基于IEC61850的分布式母线保护方案
IEC61850关键技术实现方案
变电站自动化IEC-61850 标准实现方案一、背景国内外数字化变电站都是遵循IEC61850 标准进行设计的。
其系统结构示意图如图1 所示。
图 1 数字化变电站系统结构示意图在综合自动化变电站中实现IEC-61850 标准，需要考虑以下几个问题：1．做为系统集成商，监控系统以IEC-61850 标准接入其它厂商的IED（保护、测控）。
2．做为系统集成商，远动系统以IEC-61850 标准接入其它厂商的IED（保护、测控）。
3．做为系统集成商，故障信息系统以IEC-61850 标准接入其它厂商的IED（保护、故障录波）。
4．做为系统集成商，对全站的IED 进行系统配置。
5．做为设备供应商，以IEC-61850 标准接入到变电站自动化系统。
图 1 所示，IEC61850 将变电站从网络通信的角度分为三层：变电站层、间隔层和过各层。
各层的设备与本层的设备以及与其它层的设备是怎么实现通信的呢？如图2 为IEC61850提供的几种协义栈，以满足数字化变电站中设备层间以及层内通信。
从图中可知核心ACSI服务是映射到MMS 协议上，该协议栈的实现了IEC61850 中绝大部分的ACSI 接口，故它是实现数字化变电站的最重要的一步。
实现ACSI 接口，就是要实现MMS（人工制造报文协议）提供的服务（子集）。
图2 IEC61850 通信协议栈示意图图 3 为从应用实现的角度来观察IEC61850 的通信系统，从图中可以看出ACSI 接口的实现是至关重要的。
图 3 应用程序通信结构二、实现方案1．硬件技术IEC61850 的应用可以分为变电站层、间隔层、过程层，以下逐层分析。
1.1 变电站层变电站层的远动系统以前主要应用工控PC，为了提高可靠性，现在普遍使用嵌入式装置。
在IEC61850 之前，远动系统对外以IEC60870-5-101、104、DNP3 等协议通信，对内处理各种私有协议。
现有嵌入式远动系统基本上是按满足目前这种应用需求设计的硬件。
基于IEC61850的110KV线路保护装置的软件设计与研究
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I
基于 IEC61850 的 110KV 线路保护装置的软件研究与设计
Abstract
The substations are very important parts in the electric power system,and they have the mission for electric power conversion and allotment, which makes them in a prominent position to safety and economic operation of the electrical network.With IEC61850 standards’ presenting and as to its deeper influence in the substation automation system,relay protection intelligence electronics equipments(IED) are applicable to IEC61850,which have been the important device in the substation automation system. This thesis designed the overall hardware of the 110KV line digital protection device on IEC61850.Furthermore,it made an introduction which involved the device’s structure and function of hardware modulars.Then in the softeware design,the device adopted DSP/BIOS as the operating system which promised the realtime of the protection device on IEC61850;it also introduced the basic concept and principle of IEC61850.It studied and discussed thoroughly the basic algorithm,protective modular algortthm and the principle of digital protection.In the foundation,it clarified the software modular design of the protection device, include: lock type high frequency direction circuit protection,three-stage distance protection,four-stage zero-sequence current protection,reclosing,surge guard, trip, post acceleration,MMI software and etc. The article pointed out the research of the relay protection IED’s communication on IEC61850; and analysised the software design of digital protection with the ether net communication. Device adopt the FEC managing BD to carry out sending data and the interrupt to receiving data, and carried on a study