基于IEC61850的变电站电能量采集终端建模与配置研究

摘要

针对变电站内因不同厂家的智能电子装置采用的通信协议、应用程序接口、数据描述方式等缺乏统一的标准，导致的装置之间难于实现互操作性、配置繁琐又浪费资源的现场。国际电工委员制定并发布了IEC 61850标准《变电站网络与通信协议》，我国也配套分册发布等同的电力行业标准DL/T 860，以实现变电站智能设备的互操作性。基于IEC 61850标准，并引入光电式或电子式互感器和智能断路器等，实现基于工业以太网的智能电子设备的联网，是最近几年大量试点的数字化变电站的主要实践内容。
　　 IEC 61850标准是IEC TC57制定的关于变电站自动化系统通信网络和系统的标准，是全世界唯一的变电站网络通信标准，也将成为数字化变电站的新建和改造，以及实现电力系统无缝通信体系标准。IEC 61850标准设计思想先进，实现了智能电子装置的互操作性、系统功能自由分配、站内系统的开放性和稳定性，并保证站内和站间数据传输的准确性、实时性。
　　 在IEC 61850标准推出之前，目前变电站应用的常规电能量采集终端ERTU(Energy Remote Terminal Unit)普遍采用串行通信规约，而变电站自动化系统普遍采用以太网通信方式，使得ERTU设备无法直接接入到变电站自动化系统中，需要通过公用信息管理机等设备转接，既增加了可能的故障点，又增加了调试和维护的工作量。通过IEC 61850标准，变电站数字化ERTU可以通过以太网接口采集数字化电能表并对数据进行存储、转发，使数据传输至变电站网络，实现信息共享。
　　 笔者首先简单介绍了IEC61850标准，包括该标准的发展历史以及国内外的研究现状，分析了数字化ERTU应用前景和建模意义。
　　 其次，介绍了ERTU装置的功能、特点和应用背景，以及课题建模所需的通信数据。另外，阐述了数字化电能表的功能，并结合IEC 61850标准，分析了数字化ERTU在数字化变电站中的作用，并对未来数字化电能量采集系统的发展趋势作出分析。
　　 然后，通过研究IEC 61850标准的体系结构和分析标准的先进技术特点，以浙江创维工程自动化有限公司参与浙江绍兴110kV大侣变的数字化ERTU科研项目为依托，以数字化ERTU装置为例，遵循IEC 61850标准提出的面向对象核心建模思想为基础，结合实际通信数据提出完整的符合标准的信息模型及具体实现，包括逻辑节点建模、数据对象建模、逻辑设备建模和通信服务建模(数据集、服务和报告)。作为数字化变电站基础的IEC61850并没有完全覆盖变电站电能量采集的全部测量量，因此本文基于IEC61850标准的扩展原则，扩充定义了一个公共数据(CDC)类FEE、新的一组数据对象和一个逻辑节点MEEE，完整地建立了ERTU的对象模型，并进行了实例化。
　　 另外，通过研究变电站配置语言SCL(Substation Configuration Language)分析SCL对象模型和建立符合SCL规范的ERTU SCL模型，还使用Java语言开发出ERTU配置工具，并作出简单介绍。
　　 最后，总结了项目工作重点，指出不足之处，并展望了IEC 61850标准的应用前景。