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摘要： 在对基于IEC60870标准传统变电站和基于IEC61850标准现代变电站的结构体系进行比较分析后，对基于IEC61850标准的变电站智能监测模型中的功能建模和数学建模的重难点进行归纳总结。最后，对IEC61850标准中如何实现IED设备间数据信息共享和互操作的技术措施进行认真分析研究。
关键词： IEC61850；变电站；智能电子设备IED；功能建模；数据建模
中图分类号：TM764文献标识码：A文章编号：1671－7597（2011）0620057－01
由于变电站自动化系统功能和装置的复杂性，加上用户功能需求的多样性，使得在变电站实际工程应用中需要根据不同功能配置的程序文档较多，按照IEC61850标准，变电站智能监测系统需要提供变电站系统配置器和智能电子设备IED配置器两种模型，以便于工程实际应用中对系统定值配置文档的新建和修改。这样可以通过直接修改系统配置器对应配置文件就可以实现不同智能电子设备IED的增减，有效解决了传统只有修改系统程序才能实现的功能，从而增强了变电站综合自动化系统的运行灵活可靠性。虽然基于IEC61850标准的变电站综合自动化系统有效提高了变电站运行调度自动化水平，但是由于我国变电站中普遍存在基础配套设施没有跟上IEC61850标准要求的问题，即变电站智能电子设备IED间的互操作性能、功能匹配性能等方面还有待进一步提高，尤其是智能电子设备IED功能模型、数学模型、以及设备配置等方面，还是我国变电站综合自动化系统研究的重点和难点，具有非常重要的研究意义。
1 基于IEC61850标准变电站逻辑组成架构
基于IEC61850标准的变电站综合自动化系统具有过程层、间隔层、以及变电站层三层逻辑架构，各层设备内部以及层与层间通过高速网络通信通道进行数据信息资源共享，从而大大提高了变电站系统的综合自动化水平。基于IEC61850标准的现代变电站与基于IEC60870标准的传统变电站，其逻辑架构体系比较如图1所示：
a）基于IEC60870标准变电站 b）基于IEC61850标准变电站
图1变电站逻辑组成架构体系
从图1可知，基于IEC61850的变电站综合自动化系统主要利用MU或智能单元，将一次系统所需采集的系统运行模拟量和电气设备开关量就地采取数字化处理，也就是说利用MU或智能单元对变电站过程层和间隔层间的数据信息采集模式进行技术升级，并在通信媒介方面采用光纤电缆代替了传统的控制电缆，不仅提高了层与层间数据信息传输的速率和容量，同时光纤网络具有较强抗干扰能力，从而有效提高了变电站通信数据的可靠性和精确性。
2 基于IEC61850标准IED建模核心技术
变电站IEC61850标准的颁布实施，为智能电子设备IED的研发提供了一个系统测验规范标准，从而实现不同厂家不同智能电子设备IED在同一局域网络上或通信通道上完成数据信息资源的共享互操作，不仅降低了变电站自动化系统建设的投资成本，同时提高了通信质量的实时性、可靠性和精确性。变电站IEC61850标准采用相应语言对变电站中的各种功能对象
进行详细规范描述，并通过通信语言配置管理，实现不同智能电子设备间的互操作。
2.1 功能建模
为了满足变电站综合自动化集成系统实时通信数据资源共享的需求，尤其将自由分散分布的功能进行统一分配调度，系统中各功能单元均按最小功能逻辑单元分解成不同逻辑节点，并且这些逻辑功能节能可以驻留在一个或同类型多个物理对象设备中。各个功能逻辑节点之间通过逻辑连接LC（Logical Connect）进行数据信息资源交换共享，在功能模型中，逻辑连接是一种虚连接。当变电站监测系统在运行过程中，由于一些通信数据不涉及到任何调节控制功能，仅仅与物理设备本身有关，如电气设备铭牌信息，但这些信息又会为变电站运行管理人员提供相关运行调度决策信息，因此对设备这些信息建立一个特殊的逻辑节点LNO，用以指定实物的特定信息，为系统可视化系统提供重要组态仿真信息。系统在对每一个逻辑节点进行数据提取时，该逻辑节点就会根据程序语言要求完成对应数据信息进行服务，自动检查所接收数据信息的完整性、实时性、和准确性。