to safety and the credibility of the substation communication on IEC61850 The whole software and hardware adopted the modular design, which had strong storing and operating ability;Software function could be enlarged if needed; Anti-interference,self-checking and self-adapting abilities were raised through processing software and hardware,which can be applicable to the transmission electric line protection in 110KV or higher voltage grade electric power system.Along with IEC61850’s application and research of continuously thorough.It will have applied extensivly that the digital protection device interfacing with electronic transducers. Key Words: Digital Protction; Substation Automation; IEC61850; IED;
基于IEC61850的分布式能源站智能电气监控管理系统开发及应用
一、概述由于传统和使用习惯的影响，电厂的自动化控制系统被人为地割裂为D C S（机组分散控制系统）、发电厂升压站网络控制系统（N C S）与厂用电气监控管理系统（F E C S）三个部分。
D C S部分主要负责机组（汽机、锅炉及其辅助系统）的自动化控制，N C S与F E C S分别负责升压站及厂用电部分的控制及设备的管理，三者间通过硬接线或OPC/Modbus等方式进行少量信息交换，这样在发电厂信息化的过程中，就人为将过程自动化设备和电气自动化设备的管理割裂开来，阻碍了全厂管控一体化平台的实现。
另外，发电厂厂用电气监控管理系统通常由发电机-变压器组控制系统、励磁系统、同期系统、厂用电快切等多个子系统组成。
这些子系统之间相对独立，F E C S为接入这些具有各种不同通信接口的设备设置了大量通信规约转换软件和硬件，信息交互性差，大量信息无法共享，在通信信息量较大时，实时性和可靠性也无法保证，给电厂设计、施工、运行与维护带来了不便。
因此，发电厂电气设备的控制管理有必要采用基于统一的、开放性的通信规约以促进不同厂家设备之间的互联互通和有效集成，将电气设备以全数字接入的方式集成到E C M S中，实现全厂电气仪表、控制、保护及自动化系统共享统一操作平台和数据库，并在此基础上实现真正意义的智能化电厂。
随着微处理器及其相关技术的不断发展，计算机系统控制技术也从“分散控制”发展到“现场控制”，其理论基础是网络计算机理论，技术基础是计算机网络通讯技术，应用在发电厂电气设备监控上就是将电气设备保护测控功能分散，就地实现数字化。
变一二次设备间连接的控制电缆为通信光缆，后台系统通过通讯网络和就地综合保护测控设备通讯，实现遥测、遥信、遥控、S O E、事故追忆等功能，在大量数据的基础上实现分析和管理等各种高级功能，节省大量电缆、变送器等传统设备。
I E C61850标准是实现智能变电站的关键技术。
它不仅仅是一个通信协议，还是一个十分庞大的标准体系，使智能电站的工程实施变得规范、统一和透明。
基于IEC61850的智能分布式馈线自动化模型
摘要：智能分布式馈线自动化的典型实 现 模 式 可 以 分 为 子 站 级 分 布 式、馈 线 级 分 布 式 和 开 关 级 分 布 式 （包 括 负 荷 开 关 方 式 和 断 路 器 方 式 ）。 文 中 归 纳 了 这 些 模 式 在 系 统 实 现 原 理 、配 置 ，以 及 系 统 独 立性、拓扑适应性、可维护性、兼容性、动作速度等功能 特 性 上 的 差 别。 在 此 基 础 上，从 智 能 分 布 式 馈 线 自 动 化 的 技 术 实 现 角 度 ，提 出 了ＩＥＣ ６１８５０ 的 系 统 扩 展 模 型 与 系 统 配 置 过 程 ，并 基 于 扩 展 模 型 研究了智能分布式馈线自动化的算法。
图２ ＦＡ 系统的处理结果 Ｆｉｇ．２ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ＦＡ ｓｙｓｔｅｍ
子站级智能分布式 ＦＡ 系统，由子站对应的 ＦＡ 控制器收集属于本子站范围内的所有终端设备采集 的信息，并与相邻变电站的 ＦＡ 控制器对等通信，实 现故障定位、隔离与非故障区域恢复供电 。 ［３］
馈线级智能分布式 ＦＡ 系统，由馈线对应的 ＦＡ 控制 器 收 集 本 馈 线 范 围 内 的 所 有 ＦＴＵ 采 集 的 信 息，并与其相邻 的 其 他 馈 线 对 应 的 ＦＡ 控 制 器 相 互 对 等 通 信 ，实 现 故 障 定 位 、隔 离 与 非 故 障 区 域 恢 复 供 电。可以把馈线级智能分布式 ＦＡ 系统简单理解为 仅包含一条馈线的 子 站，其 工 作 原 理 与 子 站 级 智 能 分布式 ＦＡ 系统一致。
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· 研 制 与 开 发 · 凌 万 水 ，等 基 于ＩＥＣ ６１８５０ 的 智 能 分 布 式 馈 线 自 动 化 模 型
图 １ 典 型 配 电 线 路 Ｆｉｇ．１ Ｔｙｐｉｃａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｌｉｎｅｓ
一种基于IEC61850标准的储能系统与综合能源体系通信方法[发明专利]
