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摘要：在智能水电厂中，IEC61850是主要的技术基础，它对智能化电厂通信系统基础结构做出了明确的规定，可是，因为考虑到标准的简便性，IEC61850标准对应用于水电厂自动化系统的通信模式、内容等规定过于狭窄，没有针对各项内容作出合理的解释，严重影响了该项标准的使用。所以，本文对此专门进行了研究，提出了通信配置模式和方法，以此促进IEC61850标准在智能水电厂的广泛使用。
关键词：IEC61850；协议；配置方法；通信模式；智能水电厂
最近几年，智能电网得到了大规模的建设，水电厂机组存在的一些问题也随之显现了出来，比如协调能力和优化能力不足。目前，水电厂因为缺少完善的信息标准，使得水电厂通信体系越来越复杂化，信息在采集期间需要经过多方面转换；再加上信息采集和传输稳定性不够，为水电厂监控和大坝安全监测等各种系统的连接增加了难度，因此，影响了其运行。我国研究人员根据这一现状，提出了开展智能化水厂的方针，进而制定出有效措施，解决水电厂存在的缺陷。
1.研究背景
智能化水电厂，主要是指在适应智能电网协调需求的基础上，以信息数字化为主，采取智能电子设备，自主完成控制功能，实现水电厂生产的稳定性和可靠性。和之前传统的水电厂相比较而言，智能化电厂具有很大一部分优势，它能够实现统一的通信模式，有效改进水电厂自动化系统的结构。当前，我国在智能水电厂研究上，主要注重于系统架构、数据以及应用等方面的内容；本文重点分析了传统水电厂自动化系统和智能水电厂自动化系统的区别，论述了该项标准在智能化电厂中的应用情况，提出了相应的配置方法，进而促进IEC61850标准在智能水电厂的良好应用。
2.分布式通信模式
在水电厂测控中，包含的设备类型有很多，分别为调速器、发电机保护、智能电表等。在传统的水电厂自动化系统中，可以采取不用的方式，将现地控制单元收集的测量点划分为两种类型。第一测量点，主要来自于网络连接到各类测控装置；它包含两种通信方式，（1）前置机模式；在现地控制单元中，可以配置工控机，负责和各现地测控设备通信，完成总线模式和通信协议的转换，再采用监控系统软件平台。（2）通信管理模式；通过采取通信管理装置和通信模块等设备，可以完成现地测控装置通信功能。第二测量点，采集连接一次设备的信号电缆。在智能化水厂运行中，具备数据采集、传输以及执行功能的智能电子装置将会替换掉各种传统的二次设备，對于传统的一次设备，将会被测量数字化、控制网络化的设备所替换。因为智能设备自身具有网络通信能力，所以，可以在现地建立不同设备的通信网络。针对以上网络，在安装智能设备和智能电子装置的时候，只需要在IEC61850规定标准上进行信息建模，便可以准确实现网络通信之间的相互性。在该分布式通信模式下，所有设备都可以连接厂站层网，系统进而呈现扁平化发展形状，在不反复开展通信程序的基础上，实现智能设备和智能电子装置之间的通信情况。
智能水电厂新型通信模式表明，所有智能设备和智能电子装置要在遵循IEC61850原则上进行统一建模，实现智能设备和智能电子装置之间的有效转换和操作。该类型的分布通信方式不再过度依靠于传统通信管理设备，从而减少了各个测控装置和监控系统通信的中间阶段，保证了通信的稳定性，减少了通信的时间差距。另外，因为所有智能设备和智能电子装置都遵循的是IEC61850标准，这样一来，各个设备便可以直接进行通信，从而避免了通信程序的频繁开发，缩短了系统设计所需时间。
传统的水电厂一般是采用信号电缆方式，以此连接机组现地LCU和调速系统，通过不断发送功脉冲信号给调速系统，用于调节机组。该种通信模式，需要将有功设定值发送给LCU，然后利用LCU和调速系统共同完成，以此调节机组有功负荷。在机组有机负荷调节期间，需要借助LCU和调速系统之间的通信展开控制，所以机组有功负荷调节时间比较长，同时，水电机组无功调节也存在此种现象。在智能水电厂分布式通信模式下，机组调速器等自动化设备都是直接和厂房层网连接到一起的，这样的话，就可以采取网络通信方式给调速器发送设定值，由调速器自主完成机组的有功、无功调节过程。由于不再采取传统的现地LCU、调速器等调节方式，从一定程度上提升了智能水电厂机组调节的速度和准确性。因此，在智能化水电厂中，采用智能设备、智能电子装置新型分布式通信方式，可以有效的缓解传统现地通信装置的稳定性问题，避免了现地通信装置失效。单一的智能设备和智能电子装置的失效情况对部分测控功能有一定的影响，从而可以看出，这有利水电厂自动化系統的稳定。
3 通信网络结构
