基于iec61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化變電站通信技術(shù).研究

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1、山東大學(xué)碩士學(xué)位論文1緒論隨著現(xiàn)代電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，電網(wǎng)容量不斷擴大，實時信息傳送量成倍增多，對調(diào)度自動化系統(tǒng)和廠站自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信提出了更高的要求。變電站自動化系統(tǒng)的傳輸規(guī)約和傳輸網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化，是實現(xiàn)可靠快速通信的保證。目前變電站自動化系統(tǒng)通信規(guī)約的情況是：一個普通的變電站使用的產(chǎn)品可能是南瑞、東方電子、許繼、四方：ABB或GE，采用的規(guī)約可能是CDT、60870．5．10I、102、103、104、Tase2。幾乎每個產(chǎn)品供應(yīng)商都具有一套自己的標(biāo)準(zhǔn)，整個電網(wǎng)里運行的規(guī)約就可能達(dá)到上百種。于是當(dāng)一個變電站需要將不同廠商的產(chǎn)品集成到一個系統(tǒng)時，就不得

2、不花很大的代價做通信協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置，這樣，一方面增加了系統(tǒng)成本，另一方面增加了系統(tǒng)和后期維護的復(fù)雜性，同時也降低了系統(tǒng)的可靠性。因此，用戶和廠商迫切希望有關(guān)權(quán)威組織制定出統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，使不同廠商的產(chǎn)品具有互操作性(Interoperation)，使系統(tǒng)集成變得簡單方便。所謂互操作性，指的是同一廠家或不同廠家的多個智能電子設(shè)備具有交換信息并使用這些信息進行正確協(xié)同操作的能力。IEC61850就是關(guān)于變電站自動化系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)的國際標(biāo)準(zhǔn)。制定IEC61850主要目的就是使不同制造廠商的產(chǎn)品具有互操作性，使它們可以方便地集成到一個系統(tǒng)中去，能夠在各種自動化系

3、統(tǒng)內(nèi)部準(zhǔn)確、快速地收集，處理并傳送從發(fā)電廠、變電站到最終用戶接口的各種實時信息。該標(biāo)準(zhǔn)對于現(xiàn)在和將來的變電站自動化系統(tǒng)發(fā)展將產(chǎn)生重大影響，將是今后電力系統(tǒng)無縫通信體系的基礎(chǔ)，國內(nèi)外各大電力公司、研究機構(gòu)都在積極調(diào)整產(chǎn)品研發(fā)方向，力圖和新的國際標(biāo)準(zhǔn)接軌，以適應(yīng)未來的發(fā)展方向。1．1IEC61850標(biāo)準(zhǔn)制定的背景變電站綜合自動化是將變電站的二次設(shè)備經(jīng)過功能組合和優(yōu)化沒計，利用先進的計算機技術(shù)，現(xiàn)代電力電子技術(shù)，通信技術(shù)和信號處理技術(shù)實現(xiàn)對變電站的主要設(shè)備和輸、配電線路的自動監(jiān)視、測量，自動控制和微機保護，以及調(diào)度通信等綜合性的自動化功能。變電站綜合自動化系統(tǒng)

4、由微機監(jiān)控，微機保護，電能質(zhì)量和自動控制等多個子系統(tǒng)組成。子系統(tǒng)則由能夠進行功能處理和通信的智能電子設(shè)備(IED)組成。變電站綜合自動化系統(tǒng)的應(yīng)用使得變電站通信不只是變電山東大學(xué)碩十學(xué)位論文站和控制中心之間的通信。還包括變電站內(nèi)IED之間的通信。目前比較常用的變電站通信規(guī)約有：1．IEC60870．5．101／104：基本遠(yuǎn)動任務(wù)的配套標(biāo)準(zhǔn)，定義了變電站之間以及變電站和控制中心之間的遠(yuǎn)動設(shè)備實現(xiàn)互操作性需要的功能性要求。IEC60870．5．101采用了增強性能的三層結(jié)構(gòu)，為變電站和調(diào)度中心之間的信息傳輸制定了標(biāo)準(zhǔn)。而IEC60860．5．104則是IE

5、C60870．5．101采用標(biāo)準(zhǔn)的傳輸協(xié)議子集的網(wǎng)絡(luò)訪問協(xié)議，通過TCP協(xié)議實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸遠(yuǎn)動信息。2．IEC60870．5．102：電力系統(tǒng)電能計量傳輸規(guī)約。3．IEC60870．5．103：繼電保護設(shè)備信息接口配套標(biāo)準(zhǔn)，主要目的是為了在變電站或廠站中，不同繼電保護設(shè)備(或間隔單元)和控制系統(tǒng)之間達(dá)到互換的目的。4．DNP3．0．-是由美國IEEE的電力工程協(xié)會PES在IEC的基礎(chǔ)之上制定的美國國家標(biāo)準(zhǔn)，它的應(yīng)用領(lǐng)域與IEC60870．5相同，主要是為了實現(xiàn)遠(yuǎn)動設(shè)備和系統(tǒng)的互操作性。5．UCA2．0(UtilityCommunicationArchite

6、cture)：在控制中心和廠站都采用MMS協(xié)議，因此可以支持互操作性。UCA2．0與以前電力系統(tǒng)協(xié)議的不同之處在于它采用了設(shè)備和設(shè)備組件的對象模型。這些模型定義了公共數(shù)據(jù)格式、標(biāo)識、控制等，用于變電站和饋線設(shè)備，如開關(guān)，變電站和繼電器。模型描述了大部分公共設(shè)備功能的標(biāo)準(zhǔn)行為(互操作性)。由于變電站內(nèi)功能的實現(xiàn)需要使用不同通信協(xié)議的眾多生產(chǎn)廠商的設(shè)備共同參與配合完成．多種協(xié)議的采用使的不同廠商的設(shè)備問通信必須通過大量的協(xié)議轉(zhuǎn)換來完成，這增加了通信成本，影響系統(tǒng)的實時性，而且專用設(shè)備和規(guī)約的使用，也降低了用戶選擇系統(tǒng)解決方案的靈活性．不利于系統(tǒng)的升級和擴展。

7、因此，變電站綜合自動化系統(tǒng)對開放式通信標(biāo)準(zhǔn)要求追在眉睫。為了適應(yīng)變電站自動化技術(shù)的快速發(fā)展，從1995年起，IECTC57成立了3個工作組lO，11，12(WGl0／11／12)負(fù)責(zé)制定IEC61850標(biāo)準(zhǔn)。3個工作組分工明確：WGl0負(fù)責(zé)變電站數(shù)據(jù)通信協(xié)議的整體描述和總體功能要求的定義；WGll負(fù)責(zé)變電站層與間隔層之間數(shù)據(jù)通信的定義：WGl2負(fù)責(zé)過程層與間隔層之間數(shù)據(jù)通信的定義。1999年3月，3個工作組提出了IEC61850委員會草案(CD，CommitteeDraft)，并于2003年陸續(xù)出版。IEC61850參考和吸收了已有的許多相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，總結(jié)了

8、變電站自動化發(fā)展的歷史和未來趨勢，到目前為止已經(jīng)成為關(guān)于變電站綜合自動化系統(tǒng)完整