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摘 要：IEC61850協(xié)議體系標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)是未來(lái)數(shù)字化電力自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展方向，是數(shù)字化變電站系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。本方案采用GE公司過(guò)程層設(shè)備與數(shù)字監(jiān)控保護(hù)和北京德威特力通系統(tǒng)控制技術(shù)有限公司自主研發(fā)的監(jiān)控、通訊軟件系統(tǒng)，在110kV變電站進(jìn)行了數(shù)字化應(yīng)用。本項(xiàng)目產(chǎn)品必將在由傳統(tǒng)自動(dòng)化系統(tǒng)向數(shù)字化系統(tǒng)轉(zhuǎn)化方面發(fā)揮巨大作用，同時(shí)適用于傳統(tǒng)自動(dòng)化系統(tǒng)改造項(xiàng)目，為未來(lái)全面實(shí)現(xiàn)數(shù)字化變電站系統(tǒng)奠定技術(shù)基礎(chǔ)。
國(guó)際IEC委員會(huì)在充分考慮上述變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能和要求，特別是互操作性要求的基礎(chǔ)上，制定了變電站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)的通信標(biāo)準(zhǔn)體系IEC61850標(biāo)準(zhǔn)。它采用分層分布式體系、面向?qū)ο蟮慕＜夹g(shù)，使得數(shù)據(jù)對(duì)象的自描述成為可能，為不同廠商的IED實(shí)現(xiàn)互操作和系統(tǒng)無(wú)縫集成提供了有效的途徑。該標(biāo)準(zhǔn)的制定及其內(nèi)容已超出變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的范圍，將會(huì)擴(kuò)展到其他工業(yè)控制領(lǐng)域，成為基于通用網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)的工業(yè)控制的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前,國(guó)內(nèi)外電力設(shè)備生產(chǎn)商都在圍繞IEC61850開(kāi)展研究和應(yīng)用工作，并提出IEC61850的發(fā)展方向是實(shí)現(xiàn)“即插即用”，在工業(yè)控制通信上最終實(shí)現(xiàn)“一個(gè)世界、一種技術(shù)、一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)”。
變電站綜合自動(dòng)化10kV系統(tǒng)配置如圖2。
2.4網(wǎng)絡(luò)層
站控層網(wǎng)絡(luò)為以太網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為星型，網(wǎng)絡(luò)傳輸速率為10/100Mb/s，通訊介質(zhì)為光纖。它負(fù)責(zé)站控層各個(gè)設(shè)備、系統(tǒng)之間和來(lái)自間隔層的全部數(shù)據(jù)的傳輸和各種訪問(wèn)請(qǐng)求。其網(wǎng)絡(luò)協(xié)議符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)先進(jìn)的IEC61850，具有良好的開(kāi)放性。站控層網(wǎng)絡(luò)按雙光纖以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)配置、規(guī)模滿足工程遠(yuǎn)期要求。
網(wǎng)絡(luò)各級(jí)配備IEC61850網(wǎng)關(guān)設(shè)備對(duì)電站自動(dòng)化系統(tǒng)中電度表、直流屏等微機(jī)接口設(shè)備，進(jìn)行信息抽取和數(shù)據(jù)整合，實(shí)現(xiàn)電力信息的匯總、轉(zhuǎn)換和管理。
3.8事件處理機(jī)制
系統(tǒng)含有完善的事件記錄服務(wù)機(jī)制，任何對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)、通訊數(shù)據(jù)的事件傳送、現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)的變化報(bào)警、網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài)等均產(chǎn)生相應(yīng)的帶時(shí)間戳的事件，并可被歷史記錄，用戶可以訪問(wèn)和查詢這些記錄。特別對(duì)SOE事件，嚴(yán)格按電力系統(tǒng)的相關(guān)規(guī)定處理，事件的存儲(chǔ)、分類(lèi)、查詢及讀取十分方便。
4方案特點(diǎn)
4.1IEC61850保護(hù)配置特點(diǎn)
