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浅谈牵引变电所智能化装置实现 　　【摘要】介绍了IEC61850智能变电站，提出了智能牵引变电所IED装置的实现方案。 　　【关键词】61850；对象建模；分层分布式结构；GOOSE；图形化编程 　　1.引言 　　智能变电站是建立于IEC61850通信规范基础之上，包括过程层智能终端、合并单元，间隔层智能IED，站控层监控系统等在内的能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。IEC61850标准提出了一种公共的通信标准，通过对设备的一系列规范化形成一个规范的输出，能够使系统无缝连接。随着电力系统智能化变电站的推广，牵引变电所的智能化也成逐步发展的趋势。目前运营的牵引变电所几乎都为常规变电所，研究常规牵引变电所的智能化改造极具现实意义。 　　2.61850标准简介 　　61850标准是基于美国UCA2.0标准在此基础上又有所发展的国际标准，其主要特点是：面向设备，面向对象建模，面向应用开放的完善的自我描述；采用抽象通信服务接口，网络的应用层协议和网络传输层协议独立；具有符合电力系统特点的通信服务，信息对象在信息源处唯一定义，数据对象统一建模；采用XML的配置技术等。 　　3.智能牵引变电所组成及特点 　　如图1所示，智能牵引变电所采用分层分布式结构和先进的IEC61850网络通信方案，具有高速的通信速率，整个系统分为三层：站控层、间隔层、过程层。 　　3.1 站控层 　　站控层主网采用IEC61850以太网通信机制，通过监控主机（操作员站）、IEC61850通信管理机、通信交换机等实现站控层子系统。监控主机及软件冗余配置，防止硬件故障造成数据丢失和不可用。 　　3.2 间隔层 　　间隔层由具有保护测控功能的IED组成，全面支持IEC61850各通信服务模型，利用GOOSE通信实现了间隔层联锁。实现了变电站信息共享及设备间的互操作性，简化了系统维护、配置和工程实施。 　　3.3 过程层 　　过程层主要完成开关量I/O、模拟量采样和控制命令的发送等与一次设备相关的功能，通过网络与间隔层连接。 　　3.4 GOOSE实现方案 　　面向通用对象的变电站事件（GOOSE）模型是IEC61850在智能变电站中的一个重要应用，采用发布者/订阅者通信结构，支持多个通信节点???间的点对点直接通信，是一个或多个数据源（即发布者）向多个接收者（即订阅者）发送数据的最佳方案，尤其适合于数据流量大且实时性要求高的数据通信。 　　GOOSE模型是一种快速报文传输服务，报文传输直接由应用层到表示层，经抽象语法符号ASN.1编码后，不经TCP/IP协议，直接映射到数据链路层和物理层，目的是为避免通信堆栈造成传输延时。为了保证实时性和可靠性，GOOSE报文传输不需要回执确认，而是采用顺序重发机制，重发过程如图2所示。 　　采用GOOSE模型后，继电保护装置通过网络传输跳闸和装置之间的启动闭锁信号，替代了传统智能电子设备（IED）间硬接线。 　　在图2中，T0为在没有事件发生时，由发布方定期发送的心跳报文的时间间隔。（T0）为由于事件发生导致变短的时间间隔，T1为事件发生后最短的重发时间间隔，T2、T3为再次回到稳定状态前的重发时间间隔。 　　GOOSE模型还引入了报文存活时间（timeAllowedToLive）、事件序列计数器（SqNum）、状态改变计时器（StNum）、状态改变时刻（T）等状态参数。报文存活时间提示订阅者等待下一报文到来的最长时间。如果等待时间大于timeAllowedToLive值仍未收到有效报文时，订阅者认为通信发生故障，发出告警信号。 　　事件序列计数器指GOOSE报文传输次数计数器，订阅者通过SqNum能够确认报文传输无漏包。状态改变计数器当有新事件产生计数加1. 　　3.5 智能牵引变电所的工程实施 　　IEC61850标准不仅仅是变电站通信的标准，而且是一个全变电站集成和实施的标准。标准对工程实施的过程、支持工具、组态配置提出了详细的要求。通过IED配置工具生成装置的描述文件ICD文件（为XML标准格式）。ICD文件描述装置的数据模型和能力，如包括那些逻辑设备、逻辑节点、数据类型的定义、数据集定义、控制块定义、装置通信能力和参数的描述。 　　在工程实施过程中，通过系统配置工具生成变电站一次系统的描述文件SSD文件（为XML标准格式）。包括一次系统的单线图、一次设备的逻辑节点、逻辑节点的类型定义等。以变电站包含的各种类型的二次设备的ICD文件和变电站的SSD文件为输入，通过SCD配置工具生成变电站的数据SCD文件，包含牵引变电所一次系统配置、二次设备配置和网络参数配置。 　　利用配置工具从SCD文件中导出装置运行所需的CID文件，下载到装置中满足牵引变电所的运行需求。 　　4.间隔层IED装置的实现方案