![一种基于IEC61850标准的储能系统与综合能源体系通信方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/477147e629ea81c758f5f61fb7360b4c2f3f2a78.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 202011492699.X(22)申请日 2020.12.17(65)同一申请的已公布的文献号申请公布号 CN 112637311 A(43)申请公布日 2021.04.09(73)专利权人 徐州普罗顿氢能储能产业研究院有限公司地址 221400 江苏省徐州市新沂市经济开发区浙江路9-48号(72)发明人 陈国飞 牛星岩 (74)专利代理机构 江苏圣典律师事务所 32237代理人 肖明芳(51)Int.Cl.H04L 67/12(2022.01)H04L 67/025(2022.01)H04L 67/30(2022.01)H02J 3/28(2006.01)H02J 3/32(2006.01)H02J 3/38(2006.01)(56)对比文件CN 109831026 A ,2019.05.31CN 103543721 A ,2014.01.29CN 103199624 A ,2013.07.10EP 1973213 A1,2008.09.24US 2014025321 A1,2014.01.23KR 101619923 B1,2016.05.11任红旭等.并网型微网规约转换方案研究.《云南电力技术》.2015,(第01期),陈国飞等.程序化操作在500kV兰溪数字化变电站的应用.《电力建设》.2009,(第07期),审查员 王绮宇 (54)发明名称一种基于IEC61850标准的储能系统与综合能源体系通信方法(57)摘要本发明公开了一种基于IEC61850标准的储能系统与综合能源体系通信方法，包括步骤1，对储能系统中的智能终端IED进行功能分解，输出功能模型；步骤2，根据所述功能模型输出各功能模型交互信息；步骤3，根据所述各功能模型交互信息建立智能终端IED的信息模型；步骤4，根据所述信息模型生成配置描述文件；步骤5，智能终端IED载入配置描述文件，储能装置和综合能源体系通过智能终端IED进行信息交互。
华东电网公司IEC61850的介绍
IEC61850简介 未来发展
引入IEC 61850后，电力系统的信息安全问题将更为突出。IEC 61850 引入 后 电力系统的信息安全问题将更为突出。 本身未对信息安全做出定义， 组织TC57 WG15工作组在完成 工作组在完成IEC 本身未对信息安全做出定义，IEC组织 组织 工作组在完成 60870-5、IEC 60870-6、IEC 61850等标准编制的基础上，开展了安 等标准编制的基础上， 、 、 等标准编制的基础上 全标准IEC 62351的编制。其中： 的编制。 全标准 的编制 其中：
IEC61850的发展历程 的发展历程
13 > 基于IEC61850的变电站自动化系统及保护解决方案 13
IEC61850简介
历史
国际化的目标
IEC 61850
殊途同归
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> 基于IEC61850的变电站自动化系统及保护解决方案
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IEC61850简介
变电站通信网络与系统协议体系
IEC61850国际标准包含 个部分！1000多页！ 国际标准包含14个部分 多页！ 国际标准包含 个部分！ 多页
NWIP 57/760—负责变电站与控制中心之间的通信（WG19）。重点 负责变电站与控制中心之间的通信（ ）。重点 负责变电站与控制中心之间的通信 ）。 考虑： 考虑：
基于IEC61850标准的智能变电站继电保护技术应用研究
基于IEC61850标准的智能变电站继电保护技术应用研究【摘要】随着我国经济的不断的发展，用电量不断的增加，智能电网已经成为当前电力发展的一个新的方向，其能够促进电网的良好发展，其中智能变电站是电网中重要的组成部分。
IEC61850标准有效的实现了数字化一次设备和二次智能装置能够按照统一的标准平台进行数据的建模和通讯，能够有效实现智能变电站全数字化的继电保护系统的作用。
以下就主要的对基于IEC61850标准的智能变电站继电保护技术的应用做探讨分析，促进智能化电网健康快速的发展。
【关键词】IEC61850；智能变电站；继电保护技术；应用研究随着电网建设的迅速加快，IEC61850标准的提出，智能电网得到了快速的发展，在电网当中，继电保护是变电站设备安全稳定运行的重要保障。
继电保护装置能够对于电网中存在故障和不能够正常工作的状态迅速的做出反应，将其从电力系统当中切除，保障设备能够正常的运行，将事故的范围控制在最小，提升电力系统运行的安全可靠性。
1 智能变电站的技术概况根据智能变电站的技术特点，可以将变电站分为以下三层结构：过程层、间隔层以及站控层。
其中过程层主要的包括了断路器、变压器、隔离开关以及电流与电压互感器等一次设备，并且还包含了其所属的智能组件以及独立的智能电子装置。
其间隔层的设备通常情况下是指继电保护装置、测控装置以及具有监测功能的元件等二次设备，其能够有效的实现使用一个间隔的数据并且作用于该间隔一次设备的功能。
而站控层主要的包括了自动化站级监视控制系统、通信系统、站域控制以及对时系统等，其能够有效的实现面向全站设备的监视、控制、告警以及相应信息的交互功能，可以有效的完成数据采集、监视控制以及操作闭锁等功能。
2 IEC61850标准概况IEC61850标准是基于通用网络通信平台的变电站自动化系统标准，其主要是关于变电站自动化系统的第一个完整的通信标准体系，其覆盖了变电站所有的通信接口。
IEC61850不但是一个单纯的通信规约，其还是数字化变电站自动化系统的标准，其能够有效的指导变电站自动化的设计、开发以及维护等各个方面。
基于IEC 61850的电力系统输电线路保护IED的研究和设计
西南交通大学硕士学位论文基于IEC 61850的电力系统输电线路保护IED的研究和设计姓名：李映川申请学位级别：硕士专业：电力系统及其自动化指导教师：王晓茹20050501西南交通大学硕士研究生学位论文第１页摘要变电站是电力系统中的重要环节，担负着电能转换和分配的任务，对电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用。
