基于IEC+61850的分布式能源智能监控终端通信模型
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策略
０
引言
分布式能源（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ
ｅｎｅｒｇｙ
ｒｅｓｏｕｒｃｅ，
的自我描述，为不同厂商的智能电子设备（１ＥＤ）实 现互操作和系统无缝集成提供了有效的途径［５］。随 着ＩＥＣ ６１８５０技术的逐渐成熟和广泛应用，其技术 和方法逐渐推广至变电站自动化以外的其他应用 领域。 配电终端是配电自动化系统的重要组成部分。 但传统的配电终端，尤其是其通信系统已不能满足 含微网的新型配电网的监控需求，而ＩＥＣ ６１８５０作 为目前最先进的通信体系，能够完全满足上述需求。 为了适应微网接入对配电网的影响，可将传统配电 终端升级改造为基于ＩＥＣ ６１８５０的ＤＥＲ智能监控 终端。
Ｍ
Ｔ Ｃ
Ａ
单个ＥＣＰ处的实际状态 ＤＥＲ运行的经济调度参数 能量管理及辅助服务计划的控制
ＤＥＲ电厂能量和／或辅助服务计划 单个ＥＣＰ处和／或负荷连接点的熔丝
Ｔ
Ｈ晤Ｒ
单个ＥＣＰ处和／或负荷连接点的断路器
开关或断路器控制
ｌ 篇篇器一
Ｈ咒隙
单个ＥＣＰ处的实际电力系统量测值
单个ＥＣＰ处的内部表计信息
回回 叵圆圆回回 叵叵圆圆叵 叵叵叵
１
ＤＥＲ）一般是指功率在数千瓦至５０ ＭＷ的小型化、 模块化、分散式、布置在用户附近为用户供电的连接 到配电系统的小型发电系统。微电网（微网）是指由 ＤＥＲ、储能装置、能量变换装置、相关负荷和监控、 保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够 实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与大 电网并网运行，也可以孤立运行，独立地为当地负荷 提供电力需求。现有研究和实践已表明，将ＤＥＲ以 微网的形式接入大电网并网运行，与大电网互为支 撑，是发挥ＤＥＲ效能的最有效方式［１’２］。 由于大部分ＤＥＲ输出电能的频率都不是工频， 一般需要使用电力电子装置作为接口连接到微网。 由于微网是多种能源的组合，供电和负载节点在地 域上具有分散性，电能的传输具有波动性和不确定 性，因此，要求微网中的电力电子接口（逆变电源）能 够适应这些条件的变化，具有强鲁棒性和快速性，且 要求能实现电能的双向流动和灵活的潮流控制［３。４］。 微网的上述需求使得含微网的配电自动化系统显著 区别于传统配电自动化系统。
ＩＥＣ
微网监控架构及其对通信系统的需求
分析
与大电网的监控系统类似，微网监控系统也可 采用分层架构。不同层次对通信系统的需求各不 相同。
１．１
微网分层监控架构 微网监控架构按功能可划分为３层。第１层是
ＤＥＲ控制器，就地对各种ＤＥＲ、储能单元和负荷进 行控制，如微电源控制器和负荷控制器；第２层是微 网保护及协调控制器，实现微网在并网、孤网两种运 行模式下完整的保护及协调控制功能，如微网模式 控制器和微网中央控制器；第３层是微网能量管理 系统，以各种ＤＥＲ的发电功率预测和负荷预测为基 一１ ３—
万方数据
・智能电网・
李国武，等基于ＩＥＣ ６１８５０的分布式能源智能监控终端通信模型
２基于ＩＥＣ ６１８５０的微网监控通信体系
目前，ＩＥＣ ６１８５０标准正不断拓展其应用范围。 其第２版正在修订中，标题已改为“ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ
ｎｅｔｗｏｒｋｓ ａｎｄ ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ
ｐｏｗｅｒ
