高壓設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)智能組件建模技術(shù)研究

周祥

（河南龍?jiān)丛S繼科技發(fā)展股份有限公司，河南鄭州450000）

高壓設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)智能組件建模技術(shù)研究

周祥

（河南龍?jiān)丛S繼科技發(fā)展股份有限公司，河南鄭州450000）

對(duì)高壓設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)智能組件建模技術(shù)進(jìn)行了研究。實(shí)踐表明：該技術(shù)成功實(shí)施后可大大降低高壓設(shè)備檢修率，具有良好的推廣前景。

在線監(jiān)測(cè)；IE C61850；PM U系統(tǒng)；遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)

1 概述

2009年5月，國(guó)家電網(wǎng)公司提出了立足自主創(chuàng)新，以統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一建設(shè)為原則，建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，具有信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化特征的統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的發(fā)展目標(biāo)。高壓智能設(shè)備作為智能變電站的重要組成部分，它的可靠性直接關(guān)系到電網(wǎng)能否正常、高效、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。

高壓設(shè)備智能化作為智能電網(wǎng)的重要組成部分，是變電站主要設(shè)備與智能電網(wǎng)進(jìn)行信息互動(dòng)的基礎(chǔ)，也是區(qū)別傳統(tǒng)電網(wǎng)的主要標(biāo)志之一。根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司智能變電站高壓設(shè)備智能化的基本思想，智能化變電站在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)要完成設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)參量的統(tǒng)一采集、就地存儲(chǔ)、綜合分析評(píng)估、標(biāo)準(zhǔn)化接口輸出，并實(shí)現(xiàn)在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的可視化顯示，通過自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)變電站關(guān)鍵設(shè)備與上級(jí)電網(wǎng)間的數(shù)據(jù)互通以及信息協(xié)同互動(dòng)，為優(yōu)化設(shè)備狀態(tài)檢修策略及基于設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)信息的全壽命資產(chǎn)管理提供支持。這就要求在國(guó)際IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)[1]模型基礎(chǔ)上進(jìn)行統(tǒng)一信息建模和服務(wù)建模，對(duì)所建立的信息模型作擴(kuò)展，對(duì)具體的邏輯節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析研究。因此，高壓設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)智能組件建模技術(shù)是實(shí)現(xiàn)變電站高壓設(shè)備智能化亟待攻克的關(guān)鍵技術(shù)。

2 高壓設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)智能組件建模技術(shù)研究

2.1 高壓設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)智能組件簡(jiǎn)介

高壓設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)智能組件包括分IED和主IED，狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的各分IED按照監(jiān)測(cè)功能分布設(shè)置，主要實(shí)現(xiàn)設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和運(yùn)行工況監(jiān)視的狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能，主IED裝置則按照間隔分布設(shè)置，支持IEC 61850協(xié)議，可實(shí)現(xiàn)分IED與主IED之間、主IED與變電站信息一體化平臺(tái)之間的無縫連接，可定期將設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)綜合分析結(jié)果上傳信息一體化平臺(tái)，在監(jiān)控后臺(tái)進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)綜合分析結(jié)果的可視化展示，分析結(jié)果上傳上級(jí)主站，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)與變電站主要設(shè)備之間的協(xié)同互動(dòng)。智能組件為實(shí)現(xiàn)基于狀態(tài)檢測(cè)的設(shè)備全壽命周期綜合管理[2]提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持，為設(shè)備檢修策略方案制定提供輔助決策。

2.2 基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的一體化信息模型體系結(jié)構(gòu)

模型體系是智能變電站業(yè)務(wù)應(yīng)用的核心，它提供無縫連接61850協(xié)議支持。智能變電站模型體系具有以下特點(diǎn)：

1）變電站系統(tǒng)采用設(shè)備功能建模，實(shí)現(xiàn)與61850的無縫連接。2）建立系統(tǒng)知識(shí)模型體系以更方便簡(jiǎn)潔的系統(tǒng)建模，支持不同領(lǐng)域模型體系的擴(kuò)展，例如可以擴(kuò)展一次設(shè)備類型、邏輯間隔類型以支持工業(yè)以及其它的應(yīng)用領(lǐng)域。3）構(gòu)建在一體化信息模型基礎(chǔ)上的SCADA業(yè)務(wù)處理。獨(dú)立建立策略模型，處理策略建立業(yè)務(wù)處理組件庫，可以實(shí)現(xiàn)更容易的擴(kuò)展業(yè)務(wù)。

2.3 基于IEC61850建模技術(shù)的具體實(shí)現(xiàn)方案

該技術(shù)方案采用一種基于變電站繼電保護(hù)通用模型，與現(xiàn)有基于國(guó)際IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)完全兼容的建模方法，將高壓設(shè)備（變壓器、斷路器、避雷器等）在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的所有對(duì)象看作一個(gè)整體，采用一個(gè)名為PROT的Logic Device（以下簡(jiǎn)稱LD）模型，遙信量采用GGIO類通用過程I/O模型的邏輯節(jié)點(diǎn)建模，遙測(cè)量采用MMXN類相別無關(guān)量通用模型的邏輯節(jié)點(diǎn)建模，均符合變電站繼電保護(hù)通用模型，與現(xiàn)有基于國(guó)際IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無縫連接，具備完善的自描述功能，采用國(guó)際IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)MMS（Manufacturing Message Specification）服務(wù)報(bào)文傳輸，可與基于國(guó)際IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)直接通信，與國(guó)內(nèi)外主流監(jiān)控系統(tǒng)完成了一致性規(guī)約測(cè)試。