随着计算机在继电保护应用中的深入，智能电子设备（ＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＥｌｅｃｔｒｏｎｉＣＤｅｖｉｃｅ，ＩＥＤ）成为变电站自动化系统中的重要设备。
新近颁布的变电站通信网络与系统标准ＩＥＣ６１８５０，反映了变电站自动化技术、计算机软件技术和通信技术的新成果。
论文首先研究和分析了ＩＥＣ６１８５０的技术核心内容，指出ＩＥＣ６１８５０的最大特点就是引入了面向对象的思想对变电站内的功能进行统一的信息建模，ＩＥＣ６１８５０的核心——抽象通信服务接口（ＡｂｓｔｒａｃｔＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＳｅｒｖｉｃｅＩｎｔｅｒｆａｃｅ，ＡＣＳＩ）就是一整套面向对象的信息模型及其服务的集合。
论文对输电线路保护中的距离保护进行了信息分层建模，并就逻辑节点之间的信息传输进行了动态分析，说明了在ＩＥＣ６１８５０中，各设备间的信息交换实质上是逻辑节点之间的信息交互。
对传统的微机距离保护结构化的流程进行了解耦分析，将自动化功能政射至各逻辑节点以及建立逻辑节点中的数据对象及其属性。
在基于ＩＥＣ６１８５０信息建模的基础上，利用面向对象的程序设计语言ｃ＋＋对距离保护中关键类的实现进行了探讨。
定义了关键类模块之后，主程序利用其消息传递完成由逻辑节点实现的分布式功能。
最后，论文给出了ＩＥＤ的统一硬件平台设计方案，在借鉴目前国内对ＩＥＤ进行基于ＩＥＣ６１８５０改造的硬件平台设计的基础上对ＴＥＤ的硬件平台的实现作了有益的探讨。
关键词：ＩＥＤ；ＩＥＣ６１８５０；输电线路保护；变电站自动化系统西南交通大学硕士研究生学位论文第１Ｉ页———，＿———————————————－————Ｈ——＿—＾—＿——’———————Ｊ————＾—＿————一一一一一一ＡｂｓｔｒａｃｔＳｕｂｓｔａｔｉｏｎｐｌａｙｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ．ＳｕｂｓｔａｔｉｏｎｉＳｅｘｔｒｅｍｅｌＹｉｍｐｏｒｔａｎｔｆｏｒｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｉｎｒｕｎｎｉｎｇｓａｆｅｌＹａｎｄｅｃｏｎｏｍｙｂｅｃａｕｓｅｉｔｎｏｔｏｎｌＹｃｏｎｖｅｒｔｓｂｕｔａｌｓｏｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｓｐｏｗｅｒｅｎｅｒｇｙ。
《IEC_61850工程继电保护应用模型》
ICS29.240国家电网公司企业标准Q/GDW396—2009 IEC61850工程继电保护应用模型2010-02-10发布2010-02-10实施国家电网公司发布IQ/GDW396—2009目次前言 (III)1范围 (1)2引用标准 (1)3术语与缩略语 (1)3.1术语 (1)3.2缩略语 (1)4总则 (2)5配置 (2)6IED应用模型规范 (3)6.1总体建模原则 (3)6.2LN实例建模 (4)6.3线路保护模型 (6)6.4断路器保护模型 (7)6.5变压器保护模型 (8)6.6母线保护模型 (10)6.7电抗器保护模型 (12)6.8测控装置模型 (12)6.9智能终端模型 (15)6.10合并单元模型 (15)7服务实现原则 (16)7.1关联服务 (16)7.2数据读写服务 (16)7.3报告服务 (16)7.4控制服务 (18)7.5取代服务 (18)7.6定值服务 (19)7.7文件服务 (19)7.8日志服务 (19)8双网冗余机制 (19)8.1概述 (19)8.2MMS双网冗余机制 (19)8.3GOOSE双网冗余机制 (20)9GOOSE模型和实施规范 (20)9.1GOOSE建模 (20)9.2GOOSE的收发机制 (21)9.3GOOSE时标 (23)10SV模型和实施规范 (23)10.1SV建模 (23)IQ/GDW396—2009II 10.2SV的收发机制 (23)10.3采样同步 (24)11检修处理机制 (24)11.1装置检修状态 (24)11.2MMS报文检修处理机制 (24)11.3GOOSE报文检修处理机制 (24)11.4SV报文检修处理机制 (24)附录A（规范性附录）逻辑节点类定义1 (25)附录B（规范性附录）逻辑节点类定义2 (38)附录C（规范性附录）统一扩充公用数据类 (53)附录D（规范性附录）统一定义的数据类型和数据属性类型 (54)附录E（规范性附录）故障报告文件格式 (73)附录F（规范性附录）服务一致性要求 (77)附录G（资料性附录）设备逻辑节点前缀示例 (80)附录H（资料性附录）逻辑节点前缀命名示例 (82)编制说明 (83)前言为规范IEC61850变电站通信网络和系统国际标准的继电保护应用，实现各制造厂商设备的互操作性，提高IEC61850标准设备生产、调试、检修、运行的便利性，特制定IEC61850工程继电保护应用模型。
基于IEC61850的数字化变电站改造问题分析与应用
基于IEC61850的数字化变电站改造问题分析与应用摘要：数字化变电站改造是传统变电站的改进,结合某220kV数字化变电站改造技术特点,分析了改造中涉及到的光电互感器、光纤、电压并列与切换、间隔层五防联锁、运行检修维护等问题,提出了电压互感器采集单元、母线保护子站、光纤标示等解决方法。
关键词：数字化变电站技术改造IEC61850本文以掌政220kV变电站为例,介绍了数字化变电站新技术的应用,讨论了数字化变电站改造过程中遇到的问题,给出了改造过程中关键问题的解决方法。
1、概述掌政220kV变电站1988年建成投运,现运行2台主变,一次接线分为220kV、110kV、10kV3个电压等级,220kV与110kV一次设备均为户外常规构架布置双母线带旁路接线,改造前为常规控制屏控制方式。
掌政220kV变电站数字化改造,按照IEC61850标准体系对站内各保护、故障录波、二次公用设备以及计量设备进行改造,新安装一套图像监视及安防系统,改造成为符合IEC61850标准的数字化变电站自动化系统。
