基于IEC61850的数字化变电站远动方案探讨
IEC61850标准在数字化变电站自动化系统中的应用与研究
IEC61850标准在数字化变电站自动化系统中的应用与研究摘要:变电站是电网的重要节点,在整个电力系统的运行中是至关重要的。
变电站自动化系统的发展关系到我国电力的发展,IEC61850标准在数字化变电站中的应用为电力系统通信的提供了统一的标准协议,使电厂、变电站与调度中心之间的连接通信更加方便快速。
关键词:IEC61850 数字化变电站变电站自动化系统变电站是电网的重要节点,担负着对电能传输和分配进行控制和管理的任务,变电站的安全、可靠运行对电力系统的稳定性及供电可靠性至关重要。
过去的几十年中,变电站的一次系统和二次系统都发生了巨大的变化。
一次设备除容量增大之外,还呈现出电力电子化、智能化的趋势;二次设备则经历了从电磁式到模拟电路式,再到的微机智能式的发展。
这些变化是变电站发展的重要选择,是我国电力系统发展的里程碑式的改变。
1 变电站自动化系统简介变电站自动化是将变电站的二次设备(包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等)经过功能的组合和优化设计。
利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术,实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的门动测量、监控和微机保护以及与调度控制中心通信等综合性的自动化功能。
通信系统是变电站自动化系统的基础,为实现变电站自动化系统站内通信网络的开放性和兼容性,最好的办法和途径就是采用标准的通信协议来实现各装置间的无缝通信。
在电力系统通信的早期没有统一的通信协议,电厂、变电站与调度中心之间只是根据简单的约定来实现通信过程,并且通信的内容和要求也没有统一的规定。
后来,电力系统通信发展到远动阶段,出现了电力调度通信“四遥”(遥测、遥控、遥调、遥信),分别完成模拟量采集、模拟量调节、数字量采集以及数字量控制的功能。
随着世界电力市场的不断发展以及通信技术与计算机技术的突飞猛进,电力系统通信仅仅完成“四遥”已经远远不能满足市场的需求了。
IEC61850应运而生,是至今为止最完善的变电站自动化标准,规范二次智能装置的通信模型、通信接口,而且还定义了数字式CT、PT、智能式开关等一次设备的通信模型、通信接口。
对数字化变电站IEC 61850标准的分析与探讨
互操作 。它不仅规范了保护测控装置的模型和通信
接 口， 而 且 还 定 义 了 电子 式 互 感 器 、 智 能 开 关 等 一
次设备的模型和通信接 口。
Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ 标 准 是 变 电站 自动 化 发展 史 上 的一
ａ ｎ ｄ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍａ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｌ ｙ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｎ ｅ ｔ ｗ ｏ ｒ ｋ ｔ ｏ ｐ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｏ ｆ Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ａ ｒ ｄ ；ａ ｎ ｄ ｆ ｕ ｒ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｘ ｐ ｌ ｏ ｒ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ａ ｓ ｗ ｅ ｌ ｌ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ
ｃ ｈ ａ ｌ ｌ ｅ ｎ ｇ ｅ ｓ ｏ ｆ ｉ ｍｐ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｇ Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ ｃ ｏ ｍｍｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ａ ｐ ａ ｃ ｉ ｔ ｙ ． Ｔ ｈ ｅ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ａ ｌ ｓ ｏ ｓ ｕ ｍｍａ ｒ ｉ ｚ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｓ ｕ ｂ ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｓ ｃ ｒ ｅ ａ ｔ ｅ ｄ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ａ ｒ ｄ ． ＫＥＹ Ｗ ＯＲＤＳ： Ｉ ＥＣ ６１ ８ ５ ０；ｃ ｏ ｍｍｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｔ ｏ ｃ ｏ ｌ ；ｅ ｔ ｈ ｅ ｒ ｎ ｅ ｔ ； ｂ ｕ ｓ ；ｓ ｕ ｂ ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ
１ Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ 与 通 信 协议 的 区别
浅论基于IEC61850的数字化变电站的应用技术
景 下 ，Ｅ ６ ５ 标 准 完 全 符 合 我 国 电 力行 互 作 用 及 响应 性 能 等 方 面 的要 求 ， 且 在 ＩＣ ｌ ０ ８ 并
体 化 改 造 ， 多数 装 置 仅 能 满 足 某 一 特 而
业 的 发 展 需 求 ， 其 是 在 数 字 化 变 电 站 建 技 术 条 件 许 可 的 情 况 下 ， 立 适 合 我 国数 定 的 运 行 模 式 要求 ， 必 然 降 低 了数 字 化 尤 建 这 设 中 的应 用 ， 加 凸 显 了 Ｉ Ｃ６ ５ 标 准 的 字 化 变 电 站建 设的 通 信 模 型 与 数据 对 象 模 变 电 站 的 实 际 运 行 效 率 ， 且 有 可 能导 致 更 Ｅ １ ０ ８ 而 优势 ， 其根 本 目的 是 通过 对 于 技 术 的 合 理 型 。 在数 字 化 变 电站 的 设 备选 用 时 ， 应根 据 数据 采集 的单一 性所 以 ， 必须按 照Ｉ Ｃ ５ Ｅ ６ ０ ｌ ８
判 定 设 备 、 置 及 仪 器 的 基本 属 性 、 用方 术 的 改 革 与 完 善 。 装 使 法及 操 作 要 求 等 信 息 ， 而 更 好 的应 用于 ２ ４ 系统 分层分 布化 从 ． 在 新 型 数 字 化 变 电站 的 建 设 中 ， 统 传 的 集 中 式 和监 管 ， 现 电 力 网络 的 优 质 、 全 、 实 安
经济 运 行 。 是 从 国 内 电 力 行 业 的 发 展 现 但
Ｉ Ｃ ｌ ５ 标 准 构 建 的 数据 对 象 模 型 ， Ｅ ６ ８０ 合理 标 准 的 相 关 要 求 ， 强 数 据 采 集 数 字 化 技 加
摘 要 ： 着我 国电 力体 制改 革 步伐的不 断加快 ， 随 国内数 字化 变电站 的建设进入 了一个 崭新 的发展 时期 ， 删是 ＩＣ １ ５ 标准的 引入 ， 特 Ｅ ６８Ｏ 有 效提 升 国内电 力技术 的科 学化 ， 规范 化应 用， 而且是 保证数 字化变 电站建 设质量 的重要技 术参考依据 。 本文结合 笔者 多年 电力工作 经验 ， 简要 分 析 了基 于Ｉ Ｃ６ ８ ０ 数 字 化 变 电 站 的 应 用 技 术 ， 供 同 行 参 考 和 借 鉴 。 Ｅ １５的 仅 关键词 ：Ｅ ６ ８ ０ 数字化 变电站 应用技术 Ｉ Ｃ １ ５ 中 图分 类 号 ： Ｍ７ Ｔ ６ 文献 标 识 码 ； Ａ 文章编 号 ： ６ ４ ０ ８ （ ０ ２ ０ （） Ｏ ８ － １ １ ７ － ９ Ｘ ２ １ ） １ｃ－ ０ ０ ０