IEC61850标准在功能相对独立的原则上规划的，多个逻辑节点逐渐形成逻辑设备，每个智能设备或者智能电子装置都包含一个逻辑设备。在IEC61850标准中，并没有明确定义水电厂中应该使用智能设备还是智能电子装置，它主要是由自动化厂商通过逻辑节点来确定智能设备和智能电子装置的功能。对于水电厂自动化系统本身而言，需要多加考虑水电厂规模、特征等因素，从而确定智能设备和智能电子装置的数量。目前，主要任务便是确定逻辑设备在智能装置之间的关系。为了更加明确的体现出智能水电厂中的通信网络，以只安装有一台水电机组的小型智能水电厂为例加以说明，图（1）所示是小型水电厂实现控制功能使用的各类型智能电子装置：
上图（1）为某水电厂的通信网络结构图。各个智能电子装置之间采用IEC61850标准的MMS相互交换指令，利用IEC61850标准发送跳闸命令，根据采样值获得数据。逻辑设备则是根据功能分布在各个智能电子装置上。在安装多台水轮发电机组的大型水电厂中，一般都是以水电组为主要的单位配置。各LCU能够脱离上位机系统，自主监视相应的水电机组，以此控制和调节各个功能。在智能水电厂中，智能设备逐渐替换了传统装置，它虽然改变了单台机组测控之间的信息交流方式，也确定了信息交流内容，可是，各台机组的现地控制系统仍然处于独立的状态中。对此，要依照每台机组单元方式来进行管理。其中，IEC61850还表明，如果过层之间没有大量的信息交换时，那么就要在各个间隔之间建立相对独立的网络，防止网络性能发生下降现象。
4 通信协议体系
智能化水电厂现地通信要以IEC61850为标准，该项标准可以保证信息的有效性，实现不同厂家智能设备的相互操作。IEC61850标准利用抽象服务通信接口和通信服务映射，
实现了通信内容和协议之间的分离，这样一来，能够推动通信技术的不断发展，acsi主要为智能电子装置提供抽象通信服务的一种接口，比如连接、数据传输、设备控制等。IEC61850主要用于分布式智能设备和智能电子装置的连接上，它并不适合作为大系统互联的通信协议中。在智能水电厂管理中，要想实现管控系统和消防系统等系统的相互通信，必须选择61970标准，实现系统之间的信息集成。
5、结语
本文从理论点出发，重点分析了IEC61850标准应用于智能化水电厂中的方法，以此确定IEC61850通信模式的可行性。
参考文献：
[1]李涛；姜波；；基于VB6.0的S7-200系列PLC与PC机通信实现[J]；仪器仪表用户；2012.01期
[2]孙亚洲；王龙；；电力系统SDH通信模式方案设计与实现[J]；中国新通信；2010.13
[3]仰恒光；琚长江；；串行总线上两种通信模式的融合[J]；低压电器；2010..1
关键词：IEC61850；协议；配置方法；通信模式；智能水电厂
最近几年，智能电网得到了大规模的建设，水电厂机组存在的一些问题也随之显现了出来，比如协调能力和优化能力不足。目前，水电厂因为缺少完善的信息标准，使得水电厂通信体系越来越复杂化，信息在采集期间需要经过多方面转换；再加上信息采集和传输稳定性不够，为水电厂监控和大坝安全监测等各种系统的连接增加了难度，因此，影响了其运行。我国研究人员根据这一现状，提出了开展智能化水厂的方针，进而制定出有效措施，解决水电厂存在的缺陷。
1.研究背景
智能化水电厂，主要是指在适应智能电网协调需求的基础上，以信息数字化为主，采取智能电子设备，自主完成控制功能，实现水电厂生产的稳定性和可靠性。和之前传统的水电厂相比较而言，智能化电厂具有很大一部分优势，它能够实现统一的通信模式，有效改进水电厂自动化系统的结构。当前，我国在智能水电厂研究上，主要注重于系统架构、数据以及应用等方面的内容；本文重点分析了传统水电厂自动化系统和智能水电厂自动化系统的区别，论述了该项标准在智能化电厂中的应用情况，提出了相应的配置方法，进而促进IEC61850标准在智能水电厂的良好应用。
2.分布式通信模式
在水电厂测控中，包含的设备类型有很多，分别为调速器、发电机保护、智能电表等。在传统的水电厂自动化系统中，可以采取不用的方式，将现地控制单元收集的测量点划分为两种类型。第一测量点，主要来自于网络连接到各类测控装置；它包含两种通信方式，（1）前置机模式；在现地控制单元中，可以配置工控机，负责和各现地测控设备通信，完成总线模式和通信协议的转换，再采用监控系统软件平台。（2）通信管理模式；通过采取通信管理装置和通信模块等设备，可以完成现地测控装置通信功能。第二测量点，采集连接一次设备的信号电缆。在智能化水厂运行中，具备数据采集、传输以及执行功能的智能电子装置将会替换掉各种传统的二次设备，對于传统的一次设备，将会被测量数字化、控制网络化的设备所替换。因为智能设备自身具有网络通信能力，所以，可以在现地建立不同设备的通信网络。针对以上网络，在安装智能设备和智能电子装置的时候，只需要在IEC61850规定标准上进行信息建模，便可以准确实现网络通信之间的相互性。在该分布式通信模式下，所有设备都可以连接厂站层网，系统进而呈现扁平化发展形状，在不反复开展通信程序的基础上，实现智能设备和智能电子装置之间的通信情况。