出版。ＩＥＣ ６１８５０—７—４２０为绝大部分ＤＥＲ定义了对 象模型，对除风电以外的ＤＥＲ系统定义了各种逻辑 设备和逻辑节点，这些ＤＥＲ系统包括光伏发电系 统、储能系统、冷热电联供系统、燃料电池、电动汽车 充电系统等。该标准也包含ＤＥＲ系统中的能量转 换、储能和换流装置的逻辑节点应用Ｌ８Ｊ。 ＤＥＲ智能监控终端需要对微网系统中各ＤＥＲ 的运行状态进行监视，对微网系统的运行模式进行 控制。其所监控的对象主要为：①对ＤＥＲ接入微网 的电气连接点（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ
１．３
ＤＥＲ智能监控终端间的通信需求 ＤＥＲ控制器和微网保护及协调控制器统称为
ＤＥＲ智能监控终端。其中微网中央控制器是整个 微网控制体系的中枢，除了执行微网能量管理系统 下达的能量控制结果外，还负责实现微网内部的高 级控制策略。典型的微网高级控制策略包括：微网 并网／孤网模式平滑切换、微网的频率／电压控制、 ＤＥＲ与储能单元间的协调控制等。微网中央控制 一１ ４一
ＤＥＲ智能监控终端建模
在ＩＥＣ ６１８５０第２版中，ＤＥＲ通信系统标准已
经纳入ＩＥＣ ６１８５０—７中，作为ＩＥＣ
６１８５０
７
４２０标准
１５
万方数据
电
表２
力
系
统
自
动
代
ＤＥＲ单元控制器逻辑设备中包含的逻辑节点列表
服务映射，用于ＩＥＤ和监控后台之间的数据交互， 能够实现电力系统监控功能所需的大部分服务。例 如：开入、事件、报警等信号量数据以及遥测、保护测 量等模拟量数据的上送可通过报告控制块（ＲＣＢ）来 实现，映射到ＭＭＳ的读写和报告服务。定值管理 功能可通过定值控制块（ＳＧＣＢ）来实现，映射到 ＭＭＳ的读写服务。遥控、遥调等控制功能通过控 制模型实现，映射到ＭＭＳ的读写和报告服务¨。７Ｊ。 ＭＭＳ服务模型采用双边应用关联来传送服务 请求和响应，是基于Ｃｌｉｅｎｔ／Ｓｅｒｖｅｒ模式的可靠通信 方式。其通信实时性能指标为秒级，可满足微网能 量管理系统与ＤＥＲ智能监控终端之间的通信需求， 如图１中的监视网所示。 ２．２通用面向对象变电站事件（ＧＯＯＳＥ）服务模型 ＧＯＯＳＥ服务是ＩＥＣ ６１８５０提供的一个重要服 务模型，其以高速点对点通信为基础，替代了传统 ＩＥＤ之问硬接线的通信方式，为逻辑节点之间的通 信提供了快速且高效可靠的方法。为了保证 Ｇ００ＳＥ服务的实时性和可靠性，Ｇ００ＳＥ报文采用 与基本编码规则相关的ＡＳＮ．１语法编码后，不经 过ＴＣＰ／ＩＰ协议，直接在以太网链路层上传输，并采 用心跳报文和变位报文快速重发相结合的收发 机制‘７Ｉ。 ＧＯＯＳＥ服务采用多路广播应用关联传送无确 认服务，由于跳过了传输层和网络层，其通信实时性 能指标较ＭＭＳ服务模型更高，可达到毫秒级，能够 满足ＤＥＲ智能监控终端间的通信需求，如图１中的 控制网所示。
３
ＥＣＰ逻辑设备中包含的逻辑节点列表
Ｌｏｇｉｃａｌ ｎｏｄｅｓ ｃｏｎｔａｉｎｅｄ ｉｎ ＥＣＰ ｌｏｇｉｃａｌ ｄｅｖｉｃｅ
薰耋蒙
Ｐ Ｒ
描述 位于单个ＥＣＰ处的ＤＥＲ发电厂的企业特性
位于单个ＥＣＰ处的ＤＥＲ发电厂的运行特性
位于单个ＥＣＰ处的ＤＥＲ发电厂的运行控制权限 单个ＥＣＰ处ＤＥＲ的运行模式
篇ｌｌ
如图１所示。各层之间通过通信网络进行连接，实 现信息的有效交互。
监视网 （ＭＭＳ）
＿ｉ＿＿’■：ｊ：＿ｉ＿ｉ：。＿：－：＿ｉ：＿ｉｊｉ＿．！二’二：＿ｉ＿ｉ＿’二‘二：＿ｉ＿‘＝置量：＿ｊ＝ｊ＿：－：－＝ｊ皇ｉｔ：二。二：
ＭＭＳ：制造报文规范；ＧＯＯＳＥ：通用面向对象变电站事件
图１微网监控架构
Ｆｉｇ．１ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｏｆ
强２