3 具體實(shí)施方式

3.1 系統(tǒng)配置

根據(jù)國(guó)際IEC61850標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一規(guī)定，采用面向?qū)ο蟮慕７椒▽?duì)整個(gè)電力系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一建模，包括采用分層分類思想建立的基本信息模型和對(duì)基本信息模型進(jìn)行操作的其它服務(wù)模型。

方案整體采用一個(gè)名為PROT的LD模型，遙信量采用GGIO類通用過程I/O模型，遙測(cè)量采用MMXN類相別無關(guān)量通用模型，符合變電站繼電保護(hù)通用模型，與現(xiàn)有基于國(guó)際IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無縫連接。

3.2 建模方法行為分析

具體建模過程基于分層和面向?qū)ο蟮慕５目傮w原則，進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)的一體化建模。即同一個(gè)功能對(duì)象相關(guān)的數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)屬性，建模在該功能對(duì)象中（包括對(duì)該對(duì)象的擴(kuò)展）；多個(gè)功能相關(guān)，或全系統(tǒng)功能相關(guān)的數(shù)據(jù)，建模在公共的邏輯節(jié)點(diǎn)或者邏輯設(shè)備中。

分層結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)對(duì)象包括的五大部分：

1）服務(wù)器（Server）：用來表示外部可視化設(shè)備，包含了智能電子設(shè)備IED的所有通信網(wǎng)絡(luò)可見信息。本變壓器在線監(jiān)測(cè)模型只包含一個(gè)名為S1的服務(wù)器對(duì)象，這符合一個(gè)IED建模為一個(gè)服務(wù)器的通用規(guī)范。

2）邏輯設(shè)備（LD）:包含一組特定應(yīng)用及功能信息的虛擬設(shè)備。為了簡(jiǎn)化模型和增加通用性，本變壓器在線監(jiān)測(cè)模型采用一體化建模思想，只包含一個(gè)名為PROT的LD對(duì)象。這樣做的好處是使模型具有簡(jiǎn)單和通用性，而且LD越少，出錯(cuò)的幾率越少，兼容性也越強(qiáng)。

3）邏輯節(jié)點(diǎn)（LN）:由數(shù)據(jù)和方法構(gòu)成的對(duì)象，包含特定應(yīng)用功能。根據(jù)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，每個(gè)LD對(duì)象中應(yīng)至少包含3個(gè)LN對(duì)象（LLN0、LPHD和至少1個(gè)其他邏輯節(jié)點(diǎn)）。屬于同一測(cè)量對(duì)象的數(shù)據(jù)宜建立在同一LN中。

4）數(shù)據(jù)（Data）：提供各種包含在邏輯節(jié)點(diǎn)內(nèi)的不同類型的信息，如果不夠，可以擴(kuò)展。

5）數(shù)據(jù)屬性（DA）：定義用來傳輸?shù)臄?shù)值名稱、格式、范圍或允許值及表示法。

4 結(jié)語

本論文提出了一種基于國(guó)際IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的高壓設(shè)備（變壓器、斷路器、避雷器等）在線監(jiān)測(cè)智能組件建模技術(shù)解決方案，通過深入研究，更有效地降低了運(yùn)行成本，簡(jiǎn)化維護(hù)程序，滿足智能電網(wǎng)建設(shè)需要，提高了變電站的運(yùn)行水平和效益。成功實(shí)施后可大大降低高壓設(shè)備檢修率，并具有良好的推廣前景。而且相關(guān)技術(shù)已經(jīng)形成了產(chǎn)品，建議在下批智能化變電站建設(shè)中應(yīng)用這些研究成果，必將大大促進(jìn)我國(guó)智能變電站的技術(shù)水平。

[1]王麗華,江濤,盛曉紅,等.基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的保護(hù)功能建模分析[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2007,31(2):55-59.

[2]李濤,馬薇,黃曉蓓.基于全壽命周期成本理論的變電站設(shè)備管理[J].電網(wǎng)技術(shù),2008，32(11):50-53.

（編輯：王紅霖）

High Voltage Equipment Condition M onitoring Smart Com ponent M odeling Technology

Zhou Xiang
(Henan Longyuan Xuji Science and Technology Development Co.,Ltd.,Zhengzhou Henan 450000)

The high voltage equipment statemonitoring intelligence componentmodeling technology is studied.The practice shows that the technology can greatly decrease the rate of high voltage equipment maintenance after successful implementation,has the good promotion prospects.

on-linemonitoring;IEC61850;PMU system;remote system

TM 76

A

2095-0748(2016)16-0099-02

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.16.44

2016-07-01

周祥（1984—），男，江西安福人，本科，畢業(yè)于華中科技大學(xué)，助理工程師，研究方向：電力系統(tǒng)自動(dòng)化。