何吉翔（昆明供電局，云南昆明650000）

IEC 61850規(guī)約在智能站中的應用及配置介紹

何吉翔（昆明供電局，云南昆明650000）

本文旨在介紹IEC 61850標準的內(nèi)容及特點，以及層次結構模型、配置文件等理論知識，并以SCD文件制作和配置的實例來闡述工程應用的技巧。有助于生產(chǎn)一線的技術人員和管理人員盡快理解、掌握這一新標準，提高全員素質(zhì)，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

IEC 61850；智能變電站；智能電子設備；SCD文件；配置

1 引言

我國電力標準委員會對IEC 61850系列進行了同步的跟蹤和翻譯工作，標準的14個分冊被轉(zhuǎn)換為我國電力行業(yè)DL/ T 860系列標準。[1]以這種趨勢和技術基礎為契機，IEC 61850標準在傳統(tǒng)變電站自動化通信協(xié)議及通信技術基礎上，采用面向?qū)ο蟮慕＜夹g和面向未來的抽象通訊服務接口，迅速成為變電站內(nèi)的繼電保護和自動化、電能質(zhì)量、高壓設備狀態(tài)監(jiān)測等領域的重要技術支撐。

2 IEC 61850標準的主要特點

2.1 信息分層

IEC 61850定義了變電站三層通信接口模型，如圖1所示。將變電站自動化系統(tǒng)從物理和邏輯的概念上分為三個層次，即站控層、間隔層和過程層。

圖1 IEC 61850定義的變電站三層結構

過程層設備包括斷路器、隔離開關、互感器、變壓器等一次設備及其所屬的智能組件（斷路器智能終端、互感器合并單元等）。過程層主要完成模擬量采集、狀態(tài)量輸入/輸出和操作控制命令執(zhí)行等與一次設備相關的功能。

間隔層設備包括保護裝置、測控裝置及二次輔助裝置（如數(shù)字故障錄波器、網(wǎng)絡報文分析儀等）。間隔層設備接收過程層設備狀態(tài)和采樣信息，實現(xiàn)保護和控制功能，并通過網(wǎng)絡與站控層設備進行信息交互（如上送保護動作信號、接收開關分合閘命令等）。間隔層網(wǎng)絡還應能傳輸間隔層設備之間的保護動作配合和測控裝置之間的聯(lián)閉鎖信息（如母差保護動作通過線路保護進行遠跳、母線地刀對線路開關遙控功能的閉鎖等）。

站控層設備包括監(jiān)控主機、操作員站、工程師站、遠動主機、GPS對時裝置等，形成全站的監(jiān)控管理中心。站控層提供對一次設備操作管理和對二次設備監(jiān)視管理的人機交互界面。同時站控層設備還通過電力數(shù)據(jù)網(wǎng)與調(diào)控中心和監(jiān)控中心通信。

2.2 信息模型與通信協(xié)議獨立

為適應快速發(fā)展的通信技術，避免由于底層通信技術進步而導致上層定義全面修改。IEC 61850對通信服務采用了分層定義的方法。將變電站自動化系統(tǒng)內(nèi)部網(wǎng)絡通信所需要的服務進行了抽象定義，定義了抽象服務接口ACSI（Abstract Communication Service Interface）。抽象服務接口獨立于具體的網(wǎng)絡底層通信協(xié)議和具體的網(wǎng)絡類型。所以它具備通用性和穩(wěn)定性，很好的滿足了對未來通信技術發(fā)展的需求。在具體的應用中ACSI需要映射到底層具體網(wǎng)絡和協(xié)議，這種映射稱為特定通信服務映射 SCSM （Specific Communication Service Mapping）。目前IEC 61850-8-1定義了ACSI到MMS之間的映射關系，IEC 61850-9-2定義了過程層采樣服務到以太網(wǎng)之間的映射。ACSI與SCSM的關系如圖2所示。

圖2 ACSI與SCSM的關系

2.3 數(shù)據(jù)模型自描述

現(xiàn)有協(xié)議標準采用面向信號，以點號來識別，自描述性差，需要通信雙方實現(xiàn)約定，并一一對應，這樣才能正確反映現(xiàn)場設備的狀態(tài)。一旦有任何改變或調(diào)整，如間隔改造或新增間隔，那么站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)到調(diào)度端的數(shù)據(jù)庫點表內(nèi)的數(shù)據(jù)點都必須做出相應修改，并將每一個信息點動作一次來驗證其正確性，這是一項耗費大量人力物力的工作。而IEC 61850標準對信息采用面向?qū)ο蟮淖悦枋龇椒?，對變電站自動化通信系統(tǒng)及相關設備、功能和數(shù)據(jù)建模，并在數(shù)據(jù)源端就對數(shù)據(jù)本身進行自我描述，無需事先雙方約定，傳輸數(shù)據(jù)自帶描述說明，接收方能馬上建立數(shù)據(jù)庫，不需要進行數(shù)據(jù)工程物理量對點、標度轉(zhuǎn)換等工作。簡化了現(xiàn)場驗證和數(shù)據(jù)庫管理維護工作。