采用先進(jìn)的過(guò)程層設(shè)備，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化采樣和數(shù)字化微機(jī)保護(hù)。作為典型110kV電站僅需3面屏就可完成，對(duì)未來(lái)110kV電站自動(dòng)化系統(tǒng)的全數(shù)字化實(shí)現(xiàn)及電站自動(dòng)化升級(jí)改造具有重要的參考價(jià)值。裝置間GOOSE閉鎖功能的實(shí)現(xiàn)使全站總體運(yùn)行的安全性及可靠性提升到較高的水平。
4.2站內(nèi)通訊系統(tǒng)的高兼容性、高可靠性和接口的多樣化
作為無(wú)人值守自動(dòng)化的要求，采用嵌入計(jì)算機(jī)、觸摸屏完成各下游配電室就地監(jiān)控、數(shù)據(jù)集中和信息遠(yuǎn)傳功能。達(dá)到系統(tǒng)配置高可靠性和配置最優(yōu)。計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)采用工業(yè)級(jí)無(wú)風(fēng)扇、全密封，上架式19”的1U結(jié)構(gòu)，嵌入式安裝于主保護(hù)監(jiān)控屏上。
4.3與站外通訊接口
該功能由安裝于主保護(hù)監(jiān)控屏上嵌入計(jì)算機(jī)采用豐富的通訊接口來(lái)完成，采用以太網(wǎng)方式，按指定通訊規(guī)約，將電站運(yùn)行信息與遠(yuǎn)方信息系統(tǒng)互聯(lián)通訊。
4.4本項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)在國(guó)內(nèi)達(dá)到以下幾個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新成果：
第一個(gè)以完整數(shù)字化IEC61850-9-2實(shí)現(xiàn)的變電站過(guò)層應(yīng)用項(xiàng)目
第一個(gè)110kV變電站實(shí)際實(shí)現(xiàn)站內(nèi)GOOSE功能應(yīng)用
5未來(lái)展望
隨著電子式互感器及智能化開(kāi)關(guān)設(shè)備技術(shù)的發(fā)展，使得一次設(shè)備與二次設(shè)備可通過(guò)光纖以太網(wǎng)交換信息。電子式互感器具有體積小、無(wú)鐵芯、因此無(wú)飽和現(xiàn)象，且線性度好，可輸出信號(hào)直接與IEC接口。智能開(kāi)關(guān)除了具有開(kāi)關(guān)設(shè)備的基本功能，還具有數(shù)字化接口、在線監(jiān)視、智能控制等一系列的高智能化功能。未來(lái)變電站IEC61580的模式如圖5所示。
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圖5未來(lái)IEC61850模式
6總結(jié)
IEC61850協(xié)議體系標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)是未來(lái)電力自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展方向，是數(shù)字化變電站系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的重要而基本的內(nèi)容。國(guó)家電力公司已將IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的推廣和應(yīng)用作為近年重大應(yīng)用項(xiàng)目列入國(guó)家電力發(fā)展規(guī)劃中。
數(shù)字化變電站應(yīng)用中面臨新老自動(dòng)化系統(tǒng)交替、互聯(lián)共存的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，在電力自動(dòng)化系統(tǒng)基于IEC61850通信標(biāo)準(zhǔn)化、通信協(xié)議轉(zhuǎn)換方面進(jìn)行研究和應(yīng)用，能促進(jìn)電力自動(dòng)化的標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。緩解長(zhǎng)期困擾電力自動(dòng)化系統(tǒng)用戶和設(shè)備制造商的系統(tǒng)設(shè)備聯(lián)接和系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)問(wèn)題。將來(lái)能適應(yīng)國(guó)際電力自動(dòng)化系統(tǒng)通信技術(shù)的發(fā)展，及時(shí)提高電力自動(dòng)化系統(tǒng)通信協(xié)議體系對(duì)“IEC61850標(biāo)準(zhǔn)”的適應(yīng)性。“IEC61850標(biāo)準(zhǔn)”全面在我國(guó)電力行業(yè)推廣實(shí)施會(huì)有一個(gè)過(guò)程，但它對(duì)推進(jìn)變電站數(shù)字化的發(fā)展將產(chǎn)生重大而長(zhǎng)遠(yuǎn)的影響。
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