该数字化变电站实现了一次设备数字化、二次装置网络化、数据平台标准化,成为智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。
2、系统结构该数字化变电站系统结构分为站控层、间隔层和过程层三层。
间隔层中各间隔组建各自网络,过程层、间隔层、站控层设备以IEC61850标准组建以太网,间隔层设备之间的开入、闭锁、跳闸、录波等信号通过GOOSE网传递。
整个系统体现了数据采集数字化、系统分层分布化、系统结构紧凑化、系统建模标准化、信息交互网络化、信息应用集成化、设备检修状态化、设备操作智能化等技术特征[1]。
过程层是一、二次设备结合的环节。
数字化改造中用光电式互感器替代了传统的电磁式互感器,一次设备旁安装智能终端,采用光纤数字通信替代统接点及二次电缆。
间隔层由保护、测控装置、故障录波装置以及其相关智能设备共同组成。
保护、测控装置等提供光电式互感器接口,直接获取来自光电式互感器的数字信号,不需要模拟量与数字信号之间转换。
变电站61850系统技术书
110KV总降变电所IEC61850系统综合自动化项目技术方案书技术方案甲乙双方经过友好协商，就110KV总降变电所IEC61850系统保护监控综自项目技术实现方法及技术实现目标达成如下协议，甲方委托乙方为XX110KV总降变电所提供基于IEC61850通讯体系的电站保护及监控综合自动化系统一套，其功能要求及系统配置如下：一、系统概述XX110KV总降变电所本期综合自动化工程范围为1台110/10KV变压器，13条10KV馈出线的保护监控功能。
本项目基于IEC61850变电站通信体系对XX110KV总降变电所进行监控及保护综合自动化改造，并将原来系统的综合自动化系统监控保护设备信息（许继公司设备），通过通讯转换手段纳入到新的IEC 61850电力自动化信息系统中。
实现保护信息和控制信息等的实时远方监控，使整个变电站的保护自动化系统提升到一个较高的水平，满足未来整个电站信息远传的需求并适应未来若干年系统运行要求及电力系统信息化改造的要求，同时使系统易于扩展升级。
本项目实施具有如下技术特点：（1） IEC61850保护配置方案系统配置GE公司UR系列保护装置，均具备IEC 61850通讯功能。
主变配置T35差动主保护系统，F35变压器后备保护系统，内部配有监控模块，可实现高、低压侧过流及速断的保护功能和瓦斯保护动作的报警功能。
变压器保护通过集中组屏安装在110KV总降主控室。
13条馈线采用F650馈线保护装置。
物理上采用分散安装的方式，就地安装在相应的馈线开关柜上。
所有设备通过高速以太网，以IEC 61850通讯协议实时交换信息。
整个新型自动化系统完全可以满足目前系统运行的监控及保护需求。
（2）站内IEC61850通讯系统站内IEC 61850通讯网络采用高速环形以太网结构，110KV主监控室配置双监控主计算机（DELL公司），双以太网方式连接网络交换机设备。
采用热备份的工作模式，确保系统的可靠运行。
基于IEC61850的简易母线保护_张超
为竞争性网络 ， 且采 样 值 传 播 需 要 占 用 较 大 的 网 络 带宽 ， 本文采用点对点的过程层网络模式 ， 在物理介 质上独立于站控层网络 ， 可保持稳定的网络流量 ， 有 效地减少故障时信息量突然增大而导致的网络堵塞 等不利因素的 影 响 。 为 进 一 步 增 强 系 统 的 可 靠 性 ， 合并单元配置采取 双 重 化 冗 余 配 置 ， 保护具体配置 与接线如图 １ 所示 。
张 超 ，谭建成 ，韦 化
（ ） 广西电力系统最优化与节能技术重点实验室 ，广西大学 ，广西壮族自治区南宁市 ５ ３ ０ ０ ０ ４
摘要 ：遵循 Ｉ 在过程层网络和站控层网络上实 Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ 标准对简易保护的信息和服务进行分类 ， 现了简易母线保护 。 为提高采集系统的可靠性 ， 在过程层中采 取 合 并 单 元 双 重 配 置 和 点 对 点 的 组 网模式 ； 为提高站控层网络的可靠性 ， 采用双星形网络架 构 ， 并 对 其 通 信 冗 余 机 制 进 行 了 设 计。在 ） 实时数字仿真器 （ 组成的闭环测试平台上 ， 模拟了保护区内和区外故障 ， 以及通信网络故障 Ｒ Ｔ Ｄ Ｓ ， 。 等 详细论证了简易母线保护的可靠性 关键词 ： Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０；简易母线保护 ；过程总线 ；站总线 ；网络冗余
１． ２ 站控层网络配置 在简易母线保护方案中 ， 母线跳闸与闭锁 、 断路 器失灵保护启动与 跳 闸 、 远方跳闸和连锁跳闸等通 用面 向 对 象 变 电 站 事 件 （ ｅ ｎ ｅ ｒ ｉ ｃ ｏ ｂ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ｉ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ｇ ｊ ， 信息通过站控层网络进 ｓ ｕ ｂ ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｖ ｅ ｎ ｔ ＧＯＯ Ｓ Ｅ） 行交换 。 站控层网 络 组 网 模 式 有 总 线 形 、 星形和环 可通过不同网络结构的复合来提 形 ３ 种基本结构 ， 高可靠性 。 本文采用了双星形网络架构来提高通信系统的 可靠性 ， 具体网络架构如图 ２ 所示 。
一种基于IEC61850标准的继电保护装置远方控制技术方案
３ ．北京四方继保 自动化有 限股份公 司，北京 １ ０ ０ ０ ８ ４ ）
