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        基于IEC61850變電站自動化通信系統(tǒng)的研究

        2013-05-20 07:54:28姜瑩瑩

        摘要:變電站自動化的基本目標(biāo)是“四遙”功能的實現(xiàn),基于IEC61850通信協(xié)議,通過信號傳送由監(jiān)控主站對信息進(jìn)行集中分析與處理,最終實現(xiàn)變電站無人值守和遠(yuǎn)方監(jiān)控。

        關(guān)鍵詞:IEC61850變電站;自動化通信系統(tǒng);信息模型;數(shù)據(jù)建模

        中圖分類號:TM712 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1009-2374(2013)08-0124-02

        1 變電站自動化通信系統(tǒng)模型

        變電站自動化通信系統(tǒng)模型的體系結(jié)構(gòu)與層次結(jié)構(gòu)的模型不同,變電站系統(tǒng)模型在處理通信系統(tǒng)的不同區(qū)域的智能電子設(shè)備時,根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的接入點來區(qū)分該智能設(shè)備在哪個子網(wǎng)上進(jìn)行該設(shè)備的模型建立。

        通信子網(wǎng)把智能電子設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)接入點進(jìn)行關(guān)聯(lián),但不具備物理特性,當(dāng)變電站設(shè)備要通過網(wǎng)絡(luò)接入點連接通信子網(wǎng)時,所用到的網(wǎng)絡(luò)接入點應(yīng)該是變電站設(shè)備的一個邏輯上的地址,這個邏輯地址與物理端口地址映射,客戶端節(jié)點利用網(wǎng)絡(luò)接入點的邏輯地址訪問數(shù)據(jù)的不同屬性,從而建立不同節(jié)點之間的連接以及節(jié)點與服務(wù)器之間的連接。

        變電站通信系統(tǒng)中的通信子網(wǎng)是對邏輯節(jié)點連接的一個虛擬建模,只要通過正確的命名通信子網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)接入點以及尋找節(jié)點合理的連接方式,依然能夠建立與實際物理設(shè)備的有效關(guān)聯(lián)。網(wǎng)絡(luò)的接入點是通信模型和變電站物理設(shè)備之間的一個連接點。

        多個通信子網(wǎng)上可以運行不同的通信協(xié)議,如果將這些通信子網(wǎng)連接到一起則允許物理設(shè)備使用其中的子網(wǎng)攜帶任何一種協(xié)議也可以使用多種。在變電站通信網(wǎng)絡(luò)中路由器主要是為了實現(xiàn)對不同通信子網(wǎng)的服務(wù)器進(jìn)行訪問,一般情況下,在通信子網(wǎng)的客戶端只能訪問子網(wǎng)內(nèi)部的服務(wù)器,而不能對其他通信子網(wǎng)的服務(wù)器進(jìn)行訪問,把路由器加入到通信網(wǎng)絡(luò)中,就可以解決不同子網(wǎng)之間的訪問問題,需要注意的是路由器只允許對網(wǎng)絡(luò)層的服務(wù)進(jìn)行

        訪問。

        2 信息模型的建立

        信息模型的建立,可以使不同的應(yīng)用程序?qū)ψ冸娬镜臄?shù)據(jù)進(jìn)行重用、變更以及分享。使用信息模型的意義不僅僅存在于對象的建模,同時也在于對象間相關(guān)性的描述。

        IEC61850協(xié)議主要是利用虛擬的方法來對信息數(shù)據(jù)進(jìn)行建模,根據(jù)協(xié)議定義的模型通信方式,模型與模型之間再建立信息交換機(jī)制進(jìn)行通信。把變電站自動化系統(tǒng)中的實際設(shè)備虛擬成為建模中所用到的單位模型如節(jié)點、基站等。此外,建模的對象描述了系統(tǒng)中不同的實體、它們的行為以及它們之間(系統(tǒng)間)數(shù)據(jù)流動的方式,這些將幫助我們更好地理解系統(tǒng)。

        對于開發(fā)者和廠商來說,信息模型提供了必要的通用語言來表示對象的特性以及一些功能,以便進(jìn)行更有效的交流,如圖1所示:

        在上圖中,邏輯節(jié)點XCBR1對應(yīng)的是變電站中現(xiàn)實設(shè)備的斷路器,通過虛擬的建模方法所生成的多個邏輯節(jié)點關(guān)聯(lián)形成邏輯上的設(shè)備,邏輯節(jié)點對應(yīng)的子功能決定了節(jié)點應(yīng)該包含哪些具體信息如數(shù)據(jù)的屬性和數(shù)據(jù)間的服務(wù)。然后用SCL語言對上述建模生成的邏輯設(shè)備、邏輯節(jié)點、數(shù)據(jù)信息進(jìn)行配置,與實際變電站設(shè)備信息關(guān)聯(lián),使數(shù)據(jù)更真實和合理。

        2.1 邏輯節(jié)點和數(shù)據(jù)建模

        IEC61850-7-4中定義了約90種邏輯節(jié)點,這些邏輯節(jié)點覆蓋了變電站和饋線設(shè)備以及大多數(shù)公共應(yīng)用。每個邏輯節(jié)點由代表應(yīng)用特定意義的若干數(shù)據(jù)組成,如圖2所示。邏輯節(jié)點中的“Pos”中存放的數(shù)據(jù)是用來表示變電站設(shè)備的控制位置以及報告位置的狀態(tài)值。而“Mode”中的數(shù)據(jù)表示與變電站設(shè)備功能相映射的邏輯節(jié)點的當(dāng)前運行的方式,一共有四種方式:開、掛起、測試、關(guān),在IEC61850協(xié)議中這些數(shù)據(jù)信息都具有特定的含義。

        2.2 邏輯設(shè)備建模

        邏輯節(jié)點不僅僅要實現(xiàn)內(nèi)部通信,還要實現(xiàn)節(jié)點外部之間的通信,將邏輯設(shè)備加入到通信網(wǎng)絡(luò)中就可以解決邏輯節(jié)點外部通信的問題,邏輯設(shè)備包括邏輯節(jié)點以及內(nèi)部節(jié)點之間相互作用的行為,把邏輯設(shè)備中的所有邏輯節(jié)點進(jìn)行歸納,總結(jié)出節(jié)點所共有的特征,形成一個邏輯節(jié)點組,用于系統(tǒng)通信的連接或者測試,如圖3所示。

        圖中LLN0邏輯節(jié)點表示邏輯設(shè)備特定信息,LPHD物理設(shè)備邏輯節(jié)點表示物理設(shè)備特定信息。

        從功能視圖觀點看邏輯設(shè)備以這種方式構(gòu)建網(wǎng)關(guān)即邏輯設(shè)備是透明的,可以獨立地標(biāo)識每個邏輯設(shè)備的位置,不僅如此,變電站中物理設(shè)備的型號、工作參數(shù)等自身信息在邏輯設(shè)備中也進(jìn)行了標(biāo)識,物理設(shè)備包含邏輯設(shè)備,如圖4所示。

        3 結(jié)語

        本文主要對變電站自動化通信系統(tǒng)進(jìn)行了研究,分析了變電站自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式和變電站系統(tǒng)的基本通信結(jié)構(gòu),提出了基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)變電站數(shù)據(jù)信息的建模方法,使不同的電力設(shè)備進(jìn)行互相通信,實現(xiàn)設(shè)備的互

        操作。

        參考文獻(xiàn)

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        作者簡介:姜瑩瑩(1983—),女,遼寧丹東人,雞西大學(xué)電信系助教,研究方向:電子信息。

        (責(zé)任編輯:黃銀芳)

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