電終端模型的研究[D].華北電力大學，2012.

[5]趙妍.基于IEC61850的智能配電終端模型的研究[D].南京郵電大學，2013.

作者簡介：張錦（1988-），女，漢族，河南許昌人，工程師，主要從事智能變電站智能組件研發工作。