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摘要:IEC61850标准是目前关于变电站自动化系统的第一个完整的通信标准体系,本文在介绍IEC61850标准出现的背景和其主要特点的基础上,重点讨论IEC61850标准在变电站自动化的应用中带来的变化,以及IEC61850在变电站自动化应用中的优点。
关键词:IEC61850;变电站自动化;发展
中图分类号:TM文献标识码:A文章编号:1009-0118(2010)-03-0051-02
一、 IEC61850标准出现的背景
目前,用于电力系统的通信协议种类很多,有国际标准、国家标准、行业标准,也有自己定义的企业标准。部颁CDT简单可靠,但信息传送量低;Modbus解决了大信息量传送的问题, 但实时性较差;IEC608705系列( 特别是101协议) , 其功能强大、上报的速度快, 所占的资源比较少,在以太网上传输继电保护故障信息、管理主站的通信信息时,103 协议和104协议是IEC61850 标准正式颁布之前, 变电站自动化系统的站内通信协议的最佳选择。
为了适应变电站自动化技术的迅速发展,有必要制定一个更通用、全面的,能够覆盖整个变电站通信网络和系统的标准,于是国际电工委员会(IEC)TC57工作组制定了IEC61850标准。IEC61850采用自顶向下的方式对变电
站自动化系统进行系统分层、功能定义和对象建模, 并对一致性检测作了详细的定义。
二、IEC61850的特点
IEC61850是关于变电站自动化系统的第一个完整的通信标准体系。该协议不仅用于变电站内通信, 而且用于变电站和控制中心之间的通信。与传统通信协议体系相比, 有如下显著特点:
a、使用面向对象建模技术;
b、使用分布、分层体系;
c、使用抽象通信服务接口(ACSI) 、特殊通信服务映射SCSM
技术;
d、使用MMS 技术;
e、具有互操作性;
f、具有面向未来的、开放的体系结构。
三、IEC61850在变电站自动化中的应用
1、IEC61850推动变电站自动化技术的发展
随着IEC61850标准的发展,同时伴随信息安全、数据分析、非常规互感器技术等的成熟,在变电站综合自动化应用领域形成新的技术发展跨越,并在整个电力系统中形成梅特卡夫法则(Metcalf Law)发展效应。所谓梅特卡夫法则是指网络经济的价值等于网络节点数的平方,即网络产生和带来的效益将随着网络用户的增加而呈指数形式的增长。
IEC61850标准给变电站自动化技术带来了两个基本变化[1]:
(1)通信模式采用对等通信方式
对等通信模式P2P(Peer to Peer)可以实现任意两个设备之间直接通信,不管是否在同一变电站内,即GOOSE信息传输机制实现就地IED对等通信模式,及基于IP路由器的客户/服务器方式;
(2)基于XML的变电站配置语言
变电站配置语言SCL(Substation Configuration Language)是基于XML的语言,它可实现不同应用之间的逻辑数据自动连接,有效管理大量数据的传送。这种特性可以延伸到用通信模型CIM(Common Information Model)实现与电网调度之间的信息交互,同时,可以容易实现整定管理、基于状态监视的系统性数据分析等应用。
2、IEC61850促进数字化变电站技术的发展
随着IEC61850标准的颁布实施,同时伴随网络通信技术在电力系统应用中的普及和一次设备操作智能化技术的发展,为变电站自动化技术的应用和发展注入了新的推动力。“数字化变电站”和“智能电网”的概念已被逐步提出,在“十一五”期间作为智能电网基础的数字化变电站工程化试点应用将成为电网建设和变电站控制技术发展的新热点。数字化变电站在应用方面直接表现为变电站二次系统的信息应用模式发生巨大的变化。从某种意义上讲“数字化变电站”主要指变电站二次系统的“数字化”。因此,数字化变电站技术意味着变电站自动化系统将迈入一个新的发展平台,并逐步引领未来变电站自动化系统技术发展的趋势。
