基于IEC61850的变压器智能电子测量设备的设计

摘要

IEC61850标准是由国际电工委员会第57技术委员会于2004年颁布的、应用于变电站通信网络和系统的国际标准。当前电力系统中,对变电站自动化的要求越来越高,为方便变电站中各种IED的管理以及设备间的互联,就需要一种通用的通信方式来实现。IEC61850提出了一种公共的通信标准,通过对设备的一系列规范化,使其形成一个规范的输出,实现系统的无缝连接。基于IEC61850的变压器智能电子测量设备有许多优良的性能。遵循统一的通讯协议使设备与设备之间的通信更容易和方便,为不同厂商的智能设备IED实现互操作和系统无缝集成提供了有效的途径。为了适应变电站自动化技术的迅速发展,IEC以UCA2.0的数据模型和服务为基础,参考和吸收了已有的许多相关标准,制定了关于变电站自动化系统的第一个完整的国际通信标准体系IEC61850。标准通过采用面向对象建模、抽象通信服务接口、XML等先进技术,同时特殊通信服务映射等机制的引入,使得标准能适应通信技术的飞速发展而保持稳定性。本文的主要工作如下:本文从变压器测量技术出发,介绍了局部放电测量、油色谱测量、铁芯接地电流测量、套管测量的方法和重要性。本文根据220kv油浸式变压器测量的要求对其进行建模,详细定义了各种监测功能所涉及到的逻辑节点和逻辑节点中的数据对象,规定了访问数据的服务。本文介绍了IEC61850的核心内容:mms核心服务,smv报文和goose报文的发送与接收。并从采集层、通信层、数据层和应用层上展示了一套变压器在线监测系统的构成。工程实践表明基于IEC61850的变压器智能电子测量设备具有比传统变压器电子测量设备更易兼容,互操作更方便,数据处理能力更强等特点。

目录

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论

1.1 传统变压器电子测量设备的局限性

1.2 基于iec61850的变压器智能电子测量设备的特点

1.3 本文研究目的及意义

1.4 国内外研究水平

1.5 论文主要研究内容与章节

第2章 变压器测量的关键参数

2.1 局部放电

2.2 油中溶解气体(油色谱)

2.3 铁芯接地电流

2.4 套管

2.5 本章小结

第3章 变压器智能电子设备(IED)建模

3.1 建模总体原则

3.1.1 物理设备建模原则

3.1.2 服务器(Server)建模原则

3.1.3 逻辑设备(LD)建模原则

3.1.4 逻辑节点(LN)

3.1.5 逻辑节点类型定义

3.1.6 数据对象类型定义

3.1.7 数据属性类型定义

3.1.8 取代模型

3.1.9 模型的描述

3.2 逻辑节点(LN)实例建模

3.2.1 LN实例化建模原则

3.2.2 定值建模

3.2.3 LN实例化建模要求

3.2.4 录波与录波报告模型

3.2.5 开关状态监测信息模型

3.3 IED建模实例

3.3.1 建模工具

3.3.2 部分xml展示

3.4 服务

3.4.1 关联服务

3.4.2 数据读写服务

3.4.3 报告服务

3.4.4 控制服务

3.4.5 取代服务

3.4.6 定值服务

3.4.7 文件服务

3.4.8 日志服务

3.5 配置

3.5.1 总体要求

3.5.2 配置流程

3.5.3 监测设备配置

3.6 本章小结

第4章 变压器测量ied通信的实现

4.1 串口通信

4.1.1 串口通讯协议的制定

4.1.2 VC开发平台下串口通讯的实现方法

4.1.3 具体过程

4.1.4 串口数据读写

4.2 mms制造报文规范

4.2.1 互操作性

4.2.2 独立性

4.3 GOOSE报文

4.3.1 GOOSE报文的特点

4.3.2 GOOSE具体模型和服务关系

4.3.3 GOOSE的模型主要指GOOSE控制块

4.3.4 GOOSE服务

4.3.5 GOOSE控制定义

4.3.6 GOOSE服务映射

4.4 Smv报文

4.5 本章小结

第5章 变压器在线监测系统的设计

5.1 通信层

5.1.1 数据传输通信结构

5.1.2 通信设备

5.2 数据层

5.2.1 数据库性能指标

5.2.2 XML数据处理

5.2.3 数据规范

5.2.4 数据接口

5.2.5 数据描述

5.2.6 数据库设计技术

5.2.7 数据安全与备份

5.3 应用层

5.3.1 平台总体业务描述

5.3.2 子功能描述

5.3.3 系统架构

5.3.4 程序设计

5.3.5 运行环境

5.4 本章小结

第6章 工作总结和展望

6.1 论文工作总结

6.2 研究展望

参考文献

致谢