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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-dateIEC61850标准在变电站自动化系统中的应用-图文(精)IEC61850标准在变电站自动化系统中的应用-图文(精)第 27卷第 1期2010年 2月供 用 电IEC 61850标准在变电站自动化系统中的应用刘 双 , 戴 斌(国家电网公司电力科学研究院 /南瑞集团 南京中德保护控制系统有限公司 , 南京 210003摘 要 :IEC 61850标准是目前关于变电站通
2、信网络与系统的国际标准 , 是变电站无缝通信最佳解决方案的 依据 。 介绍了上海世博轴变电站自动化系统的结构 、 功能 , 以及基于 IEC 61850标准上海世博轴变电站自动 化系统的特点 。关键词 :变电站自动化 ; IEC 61850; 无缝通信中图分类号 :TM76 文献标识码 :B 文章编号 :1006-6357(2010 01-3Application of IEC 61850Standard in Substation Automation SystemL IU S huang , DA I B in(State Grid Electric Power Research Inst
3、itute/NARI Corporation , Nanjing Sino 2GermanProtection &Substation Control Systems Ltd. ,Nanjing 210003Abstract :At present IEC 61850standard is an international for and system of substation , and is the basis of the best solution for The article describes the structure and function of automation s
4、ystem substation , as well as the features of IEC 61850based automationK ey w ords :substation communication , 为建 立变电站自动化系统站内通信网络的开放性 、 兼 容性 , 一个最好的办法和途径 , 就是采用标准的通 信协议以实现各装置间的无缝通信 。IEC 61850标准是目前变电站自动化的通信 国际标准 , 为变电站自动化系统所要完成的监视 、 控制和继电保护等功能提供了完整的信息模型及 相关服务 122。IEC 61850标准采用面向对象的建模技术 , 每个智能电子设备 (IE
5、D 包含若干服务器 , 每个 服务器本身又包含若干逻辑设备 。逻辑设备包含逻辑节点 , 逻辑节点包含数据 对象 。 数据对象则是由数据属性构成的公用数据 类的命名实例 。IEC 61850采用面向对象的数据自描述 , 传 输到接收方的数据都带有自我说明 , 不需要再对 数据进行工程物理量对应 、 标度转换等工作 , 简化 了数据的管理和维护 。本文结合上海世博轴变电站自动化系统工 程 , 探讨 IEC 61850标准在变电站自动化系统中 的应用 。 1 上海世博轴变电站自动化系统的功能 上海世博轴变电站是一座 35/10kV 变电 站 , 位于上海世博园区的核心区 , 是园区的供电枢 纽 。
6、世博轴变电站连同 4座 10kV 开关站和 5座 10/0. 4kV 配电站 (全为地下站 , 实现为整个世 博园区供电 。上海世博轴变电站自动化系统实现以下功 能 。1 微机保护功能 。对所有的电气设备进行 保护 , 包括线路保护 、 主变压器保护 、 电容器保护 , 站用变压器保护以及备用电源自投等安全自动装 置 。2 数据采集与处理功能 。 包括状态数据 、 模 拟数据和脉冲数据的采集与处理 。3 事件记录及故障录波测距 。事件记录包 含保护动作序列记录 , 开关跳合记录 ; 变电站故障 录波由微机保护装置兼作记录及测距计算 , 再将 数字化的波形及测距结果送监控系统由监控系统 存储和分
7、析 。4 控制与操作功能 。使操作人员可通过后 94刘 双 , 等 :IEC 61850标准在变电站自动化系统中的应用台监控机对断路器 、 隔离开关 , 变压器分接开关 , 电容器组投切实行远方操作 。5 防误闭锁功能 。6 自诊断功能 。自动化系统内各插件具有自诊断功能 , 并能将数据送往后台控制机和远方 调度中心 。7 数据统计和记录功能 。包括断路器动作 次数 、 输电线路的有功功率与无功功率 、 变压器的 有功功率与无功功率 、 母线电压的最大值与最小 值及其时间等 。8 远动功能 。 包括常规的遥测 、 遥信 、 遥控 、 遥调 , 以及保护定值的远方监视 、 修改与故障录波 及测距
8、的远方传输等 。图 1 上海世博轴变电站综合自动化系统结构2 上海世博轴变电站自动化系统的结构IEC 61850标准将变电站自动化系统从逻辑上分成变电站层 、 间隔层与过程层 。上海世博轴 变电站综合自动化系统结构如图 1所示 , (变电站层与间隔层 分布式结构 。 采用传统的一次设备 , 变电站内保护 、 测控装置直接以以太网星形 组网 , 以便于扩展 。 同时 , 配置多路通信协议转换 器 (网关 , 采集变压器温控器 、 智能仪表 、 直流屏 、 柴油发 电 机 组 、 不 间 断 电 源 (U PS 、 应 急 电 源 (EPS 等设备信息 , 并能兼容各种设备通信协议 , 便于其他自