摘要 ：分析 了 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０标准 中的 Ｓ Ｇ Ｃ Ｂ、Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ 模型 ，结合继 电保护远方控制 所要 求的远方修改定值 、远 方切换 定 值 区、远 方投 退软压板 、远方复归信号等功能 ，提 出了一种继 电保护装 置远 方控 制技 术解决方案。该方案将 Ｓ Ｇ Ｃ Ｂ、 Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ 模 型的服务 映射到 南方 电网 １ ０ ３规约、１ ０ １ ／ １ ０ ４规 约的相应服务 中，在典型的继电保护及故障信息 系统 、调度 自 动化 系统上 实现 了各项继电保护远方控制功能 。 所述的继电保 护远 方控制模型 已经成功试点应用 ， 其 兼容性与 可靠性得
ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｓ ｕ ｃ ｈ ａ ｓ ｓ ｅ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ ｍｏ ｄ ｉ ｉｃ ｆ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ，ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｓ ｅ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ ｇ ｒ ｏ ｕ ｐ ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ， ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ｌ ｉ ｎ ｋ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ａ ｎ ｄ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｌ ｒ ｅ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ， ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｓ ａ
２ ０ １ ３年 第 ７ 卷 第 ２期
２ ０ １ ３， Ｖ ｏ １ ． ７ ， Ｎｏ ． ２
南 方 电 网 技 术
Ｓ ｏＵＴＨＥＲＮ ＰＯＷ Ｅ Ｒ Ｓ ＹＳ ＴＥＭ ＴＥＣＨＮｏＬｏＧＹ
开 发 与应 用
基于IEC61850-90-5的分布式区域纵联保护
基于IEC61850-90-5的分布式区域纵联保护刘革明;李园园;戴光武;刘东超;杨贵;陈玉林;李建鸿【摘要】研究IEC61850-90-5标准,提出了一种分布式区域纵联保护方案.通过UDP多播方式传输可路由的SV和GOOSE信息,实现了站间通信技术标准化,提高了信息共享能力.分析了IEC61850-90-5标准的关键要点,采用同步相量测量技术,实现各测量点电气量同步.提出了专用光纤和复用通道两种方式下的时钟同步方案以及时钟同步丢失的解决方案.设计出HSR环网的站间通信方案有效地保证了通信可靠性.通过工程应用验证了基于IEC61850-90-5的分布式区域纵联保护方案的可行性.%Based on IEC61850-90-5 study,this paper presents a scheme of distributed area longitudinal protection.Routable SV and GOOSE information is transmitted in the UDP multicast approach to standardize inter-station communication technology and improve information sharing capability.It analyses key points in IEC61850-90-5,and adopts synchronous phasor measurement technology to achieve synchronization of electrical quantity between measurement points.It proposes clock synchronization schemes for dedicated optical fiber channels and multiplex channels,as well as a solution in the case of clock synchronization loss.An inter-station communication scheme for HSR ring network is designed for effective guarantee of communication reliability.Engineering application verifies the feasibility of the distributed area longitudinal protection scheme based on IEC61850-90-5.【期刊名称】《电气自动化》【年(卷),期】2017(039)005【总页数】4页(P65-68)【关键词】IEC61850-90-5;同步相量;分布式区域纵联保护;R-SV;R-GOOSE;HSR 【作者】刘革明;李园园;戴光武;刘东超;杨贵;陈玉林;李建鸿【作者单位】南京南瑞继保电气有限公司,江苏南京211102;南京南瑞继保电气有限公司,江苏南京211102;南京南瑞继保电气有限公司,江苏南京211102;南京南瑞继保电气有限公司,江苏南京211102;南京南瑞继保电气有限公司,江苏南京211102;南京南瑞继保电气有限公司,江苏南京211102;南京南瑞继保电气有限公司,江苏南京211102【正文语种】中文【中图分类】TM7120 引言在区域保护范围内实现不同保护之间的动作配合，改善继电保护性能，可以借助广域测量系统技术(WAMS)[1]，智能变电站数字化技术的快速发展为区域保护技术的实施创造了有利条件。
基于IEC61850及保护功能库的保护开发方法的研究91