（１．冀北张家口供电公司，河北省张家口市０７５０００；２．南京四方亿能电力自动化有限公司，江苏省南京市２１１１１１）
摘要：随着常规能源的逐渐衰竭和环境污染的日益加重，大规模发展基于可再生能源的分布式发 电技术已是必然趋势。分布式能源主要通过微电网接入配电网。配电终端是配电自动化系统中基 本的底层控制单元，传统配电终端已不能满足含微电网的新型配电网的监控需求。为了适应微电 网接入对配电网的影响，需要将传统配电终端升级改造为基于ＩＥＣ ６１８５０的分布式能源智能监控 终端。分析了微电网分层监控架构在通信系统方面对分布式能源智能监控终端提出的新需求，在
ＬＤＥＣＰ（ＥＣＰ监控）
图２
Ｆｉｇ．２
ＥＣＰ逻辑设备建模
Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ＥＣＰ ｌｏｇｉｃａｌ ｄｅｖｉｃｅ
３．２
ＤＥＲ单元控制器逻辑设备
ＩＥＣ
６１８５０—７—４２０也为百度文库ＥＲ单元控制器定义了
专用逻辑设备，用以实现对ＤＥＲ单元控制器即单个 ＤＥＲ的监控凹。９］。ＤＥＲ单元控制器逻辑包括的逻 辑节点如表２所示。ＤＥＲ单元控制器逻辑设备建 模如图３所示。
微网能量管理系统位于微网监控系统的最上 层，实现宏观意义上的微网综合优化和能量管理。 微网能量管理系统通过通信网络从ＤＥＲ智能 监控终端处获取微网各种实时量测数据（包括电气 量数据和非电量数据），并进行必要的处理。然后根 据实时量测数据和当时的各种计划值和负荷预测 值，再考虑各项能量优化约束条件，计算出对整个 微网的能量控制结果。最后通过通信网络将控制结 果下发到微网中央控制器，由微网中央控制器根据 控制结果调节微网中各ＤＥＲ和储能电源的状态和 出力以及可控负荷的投切。 能量管理对信息的实时性要求并不高，一般为 数分钟到数十分钟，其通信的实时性能需求为分 钟级。
传统配电终端的ＩＥＣ ６１８５０信息模型中引入了ＩＥＣ ６１８５０—７—４２０中定义的分布式能源控制领域的
相关逻辑设备和逻辑节点，给出了基于ＩＥＣ ６１８５０的分布式能源智能监控终端的信息模型及信息 交互模型。在信息快速有效交互的基础上，基于ＩＥＣ ６１８５０的分布式能源智能监控终端能够实现 包括微电网模式平滑切换在内的多种微电网高级控制策略。 关键词：分布式能源；微电网；ＩＥＣ ６１８５０—７—４２０；配电自动化；智能监控终端；微电网高级控制
２．１
ｐｏｉｎｔ，ＥＣＰ）的
监控；②对ＤＥＲ单元控制器的监控。 ＥＣＰ逻辑设备 在ＩＥＣ ６１８５０—７—４２０中，为ＤＥＲ的ＥＣＰ定义了 专用逻辑设备，用以实现ＥＣＰ的监控功能［８。９］。 ＥＣＰ逻辑设备包含的逻辑节点如表１所示。ＥＣＰ 逻辑设备建模如图２所示。
表１
Ｔａｂｌｅ １
ＭＭＳ服务模型 ＭＭＳ是ＩＥＣ ６１８５０标准中最主要的特定通信
６１８５０变电站通信网络和系统标准在变电
站自动化领域得到了广泛应用。它采用分层分布的 体系结构和面向对象的建模方法，实现了数据对象
收稿日期：２０１２ ０６—２８；修回日期：２０１２—１１—１６。
万方数据
电
力
系
统
自
动
代
础，实现冷、热、电各种能源的综合优化和调度，保证 整个微网系统的稳定经济运行。 以南方某海岛微网系统为例，其微网控制架构
ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｍｉｃｒｏｇｒｉｄ
１．２微网能量管理系统与ＤＥＲ智能监控终端之间
的通信需求