2.2 数据建模
为了满足变电站中各类智能电子设备IED间互操作性要求，通过功能建模形成的逻辑节点必须能够按照系统运行要求，动态对程序进行解码并处理接收的数据（包括描述语言的语法和语义），并采取对应通信服务，即要求逻辑功能节点内的数据信息必须按照语言定义描述进行标准规范化处理。在变电站IEC61850标准中，按照抽象通信服务接口ACSI层、公共数据类CDC层、以及兼容逻辑节点类和数据类层三层，规范了各功能逻辑节点内数据对象和逻辑节点内数据信息的标识。正是在系统数据建模过程中，对逻辑节点对象数据以及通信行为进行了规范化系统化处理，才能保证由最小逻辑功能节点LN组成的智能电子设备IED与系统保护、控制、测量等功能间数据信息实时通信共享，实现不同IED间的互操作。基于IEC61850变电站智能监测系统数据建模三层架构体系如图2所示：
图2数据建模三层结构体系
变电站中一个类（单元）的每个模型实例均具有对应属性类型集，同时又按数据功能具有属性值固定定义集，从而利用改变实力对应的一个或多个数据属性值，实现不同智能电子设备IED间增加或删减变化完成系统
模型的建立。
3 结束语
基于IEC61850的变电站智能监测系统是变电站自动化系统建设发展的重要趋势，它要求变电站自动化系统中各智能电子设备IED按照IEC61850标准统一的通信规约和数据信息资源交换格式，实现不同IED间数据资源的共享和互操作。IEC61850标准中的总体架构体系、功能建模、数据建模等为变电站智能监测模型的建设提供重要规范标准，从而使得各IED设备间具有良好的通用性和互操作性，大大提高了变电站综合自动化系统运行可靠性和精确性。
参考文献：
[1]志良、刘万顺、杨奇逊，一种遵循IEC 61850标准的MU同步的实现新方法[J].电力系统自动化，2004，28（11）：57-61.
[2]邹晓玉、王浩、吴晓博，IEC61850标准中SCL语言的几个实践应用问题探讨[J].电力系统自动化，2006，30（10）：77-51.
[3]胡道徐、李广华，IEC61850通信冗余实施方案，电力系统自动化，2007，31（8）：100-102.
关键词： IEC61850；变电站；智能电子设备IED；功能建模；数据建模
中图分类号：TM764文献标识码：A文章编号：1671－7597（2011）0620057－01
由于变电站自动化系统功能和装置的复杂性，加上用户功能需求的多样性，使得在变电站实际工程应用中需要根据不同功能配置的程序文档较多，按照IEC61850标准，变电站智能监测系统需要提供变电站系统配置器和智能电子设备IED配置器两种模型，以便于工程实际应用中对系统定值配置文档的新建和修改。这样可以通过直接修改系统配置器对应配置文件就可以实现不同智能电子设备IED的增减，有效解决了传统只有修改系统程序才能实现的功能，从而增强了变电站综合自动化系统的运行灵活可靠性。虽然基于IEC61850标准的变电站综合自动化系统有效提高了变电站运行调度自动化水平，但是由于我国变电站中普遍存在基础配套设施没有跟上IEC61850标准要求的问题，即变电站智能电子设备IED间的互操作性能、功能匹配性能等方面还有待进一步提高，尤其是智能电子设备IED功能模型、数学模型、以及设备配置等方面，还是我国变电站综合自动化系统研究的重点和难点，具有非常重要的研究意义。
1 基于IEC61850标准变电站逻辑组成架构
基于IEC61850标准的变电站综合自动化系统具有过程层、间隔层、以及变电站层三层逻辑架构，各层设备内部以及层与层间通过高速网络通信通道进行数据信息资源共享，从而大大提高了变电站系统的综合自动化水平。基于IEC61850标准的现代变电站与基于IEC60870标准的传统变电站，其逻辑架构体系比较如图1所示：
a）基于IEC60870标准变电站 b）基于IEC61850标准变电站
图1变电站逻辑组成架构体系