浅论基于IEC61850的数字化变电站的应用技术
浅论基于IEC61850的数字化变电站的应用技术摘要:随着我国电力体制改革步伐的不断加快,国内数字化变电站的建设进入了一个崭新的发展时期,特别是IEC61850标准的引入,有效提升国内电力技术的科学化、规范化应用,而且是保证数字化变电站建设质量的重要技术参考依据。
本文结合笔者多年电力工作经验,简要分析了基于IEC61850的数字化变电站的应用技术,仅供同行参考和借鉴。
关键词:IEC61850 数字化变电站应用技术1 IEC61850标准在国内推广的现状IEC61850标准是目前在国际电力行业中最为基础的标准之一,其基本原则是实现“同一世界、同一标准、同一技术”,进而有效提升全球电力技术的标准化、集成化、智能化发展。
在全球经济技术一体化的背景下,IEC61850标准完全符合我国电力行业的发展需求,尤其是在数字化变电站建设中的应用,更加凸显了IEC61850标准的优势,其根本目的是通过对于技术的合理应用和监管,实现电力网络的优质、安全、经济运行。
但是从国内电力行业的发展现状而言,IEC61850标准尚有许多与我国实际情况不相适应的地方,所以,在数字化变电站建设中,应有所取舍的进行应用,而不是“一股脑”的全盘引入。
随着我国电力体系的不断完善,国内以IEC61850标准为基础,对其进行了必要的修订,从而基本形成了符合中国实际国情的新型电力技术理念,特别是在数字化变电站的继电保护技术方面,国内已经制定了较为完善的应用技术体系,并且在很多大型工程中得以实践。
另外,随着国内数字化变电站建设经验的不断积累,特别是随着对于各种高新技术的熟练和掌握,形成了构建属于我国自己的电力技术标准的前提,但是对于相关问题的深入研究和探索仍是必不可少的。
因此,在IEC61850标准的引入和应用过程中,国内电力技术人员一定要保持“取其精华、去其糟粕”的原则,即拿来我们需要的部分,舍弃我们不需要的部分,从而在实现技术标准简化的基础上,进一步提升了实用性。
基于IEC61850的开放式数字化变电站的介绍
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NCIT非常规互感器
简介
各种互感器的比较
18 > 基于IEC61850的变电站自动化系统及保护解决方案 18
NCIT非常规互感器
简介
国际上将有别于传统的电磁型电压/电流互感器的新一代互感器统 称为非常规互感器。
半常规变换器
半常规变换器主要基于小功率输出的传统电磁感应、电容和电阻分 压技术。虽然电流变换既可用微型CT，也可用罗柯夫斯基线圈，但 由于后者具有更好的暂态响应特性，故推荐后者作为电流变换。在 户外、空气绝缘变电站中应用时，要解决处于高电位电子设备的供 电问题和信号从高电位到地电位的传送问题。
SF6 断路器的现状
26 > 基于IEC61850的变电站自动化系统及保护解决方案 26
智能化开关 简介
高压断路器二次技术的发展趋势是用微电子、计算机技术和新型 传感器建立新的断路器二次系统，开发具有智能化操作功能的断 路器。
由电力电子技术、数字化控制装置组成执行单元，代替常规机械结构
的辅助开关和辅助继电器。可按电压波形控制跳、合闸角度，精确控 制跳、合闸过程的时间，减少瞬时过电压幅值。
计算机技术 通信网络技术 新的传感器技术
一次设备的智能化不够 NCIT 智能开关 智能变压器
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> 基于IEC61850的变电站自动化系统及保护解决方案
基于IEC61850的智能变电站综合自动化系统研究
