阮艷

（神木市職業(yè)技術教育中心，陜西榆林，719300）

0 前言

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，電力的供給越來越高，電力的需求量越來越大，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性也越來越重要。隨著電力系統(tǒng)對電力系統(tǒng)的需求的改變，電力系統(tǒng)公司通過引進自動控制技術和電子技術等手段，使配電、變電、調(diào)度等環(huán)節(jié)實現(xiàn)智能化、數(shù)字化的發(fā)展。利用上述技術，可以對電力系統(tǒng)進行自動監(jiān)測與管理，實時了解電力系統(tǒng)的工作狀況，并能迅速地發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)的故障。極大地提高了電力系統(tǒng)的工作品質(zhì)，同時也在逐漸增強電力系統(tǒng)中各部件的可靠性和安全性。

1 電力自動化系統(tǒng)建設的重要作用

1.1 可提升系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性

信息化、自動化等技術具有諸多優(yōu)點，與之相結(jié)合，使其在電力系統(tǒng)的升級改造中得到應用，從而推動整個系統(tǒng)的發(fā)展。將來需要繼續(xù)提高自動化程度。電力自動化系統(tǒng)涉及的問題很多，包括三大方面，一是變電系統(tǒng)自動化，二是配電自動化，三是電力調(diào)度系統(tǒng)自動地控制[1]。通過將各類自動化設備、裝置的裝配，實現(xiàn)自動化監(jiān)控、控制、診斷和管理。通過這種方式，可以對電力系統(tǒng)的各個方面進行全面的監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)問題及時進行處理，使整個系統(tǒng)都能保持良好的工作狀態(tài)。

實行自動化的管理與監(jiān)視，會減少對系統(tǒng)的各項投資，特別是對系統(tǒng)的監(jiān)測與維修。在沒有自動化系統(tǒng)的情況下，電力調(diào)度、監(jiān)控、維修等工作都需要大量的人力物力資源，而且投資也很大。從而壓縮供電和分配的利益。通過對電力自動化系統(tǒng)的應用，實現(xiàn)了多種資源的集成，并實現(xiàn)了自動化管理、控制、維護等自動化，使其具有更全面、更多樣化的功能。這樣的話，電力系統(tǒng)就會變得更加的實用，更加的靈活，人力、物力、財力都會極大降低，使得電力系統(tǒng)的運營和經(jīng)濟效益都得到了極大的提升。

1.2 可提升整個電力系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性與安全性

電力系統(tǒng)的自動化、智能化是一種必然趨勢，不僅可以提高整個電力系統(tǒng)的運行效率，也可以保證電力系統(tǒng)的總體安全[2]。在電力自動化的發(fā)展中，采用計算機技術、控制技術、通信技術和自動化技術等，使整個系統(tǒng)實現(xiàn)更高的自動化、智能化。綜合各方面功能使其協(xié)同控制的能力更加強大，從原有的開環(huán)控制逐漸向著閉環(huán)控制方向發(fā)展。

此外，在運行監(jiān)控電力自動化系統(tǒng)的同時，還可以將高壓轉(zhuǎn)換為低壓，最大限度地保證電力系統(tǒng)的安全運行，防止電力供應和分配不穩(wěn)定的問題發(fā)生。且隨著電力自動化系統(tǒng)的不斷改進，其功能更加全面，特別是對電子信息技術的高效利用，在各方面的性能都有很大提高，如系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性。傳統(tǒng)使用的電力系統(tǒng)的自動化程度較低，主要依靠人力進行管理和控制，容易出現(xiàn)人為的錯誤，或存在著安全意識不強、違章操作等問題，對自己、電力系統(tǒng)的安全都會產(chǎn)生潛在的危險[3]。而電子信息技術在電力自動化中的應用可進一步提高電力系統(tǒng)的自動化程度，有效地降低和控制該領域運行所存在的風險。

2 基于IEC61850的技術開發(fā)

2.1 構(gòu)建兼容邏輯節(jié)點

IEC61850共定義了13個大類80多個邏輯結(jié)點，350多個數(shù)據(jù)對象，包括23個公用的數(shù)據(jù)類型，包括了所有的功能和數(shù)據(jù)對象，并給出了新的邏輯節(jié)點和方法；此外還指定一系列的方法和面向?qū)ο蟮姆?，這些代碼包含了一系列的數(shù)據(jù)對象代碼。在IEC61850標準下，基于邏輯節(jié)點的組件是構(gòu)建變電站自動化系統(tǒng)的基礎。

2.2 構(gòu)建抽象通信服務類

抽象通信服務類別是指在邏輯節(jié)點類別與外部應用之間進行通訊的接口，IEC61850-7-2中，共有14個類別的抽象通訊業(yè)務類別，其中有許多不同的實現(xiàn)方式。當前大多數(shù)Windows軟件都支持DDE。本文將通過微軟VC6.0的實例來說明IEC61850中的抽象通訊業(yè)務。

