智能變電站輔助綜合監(jiān)控系統中的IEC61850應用

萬順 許強 張謝 桂寧

（國網合肥供電公司，安徽合肥 230061）

智能變電站輔助綜合監(jiān)控系統中的IEC61850應用

萬順 許強 張謝 桂寧

（國網合肥供電公司，安徽合肥 230061）

智能變電站輔助綜合監(jiān)控系統以“智能感知和智能控制”為核心，實現全站的狀態(tài)監(jiān)視和智能控制；實際應用中由于設備通信協議多樣化，不能大規(guī)模應用于多個變電站。本文以IEC 61850標準為基礎通信系統協議，通過對變電站自動化系統中的對象統一建模，實現不同廠家設備間的無縫連接，較好解決了智能變電站輔助綜合監(jiān)控系統大規(guī)模應用協議兼容問題。

智能變電站輔助綜合監(jiān)控系統 IEC 61850 互操作性

1　變電站輔助系統應用現狀

隨著智能電網的不斷建設，合肥地區(qū)智能變電站數量也在不斷增加。智能變電站站內的電器設備、二次設備、現場環(huán)境監(jiān)測是生產運行人員的重要抓手，為此合肥公司逐步開展了變電站輔助綜合監(jiān)控系統的建設［1］，通過最新的傳感器及物聯網技術實現站內關鍵設備、主要測點的自動化采集與監(jiān)測。輔助綜合監(jiān)控系統針對變電站內的環(huán)境、視頻、門禁、空調、安全、消防、SF6等監(jiān)測對象建立了監(jiān)測子系統，但由于各類物理量測量的傳感器類型、測量方法及傳輸方式均不同，以及各子系統使用的廠家也不同，在實現綜合監(jiān)測時，涉及到多廠家、多協議版本、多數據類型的異構數據集成問題，為數據的集成綜合管理帶來了一定的挑戰(zhàn)。為此需要規(guī)范各類物理量采集的統一通信協議，實現站內數據采集標準，支撐綜合監(jiān)控系統的數據集成。本文以IEC 61850協議為基礎，探討了基于IEC 61850的輔助綜合監(jiān)控系統數據采集功能實現。

2　IEC 61850標準概述

變電站IEC61850標準做為智能變電站數據交換的重要基礎標準，以實現站內IED ［Intelligent Electronic Device］設備之間的互操作為目標，通過采用面向對象的建模技術對站內自動化系統包含的可監(jiān)測、可操作自動化對象進行統一建模［2］，以實現不同廠家、不同類型設備間的互聯互通，同時對應用層提供標準的數據采集接口，以降低應用層與設備間通信的復雜性，最終實現智能變電站數據交換的互操作性、功能自由分布、可擴充性及長期穩(wěn)定性［3］。

3　IEC 61850在輔助監(jiān)測系統中的應用

智能變電站輔助系統綜合監(jiān)控平臺以構建省級智能變電站站內自動化系統集中監(jiān)控為目標，通過分省、地區(qū)、站內三級建設，其中站端系統系統通過IEC61850協議實現站內自動化裝置的數據采集。

3.1基于IEC61850的設備通信建模方法

IEC61850可以針對綜合監(jiān)控系統各自自動化監(jiān)測子系統的功能進行建模，以對監(jiān)測功能進行細化，得到采集對象集合，再對采集對象集合中的采集項目與站內設備進行映射；也可以以站內設備為對象進行建模，約束設備廠家支持IEC61850通訊規(guī)范，建立設備集合后對設備提供的監(jiān)測項進行整合支撐各項監(jiān)測功能。兩種方法各有優(yōu)劣，前者以監(jiān)測功能為核心，能夠保障監(jiān)測功能的全覆蓋，不足在于功能通常有多個設備共同完成，難以對站內單個物理設備提出完整的約束要求；后者優(yōu)點在于可建立設備與模型之間較為直觀的映射，可以對設備廠家提出明確的規(guī)范要求，不足之處在于需要對多設備功能進行整合支撐總體功能。由于智能變電站綜合監(jiān)測系統的建設處于一個摸索階段，為此本問采用后者方法，以保證站內設備的互操作性，實現初步較為可靠的數據采集和監(jiān)測。

在建模時，每個物理裝置定義為一個IED，每個IED由Server、邏輯設備LogicDevice、邏輯節(jié)點LogicNode、數據對象（Data Object）及數據屬性（Data Attributes）構成，其中Server對應IED對外提供的通信接口，將IED內部的多個LogicDevice進行發(fā)布， LogicDevice內部包括多個邏輯節(jié)點LogicNode，每個邏輯節(jié)點LogicNode的實例對應該物理設備的每項具體功能，功能由數據進行定義，包括數據對象（Data Object）與數據屬性（Data Attributes）。在實際應用中，物理裝置通信接口對應Srever，具有站內統一通信地址；現場設備（如門禁）對應站內IED中LogicDevice實例，同時設備的每項功能對應LogicNode的實例，例如空調采集器的溫度采集功能，Data對應具體的采集值，例如采集到的溫度值，為此形成分層的標準化數據訪問方式。

IED與現場設備間連接由虛線表示，細實線代表各邏輯節(jié)點之間的邏輯連接，表明相連的邏輯節(jié)點之間有信息交換，粗實線給出了IED1和IED2之間的物理連接，此處，IED1，IED2通過LAN連接，不同IED中的邏輯節(jié)點之間的數據交換實際是通過LAN實現的，如圖1中邏輯節(jié)點IARC與MMTR之間。

3.2基于IEC61850的變電站輔助系統的設備聯動機制

在站內控制主機設置一套后臺系統，采用IEC 61850通信協議實現各輔助生產子系統內部及相互之間的協調聯動，方法如下：（1）建立各傳感器的編號及各預置位與代表事件內容的變量列表成員之間的映射關系；（2）站內控制主機捕獲并解析報文；（3）根據映射關系找到與事件相關的傳感器，通過多傳感器協同感知及圖像復核確認該事件；（4）調用該事件相關控制函數，實現切換視頻通道、啟動或閉鎖終端設備（風機、空調等）、完成數據儲存、發(fā)送事件報告及報警

············等一系列協調聯動。協調聯動功能及各種事件的控制函數采用軟件編程實現，當多種事件同時發(fā)生時，按照程序預先設定的優(yōu)先級自動處理。

4　結語

本文重點從設備建模、通信模式和部署實現三個方面闡述了IEC 61850在變電站輔助系統中的應用，舉例說明了IEC 61850中設備定義的建模方法與實際設備及功能如何對應，并對規(guī)約中定義的站內設備之間及變電站與集控中心之間的通信方法進行了總結，為IEC61850標準在變電站輔助系統中的應用提供了參考。

［1］茹鋒，夏成軍，許揚.“IEC 61850標準在變電站自動化系統中的應用探討”.江蘇電機工程，Vol. 23（3），2004：8-12.

［2］高湛軍，潘貞存，卞鵬，黃德斌，唐毅.“基于IEC 61850標準的微機保護數據通信模型.電力系統自動化，Vol.27（18），2003：43-46.

［3］章堅民，朱炳銓，趙舫，蔡永梁.“基于IEC 61850的變電站子站系統建模與實現”，電力系統自動化，Vol.28（21），2004：43-48.

［4］Otto Preiss，Alain Wegmann，"Towards a Composition Model Problem Based on IEC61850，" The Journal of Systems and Software，Vol. 65/3，Elsevier Science，2003， pp.227-236.