基于IEC61850及保护功能库的保护开发方法的研究摘要：当前，随着智能电网的不断发展，基于IEC61850标准的智能保护装置在智能变电站中应用相当广泛。
智能保护不存在传统保护的既不统一通信标准，也不统一配置手段问题，更符合智能设备互操作性要求。
智能保护装置开发方式如果忽视IEC61850标准统一建模、统一配置的应用优势，忽视保护原理大都成熟的现实特点，仅是通过更新硬件和购买通信软件包，并因循原有模式，必将不利于提高研发效率和速度，不利于降低研发难度和成本。
本文就对基于IEC61850及保护功能库的保护开发方法进行分析和探讨。
关键词：IEC61850；保护功能库；保护开发方法1智能保护装置及一般开发方法分析IEC61850标准是电力系统自动化领域唯一的全球通用标准。
它通过标准的实现，实现了智能变电站的工程运作标准化。
使得智能变电站的工程实施变得规范、统一和透明。
不论是哪个系统集成商建立的智能变电站工程都可以通过SCD（系统配置）文件了解整个变电站的结构和布局，IEC61850标准对于智能化变电站发展具有不可替代的作用。
自IEC61850标准第一个版本于2003年发布以来，国内厂家迅速开发了基于该标准的智能继电保护产品。
IEC61850标准很好地解决了变电站内通信标准混乱，设备间互操作性差和通信难的问题。
IEC61850标准为变电站定义了三层两网的分布式架构。
智能保护装置位于中间的间隔层，对上通过MMS网与站控层设备通信，对下通过SV网获取过程层采样数据，通过GOOSE网完成开入开出或闭锁等功能。
基于IEC61850标准的智能保护装置功能架构。
如下图所示：图1基于IEC61850标准的智能保护装置功能架构示意图智能保护装置功能相对复杂，对通信功能要求提高了很多，因此对装置硬件的要求也很高。
在硬件的主控核心方面，MCU+DSP+FPGA,DSP+DSP+FPGA和MCU+MCU+FPGA这样的应用较为常见。
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基于IEC 61850的分布式母线保护方案李 斌1,马 超2,贺家李1,薄志谦3(1.天津大学电力系统仿真控制教育部重点实验室,天津市300072;2.天津市电力公司城南供电分公司,天津市300201)摘要:智能变电站是智能电网的关键组成部分,而基于IEC 61850的分布式母线保护研究与应用对于保障变电站的安全可靠运行具有重要意义。
分析了IEC 61850的分层控制体系结构,提出了分布式母线保护的实现方案。
基于IEC 61850的信息模型结构,研究了分布式母线保护设备的建模过程与方法。
针对IEC 61850体系下过程层与间隔层的以太网通信网络,分析研究了分布式保护的采样值传输和通用面向对象变电站事件(GOOSE)传输实现方案。
关键词:智能电网;数字化变电站;IEC 61850;分布式母线保护收稿日期:2010-01-07;修回日期:2010-06-17。
国家自然科学基金资助项目(50977061)。
0 引言智能变电站是智能电网的关键组成部分。
作为智能变电站综合自动化体系的重要组成部分,母线及其保护功能的实现直接影响到电力系统的安全可靠运行[1]。
目前,微机母线保护仍主要采用集中式方案,当母线上连接元件较多时,集中式母线保护二次回路接线十分复杂,容易误动作,给现场运行、维护带来很多困难[2-5]。
随着新型互感器技术、智能开关技术和网络通信技术的发展,以一次设备智能化、二次设备网络化为主要特征的基于IEC 61850的数字化变电站技术成为目前研究热点之一。
基于IEC 61850的数字化变电站体系结构中引入过程层的概念,要求不再依靠大量电缆来传输过程层参数,而是通过基于交换式以太网的过程层通信网络来传输采样值、一次设备的状态信息和一次设备的控制信息,这就为实现分布式母线保护提供了必要的技术支撑[6-11]。
分布式母线保护面向间隔,具有分散处理能力,可以克服传统集中式母线保护的缺点,因而成为母线保护今后发展的主要方向。
但同时分布式母线保护也具有间隔多、数据实时性要求高、数据通信量大等技术难题。
本文研究了基于IEC 61850标准的分布式母线保护建模,提出了基于以太网环网的分布式母线保护实现方案,并对分布式母线保护所涉及的采样值及通用面向对象变电站事件(GOOSE)信息传输方案进行了分析研究。
1 IEC 61850标准及分布式母线保护方案如图1所示,IEC 61850将变电站分为3层:变电站层、间隔层、过程层[5]。
基于IEC 61850的数字化变电站体系中,过程层与间隔层之间并行电缆连接的方式被基于交换式以太网的串行通信网络所代替,这种通信方式被称为过程总线通信[6]。
图1 变电站自动化系统分层结构Fig.1 Layered architecture of substation automation system分布式母线保护方案可大致分为2类:一类是有主站式的分布式母线保护;另一类是无主站式分布式母线保护。
有主站式的分布式母线保护存在因主站误判造成母线全部失电的可能性。
本文基于IEC 61850研究了无主站式的分布式母线保护,如图2所示。
由图可知,每个间隔合并单元只负责采集母线上本间隔过程层一次设备的数据,并将模拟量采样值转换成数字量,通过过程总线与各母线保护单元进行数据通信。
变电站间隔控制单元包括断路器控制等。
)66)第34卷 第20期2010年10月25日Vo l.34 N o.20Oct.25,2010图2分布式母线保护的结构Fig.2Structure of distributed busbar protection如图2所示,分布式母线保护通信网络采用环形结构,因此所有间隔的母线保护单元都能通过以太网共享母线上所有间隔的数据信息。
各母线间隔保护单元相互独立,经计算后,如果判断出母线内部故障,只需将本回路从母线上断开,不影响其他回路。
因此,如果发生某个母线保护单元误动时,只会影响该条回路,不会造成整条母线的停电。
采用环型网络通信的优点是具有较高的冗余度,当通信网络中的一个节点发生故障时,可以通过其他网络节点反方向传输。
分布式母线保护的每个保护单元可与对应回路(如线路或变压器)的保护合并或单独设置,以增加保护的冗余度,提高母线保护防误动或拒动的可靠性。
