电力系统通讯协议及IEC61850体系的研究与应用

摘要

变电站自动化技术发展很快，国内外厂商相继推出了多种变电站自动化系统的产品。而目前一个普通的变电站使用的产品可能是多家公司的产品，在国际化的，统一的变电站自动化系统通信协议体系标准--IEC61850还未建立的时候，由于没有统一标准或规范，各厂商使用的网络和通信协议各式各样、互不兼容。几乎每个产品供应商都有一套自己的标准，整个电网里运行的通信协议就可能达到上百种。当需要对某个变电站进行自动化监控设计时，就必须对该变电站所使用的产品的通讯规约很熟悉，才可以完成整个系统的构建。 文章首先以研究生学习阶段所开发的变电站监控系统为对象，分析其中几种不同的设备和所使用的不同通信协议，以及应用方法进行了介绍。内容包括： (1)变电站设备和线路保护仪表WXH-8B的应用，使用3720ACM通信协议，该协议为厂商自定的。 (2)变电站计量仪表，多功能电能表，使用DL/T645-1997国标电度表规约。 (3)实时测控仪表YD2100以及保护测控一体的Sepam1000系列仪表，使用工业测控领域应用广泛的ModBus通信协议。 在总结分析以上协议过程后，探索性的对IEC61850标准进行分析研究，研究内容包括：标准的介绍、标准的核心内容、标准的实现过程，以及初步对应用该标准的变电站自动化系统的实现进行探索研究。其中主要有变电站应用和通信网络、变电站配置描述语言SCL、客户端应用程序实现方式等。

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第一章 概述

1.1 变电站自动化系统通信网络的现状

1.2 电力通信协议的发展

1.2.1 通信协议的含义

1.2.2 通信协议的应用现状

第二章 传统通信协议分析及实际的运用处理

2.1 3720ACM协议在保护仪表中的分析和应用

2.1.1 3720ACM协议介绍

2.1.2 3720ACM协议分析

2.1.3 3720ACM协议在WXH-8B保护仪表中的应用

2.2 多功能电能表通讯规约的分析

2.2.1 协议内容介绍

2.2.2 协议的应用分析

2.3 ModBus通信协议在电力仪表中应用分析

2.3.1 ModBus通信协议简介

2.3.2 ModBus通信协议应用举例

2.4 本章小结

第三章 IEC61850协议体系的研究分析

3.1 IEC61850介绍

3.2 IEC61850标准中的几个重要术语

3.3 IEC61850标准的核心内容

3.3.1 信息分层技术

3.3.2 面向对象的开放性自我描述

3.3.3 采用与网络独立的抽象通信服务接口ACSI

3.3.4 面向对象的统一建模技术

3.3.5 电力系统和IED的配置管理

3.4 IEC61850标准的实现过程

3.4.1 功能的建模过程

3.4.2 数据的建模

3.4.3 通信服务的映射

3.4.4 变电站自动化系统工程与一致性测试

3.5 本章小结

第四章 IEC61850协议应用研究

4.1 IEC61850的研究历程及现状

4.2 引入IEC61850后的变电站自动化系统

4.3 变电站自动化系统抽象模型

4.4 变电站应用与通信网络

4.5 变电站配置描述语言(SCL)

4.5.1 XML技术

4.5.2 SCL的语法形式

4.5.3 SCL对象模型与自我描述的实现

4.5.4 SCL信息的配置过程

4.6 客户端应用程序的实现

4.6.1 接入方式

4.6.2 兼容方式

4.6.3 完全方式

4.7 本章小结

第五章 结语

5.1 总结

5.2 不足之处和有待完成的工作

参考文献

在攻读硕士学位期间发表的论文及取得的科研成果

致 谢