按照IEC61850实现的数字化变电站,其优点主要体现在减少占地面积、节省二次信号电缆,从而降低投资成本。对电力用户来说还可以方便地选用和更换不同厂家的设备。另外,IEC61850标准是面向对象建模,自下而上自描述,因此可避免数据的繁琐工作,具有运行维护方便等优点。
基于IEC61850标准的数字化变电站在国内外将越来越受到关注。在制定IEC61850的过程中,英国、德国、荷兰等国家都相应的建立了示范工程,用以推广、验证标准的理论体系和实现技术。目前国内已有多个基于IEC61850的变电站投入运行, 例如, 西安110 kV少陵变、广西500 kV桂林变、云南110 kV翠峰变、北京500 kV顺义变、西安110 kV阎良变,等[2]。
四、IEC61850标准在变电站自动化应用中的优点
1、实现变电站自动化系统集成的标准化
在IEC61850标准中使用了变电站描述语言,避免含糊的定义和误解;规范了设备制造商和系统集成商之间交换配置文件的标准格式和流程,缩短了变电站自动化系统的建立时间;实现了变电站自动化系统集成的标准化。
2、实现装置的互操作性
由于变电站自动化系统的发展,越来越要求控制电力过程的设备和系统实现集成系统的解决方案,要求自动化系统是开放的;在电力系统内要求设备和系统必需是互操作的、接口、协议和数据模型必需是兼容的, IEC61850系列标准的目的就是实现智能电子设备的互操作性,从而增加了用户对变电站智能电子设备的选择范围。
3、使变电站自动化系统独立于飞速发展的通信技术和网络技术
IEC61850标准采用抽象通信服务接口,使得和所采用的通信技术、协议栈无关,可以应对通信技术和网络技术迅猛发展的挑战,使得用户可以充分享受信息技术和网络技术迅速发展所带来的好处。
4、降低变电站自动化系统的工程费用
IEC61850使变电站自动化设备具有自描述、自诊断和即插即用的特性。极大地方便了系统的集成,降低了变电站自动化系统的工程费用。
5、给变电站运行维护带来方便
IEC61850采用自我描述在信息源处建模的方法,减少同一信息多处定义,限制多重数据管理,给投运、运行、维护、扩建带来方便,调试容易,可节约大量人力物力。
6、保护变电站自动化系统用户的长期投资
IEC61850规定了严格的扩展方法(自描述体系、名称字典和命名空间),使得将来设备的功能增加,也不会影响设备间的互操作性,保障了用户的利益;同时当变电站有新的设备加入时,只需更改变电站的配置文件,就可轻松实现变电站自动化系统的改造和升级。系统设备不依赖于选定的提供商,不同生产商提供的产品之间不存在兼容与否的问题。随着电子技术和IT技术的飞速发展,同一生产商不断推出的升级换代产品,新老产品之间也不存在兼容问题。IEC61850系列标准致力于实现一个长期适用的电力系统通信标准。在此情况下,可以预见IEC61850变电站自动化系统能在较长时期内存在,保障了用户的利益。
五、结论
IEC61850标准是目前关于电站自动化系统的第一个完整的通信标准体系,给变电站自动化技术带来新发展,同时基于IEC61850的数字化变电站技术将引领未来变电站自动化系统技术发展的趋势。IEC61850标准在变电站自动化系统实际应用中,可实现变电站自动化系统集成的标准化和装置的互操作性,使变电站自动化系统独立于飞速发展的通信技术和网络技术,降低变电站自动化系统的工程费用,给变电站运行维护带来方便,保护变电站自动化系统用户的长期投资,是面向未来的标准协议。
参考文献:
[1]高翔.数字化变电站应用技术[J].北京:中国电力出版社,2008.6-7
[2]周喜超,何世恩,刘峻.浅析IEC61850标准与数字化变电站[J].电力信息化,2008,6(12).
[3]杜宇.IEC61850变电站通信网络与系统实现的研究[硕士学位论文].华北电力大学(北京),2003.
[4]王昊.薄纯全.IEC61850标准研究.装备制造技术[J].2008,12:155-157.