器通过通信网络获取来自各ＤＥＲ控制器和负荷控 制器的各ＤＥＲ和负荷当前状态信息作为高级控制 策略的输入，并将高级控制策略的计算结果通过通 信网络下发到各ＤＥＲ控制器和负荷控制器中执行。 微网高级控制策略对信息交互的实时性要求极高， 其通信的实时性能需求为毫秒级。原因分析如下。 首先，微网需要在不同运行模式切换过程中尽 可能地平稳过渡，其控制过程十分复杂。如果要实 现不同运行模式之间的无缝切换，则其控制响应速 度要求更高。 其次，在大电网中，频率能通过大型发电厂内拥 有大惯性的发电机来维持，电压可通过调节无功功 率来维持。而在微网中，由于采用大量电力电子设 备作为接口，其系统惯性小或无惯性，过载能力差。 对于缺少惯性的微网，储能装置是维持其暂态能量 平衡的必要元件。采用可再生能源发电的ＤＥＲ输 出电能的间歇性和负载功率的多变性增加了微网频 率和电压控制的难度。尤其是在孤网运行模式下， 为了维持微网系统的稳定，必需根据ＤＥＲ输出电能 和负载功率的实时变化来调节储能单元的实时出 力，从而达到系统内能量的瞬时平衡。在并网运行 模式下，也需要根据系统频率和电压的实时变化来 调节储能单元的实时出力。
第３７卷
第１０期
电力系统自动化
Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ
Ｖ０１．３７
Ｎｏ．１０
２０１３年５月２５日
Ｍａｙ
２５．２０１３
ＤＯＩ：１０．７５００／ＡＥＰＳ２０１２０６２５４
基于ＩＥＣ ６１８５０的分布式能源智能监控终端通信模型
李国武１，张雁忠１，黄巍松２，金
３．１
ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ
ｕｔｉｌｉｔｙ
ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ”，这意味着ＩＥＣ ６１８５０的应用范围将不 再限于变电站，可能拓展至整个电力系统。ＤＥＲ系 统，如风力发电厂、太阳能发电厂等新能源系统的监 控通信都将基于ＩＥＣ ６１８５０标准。
ＩＥＣ
６１８５０标准根据电力系统生产过程的特
点，制定了满足实时信息和其他信息传输要求的服 务模型，采用抽象通信服务接口和特定通信服务映 射以适应网络技术迅猛发展的要求［５］。
０
引言
分布式能源（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ
ｅｎｅｒｇｙ
ｒｅｓｏｕｒｃｅ，
的自我描述，为不同厂商的智能电子设备（１ＥＤ）实 现互操作和系统无缝集成提供了有效的途径［５］。随 着ＩＥＣ ６１８５０技术的逐渐成熟和广泛应用，其技术 和方法逐渐推广至变电站自动化以外的其他应用 领域。 配电终端是配电自动化系统的重要组成部分。 但传统的配电终端，尤其是其通信系统已不能满足 含微网的新型配电网的监控需求，而ＩＥＣ ６１８５０作 为目前最先进的通信体系，能够完全满足上述需求。 为了适应微网接入对配电网的影响，可将传统配电 终端升级改造为基于ＩＥＣ ６１８５０的ＤＥＲ智能监控 终端。
Ｍ
Ｔ Ｃ
Ａ
单个ＥＣＰ处的实际状态 ＤＥＲ运行的经济调度参数 能量管理及辅助服务计划的控制
ＤＥＲ电厂能量和／或辅助服务计划 单个ＥＣＰ处和／或负荷连接点的熔丝
Ｔ
Ｈ晤Ｒ
单个ＥＣＰ处和／或负荷连接点的断路器
开关或断路器控制
ｌ 篇篇器一
Ｈ咒隙
单个ＥＣＰ处的实际电力系统量测值
单个ＥＣＰ处的内部表计信息
回回 叵圆圆回回 叵叵圆圆叵 叵叵叵
１
ＤＥＲ）一般是指功率在数千瓦至５０ ＭＷ的小型化、 模块化、分散式、布置在用户附近为用户供电的连接 到配电系统的小型发电系统。微电网（微网）是指由 ＤＥＲ、储能装置、能量变换装置、相关负荷和监控、 保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够 实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与大 电网并网运行，也可以孤立运行，独立地为当地负荷 提供电力需求。