周祥

（河南龍源許繼科技發(fā)展股份有限公司，河南鄭州450000）

高壓設備狀態(tài)監(jiān)測智能組件建模技術研究

周祥

（河南龍源許繼科技發(fā)展股份有限公司，河南鄭州450000）

對高壓設備狀態(tài)監(jiān)測智能組件建模技術進行了研究。實踐表明：該技術成功實施后可大大降低高壓設備檢修率，具有良好的推廣前景。

在線監(jiān)測；IE C61850；PM U系統(tǒng)；遠動系統(tǒng)

1 概述

2009年5月，國家電網(wǎng)公司提出了立足自主創(chuàng)新，以統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標準、統(tǒng)一建設為原則，建設以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，各級電網(wǎng)協(xié)調發(fā)展，具有信息化、自動化、互動化特征的統(tǒng)一堅強智能電網(wǎng)的發(fā)展目標。高壓智能設備作為智能變電站的重要組成部分，它的可靠性直接關系到電網(wǎng)能否正常、高效、經濟的運行。

高壓設備智能化作為智能電網(wǎng)的重要組成部分，是變電站主要設備與智能電網(wǎng)進行信息互動的基礎，也是區(qū)別傳統(tǒng)電網(wǎng)的主要標志之一。根據(jù)國家電網(wǎng)公司智能變電站高壓設備智能化的基本思想，智能化變電站在線監(jiān)測系統(tǒng)要完成設備狀態(tài)監(jiān)測參量的統(tǒng)一采集、就地存儲、綜合分析評估、標準化接口輸出，并實現(xiàn)在變電站自動化系統(tǒng)中的可視化顯示，通過自動化系統(tǒng)實現(xiàn)變電站關鍵設備與上級電網(wǎng)間的數(shù)據(jù)互通以及信息協(xié)同互動，為優(yōu)化設備狀態(tài)檢修策略及基于設備實時狀態(tài)信息的全壽命資產管理提供支持。這就要求在國際IEC 61850標準[1]模型基礎上進行統(tǒng)一信息建模和服務建模，對所建立的信息模型作擴展，對具體的邏輯節(jié)點、數(shù)據(jù)節(jié)點進行分析研究。因此，高壓設備狀態(tài)監(jiān)測智能組件建模技術是實現(xiàn)變電站高壓設備智能化亟待攻克的關鍵技術。

2 高壓設備狀態(tài)監(jiān)測智能組件建模技術研究

2.1 高壓設備狀態(tài)監(jiān)測智能組件簡介

高壓設備狀態(tài)監(jiān)測智能組件包括分IED和主IED，狀態(tài)監(jiān)測中的各分IED按照監(jiān)測功能分布設置，主要實現(xiàn)設備實時數(shù)據(jù)采集和運行工況監(jiān)視的狀態(tài)監(jiān)測功能，主IED裝置則按照間隔分布設置，支持IEC 61850協(xié)議，可實現(xiàn)分IED與主IED之間、主IED與變電站信息一體化平臺之間的無縫連接，可定期將設備狀態(tài)監(jiān)測綜合分析結果上傳信息一體化平臺，在監(jiān)控后臺進行設備狀態(tài)綜合分析結果的可視化展示，分析結果上傳上級主站，實現(xiàn)電網(wǎng)與變電站主要設備之間的協(xié)同互動。智能組件為實現(xiàn)基于狀態(tài)檢測的設備全壽命周期綜合管理[2]提供基礎數(shù)據(jù)支持，為設備檢修策略方案制定提供輔助決策。

2.2 基于IEC61850標準的一體化信息模型體系結構

模型體系是智能變電站業(yè)務應用的核心，它提供無縫連接61850協(xié)議支持。智能變電站模型體系具有以下特點：

1）變電站系統(tǒng)采用設備功能建模，實現(xiàn)與61850的無縫連接。2）建立系統(tǒng)知識模型體系以更方便簡潔的系統(tǒng)建模，支持不同領域模型體系的擴展，例如可以擴展一次設備類型、邏輯間隔類型以支持工業(yè)以及其它的應用領域。3）構建在一體化信息模型基礎上的SCADA業(yè)務處理。獨立建立策略模型，處理策略建立業(yè)務處理組件庫，可以實現(xiàn)更容易的擴展業(yè)務。

