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摘 要：IEC61850協(xié)議體系標準實現(xiàn)是未來數(shù)字化電力自動化系統(tǒng)的發(fā)展方向，是數(shù)字化變電站系統(tǒng)實現(xiàn)的基礎。本方案采用GE公司過程層設備與數(shù)字監(jiān)控保護和北京德威特力通系統(tǒng)控制技術有限公司自主研發(fā)的監(jiān)控、通訊軟件系統(tǒng)，在110kV變電站進行了數(shù)字化應用。本項目產(chǎn)品必將在由傳統(tǒng)自動化系統(tǒng)向數(shù)字化系統(tǒng)轉化方面發(fā)揮巨大作用，同時適用于傳統(tǒng)自動化系統(tǒng)改造項目，為未來全面實現(xiàn)數(shù)字化變電站系統(tǒng)奠定技術基礎。
國際IEC委員會在充分考慮上述變電站自動化系統(tǒng)的功能和要求，特別是互操作性要求的基礎上，制定了變電站內(nèi)通信網(wǎng)絡與系統(tǒng)的通信標準體系IEC61850標準。它采用分層分布式體系、面向對象的建模技術，使得數(shù)據(jù)對象的自描述成為可能，為不同廠商的IED實現(xiàn)互操作和系統(tǒng)無縫集成提供了有效的途徑。該標準的制定及其內(nèi)容已超出變電站自動化系統(tǒng)的范圍，將會擴展到其他工業(yè)控制領域，成為基于通用網(wǎng)絡通信平臺的工業(yè)控制的國際標準。當前,國內(nèi)外電力設備生產(chǎn)商都在圍繞IEC61850開展研究和應用工作，并提出IEC61850的發(fā)展方向是實現(xiàn)“即插即用”，在工業(yè)控制通信上最終實現(xiàn)“一個世界、一種技術、一個標準”。
變電站綜合自動化10kV系統(tǒng)配置如圖2。
2.4網(wǎng)絡層
站控層網(wǎng)絡為以太網(wǎng)，網(wǎng)絡拓撲結構為星型，網(wǎng)絡傳輸速率為10/100Mb/s，通訊介質(zhì)為光纖。它負責站控層各個設備、系統(tǒng)之間和來自間隔層的全部數(shù)據(jù)的傳輸和各種訪問請求。其網(wǎng)絡協(xié)議符合國際標準先進的IEC61850，具有良好的開放性。站控層網(wǎng)絡按雙光纖以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)配置、規(guī)模滿足工程遠期要求。
網(wǎng)絡各級配備IEC61850網(wǎng)關設備對電站自動化系統(tǒng)中電度表、直流屏等微機接口設備，進行信息抽取和數(shù)據(jù)整合，實現(xiàn)電力信息的匯總、轉換和管理。
3.8事件處理機制
系統(tǒng)含有完善的事件記錄服務機制，任何對數(shù)據(jù)庫的訪問、通訊數(shù)據(jù)的事件傳送、現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)的變化報警、網(wǎng)絡通訊狀態(tài)等均產(chǎn)生相應的帶時間戳的事件，并可被歷史記錄，用戶可以訪問和查詢這些記錄。特別對SOE事件，嚴格按電力系統(tǒng)的相關規(guī)定處理，事件的存儲、分類、查詢及讀取十分方便。
4方案特點
4.1IEC61850保護配置特點
采用先進的過程層設備，實現(xiàn)數(shù)字化采樣和數(shù)字化微機保護。作為典型110kV電站僅需3面屏就可完成，對未來110kV電站自動化系統(tǒng)的全數(shù)字化實現(xiàn)及電站自動化升級改造具有重要的參考價值。裝置間GOOSE閉鎖功能的實現(xiàn)使全站總體運行的安全性及可靠性提升到較高的水平。
4.2站內(nèi)通訊系統(tǒng)的高兼容性、高可靠性和接口的多樣化
作為無人值守自動化的要求，采用嵌入計算機、觸摸屏完成各下游配電室就地監(jiān)控、數(shù)據(jù)集中和信息遠傳功能。達到系統(tǒng)配置高可靠性和配置最優(yōu)。計算機結構采用工業(yè)級無風扇、全密封，上架式19”的1U結構，嵌入式安裝于主保護監(jiān)控屏上。
4.3與站外通訊接口
該功能由安裝于主保護監(jiān)控屏上嵌入計算機采用豐富的通訊接口來完成，采用以太網(wǎng)方式，按指定通訊規(guī)約，將電站運行信息與遠方信息系統(tǒng)互聯(lián)通訊。
4.4本項目的實現(xiàn)在國內(nèi)達到以下幾個技術領域的創(chuàng)新成果：
第一個以完整數(shù)字化IEC61850-9-2實現(xiàn)的變電站過層應用項目
第一個110kV變電站實際實現(xiàn)站內(nèi)GOOSE功能應用
5未來展望
隨著電子式互感器及智能化開關設備技術的發(fā)展，使得一次設備與二次設備可通過光纖以太網(wǎng)交換信息。電子式互感器具有體積小、無鐵芯、因此無飽和現(xiàn)象，且線性度好，可輸出信號直接與IEC接口。智能開關除了具有開關設備的基本功能，還具有數(shù)字化接口、在線監(jiān)視、智能控制等一系列的高智能化功能。未來變電站IEC61580的模式如圖5所示。
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圖5未來IEC61850模式
6總結
IEC61850協(xié)議體系標準實現(xiàn)是未來電力自動化系統(tǒng)的發(fā)展方向，是數(shù)字化變電站系統(tǒng)實現(xiàn)的重要而基本的內(nèi)容。國家電力公司已將IEC61850標準的推廣和應用作為近年重大應用項目列入國家電力發(fā)展規(guī)劃中。
數(shù)字化變電站應用中面臨新老自動化系統(tǒng)交替、互聯(lián)共存的現(xiàn)實問題，在電力自動化系統(tǒng)基于IEC61850通信標準化、通信協(xié)議轉換方面進行研究和應用，能促進電力自動化的標準化發(fā)展，帶來巨大的經(jīng)濟效益。緩解長期困擾電力自動化系統(tǒng)用戶和設備制造商的系統(tǒng)設備聯(lián)接和系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)問題。將來能適應國際電力自動化系統(tǒng)通信技術的發(fā)展，及時提高電力自動化系統(tǒng)通信協(xié)議體系對“IEC61850標準”的適應性。“IEC61850標準”全面在我國電力行業(yè)推廣實施會有一個過程，但它對推進變電站數(shù)字化的發(fā)展將產(chǎn)生重大而長遠的影響。
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