IEC61850与IEC61970无缝通信技术研究与实现

摘要

随着计算机技术、通信技术和电力电子技术的不断进步,电力系统对信息共享和应用集成的需求越发迫切。为此,国际电工技术委员会(IEC)的第57技术委员会(IECTC57)制定了一系列标准,包括用于调度中心的IEC61970和用于变电站的IEC61850。这些标准采用了信息领域最前沿的技术,例如XML、UML、面向对象、组件技术等,涉及到建模技术、接口技术和通信技术。通过建立标准的、开放的电力系统信息模型,促进各应用间的互操作,降低生产和维护成本,提高系统可靠性。作为变电站自动化和调度自动化领域的唯一标准,IEC61850和IEC61970解决了变电站自动化系统和调度自动化系统内部的互操作问题。然而,如何集成IEC61850和IEC61970,构建电力企业无线通信体系的方法并没有标准化。
　　 本文从模型融合和通信映射入手,研究IEC61850与IEC61970无缝通信技术。通过分析IEC61850和IEC61970模型的结构和特点,从一次设备模型和二次设备模型2个方面阐述了IEC61850和IEC61970模型之间的异同,根据现有的技术条件,采用了一种可实施的、符合标准要求的模型映射方法。在该模型映射方法中,结合变电站主接线的特点,提出了一种通过分析站内设备的拓扑关系来识别出母线和母线类型的算法。此外,还研究分析了现有的IEC61850通信服务映射方案,介绍了完全符合IEC61850服务要求的特定通信服务映射方法——直接映射到TCP/IP协议栈。
　　 在上述研究成果的基础上,本文将远动网关机软件分为IEC61850客户端、IEC61850服务端和管理功能三个部分,由IEC61850客户端负责与变电站内各种智能电子设备通信,IEC61850服务端负责与远方控制中心进行通信,管理功能提供双机同步、主备切换、日志查询和任务管理等功能,各部分之间通过公用的消息总线进行交互。在IEC61850客户端和服务端程序与协议栈之间设计了独立的通信接口,从而真正做到通信与应用分离。同时引入访问视窗的概念,提出基于MVC模式的IEC61850服务结构,通过应用视窗和透明视窗为不同需求的远方客户提供高效和安全的接入服务。最后,详细介绍了远动网关机通信程序的实现方法。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 研究背景和现实意义

1．3 国内外研究现状

1．4 研究内容和目标

1．5 论文组织和章节安排

第二章 IEC 61850和IEC 61970标准介绍

2．1 引言

2．2 IEC 61850标准介绍

2．2．1 概述

2．2．2 标准的内容

2．2．3 变电站的信息分层结构

2．2．4 主要特点

2．2．5 IEC 61850的发展

2．3 IEC 61970标准介绍

2．3．1 产生的背景

2．3．2 标准的内容

2．3．3 公共信息模型(CIM)

2．3．4 组件接口规范(CIS)

2．4 本章小结

第三章 模型映射方法研究

3．1 引言

3．2 映射原则

3．3 一次设备模型映射

3．3．1 变电站

3．3．2 电压等级

3．3．3 间隔

3．3．4 母线

3．3．5 断路器

3．3．6 隔离开关

3．3．7 变压器

3．3．8 电容器和电抗器

3．3．9 发电机和电动机

3．3．10 端子和连接点

3．3．11 其他设备

3．4 二次设备模型映射

3．4．1 映射方法

3．4．2 常用模型映射表

3．4．3 映射示例

3．5 本章小结

第四章 直接映射到TCP／IP协议栈的特定通信服务映射

4．1 引言

4．2 通信服务映射分析

4．3 直接映射到TCP／IP

4．3．1 帧格式

4．3．2 通信服务

4．3．3 数据编码

4．4 本章小结

第五章 远动网关机软件设计

5．1 引言

5．2 软件架构

5．3 访问视窗设计

5．3．1 应用视窗

5．3．2 透明视窗

5．3．3 流量控制和信息安全

5．4 通信服务接口

5．4．1 客户端通信接口

5．4．2 服务器通信接口

5．4．3 通信服务

5．5 本章小结

第六章 远动网关机通信软件实现

6．1 引言

6．2 IEC 61850客户端程序

6．2．1 事件响应

6．2．2 连接管理和线程池

6．2．3 通信状态检测

6．2．4 报告服务

6．2．5 文件服务

6．3 IEC 61850服务程序

6．3．1 基于MVC模式的结构

6．3．2 数据层

6．3．3 视图层

6．3．4 控制层

6．4 本章小结

第七章 总结与展望

7．1 研究工作总结

7．2 后续工作展望

致谢

参考文献

附录A CAcsi响应函数接口

附录B 数据类