从图1可知，基于IEC61850的变电站综合自动化系统主要利用MU或智能单元，将一次系统所需采集的系统运行模拟量和电气设备开关量就地采取数字化处理，也就是说利用MU或智能单元对变电站过程层和间隔层间的数据信息采集模式进行技术升级，并在通信媒介方面采用光纤电缆代替了传统的控制电缆，不仅提高了层与层间数据信息传输的速率和容量，同时光纤网络具有较强抗干扰能力，从而有效提高了变电站通信数据的可靠性和精确性。
2 基于IEC61850标准IED建模核心技术
变电站IEC61850标准的颁布实施，为智能电子设备IED的研发提供了一个系统测验规范标准，从而实现不同厂家不同智能电子设备IED在同一局域网络上或通信通道上完成数据信息资源的共享互操作，不仅降低了变电站自动化系统建设的投资成本，同时提高了通信质量的实时性、可靠性和精确性。变电站IEC61850标准采用相应语言对变电站中的各种功能对象
进行详细规范描述，并通过通信语言配置管理，实现不同智能电子设备间的互操作。
2.1 功能建模
为了满足变电站综合自动化集成系统实时通信数据资源共享的需求，尤其将自由分散分布的功能进行统一分配调度，系统中各功能单元均按最小功能逻辑单元分解成不同逻辑节点，并且这些逻辑功能节能可以驻留在一个或同类型多个物理对象设备中。各个功能逻辑节点之间通过逻辑连接LC（Logical Connect）进行数据信息资源交换共享，在功能模型中，逻辑连接是一种虚连接。当变电站监测系统在运行过程中，由于一些通信数据不涉及到任何调节控制功能，仅仅与物理设备本身有关，如电气设备铭牌信息，但这些信息又会为变电站运行管理人员提供相关运行调度决策信息，因此对设备这些信息建立一个特殊的逻辑节点LNO，用以指定实物的特定信息，为系统可视化系统提供重要组态仿真信息。系统在对每一个逻辑节点进行数据提取时，该逻辑节点就会根据程序语言要求完成对应数据信息进行服务，自动检查所接收数据信息的完整性、实时性、和准确性。
2.2 数据建模
为了满足变电站中各类智能电子设备IED间互操作性要求，通过功能建模形成的逻辑节点必须能够按照系统运行要求，动态对程序进行解码并处理接收的数据（包括描述语言的语法和语义），并采取对应通信服务，即要求逻辑功能节点内的数据信息必须按照语言定义描述进行标准规范化处理。在变电站IEC61850标准中，按照抽象通信服务接口ACSI层、公共数据类CDC层、以及兼容逻辑节点类和数据类层三层，规范了各功能逻辑节点内数据对象和逻辑节点内数据信息的标识。正是在系统数据建模过程中，对逻辑节点对象数据以及通信行为进行了规范化系统化处理，才能保证由最小逻辑功能节点LN组成的智能电子设备IED与系统保护、控制、测量等功能间数据信息实时通信共享，实现不同IED间的互操作。基于IEC61850变电站智能监测系统数据建模三层架构体系如图2所示：
图2数据建模三层结构体系
变电站中一个类（单元）的每个模型实例均具有对应属性类型集，同时又按数据功能具有属性值固定定义集，从而利用改变实力对应的一个或多个数据属性值，实现不同智能电子设备IED间增加或删减变化完成系统
模型的建立。
3 结束语
基于IEC61850的变电站智能监测系统是变电站自动化系统建设发展的重要趋势，它要求变电站自动化系统中各智能电子设备IED按照IEC61850标准统一的通信规约和数据信息资源交换格式，实现不同IED间数据资源的共享和互操作。IEC61850标准中的总体架构体系、功能建模、数据建模等为变电站智能监测模型的建设提供重要规范标准，从而使得各IED设备间具有良好的通用性和互操作性，大大提高了变电站综合自动化系统运行可靠性和精确性。
参考文献：
[1]志良、刘万顺、杨奇逊，一种遵循IEC 61850标准的MU同步的实现新方法[J].电力系统自动化，2004，28（11）：57-61.
[2]邹晓玉、王浩、吴晓博，IEC61850标准中SCL语言的几个实践应用问题探讨[J].电力系统自动化，2006，30（10）：77-51.
[3]胡道徐、李广华，IEC61850通信冗余实施方案，电力系统自动化，2007，31（8）：100-102.