这样,由于人员误操作、误碰等原因造成的母线上所有断路器跳闸等恶性事故的发生概率大大减小。
显然,分布式母线保护与基于IEC61850的变电站自动化分层分布式的结构相适应,可以就地布置,不要求将各回路的电流互感器并联形成差回路。
这样既便于扩展,又节省了大量的二次电缆,降低了工程造价,更符合继电保护/下放0的发展趋势[2]。
2基于IEC61850的分布式母线保护建模如图3所示,IEC61850采用了面向对象的建模方法,分层结构的数据对象包括五大部分[7-8]:¹服务器(Ser ver):用来表示外部可视化的设备;º逻辑设备(LD):包含一组由特定应用功能产生和使用的信息,是一种虚拟设备;»逻辑节点(LN):由数据和方法构成的对象,包含特定应用功能;¼数据(Data):提供各种包含在逻辑节点内的不同类型的信息;½数据属性(DA):定义用来传输的数值名称、格式、范围或允许值以及表示法。
IEC61850将应用功能分解为与其交换信息的最小实体,合理地分配这些实体到专用的智能电子设备(IED)。
这些实体就是逻辑节点,不同逻辑节点之间可以实现信息交换。
完成特定功能的逻辑节点组合在一起就是一个逻辑设备。
由图3可知,服务器位于IED上,客户通过抽象通信服务接口(ACSI)访问位于IED上的服务器。
服务器可以包含多个逻辑设备,逻辑设备可以包含多个逻辑节点,逻辑节点可以包含多个数据对象及其属性。
图3基本信息模型层次结构Fig.3Layered structure of basic information m odel不同的分布式母线保护的实现方案有不同的建模方法,本文针对无主站式的分布式母线保护进行建模。
2.1逻辑节点和数据对象分布式母线保护的主要功能包括母线差动保护、母联充电保护、母联过流保护等多种保护。
以母线差动保护为例,该功能可由一个单独的逻辑设备来建立模型。
对于母线差动保护功能而言,其逻辑节点包括:¹TCTR:电流互感器逻辑节点;ºMM XU:基本测量逻辑节点;»PDIF:差动保护逻辑节点;¼PTRC:跳闸输出逻辑节点;½XCBR:断路器逻辑节点。
除此之外,任一个逻辑设备还应包含LLN0和LPH D这2个逻辑节点:LLN0用来描述逻辑设备本身的公共数据;LPH D用来描述逻辑设备所在的IED,如物理设备的铭牌、运行状况信息等。
图4所示为分布式母线保护差动保护功能对应的逻辑节点。
可知,母线上有n条出线,每个方框都表示一个逻辑节点,箭头信息代表从源逻辑节点流向目的逻辑节点。
例如:TCT R流向MM XU,代表测量单元节点获取电流互感器逻辑节点的采样值。
图4分布式母线保护差动保护功能对应的逻辑节点Fig.4Logic nodes of differential function of distributedbusbar protection)67)#研制与开发#李斌,等基于I EC61850的分布式母线保护方案母线差动保护功能实现的具体步骤如下:步骤1:被保护的母线上有n个间隔,各间隔的电流互感器对应T CTR1~TCT R n,其采集数据向本间隔的M MXU传送。
步骤2:每个间隔的IED测量本间隔的电流量,通过以太网总线将测量信息发送给其他间隔,同时接收其他间隔发送过来的测量信息,从而实现差动计算和故障判断。
即图4中的每个PDIF可以接收来自所有间隔的MM XU传送来的电流数据。
步骤3:每个间隔上的母线保护单元都有独立的保护功能。
如果某个母线保护单元判断为母线内部故障,只断开本支路的断路器。
这样在因干扰或其他原因造成某个保护单元误动时,不至于使整条母线停电。
在由于某种原因使母线保护拒动时,至多有一回路拒动,不影响其他回路跳闸。
即每个PDIF在判断出发生母线内部故障的情况下,发出信号给本间隔PT RC,从而控制本间隔的XCBR实现跳闸操作。
不同厂家的设备能实现互操作的关键在于逻辑节点语义的定义,即对数据及数据属性的描述。
下面以差动保护中最重要的一个逻辑节点PDIF为例说明逻辑节点所包含的数据对象及其属性定义。
PDIF的数据名中,M od,Beh,H ealth,NamePlt 和OpCntRs是有关PDIF本身描述的公用逻辑节点信息,指明工作模式、性能、健康、铭牌和可复位动作次数信息;Str,Op,T mASt描述状态信息,说明保护是处于启动还是动作状态,以及动作曲线特征;被测量值有差动电流DiffAClc和制动电流RstA;定值包含线路电容LinCapac、低动作值(额定电流百分数)LoSet、高动作值(额定电流百分数)H iSet、最小动作时间M inOpTm ms、最大动作时间Max OpT mms、制动模式RstM od、复位延时时间RsDlTm ms、动作曲线类型TimACrv。
合理选择数据及其属性可以实现不同的功能,例如:在PDIF定值中改变不同的T mACrv可以实现不同的差动保护原理。
2.2逻辑设备逻辑设备是一种虚拟设备,是为了在不同节点之间通信而定义的一组逻辑节点。
一个实际的物理设备可以分解为一个或多个逻辑设备,但是一个逻辑设备只能存在于一个物理设备上。
因此,将逻辑设备按照保护设备的不同功能划分较为合理。
对于实际的分布式母线保护装置来说,按功能分类基本可以分解为5个逻辑设备。
如图5所示,LD1~ LD5分别为保护功能、测量功能、控制功能、监视告警功能、人机接口功能模块。
图5分布式母线保护逻辑设备Fig.5Logic device of distributed busbar protection3分布式母线保护的采样值及GOOSE信息传输方案过程总线通信中采样值(SM V)报文和保护跳闸命令(GOOSE报文)是最为重要的2类信息[10-11]。
3.1分布式母线保护的采样值传输采样值传输基于发布者/订阅者机制,通信过程由发布方的采样值控制(SVC)模块进行控制。
在发布方与订户之间有2种采样值交换方法:一种是选择多播采样值控制块(MSVCB),它采用广播或组播的传输方式,允许一个发布方与多个订户之间交换数据;另一种是选择单播采样值控制块(U SV CB),它采用单播的传输方式,仅允许一个发布方与一个订户之间交换数据。
因此在实际应用中M SVCB使用较为广泛。
IEC61850-9-1中对合并单元提供的采样值信息的定义是固定的,即12路电流、电压信息。