现有研究和实践已表明，将ＤＥＲ以 微网的形式接入大电网并网运行，与大电网互为支 撑，是发挥ＤＥＲ效能的最有效方式［１’２］。 由于大部分ＤＥＲ输出电能的频率都不是工频， 一般需要使用电力电子装置作为接口连接到微网。 由于微网是多种能源的组合，供电和负载节点在地 域上具有分散性，电能的传输具有波动性和不确定 性，因此，要求微网中的电力电子接口（逆变电源）能 够适应这些条件的变化，具有强鲁棒性和快速性，且 要求能实现电能的双向流动和灵活的潮流控制［３。４］。 微网的上述需求使得含微网的配电自动化系统显著 区别于传统配电自动化系统。
ＩＥＣ
微网监控架构及其对通信系统的需求
分析
与大电网的监控系统类似，微网监控系统也可 采用分层架构。不同层次对通信系统的需求各不 相同。
１．１
微网分层监控架构 微网监控架构按功能可划分为３层。第１层是
ＤＥＲ控制器，就地对各种ＤＥＲ、储能单元和负荷进 行控制，如微电源控制器和负荷控制器；第２层是微 网保护及协调控制器，实现微网在并网、孤网两种运 行模式下完整的保护及协调控制功能，如微网模式 控制器和微网中央控制器；第３层是微网能量管理 系统，以各种ＤＥＲ的发电功率预测和负荷预测为基 一１ ３—
万方数据
・智能电网・
李国武，等基于ＩＥＣ ６１８５０的分布式能源智能监控终端通信模型
２基于ＩＥＣ ６１８５０的微网监控通信体系
目前，ＩＥＣ ６１８５０标准正不断拓展其应用范围。 其第２版正在修订中，标题已改为“ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ
ｎｅｔｗｏｒｋｓ ａｎｄ ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ
ｐｏｗｅｒ
出版。ＩＥＣ ６１８５０—７—４２０为绝大部分ＤＥＲ定义了对 象模型，对除风电以外的ＤＥＲ系统定义了各种逻辑 设备和逻辑节点，这些ＤＥＲ系统包括光伏发电系 统、储能系统、冷热电联供系统、燃料电池、电动汽车 充电系统等。该标准也包含ＤＥＲ系统中的能量转 换、储能和换流装置的逻辑节点应用Ｌ８Ｊ。 ＤＥＲ智能监控终端需要对微网系统中各ＤＥＲ 的运行状态进行监视，对微网系统的运行模式进行 控制。其所监控的对象主要为：①对ＤＥＲ接入微网 的电气连接点（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ
１．３
ＤＥＲ智能监控终端间的通信需求 ＤＥＲ控制器和微网保护及协调控制器统称为
ＤＥＲ智能监控终端。其中微网中央控制器是整个 微网控制体系的中枢，除了执行微网能量管理系统 下达的能量控制结果外，还负责实现微网内部的高 级控制策略。典型的微网高级控制策略包括：微网 并网／孤网模式平滑切换、微网的频率／电压控制、 ＤＥＲ与储能单元间的协调控制等。微网中央控制 一１ ４一
ＤＥＲ智能监控终端建模
在ＩＥＣ ６１８５０第２版中，ＤＥＲ通信系统标准已
经纳入ＩＥＣ ６１８５０—７中，作为ＩＥＣ
６１８５０
７
４２０标准
１５
万方数据
电
表２
力
系
统
自
动
代
ＤＥＲ单元控制器逻辑设备中包含的逻辑节点列表
服务映射，用于ＩＥＤ和监控后台之间的数据交互， 能够实现电力系统监控功能所需的大部分服务。例 如：开入、事件、报警等信号量数据以及遥测、保护测 量等模拟量数据的上送可通过报告控制块（ＲＣＢ）来 实现，映射到ＭＭＳ的读写和报告服务。定值管理 功能可通过定值控制块（ＳＧＣＢ）来实现，映射到 ＭＭＳ的读写服务。遥控、遥调等控制功能通过控 制模型实现，映射到ＭＭＳ的读写和报告服务¨。７Ｊ。 ＭＭＳ服务模型采用双边应用关联来传送服务 请求和响应，是基于Ｃｌｉｅｎｔ／Ｓｅｒｖｅｒ模式的可靠通信 方式。