[5]杨晟.IEC61850标准在变电站自动化中的运用.工业技术[J].2008,27:56-58.
关键词:IEC61850;变电站自动化;发展
中图分类号:TM文献标识码:A文章编号:1009-0118(2010)-03-0051-02
一、 IEC61850标准出现的背景
目前,用于电力系统的通信协议种类很多,有国际标准、国家标准、行业标准,也有自己定义的企业标准。部颁CDT简单可靠,但信息传送量低;Modbus解决了大信息量传送的问题, 但实时性较差;IEC608705系列( 特别是101协议) , 其功能强大、上报的速度快, 所占的资源比较少,在以太网上传输继电保护故障信息、管理主站的通信信息时,103 协议和104协议是IEC61850 标准正式颁布之前, 变电站自动化系统的站内通信协议的最佳选择。
为了适应变电站自动化技术的迅速发展,有必要制定一个更通用、全面的,能够覆盖整个变电站通信网络和系统的标准,于是国际电工委员会(IEC)TC57工作组制定了IEC61850标准。IEC61850采用自顶向下的方式对变电
站自动化系统进行系统分层、功能定义和对象建模, 并对一致性检测作了详细的定义。
二、IEC61850的特点
IEC61850是关于变电站自动化系统的第一个完整的通信标准体系。该协议不仅用于变电站内通信, 而且用于变电站和控制中心之间的通信。与传统通信协议体系相比, 有如下显著特点:
a、使用面向对象建模技术;
b、使用分布、分层体系;
c、使用抽象通信服务接口(ACSI) 、特殊通信服务映射SCSM
技术;
d、使用MMS 技术;
e、具有互操作性;
f、具有面向未来的、开放的体系结构。
三、IEC61850在变电站自动化中的应用
1、IEC61850推动变电站自动化技术的发展
随着IEC61850标准的发展,同时伴随信息安全、数据分析、非常规互感器技术等的成熟,在变电站综合自动化应用领域形成新的技术发展跨越,并在整个电力系统中形成梅特卡夫法则(Metcalf Law)发展效应。所谓梅特卡夫法则是指网络经济的价值等于网络节点数的平方,即网络产生和带来的效益将随着网络用户的增加而呈指数形式的增长。
IEC61850标准给变电站自动化技术带来了两个基本变化[1]:
(1)通信模式采用对等通信方式
对等通信模式P2P(Peer to Peer)可以实现任意两个设备之间直接通信,不管是否在同一变电站内,即GOOSE信息传输机制实现就地IED对等通信模式,及基于IP路由器的客户/服务器方式;
(2)基于XML的变电站配置语言
变电站配置语言SCL(Substation Configuration Language)是基于XML的语言,它可实现不同应用之间的逻辑数据自动连接,有效管理大量数据的传送。这种特性可以延伸到用通信模型CIM(Common Information Model)实现与电网调度之间的信息交互,同时,可以容易实现整定管理、基于状态监视的系统性数据分析等应用。
2、IEC61850促进数字化变电站技术的发展
随着IEC61850标准的颁布实施,同时伴随网络通信技术在电力系统应用中的普及和一次设备操作智能化技术的发展,为变电站自动化技术的应用和发展注入了新的推动力。“数字化变电站”和“智能电网”的概念已被逐步提出,在“十一五”期间作为智能电网基础的数字化变电站工程化试点应用将成为电网建设和变电站控制技术发展的新热点。数字化变电站在应用方面直接表现为变电站二次系统的信息应用模式发生巨大的变化。从某种意义上讲“数字化变电站”主要指变电站二次系统的“数字化”。因此,数字化变电站技术意味着变电站自动化系统将迈入一个新的发展平台,并逐步引领未来变电站自动化系统技术发展的趋势。
按照IEC61850实现的数字化变电站,其优点主要体现在减少占地面积、节省二次信号电缆,从而降低投资成本。对电力用户来说还可以方便地选用和更换不同厂家的设备。另外,IEC61850标准是面向对象建模,自下而上自描述,因此可避免数据的繁琐工作,具有运行维护方便等优点。
