IEC61850及數字化水电厂的概念与前景.doc

IEC61850及数字化水电厂的概念与前景 王德宽 ( 北京中水科水电科技开发有限公司 北京 100038 ) 摘 要：本文从什么是数字化变电站开始，简要介绍数字化变电站的结构、技术特点、优点及存在问题，延伸到什么是数字化水电站以及其国内外的发展现状。认为，基于IEC61850的数字化水电站将具有十分强大的生命力，将成为未来水利水电自动化的主导技术。 关键词：IEC61850 数字化 智能化 水电厂 概念 前景 引言 2006年，美国IBM公司曾与全球电力专业研究机构、电力企业合作开发了“智能电网”解决方案。这一方案被形象比喻为电力系统的“中枢神经系统”，电力公司可以通过使用传感器、计量表、数字控件和分析工具，自动监控电网，优化电网性能、防止断电、更快地恢复供电，消费者对电力使用的管理也可细化到每个联网的装置。这个可以看作智能电网最完整的一个解决方案，标志着智能电网概念的正式诞生。 2007年10月，华东电网正式启动了智能电网可行性研究项目，并规划了从2008年至2030年的“三步走”战略。该项目的启动标志着中国开始进入智能电网领域。 2008年9月 Google与GE联合发表声明对外宣布，他们正在共同开发清洁能源业务，核心是为美国打造国家智能电网。2009年2月10日，谷歌开始测试名为谷歌电表的用电监测软件。 美国奥巴马政府2009年4月宣布了一项新提议，计划划拨约40亿美元的刺激资金用于开发新的电力传输技术，希望推动新的人工智能电网的开发，提高美国电力基础设施的效率。 智能电网、数字电网正方兴未艾，热火朝天，引发了一场当今世界电力系统发展巨大变革，并被认为是21世纪电力系统的重大科技创新和发展趋势。这场变革的核心是电力系统设施的智能化和数字互联，关键技术是互联标准。国际上先后也有许多通信接口标准不断引入国内，但没有一个标准对电力行业乃至社会生活的影响如此之大，带动了整个行业的思想变革和技术变革。 本文试图从什么是数字化变电站开始，简要介绍数字化变电站的结构、技术特点、优点及存在问题，延伸到什么是数字化水电站以及其国内外的发展现状。笔者认为，基于IEC61850的数字化水电站将具有十分强大的生命力，将成为未来水利水电自动化的主导技术。 什么是数字化变电站 互操作问题是变电站自动化技术发展到今天面临需要解决的主要问题之一。以前由于没有一个统一的网络和系统标准，不同厂家的设备和系统往往使用不同的网络、通信协议和信息描述方法，导致变电站自动化系统中不同厂家设备之间无法进行互操作。必须使用种类繁多的协议转换器进行转换，才能集成为一个系统。这种情况在国内外普遍存在。协议转换器的存在，使得系统集成周期长、系统集成费用高、系统可靠性降低、后期维护不方便。 为了解决互操作问题，IECTC57花了10年时间起草了IEC61850标准，该标准2004年正式发布。IEC61850标准统一了信息模型和访问服务，使不同厂家的设备可以直接实现互操作，取消了站内的协议转化器。解决了互操作问题，实现了“一个世界，一种技术，一个标准”的目标。简化了变电站内部信息共享。由于IEC61850规范了工程数据格式SCL（变电站配置语言），支持IEC61850的不同厂家都支持SCL，使得不同厂家的工程工具可以自动处理并自由交换数据，工程实施变得简单。后期维护和扩建都变得比较容易。 IEC61850技术是数字化变电站的核心技术之一，是数字化变电站的信息描述方法和通信协议。IEC61850技术是面向未来技术发展的。该标准将上层服务与底层具体网络技术实现分开，可以随着网络技术的发展而发展，上层不需要改变。由于IEC61850标准所代表技术的先进性和通用性，以该标准作为基础而派生出的电力系统新的标准越来越多，涉及电能质量监测、跨变电站的联锁、变电站到控制中心之间的通信协调、风力发电的监控、水电厂监控等。 IEC61850技术将成为电力系统信息技术的基础，对电力自动化技术的发展产生巨大的影响。目前IEC61850技术在变电站层和间隔层的技术已经成熟，已经到了批量推广的时机。 数字化变电站的主要特征是“一次设备智能化，二次设备网络化”。在数字化变电站中，一次设备的信号输出和控制输入均被数字化，利用网络通信技术进行传输，变电站二次回路设计中常规的继电器及其逻辑回路被可编程软件代替，常规的模拟信号被数字信号代替，常规的控制电缆被光缆代替，节约了大量资源，简洁的二次回路设计使变电站自动化系统的可靠性得到进一步提高。数字化变电站中信息统一建模，实现了信息共享，可以是变电站控制功能更加优化。一次设备智能化也节约了大量变电站建设用地。因此，建设数字化变电站无论从技术上还是经济上都很有意义。 数字化变电站结构 数字化变电站是由智能化一次设备、网络化二次设备在IEC61850通信协议基础上分