其通信实时性能指标为秒级，可满足微网能 量管理系统与ＤＥＲ智能监控终端之间的通信需求， 如图１中的监视网所示。 ２．２通用面向对象变电站事件（ＧＯＯＳＥ）服务模型 ＧＯＯＳＥ服务是ＩＥＣ ６１８５０提供的一个重要服 务模型，其以高速点对点通信为基础，替代了传统 ＩＥＤ之问硬接线的通信方式，为逻辑节点之间的通 信提供了快速且高效可靠的方法。为了保证 Ｇ００ＳＥ服务的实时性和可靠性，Ｇ００ＳＥ报文采用 与基本编码规则相关的ＡＳＮ．１语法编码后，不经 过ＴＣＰ／ＩＰ协议，直接在以太网链路层上传输，并采 用心跳报文和变位报文快速重发相结合的收发 机制‘７Ｉ。 ＧＯＯＳＥ服务采用多路广播应用关联传送无确 认服务，由于跳过了传输层和网络层，其通信实时性 能指标较ＭＭＳ服务模型更高，可达到毫秒级，能够 满足ＤＥＲ智能监控终端间的通信需求，如图１中的 控制网所示。
３
ＥＣＰ逻辑设备中包含的逻辑节点列表
Ｌｏｇｉｃａｌ ｎｏｄｅｓ ｃｏｎｔａｉｎｅｄ ｉｎ ＥＣＰ ｌｏｇｉｃａｌ ｄｅｖｉｃｅ
薰耋蒙
Ｐ Ｒ
描述 位于单个ＥＣＰ处的ＤＥＲ发电厂的企业特性
位于单个ＥＣＰ处的ＤＥＲ发电厂的运行特性
位于单个ＥＣＰ处的ＤＥＲ发电厂的运行控制权限 单个ＥＣＰ处ＤＥＲ的运行模式
篇ｌｌ
如图１所示。各层之间通过通信网络进行连接，实 现信息的有效交互。
监视网 （ＭＭＳ）
＿ｉ＿＿’■：ｊ：＿ｉ＿ｉ：。＿：－：＿ｉ：＿ｉｊｉ＿．！二’二：＿ｉ＿ｉ＿’二‘二：＿ｉ＿‘＝置量：＿ｊ＝ｊ＿：－：－＝ｊ皇ｉｔ：二。二：
ＭＭＳ：制造报文规范；ＧＯＯＳＥ：通用面向对象变电站事件
图１微网监控架构
Ｆｉｇ．１ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｏｆ
强２
（１．冀北张家口供电公司，河北省张家口市０７５０００；２．南京四方亿能电力自动化有限公司，江苏省南京市２１１１１１）
摘要：随着常规能源的逐渐衰竭和环境污染的日益加重，大规模发展基于可再生能源的分布式发 电技术已是必然趋势。分布式能源主要通过微电网接入配电网。配电终端是配电自动化系统中基 本的底层控制单元，传统配电终端已不能满足含微电网的新型配电网的监控需求。为了适应微电 网接入对配电网的影响，需要将传统配电终端升级改造为基于ＩＥＣ ６１８５０的分布式能源智能监控 终端。分析了微电网分层监控架构在通信系统方面对分布式能源智能监控终端提出的新需求，在
ＬＤＥＣＰ（ＥＣＰ监控）
图２
Ｆｉｇ．２
ＥＣＰ逻辑设备建模
Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ＥＣＰ ｌｏｇｉｃａｌ ｄｅｖｉｃｅ
３．２
ＤＥＲ单元控制器逻辑设备
ＩＥＣ
６１８５０—７—４２０也为百度文库ＥＲ单元控制器定义了
专用逻辑设备，用以实现对ＤＥＲ单元控制器即单个 ＤＥＲ的监控凹。９］。ＤＥＲ单元控制器逻辑包括的逻 辑节点如表２所示。ＤＥＲ单元控制器逻辑设备建 模如图３所示。
微网能量管理系统位于微网监控系统的最上 层，实现宏观意义上的微网综合优化和能量管理。 微网能量管理系统通过通信网络从ＤＥＲ智能 监控终端处获取微网各种实时量测数据（包括电气 量数据和非电量数据），并进行必要的处理。然后根 据实时量测数据和当时的各种计划值和负荷预测 值，再考虑各项能量优化约束条件，计算出对整个 微网的能量控制结果。最后通过通信网络将控制结 果下发到微网中央控制器，由微网中央控制器根据 控制结果调节微网中各ＤＥＲ和储能电源的状态和 出力以及可控负荷的投切。 能量管理对信息的实时性要求并不高，一般为 数分钟到数十分钟，其通信的实时性能需求为分 钟级。
传统配电终端的ＩＥＣ ６１８５０信息模型中引入了ＩＥＣ ６１８５０—７—４２０中定义的分布式能源控制领域的