基于IEC61850标准的数字化变电站在国内外将越来越受到关注。在制定IEC61850的过程中,英国、德国、荷兰等国家都相应的建立了示范工程,用以推广、验证标准的理论体系和实现技术。目前国内已有多个基于IEC61850的变电站投入运行, 例如, 西安110 kV少陵变、广西500 kV桂林变、云南110 kV翠峰变、北京500 kV顺义变、西安110 kV阎良变,等[2]。
四、IEC61850标准在变电站自动化应用中的优点
1、实现变电站自动化系统集成的标准化
在IEC61850标准中使用了变电站描述语言,避免含糊的定义和误解;规范了设备制造商和系统集成商之间交换配置文件的标准格式和流程,缩短了变电站自动化系统的建立时间;实现了变电站自动化系统集成的标准化。
2、实现装置的互操作性
由于变电站自动化系统的发展,越来越要求控制电力过程的设备和系统实现集成系统的解决方案,要求自动化系统是开放的;在电力系统内要求设备和系统必需是互操作的、接口、协议和数据模型必需是兼容的, IEC61850系列标准的目的就是实现智能电子设备的互操作性,从而增加了用户对变电站智能电子设备的选择范围。
3、使变电站自动化系统独立于飞速发展的通信技术和网络技术
IEC61850标准采用抽象通信服务接口,使得和所采用的通信技术、协议栈无关,可以应对通信技术和网络技术迅猛发展的挑战,使得用户可以充分享受信息技术和网络技术迅速发展所带来的好处。
4、降低变电站自动化系统的工程费用
IEC61850使变电站自动化设备具有自描述、自诊断和即插即用的特性。极大地方便了系统的集成,降低了变电站自动化系统的工程费用。
5、给变电站运行维护带来方便
IEC61850采用自我描述在信息源处建模的方法,减少同一信息多处定义,限制多重数据管理,给投运、运行、维护、扩建带来方便,调试容易,可节约大量人力物力。
6、保护变电站自动化系统用户的长期投资
IEC61850规定了严格的扩展方法(自描述体系、名称字典和命名空间),使得将来设备的功能增加,也不会影响设备间的互操作性,保障了用户的利益;同时当变电站有新的设备加入时,只需更改变电站的配置文件,就可轻松实现变电站自动化系统的改造和升级。系统设备不依赖于选定的提供商,不同生产商提供的产品之间不存在兼容与否的问题。随着电子技术和IT技术的飞速发展,同一生产商不断推出的升级换代产品,新老产品之间也不存在兼容问题。IEC61850系列标准致力于实现一个长期适用的电力系统通信标准。在此情况下,可以预见IEC61850变电站自动化系统能在较长时期内存在,保障了用户的利益。
五、结论
IEC61850标准是目前关于电站自动化系统的第一个完整的通信标准体系,给变电站自动化技术带来新发展,同时基于IEC61850的数字化变电站技术将引领未来变电站自动化系统技术发展的趋势。IEC61850标准在变电站自动化系统实际应用中,可实现变电站自动化系统集成的标准化和装置的互操作性,使变电站自动化系统独立于飞速发展的通信技术和网络技术,降低变电站自动化系统的工程费用,给变电站运行维护带来方便,保护变电站自动化系统用户的长期投资,是面向未来的标准协议。
参考文献:
[1]高翔.数字化变电站应用技术[J].北京:中国电力出版社,2008.6-7
[2]周喜超,何世恩,刘峻.浅析IEC61850标准与数字化变电站[J].电力信息化,2008,6(12).
[3]杜宇.IEC61850变电站通信网络与系统实现的研究[硕士学位论文].华北电力大学(北京),2003.
[4]王昊.薄纯全.IEC61850标准研究.装备制造技术[J].2008,12:155-157.
[5]杨晟.IEC61850标准在变电站自动化中的运用.工业技术[J].2008,27:56-58.