DDE作為一種進程間通信標準，在工業(yè)控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應用，特別是對數(shù)據(jù)的采集。通常情況下，一個前置程序帶有DDE界面，以便其他程序能夠存取收集到的數(shù)據(jù)[4]。DDE是視窗數(shù)據(jù)交換的標準，視窗操作系統(tǒng)在視窗3.1之后，由DDEMLDLL提供，可以在數(shù)據(jù)發(fā)生變化時及時通知，因此被廣泛地用于工業(yè)控制的實時系統(tǒng)。DDE中各程序間通訊的一種機制，利用DDEML各應用程式透過共用存儲器區(qū)域進行資料交換。一次會話總是包含兩個程序，分別為客戶和服務器。DDE的每個工作階段都以三個字串來識別：應用程序、主題和項目名稱，這三個字串被稱作DDE三元素。

（1）應用程序名。系統(tǒng)可能會同時存在多個服務器程序，客戶程序使用該程序來指定服務器名稱，而一般服務器名稱都是可執(zhí)行文件的名稱。

（2）主題。通信話的提名，服務器程序可以根據(jù)分組的方式支持多個通訊話題。

（3）項目名稱。項目名稱指定的資料集合的特定資料。正如在使用Excel的ElectronicExcel中，一個名為“Excel”的應用程序，它的標題是“BOOK1.xls”，它的特定的隊列值是項目確定的，比如“R1C2”。與用戶和服務的通信頻率相聯(lián)系，一般DDE的通信鏈接方式有3種，分別為冷式、溫式和熱式鏈接[5]。

同時，如果用戶或服務器通過API函數(shù)將交易發(fā)送到參與會話中的其他用戶，則這個交易可以由服務器或客戶端來完成。

2.3 利用OPC技術實現(xiàn)

OPC是一種基于OLE/COM技術的通信協(xié)議，OLE/COM是用戶/服務方式，具有易于集成、代碼重用和編程無關等優(yōu)點。從OPC伺服器中可以看出，OPC服務器內(nèi)的程式碼決定服務器所要存取的裝置與資料，資料項的名稱與存取資料的詳細資料，不管是什么形式的現(xiàn)場裝置，使用者都可以透過單一的方法進入，從而確保整體的程式對顧客的資訊透明[6]。讓用戶能夠從基礎的發(fā)展中解脫出來?？蛻舳藨弥恍枧c一個普通的界面進行通訊，無需了解基礎的具體實施。0PC的使用者可以通過0PC對實體I/0設備的數(shù)據(jù)進行讀寫，也可以對SCADA、DCS等設備進行接口參數(shù)的自動調(diào)整。

圖1 OPC客戶/服務器結(jié)構(gòu)圖

任意0PC用戶可以通過多個廠商所提供的0PC服務器進行連接，每臺服務器還服務于多臺0PC用戶。只要應用軟件滿足0PC的要求，就可以連續(xù)地存取0PC上的全部硬件驅(qū)動，而無需進行任何改動。0PC規(guī)格包含了一整套接口、屬性和方法的自動化應用的標準，在不同的應用環(huán)境中，實現(xiàn)了設備層、自動化層和信息層的協(xié)作。同時還為工業(yè)自動化應用提供了一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳送平臺，使得不同類型的系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交流更加便捷。圖2是由OPC組成的一個異構(gòu)系統(tǒng)。

圖2 采取OPC構(gòu)建的異構(gòu)系統(tǒng)

而OPC在儲存資料規(guī)格時，會包含多個物件類別，例如伺服器、群組及項目等。OPC自身的服務器物件保持與OPC物件有關的資訊，并充當OPC群物件的包容器，而OPC物件則負責保持與OPC物件有關的資訊及包含OPC物件的機制，以及管理OPC物件。

OPC服務器的主要目標是IUnknown和IOPCServer接口，用戶可以用IUnknown和IOPCServer進行通訊，同時IOPCServer界面還可以為OPC用戶提供更為便捷、高效的運行方式。

OPC組為客戶程序提供了一種方式來組織數(shù)據(jù)，在每一組中都可以定義一種或多種OPC項目。這個群組中存在兩種類型，既包括共用的，也包括本地的，在這種情況下，一個用戶可以共用一個通用的群組，一個用戶可以共用一個通用的群組。

同時，OPC規(guī)范包括兩組界面：用戶界面和自動界面?？蛻舳私缑媸敲嫦騉PC服務器的一種界面，它描述了0PC組件對象的界面及其實現(xiàn)方式，適用于C++和PASCAL，并且能夠達到最優(yōu)的運行性能?？蛻舳藳]有項目對象，所有的項目都由包含該項目的群對象來完成[7]。自動化界面是一個可選擇的界面，它能自動地配置和訪問進程控制的數(shù)據(jù)，為VisualBasic、Excel以及其他先進的商用軟件提供了便利。自動化界面是一個自動化的包裝，它可以用于包裝任意的客戶端服務器，因此OPC基金會提供了一個標準的自動界面包裝器，它可以用于包裝任何一個客戶端。其中如圖3所示，給出了客戶化接口和自動化接口之間的關系：