2.3 基于IEC61850建模技術的具體實現(xiàn)方案

該技術方案采用一種基于變電站繼電保護通用模型，與現(xiàn)有基于國際IEC 61850標準的數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)完全兼容的建模方法，將高壓設備（變壓器、斷路器、避雷器等）在線監(jiān)測系統(tǒng)的所有對象看作一個整體，采用一個名為PROT的Logic Device（以下簡稱LD）模型，遙信量采用GGIO類通用過程I/O模型的邏輯節(jié)點建模，遙測量采用MMXN類相別無關量通用模型的邏輯節(jié)點建模，均符合變電站繼電保護通用模型，與現(xiàn)有基于國際IEC 61850標準的數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)無縫連接，具備完善的自描述功能，采用國際IEC 61850標準MMS（Manufacturing Message Specification）服務報文傳輸，可與基于國際IEC 61850標準的數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)直接通信，與國內外主流監(jiān)控系統(tǒng)完成了一致性規(guī)約測試。

3 具體實施方式

3.1 系統(tǒng)配置

根據(jù)國際IEC61850標準統(tǒng)一規(guī)定，采用面向對象的建模方法對整個電力系統(tǒng)進行統(tǒng)一建模，包括采用分層分類思想建立的基本信息模型和對基本信息模型進行操作的其它服務模型。

方案整體采用一個名為PROT的LD模型，遙信量采用GGIO類通用過程I/O模型，遙測量采用MMXN類相別無關量通用模型，符合變電站繼電保護通用模型，與現(xiàn)有基于國際IEC 61850標準的數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)無縫連接。

3.2 建模方法行為分析

具體建模過程基于分層和面向對象的建模的總體原則，進行在線監(jiān)測的一體化建模。即同一個功能對象相關的數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)屬性，建模在該功能對象中（包括對該對象的擴展）；多個功能相關，或全系統(tǒng)功能相關的數(shù)據(jù)，建模在公共的邏輯節(jié)點或者邏輯設備中。

分層結構的數(shù)據(jù)對象包括的五大部分：

1）服務器（Server）：用來表示外部可視化設備，包含了智能電子設備IED的所有通信網(wǎng)絡可見信息。本變壓器在線監(jiān)測模型只包含一個名為S1的服務器對象，這符合一個IED建模為一個服務器的通用規(guī)范。

2）邏輯設備（LD）:包含一組特定應用及功能信息的虛擬設備。為了簡化模型和增加通用性，本變壓器在線監(jiān)測模型采用一體化建模思想，只包含一個名為PROT的LD對象。這樣做的好處是使模型具有簡單和通用性，而且LD越少，出錯的幾率越少，兼容性也越強。

3）邏輯節(jié)點（LN）:由數(shù)據(jù)和方法構成的對象，包含特定應用功能。根據(jù)IEC61850標準，每個LD對象中應至少包含3個LN對象（LLN0、LPHD和至少1個其他邏輯節(jié)點）。屬于同一測量對象的數(shù)據(jù)宜建立在同一LN中。

4）數(shù)據(jù)（Data）：提供各種包含在邏輯節(jié)點內的不同類型的信息，如果不夠，可以擴展。

5）數(shù)據(jù)屬性（DA）：定義用來傳輸?shù)臄?shù)值名稱、格式、范圍或允許值及表示法。

4 結語

本論文提出了一種基于國際IEC61850標準的高壓設備（變壓器、斷路器、避雷器等）在線監(jiān)測智能組件建模技術解決方案，通過深入研究，更有效地降低了運行成本，簡化維護程序，滿足智能電網(wǎng)建設需要，提高了變電站的運行水平和效益。成功實施后可大大降低高壓設備檢修率，并具有良好的推廣前景。而且相關技術已經形成了產品，建議在下批智能化變電站建設中應用這些研究成果，必將大大促進我國智能變電站的技術水平。

[1]王麗華,江濤,盛曉紅,等.基于IEC61850標準的保護功能建模分析[J].電力系統(tǒng)自動化,2007,31(2):55-59.

[2]李濤,馬薇,黃曉蓓.基于全壽命周期成本理論的變電站設備管理[J].電網(wǎng)技術,2008，32(11):50-53.

（編輯：王紅霖）

High Voltage Equipment Condition M onitoring Smart Com ponent M odeling Technology

Zhou Xiang
(Henan Longyuan Xuji Science and Technology Development Co.,Ltd.,Zhengzhou Henan 450000)

The high voltage equipment statemonitoring intelligence componentmodeling technology is studied.The practice shows that the technology can greatly decrease the rate of high voltage equipment maintenance after successful implementation,has the good promotion prospects.

on-linemonitoring;IEC61850;PMU system;remote system

TM 76

A

2095-0748(2016)16-0099-02

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.16.44

2016-07-01

周祥（1984—），男，江西安福人，本科，畢業(yè)于華中科技大學，助理工程師，研究方向：電力系統(tǒng)自動化。