基于IEC61850-90-1的广域保护通信研究

摘要

利用电网多点信息，改善传统继电保护性能的广域继电保护系统受到国内外学者广泛关注。同时，自2008年起，国外学者也开始了对广域保护系统通信标准的研究。2010年3月，IECTC57工作组正式发布了IEC61850-90-1技术报告，用于将IEC61850的应用范围拓展到变电站与变电站之间通信。基于IEC61850-90-1变电站间通信标准建立广域保护系统的数据模型和通信服务模型，对建立开放性、标准化的广域保护通信系统具有重要的理论意义和实际意义。
　　 本文首先通过研究广域电流差动保护和方向比较保护算法，基于IEC61850标准扩展新的广域保护逻辑节点，并遵循IEC61850-90-1采用隧道通信机制建立了基于站间通信的广域保护信息模型。然后对广域方向比较保护IED模型类进行详细设计，并采用C++语言构建IED信息模型实体。接着从变电站三个功能层对广域保护IED进行了通信服务建模，并重点描述了站间通信的服务模型，即GoCB服务模型的MMS映射方法，针对站间通信采用隧道技术，给出MMS映射后的服务实现方法。最后在Windows平台上，采用Microsoftvisualstudio2010作为开发环境，实现站间通信的模拟IED软件开发。该软件由界面、IED实体以及GOOSE(geneticobjectorientedsubstationevents)报文处理模块三部分组成。GOOSE报文处理模块主要实现站间通信实时服务SendGOOSEMessage：采用本文所建立的IED模型实体完成GOOSE报文的组装，通过BER编码完成GOOSE报文到MMS映射，采用重发机制并利用Winpcap开发包实现编码报文由应用层直接发送至链路层的功能。最后，对GOOSE通信功能进行了验证，证实其符合IEC61850及MMS规范。
　　 本文基于广域保护算法及隧道通信机制，从信息建模和通信服务建模两方面对涉及站间通信的广域保护IED建立较为完整的信息模型，并通过编码函数的实现了GOOSE实时性服务，对建立符合IEC61850-90-1标准的广域保护通信系统具有一定理论和实际意义。