圖3 客戶化接口與自動化接口的關系

2.4 基于電力調(diào)度中的通信技術應用

將電子通信技術運用到電力系統(tǒng)調(diào)度中，使自動化體系建設更加完善，其作用和作用更大，主要表現(xiàn)為能夠?qū)崿F(xiàn)對電力生產(chǎn)的連續(xù)監(jiān)測，在收集各種資料的同時，進行電力系統(tǒng)的狀態(tài)分析，不僅可以排除安全隱患，而且可以為電力系統(tǒng)的運行調(diào)整提供科學的參考。總而言之，電力調(diào)度自動化系統(tǒng)的功能很多，除實時采集數(shù)據(jù)、分析狀態(tài)、分析安全等，還包括自動調(diào)度和自動發(fā)電，以及對電力系統(tǒng)的負荷預測。自動化的電力系統(tǒng)控制是非常有針對性的，省級電力系統(tǒng)甚至是更高等級的電力系統(tǒng)都具備這種能力。

自動化電力系統(tǒng)調(diào)度具有很高的經(jīng)濟效益，既可以滿足不同的市場需要，又可以在電力系統(tǒng)生產(chǎn)和調(diào)度過程中，有效地減少發(fā)電和調(diào)度過程中的損耗，從而實現(xiàn)節(jié)能目標。通過對電力系統(tǒng)進行負荷預測，使電力系統(tǒng)能夠在負荷范圍內(nèi)、安全、可靠地工作，從而提高電力系統(tǒng)的調(diào)度和運行綜合效益。就當前電力調(diào)度自動化系統(tǒng)的發(fā)展來看，有五個層次：全國電力系統(tǒng)調(diào)度等級最高，區(qū)域電力系統(tǒng)調(diào)度次之，然后依次是省級電力系統(tǒng)、區(qū)級電力系統(tǒng)、縣級電力系統(tǒng)調(diào)度。第一、二層的電力調(diào)度，比后三層的計劃要大得多，因此在自動化系統(tǒng)中安裝的各種電子設備和裝置容量也更大。

本部分主要是以變電站內(nèi)通信協(xié)議IEC61850和其所涉及的一些相關技術標準等內(nèi)容，對電力自動化系統(tǒng)中使用信息技術的通信技術實際方法，其中涉及通信接口技術如DDE和OPC的相關開發(fā)。根據(jù)此通信協(xié)議，可以保障電力系統(tǒng)自動化的通信便利性和可行性，提升自動化的使用價值與效益。

3 基于通信技術的電子信息技術在未來電力自動化系統(tǒng)中的發(fā)展趨勢

3.1 解決兼容方面的問題

目前，隨著電力自動化的應用，電力自動化系統(tǒng)面臨著裝備相容性問題，因此，該技術已逐漸發(fā)展為電力自動化體系的構(gòu)建與改進。在電子信息技術的實際運用中，要使用各種不同的電氣和信息技術，在電力系統(tǒng)中設置各種電子信息設備，并將這些裝置設備整合在一起，目前存在著嚴重的軟硬件兼容性問題。特別是各種小型的電子產(chǎn)品，在電力系統(tǒng)中的應用，因為各種條件的原因，變得更加小巧，頻繁被EMI所影響，導致諸如拒絕、誤動作等諸多不利條件，極易導致系統(tǒng)失效。所以在電力行業(yè)中，有很多人都需要將其用于電力行業(yè)。

3.2 加快高新技術的發(fā)展

隨著電力自動化系統(tǒng)的發(fā)展，紅外成像技術、圖像信息技術等新技術的不斷涌現(xiàn)。在實際應用中，運用計算機視覺技術可以使電力企業(yè)員工更好地閱讀和閱讀圖像，減少對圖像的理解，從而提高對圖像的自動、智能化處理。此外，將神經(jīng)網(wǎng)絡引入到電力自動化系統(tǒng)中，將專家系統(tǒng)用于故障診斷，提高自動化程度，提高自動故障診斷水平。盡管目前已將上述技術應用于電力自動化領域，但仍需進行深入的研究，以保證更多的高新技術能夠在電力系統(tǒng)中得到有效的應用。

4 結(jié)語

電力自動化系統(tǒng)中使用電子信息技術，其中包含通信、電子和計算機技術等，本文主要以通信技術協(xié)議和標準來進行技術應用分析，希望能夠給予相關工程一些可靠的參考和借鑒，促進電力行業(yè)的快速發(fā)展。