9、动化系统联网 。 自动化系统采用全站SN TP (简单网络时间协议 网络统一对时方式 ,在楼宇自动化 (BA 系统设置独立的 GPS (全球定 位系统 。 2. 1 变电站层变电站层由以下系统组成 。1 后台监控系统 。采用南京中 德公 司的 NZD2100系统 , 具备 IEC 61850Client 接口 , 完成与 IEC 61850设备的信息采集和处理功能 , 并 在此基础上有一定扩展 , 如程控 、 “ 五防” 一体化 、 电压无功自动控制 (VQC 、 保护管理等功能。 监控 软件采用 Windows 2000操作系统 ,SQL Server 数 据库 , 基于客户机 /服务器体系
10、结构 。2 前置处理系统 。 采用 NZD2200通信及数 据处理装置 , 具有 4个 10/100Mbp s 以太网接 口 、 18个 RS 2232/422/, 整机采用低 , 所有板件支 Windows XP 操 提供 IEC 61850Client 服务 , 直接 。同时 , 通过 IEC 101、 IEC 104、 Modbus 等规约与 BA (楼宇自动化 系统 通信 。3 网络交换机 。在基于 IEC 61850标准变 电站自动化系统中 , 交换机肩负着连接变电站层 和间隔层设备的通信枢纽作用 。交换机的选型 、 组网非常重要 , 需要选用支持 IEC 61850标准的 工业级以
11、太网交换机 。 交换机选择 RJ 245以太网 接口 , 通过星型网进行互联 , 实现变电站全部信息 的高速无缝传输 。5刘 双 , 等 :IEC 61850标准在变电站自动化系统中的应用2. 2 间隔层间隔层设备包括保护测控装置和其他智能设 备 。1 保护测控装置 。 采用西门子公司 SIPRO 2 TEC 4系列 7S J 68、 7U T61型微机综合保护测控 装置 , 所有装置均直接安装在开关柜上 , 设备通信 全部采用 RJ 245接口汇聚于站内基于 IEC 61850标准的工业级以太网交换机 。7S J 68型微机综合保护测控装置提供完整的 过流和速断保护 、 电压和频率保护 、
12、断路器失灵保 护等 。 测控功能包括重合闸 、 故障报警 、 断路器操 作次数及开断电流统计 、 同期检测 、 事件及故障录 波 、 各种电量及需量的测量 。7U T61型微机综合保护测控装置提供变压 器差动保护 、 过流保护 、 断路器失灵保护等 。 测控 功能包括故障报警 、 断路器操作次数及开断电流 统计 、 事件及故障录波 、 各种电量及需量的测量 。 2 其他智能设备。 主要包括直流屏、 表、 变压器温控器等 , 这些智能设备采用通信协议 ,标准的信息格式 , ( 与监控 中心之间的 IEC 。3 基于 IEC 61850标准自动化系统的特点3. 1 互操作性世博轴变电站自动化系统集
13、成了许多家公司 的设备 , 按照 IEC 61850标准 , 这些设备可以互联 交换信息 。 互联互通试验表明 , 所有设备全部通 过测试 。 这样 , 基于 IEC 61850标准 , 既保证了系 统互联的一致性和标准化 , 也大大降低了系统集 成的费用 , 减少了系统集成商和产品供应商在实 际工程的现场工作量 , 缩短了工程工期 。3. 2 功能自由分布IEC 61850标准定义了通用变电站事件 (Ge 2 neric Substation Event , GSE 模型 , 而 GSE 的面 向通用对象的变电站事件 (Generic Object Orien 2 ted Substatio
14、n , GOOSE 报文结构支持由数据集 组织的公共数据交换 。 GOOSE 为功能的自由分 布提供了基础 。 综合自动化系统基于 GOOSE 机 制实现了间隔层的逻辑闭锁 , 由此大量减少了二 次电缆的设计 、 施工 、 调试工作 , 有效解决了二次 回路电磁干扰 、 寄生回路等问题 。 3. 3 可扩充性IEC 61850标准面向变电站自动化的所有应 用 , 全面支持信息扩充 。上海世博轴变电站的自 动化系统采用面向对象的建模技术和面向对象的 数据自描述 , 以适应应用自动化功能的需要和发 展 , 满足应用开放互操性要求 。3. 4 长期稳定性为了适应历史的 、 目前的和未来的通信技术 ,
15、 IEC 61850标准对通信服务采用了抽象定义的方 法 , 即抽象通信服务 , 而将具体的通信协议应用以 特定通信服务映射加以规定 , 适应了通信技术的 发展变化 。 由于标准本身是相对稳定的 , 从而使 标准具有长期稳定性 , 而抽象通信服务接口 (AC 2 SI 把应用接口和具体实现彻底分离 , 从而使标准 应对今后网络通信 , , 只需要修 (SCSM 部分就可, 大大提高了通信网络的适应 能力 。4 结语IEC 61850标准实现是未来电力自动化系统 的发展方向 , 是数字化变电站自动化系统的基础 。 变电站自动化系统基于 IEC 61850标准 , 将 缓解长期困扰电力自动化系统用
16、户以及设备制造 商的系统设备连接和系统联网问题 , 由此带来巨 大的经济效益 。参考文献1 任雁铭 , 杨奇逊 . IEC 61850通信协议体系介绍和分 析 J.电力系统自动化 ,2000,24(8 :62264.2 吴在军 , 胡敏强 . 基于 IEC 61850标准的变电站自动 化系统研究 J.电网技术 ,2003,27(10 :61265. 3 贾 巍 . 配电网自动化体系结构和通信方式的研究 J.供用电 ,2008, (3 .收修改稿日期 :2009年 12月刘 双 (1977- , 硕士 , 工程师 , 从事电力系统自动化方面 的工作戴 斌 (1966- , 工程师 , 从事电力系统自动化方面的工 作15-