IEC61850在动态无功补偿中的应用研究

摘要

电压质量对于电力系统有着至关重要的作用，而电压与无功又有很大关系。因此，保证无功的平衡对于电力系统安全稳定的运行有着重要的意义。目前，动态无功补偿技术得到了广泛的应用，很多生产商的产品已能够在一定程度上满足平衡无功的需求。但现阶段的无功补偿方式主要是就地补偿，属于“点级”补偿。随着智能电网的快速发展，越来越需要多个无功补偿装置通过相互配合，实现更为高效合理的“系统级”补偿。然而，由于缺少一种统一的标准，互操作性差和通讯规约不流通的问题制约了生产商产品的发展。因此，将变电站自动化系统唯一国际标准IEC61850应用到无功补偿装置中，对动态无功补偿技术的发展具有重要意义，为实现智能电网环境下电力系统的安全稳定运行奠定了基础。
　　本文根据国家智能电网研究院项目《基于安普平台的IEC61850研究与应用》，对应用在巴西Rio Verde Norte站的无功补偿装置进行研究，基于IEC61850对其进行建模，生成配置文件，并最终实现通讯服务。
　　首先，本文介绍了IEC61850通讯协议的内容，详细分析了变电站的站控层、间隔层、过程层的分层信息模型，典型的数据自描述方法。研究了ACSI八大基本信息模型和他们对应的服务以及SCSM技术。
　　以应用在巴西Rio Verde Norte站的无功补偿装置为例，对其基本模型结构、主要功能、以及调节控制方法做了分析，总结出了无功补偿装置的主要功能需求，将其解耦为告警、测量、控制、保护和故障录波五个部分。采用面向对象的设计方法，将这些功能设计到无功补偿IED逻辑构件中，并给出了工程开发的步骤。
　　之后，本文根据标准中介绍的IEC61850信息模型，遵循建模的方法，依次从逻辑节点、数据、逻辑设备和服务器四个部分对无功补偿IED进行建模。最终得到包含S1、G1、M1三个访问点的服务器，以及LD0、CTRL、PROT、MEAS、RCD、PI、SVLD七个逻辑设备和大量逻辑节点数据等。通过介绍变电站配置描述语言SCL和六种SCL文件以及它们的工程配置流程，重点分析了无功补偿装置ICD/CID文件的构建方法，分别从Header段、Communication段、IED段和DataTypeTemplates段对无功补偿装置的SCL文件进行配置。
　　最后，本文对MMS进行了介绍，描述了利用MMS在客户端和服务器之间的通信流程以及IEC61850与MMS对象的映射关系。重点研究了MMS-EASE Lite软件包，编写相关函数实现IEC61850对象与MMS对象的转换，又通过datamap.cfg映射表，编写相关函数来完成数据的映射，然后分别在客户端与服务器端给出实现通讯的步骤，并最终完成了数据在客户端与服务器之间的传输。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景和意义

1．2 课题的研究现状

1．2．1 IEC 61850标准的研究历史及现状

1．2．2 IEC 61850标准在动态无功补偿技术应用中的研究现状

1．2．3 国家智能电网研究院对IEC61850的研究现状

1．3 IEC61850标准简介

1．3．1 IEC61850标准的主要内容

1．3．2 IEC61850标准的主要特点

1．4 本文的主要工作

第二章 符合IEC61850的无功补偿IED

2．1 概述

2．2 无功补偿装置简介

2．3 无功补偿IED的调节控制

2．3．1 调节控制方法

2．3．2 调节控制功能实现

2．4 无功补偿lED的功能需求

2．5 基于IEC61850的无功补偿IED设计方法

2．6 本章小结

第三章 基于IEC61850的无功补偿lED建模

3．1 IEC61850标准信息模型

3．1．1 IED抽象信息模型

3．1．2 IED抽象信息模型的实例化

3．1．3 建模的方法

3．2 无功补偿IED建模

3．2．1 无功补偿IED逻辑节点建模

3．2．2 无功补偿IED数据建模

3．2．3 无功补偿IED逻辑设备和服务器建模

3．3 无功补偿IED配置文件的构建

3．3．1 变电站配置描述语言

3．3．2 SCL文件类型及工程配置流程

3．3．3 无功补偿装置ICD／CID文件的构建

3．4 本章小结

第四章 无功补偿装置通讯的研究与实现

4．1 MMS通讯关键技术

4．1．1 MMS简介

4．1．2 MMS通讯流程

4．1．3 IEC61850与MMS的映射关系

4．2 无功补偿装置的通讯

4．2．1 服务器的创建

4．2．2 通讯服务的实现

4．3 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 全文总结

5．2 未来展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文

附录