2.4 面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)統(tǒng)一建模

IEC 61850標準采用面向?qū)ο蠹夹g，使得信息模型具有繼承性、可復用性等特點。簡單來講，就是IEC 61850標準聲明了變電站功能所需的全部類，然后在建模時根據(jù)實際情況定義變電站內(nèi)全部對象，這些對象之間相互聯(lián)系、作用，實現(xiàn)智能站內(nèi)的保護、監(jiān)視、操作等功能。

3 智能站系統(tǒng)配置

3.1 智能站中的SCL文檔

為了滿足工程實踐中不同廠商的工程工具提供統(tǒng)一、標準的描述格式，使不同廠商之間的配置描述、工程工具具有互操作性。IEC 61850-6定義了基于XML技術的變電站配置語言SCL，SCL語言可以獨立規(guī)范的方式描述變電站一二次系統(tǒng)，可以以統(tǒng)一規(guī)范的格式對變電站及站內(nèi)智能電子設備進行描述。是IEC 61850技術體系的重要組成部分，是IEC 61850工程實現(xiàn)的重要保障。

IEC 61850規(guī)定，配置文件全部采用面向?qū)ο蠓绞絊CL語言編寫，因此所有配置文件具有相同的文檔結構。文檔應包含頭、變電站、通信、智能電子設備和數(shù)據(jù)模板五個基本部分。典型的SCD文檔結構如圖3所示。

圖3 SCD文檔結構

3.2 IEC 61850工程配置流程

工程實施過程中，系統(tǒng)集成商提供系統(tǒng)配置工具，目前各廠商所使用工具各不相同，本文中不再具體介紹。但配置工具應能對導入導出的配置文件進行合法性檢查，生成的配置文件應能通過SCL模式Schema驗證，并能生成和維護配置文件的版本號和修訂版本號。

原理上，配置流程為利用系統(tǒng)配置工具導入SSD和ICD文件，配置人員根據(jù)工程實際情況，利用配置工具進行虛擬連線，將一次系統(tǒng)和IED之間進行關聯(lián)、實現(xiàn)全站IED實例化，并進行IED之間通訊參數(shù)的配置，完成全系統(tǒng)實例化配置之后，應導出全站SCD配置文件，提供給監(jiān)控后臺、遠動主機等客戶端使用。提取各智能裝置CID文件，下裝到各IED中。最后進行全所的裝置聯(lián)調(diào)，以驗證所有虛端子連線的正確性。但目前由于缺少SSD文件支持，故采用設計院提供虛端子聯(lián)系表的方式代替，該表中體現(xiàn)了所有IED之間的二次回路連線。

4 SCD文件工程配置實例

SCD文件配置流程如下：

第一步，獲取虛端子表和全站所采用智能電子設備的全部ICD文件。

第二步，進入配置工具，新建變電站，在Header界面填入對應版本和構建時間、構建人等基本信息。

第三步，在Substation界面填入對應信息，如變電站名稱、電壓等級等。

第四步，在Communication界面定義通訊網(wǎng)絡，建立對應的MMS網(wǎng)絡和GOOSE、SV網(wǎng)絡。

第五步，在IED界面導入全部ICD文件，進行命名，并更改IED設備的描述。

第六步，全部IED文件導入完畢后，將IED添加入對應的通訊網(wǎng)絡中，具體添加規(guī)則如表1所示。

表1 各通訊網(wǎng)絡添加規(guī)則

第七步，按照虛端子表，鏈接所有IED的輸入信號。注意輸入信號鏈接界面一定要在Inputs對應的GOOSE、SV輸入界面下進行。GOOSE信號對應鏈接到IED內(nèi)部信號DA層級，SV信號對應鏈接到IED內(nèi)部信號DO層級。

第八步，全部虛端子鏈接完成后，按照設計院提供的光纖接口配置圖，分配插件光口，確定GOOSE和SV的發(fā)送和接收口。

第九步，校驗SCD文件語義和Schema，如有錯誤進行改正，直到校驗正確為止，至此SCD文件制作完畢。

第十步，導出全部CID文件，下裝到相應IED，全站聯(lián)調(diào)驗證回路正確性。

5 總結

對于采用IEC 61850標準建立的變電站中，智能電子設備大量應用、信息的傳輸方式發(fā)生了根本性的改變。這些智能化的變革對相關專業(yè)人員的知識構成和技術素質(zhì)提出了新的要求。本文全面系統(tǒng)的介紹IEC 61850的層次結構模型、配置文件等理論知識和SCD文件制作的實踐技巧。有助于生產(chǎn)一線的技術人員盡快理解、掌握這一新標準，向先進技術靠攏。

[1]陳樹勇，宋書芳.智能電網(wǎng)技術綜述[J].電網(wǎng)技術，2009，33（8）：1～7.

[2]劉希峰，韓振峰，李 穎.GOOSE報文與SCD文件間對應關系的應用研究[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2013，41（24）：95～100.

[3]郝曉光.智能變電站應具有的功能及建設策略分析[J].河北電力技術，2009（11）：27～29.

TM63

A

2095-2066（2016）34-0043-02

2016-11-17

何吉翔（1982-），男，工程師，本科，主要從事配電網(wǎng)規(guī)劃及工程管理專責工作。