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基于IEC61850标准智能变电站系统研究摘要: 在分析IEC61850标准智能变电站系统结构后,对智能数字化变电站建设改造技术要点进行分析。最后,结合实践工作经验,对基于IEC61850标准智能数字化变电站建设方案进行探讨。 关键词: IEC61850;变电站;智能数字化;IED IEC61850标准是国际电工组织结合智能电网系统发展技术指标要求,其引入了诸多先进的智能数字化建模理念、网络通信技术和数据信息资源处理与共享技术,尤其对于变电站集成自动化IED模型的配置语言SCL的提出,使智能变电站系统的一二次设备的自描述、设备的在线配置、以及设备即插即用功能等的得以方便可靠地实现实施,为智能数字化变电站系统网络智能化功能实现奠定了强有力的技术支撑。目前,随着国内智能电网系统建设步伐的进一步加快,对基于IEC61850标准的变电站集成IED模型和系统配置的研究已陆续展开。本文将对智能数字化变电站的整体配置和系统结构进行探讨分析,进而为变电站及智能IED电子设备的完整有效配置提供一定借鉴参考,确保智能数字化变电站高效优质的建设发展。 1 IEC61850标准智能变电站系统结构 IEC61850标准中智能变电站系统结构依然沿用了变电站综合自动化系统结构,即包括过程层、间隔层、变电站层三层结构,完成对变电站一二次设备的监视、控制、继电保护3大功能。其中,过程层是整个变电站系统中的基础结构单元,主要由智能电气设备、监控终端、传感单元、执行单元等共同组成。间隔层同过程层间的通信采用单点对多点的面向对象服务的单相传输以太网进行数据信息采集传输;而在变电站层和间隔层间,则采用面向服务对象的抽象通信服务接口映射制造对应报文规范(MMS)、通信网络传输控制协议/网际协议(TCP/IP)以太网或光纤以太网组成。基于IEC61850标准的智能变电站系统结构如图1所示: 过程层主要通过传感器单元、执行单元完成开关量I/O、模拟量采样、以及控制命令的发送执行等;间隔层主要由测控保护IED电子设备组成,根据分配的任务,智能IED电子设备就能完成诸如测量、控制、保护、故障(事件)记录等功能;变电站层是整个智能变电站系统的核心,主要是完成与远方集控中心、工程师操作站、以及人机可视化互通界面的通信和远程调控命令决策的生产。 2 智能数字化变电站建设改造技术要点 智能数字化变电站主要以变电站一次设备智能化、二次设备集成网络化为研究对象,对设备数字化信息进行统一建模,即将物理设备进行数字虚拟化,并结合IEC61850标准化的网络通信技术平台,实现不同IED电子设备间数据信息资源实施通信共享和互操作,能够满足安全可靠、自动化、节能经济调控运行性能的现代智能数字化变电站。建设IEC61850标准的智能变电站系统,需要从通信规约转换、智能刀闸、模拟量分散采样等方面进行全面考虑。 2.1 符合IEC61850标准的智能设备 目前,变电站自动化系统中所采用的设备大多基于IEC60870标准建立起来的,其IED设备间通信共享和互操作能力有效,大大制约了智能数字化变电站自动化系统的发展。在IEC61850标准变电站综合自动化系统中,支持IEC61850标准的设备产品,将逐步取代IEC60870等非IEC61850标准的设备;在变电站层和间隔层间,以MMS报文规范和IEC61850通信规约建立的以太网,实现不同IED设备在同一网络中进行面向对象服务的数据信息传输共享。对于非IEC61850标准的变电站进行智能数字化技术升级改造过程中,可以利用专门规约转换器将不同IED设备的信息进行统一规约转换。在变电站层中,通过支持IEC61850 标准的后台高级应用软件、测控和保护IED电子设备、GPS、远动工作站、以及接入其它智能IED设备的规约转换装置等,将整个变电站自动化系统集成统一在一起,实现了不同IED设备间数据信息资源的实时共享和互操作功能。 2.2 应用智能设备箱 设备的智能数字化是基于IEC61850标准的变电站综合自动化系统建设的关键。目前,对于变电站过程层中的断路器、隔离刀闸、接地刀闸等一次设备,95%以上还不具备自身功能数字化条件。因此,在进行IEC61850标准变电站系统建设过程中,需要对一次设备开关进行智能化改进。采用智能数字化操作箱对一次设备进行技术改进,即可以实现对一个完整控制单元(包括:断路器、刀闸等)的进行智能数字化处理,并经过面向通用对象的变电站事件的GOOSE网络与间隔层中IED设备进行有机互联,实现数据信息的传输共享和互操作。 2.3 模拟量分散采样 互感器是变电站信号采集的核心设备,由于目前常规变电站系统中均采用传统互感器,但要建设IEC61850标准变电站自动化系统,必须要实现互感器的数字化处理。对于