相关逻辑设备和逻辑节点，给出了基于ＩＥＣ ６１８５０的分布式能源智能监控终端的信息模型及信息 交互模型。在信息快速有效交互的基础上，基于ＩＥＣ ６１８５０的分布式能源智能监控终端能够实现 包括微电网模式平滑切换在内的多种微电网高级控制策略。 关键词：分布式能源；微电网；ＩＥＣ ６１８５０—７—４２０；配电自动化；智能监控终端；微电网高级控制
２．１
ｐｏｉｎｔ，ＥＣＰ）的
监控；②对ＤＥＲ单元控制器的监控。 ＥＣＰ逻辑设备 在ＩＥＣ ６１８５０—７—４２０中，为ＤＥＲ的ＥＣＰ定义了 专用逻辑设备，用以实现ＥＣＰ的监控功能［８。９］。 ＥＣＰ逻辑设备包含的逻辑节点如表１所示。ＥＣＰ 逻辑设备建模如图２所示。
表１
Ｔａｂｌｅ １
ＭＭＳ服务模型 ＭＭＳ是ＩＥＣ ６１８５０标准中最主要的特定通信
６１８５０变电站通信网络和系统标准在变电
站自动化领域得到了广泛应用。它采用分层分布的 体系结构和面向对象的建模方法，实现了数据对象
收稿日期：２０１２ ０６—２８；修回日期：２０１２—１１—１６。
万方数据
电
力
系
统
自
动
代
础，实现冷、热、电各种能源的综合优化和调度，保证 整个微网系统的稳定经济运行。 以南方某海岛微网系统为例，其微网控制架构
ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｍｉｃｒｏｇｒｉｄ
１．２微网能量管理系统与ＤＥＲ智能监控终端之间
的通信需求
器通过通信网络获取来自各ＤＥＲ控制器和负荷控 制器的各ＤＥＲ和负荷当前状态信息作为高级控制 策略的输入，并将高级控制策略的计算结果通过通 信网络下发到各ＤＥＲ控制器和负荷控制器中执行。 微网高级控制策略对信息交互的实时性要求极高， 其通信的实时性能需求为毫秒级。原因分析如下。 首先，微网需要在不同运行模式切换过程中尽 可能地平稳过渡，其控制过程十分复杂。如果要实 现不同运行模式之间的无缝切换，则其控制响应速 度要求更高。 其次，在大电网中，频率能通过大型发电厂内拥 有大惯性的发电机来维持，电压可通过调节无功功 率来维持。而在微网中，由于采用大量电力电子设 备作为接口，其系统惯性小或无惯性，过载能力差。 对于缺少惯性的微网，储能装置是维持其暂态能量 平衡的必要元件。采用可再生能源发电的ＤＥＲ输 出电能的间歇性和负载功率的多变性增加了微网频 率和电压控制的难度。尤其是在孤网运行模式下， 为了维持微网系统的稳定，必需根据ＤＥＲ输出电能 和负载功率的实时变化来调节储能单元的实时出 力，从而达到系统内能量的瞬时平衡。在并网运行 模式下，也需要根据系统频率和电压的实时变化来 调节储能单元的实时出力。
第３７卷
第１０期
电力系统自动化
Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ
Ｖ０１．３７
Ｎｏ．１０
２０１３年５月２５日
Ｍａｙ
２５．２０１３
ＤＯＩ：１０．７５００／ＡＥＰＳ２０１２０６２５４
基于ＩＥＣ ６１８５０的分布式能源智能监控终端通信模型
李国武１，张雁忠１，黄巍松２，金
３．１
ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ
ｕｔｉｌｉｔｙ
ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ”，这意味着ＩＥＣ ６１８５０的应用范围将不 再限于变电站，可能拓展至整个电力系统。ＤＥＲ系 统，如风力发电厂、太阳能发电厂等新能源系统的监 控通信都将基于ＩＥＣ ６１８５０标准。
ＩＥＣ
６１８５０标准根据电力系统生产过程的特
点，制定了满足实时信息和其他信息传输要求的服 务模型，采用抽象通信服务接口和特定通信服务映 射以适应网络技术迅猛发展的要求［５］。