智能水电厂新型通信模式表明，所有智能设备和智能电子装置要在遵循IEC61850原则上进行统一建模，实现智能设备和智能电子装置之间的有效转换和操作。该类型的分布通信方式不再过度依靠于传统通信管理设备，从而减少了各个测控装置和监控系统通信的中间阶段，保证了通信的稳定性，减少了通信的时间差距。另外，因为所有智能设备和智能电子装置都遵循的是IEC61850标准，这样一来，各个设备便可以直接进行通信，从而避免了通信程序的频繁开发，缩短了系统设计所需时间。
传统的水电厂一般是采用信号电缆方式，以此连接机组现地LCU和调速系统，通过不断发送功脉冲信号给调速系统，用于调节机组。该种通信模式，需要将有功设定值发送给LCU，然后利用LCU和调速系统共同完成，以此调节机组有功负荷。在机组有机负荷调节期间，需要借助LCU和调速系统之间的通信展开控制，所以机组有功负荷调节时间比较长，同时，水电机组无功调节也存在此种现象。在智能水电厂分布式通信模式下，机组调速器等自动化设备都是直接和厂房层网连接到一起的，这样的话，就可以采取网络通信方式给调速器发送设定值，由调速器自主完成机组的有功、无功调节过程。由于不再采取传统的现地LCU、调速器等调节方式，从一定程度上提升了智能水电厂机组调节的速度和准确性。因此，在智能化水电厂中，采用智能设备、智能电子装置新型分布式通信方式，可以有效的缓解传统现地通信装置的稳定性问题，避免了现地通信装置失效。单一的智能设备和智能电子装置的失效情况对部分测控功能有一定的影响，从而可以看出，这有利水电厂自动化系統的稳定。
3 通信网络结构
IEC61850标准在功能相对独立的原则上规划的，多个逻辑节点逐渐形成逻辑设备，每个智能设备或者智能电子装置都包含一个逻辑设备。在IEC61850标准中，并没有明确定义水电厂中应该使用智能设备还是智能电子装置，它主要是由自动化厂商通过逻辑节点来确定智能设备和智能电子装置的功能。对于水电厂自动化系统本身而言，需要多加考虑水电厂规模、特征等因素，从而确定智能设备和智能电子装置的数量。目前，主要任务便是确定逻辑设备在智能装置之间的关系。为了更加明确的体现出智能水电厂中的通信网络，以只安装有一台水电机组的小型智能水电厂为例加以说明，图（1）所示是小型水电厂实现控制功能使用的各类型智能电子装置：
上图（1）为某水电厂的通信网络结构图。各个智能电子装置之间采用IEC61850标准的MMS相互交换指令，利用IEC61850标准发送跳闸命令，根据采样值获得数据。逻辑设备则是根据功能分布在各个智能电子装置上。在安装多台水轮发电机组的大型水电厂中，一般都是以水电组为主要的单位配置。各LCU能够脱离上位机系统，自主监视相应的水电机组，以此控制和调节各个功能。在智能水电厂中，智能设备逐渐替换了传统装置，它虽然改变了单台机组测控之间的信息交流方式，也确定了信息交流内容，可是，各台机组的现地控制系统仍然处于独立的状态中。对此，要依照每台机组单元方式来进行管理。其中，IEC61850还表明，如果过层之间没有大量的信息交换时，那么就要在各个间隔之间建立相对独立的网络，防止网络性能发生下降现象。
4 通信协议体系
智能化水电厂现地通信要以IEC61850为标准，该项标准可以保证信息的有效性，实现不同厂家智能设备的相互操作。IEC61850标准利用抽象服务通信接口和通信服务映射，
实现了通信内容和协议之间的分离，这样一来，能够推动通信技术的不断发展，acsi主要为智能电子装置提供抽象通信服务的一种接口，比如连接、数据传输、设备控制等。IEC61850主要用于分布式智能设备和智能电子装置的连接上，它并不适合作为大系统互联的通信协议中。在智能水电厂管理中，要想实现管控系统和消防系统等系统的相互通信，必须选择61970标准，实现系统之间的信息集成。
5、结语
本文从理论点出发，重点分析了IEC61850标准应用于智能化水电厂中的方法，以此确定IEC61850通信模式的可行性。
参考文献：
[1]李涛；姜波；；基于VB6.0的S7-200系列PLC与PC机通信实现[J]；仪器仪表用户；2012.01期
[2]孙亚洲；王龙；；电力系统SDH通信模式方案设计与实现[J]；中国新通信；2010.13
[3]仰恒光；琚长江；；串行总线上两种通信模式的融合[J]；低压电器；2010..1