随着 电力工程建 设步伐 的不断加快 ， 电网结构 变得 目趋 复杂， 规 图 ２ 变电站电气设 备智能集成 自动化发展趋势 模和 容量也在不断扩 大 ， 实时 同步发 电、 电、 输 变配 电特征 电信息的 从变 电站电气设备的实际功能特性可知 ，变电站过程层 电气 设 采集、 远程输 送和 分析运算量 也成倍增 多 ， 对变 电站智能 ｌＤ 电子 备集成 网络化抽象对 象组件应采用 “ Ｅ 高压设 备 ＋智能组件 “ 共同组成 设 备 本 身 所 具 有 的功 能特 性 也 提 出 了 更 高 的要 求 。 ＩＣ １ ５ 变 电 模式。 Ｅ ６ ８０ 在现阶段 变电站 自动化 系统升级改造的过 渡过程 中， 变电站智 站通 信 网 络 和 自动 化 系统 标 准 ，是 基 于 电气 设 备 通 用 的信 息 数 据 网 能 组 件 应 可 以 实 现集 成 、 散 、 分 内嵌 、 置 等 任 意组 合 方 式 组 成 灵 活 外 络 通 信 平 台 的 智 能 变 电 站 综 合 自动 化 系 统 唯 一 的 国 际 标 准 。 在 的智能集成化网络架构。智能组件 中依然包含传统变 电站 自动化系 ＩＣ １ ５ Ｅ ６ ８ ０标 准 中 明 确 规 划 了数 字 化 变 电 站 各 层 应 具 有 的 自动 化 功 统 中 的保 护 、 测量 、 制 、 控 以及 计 量 的 装 置 ， 用 在 线 实 时 监 测 保 护 装 利 能 和 网 络 通 信 结 构 体 系 ，通 过 对 变 电站 中 电 气 一 、 二 次设 备 的集 中 置 动 态 监 测 高压 设 备 的 运 行 工 况 装 置 ， 通 过 ＩＣ １ ５ 并 Ｅ ６ ８ ０标 准 规 约 ， 化 、 统 化 、 ； 、 及 网 络 集 成 化 的对 象 定 义 ， 系 标 隹化 以 以类 为 服 务 单 元 ， 实现变 电站 自动化 系统 中不 同 ｌＤ 电子设备 间的数据信 息 实时共 Ｅ 通过 ｌＤ智能服 务节点 间数据信 息的互 享操作 实现 了不 同厂 家或 享和 互操作 。 Ｅ 同 厂 家 不 同 ＩＤ 电 子 设 备 间 数 据 信 息 资源 的 实 时 共 享和 互 操 作 ， Ｅ 为 ３ 智 能 变 电 站 自动化 系统 ｌＤ 电子 设 备 集 成 模 型 Ｅ 整个智能变 电站综合 自动化系统的无缝 网络集成提供 了重要的技术 在 智 能 变 电 站 自动 化 系 统 中 ｌＤ 电 子 设 备 集 成 自动 化 模 型 功 Ｅ 支 撑 。 基 于 ＩＣ １ ５ Ｅ ６ ８ ０标 准 的 智 能 变 电站 综 合 自动 化 系统 具 有 非 常 能 和 逻 辑 服 务 节 点 的 划 分 ，必 须 严 格 按 照 变 电站 ＩＣ １ ５ Ｅ ６ ８ ０国 际 标 强 大 的 实 时监 控 能 力和 优 越 的外 拓 展 兼 容 性 ，大 大 提 高 了变 电站 综 准 进 行 系统 模 型 结构 设计 。 从 目前 变 电站 智 能 自动 化 系统 的实 际 应 合 自动 化水 平 ，它在 变 电 站 中 的推 广 和 应 用 为智 能 电 网远 程 自动 化 用 来 看 ， 国 由于 受 传 统 建 设 理 念 等 因 素 的 制约 ， 内 变 电站 ～ 次侧 我 国 调 度 系统 的 建设 奠定 了重 要技 术 基 础 。 的数字化 电气设 备的生产和实际应用仍 处于 试验和示范 应用阶段 ， １基于 ＩＣ６ ０标 准的智能变 电站 自动化 系统结构 Ｅ １５ ８ 其 普 及 应 用 实 际 经验 尚未 成 熟 ， 此 ， 文 所 研 究 的智 能 变 电站 自动 因 本 传统 的变电站 自动化 系统 ｌＤ电子设备和保护设备间 的信息互 化 系 统 ， 智 能 ｌＤ 电 子设 备 的 逻辑 服 务 节 点 分 配 需 要 结 合 传 统 变 Ｅ 其 Ｅ 联 ， 通 过 硬 接 线 实 现 的 ， 就 是 说 变 电站 中一 二 次 电气 设 备 问 信 息 电站 常 规 的 Ｔ Ｔ 、 行 器 等 电气 设 备 ， 通 过 相 应 的 映 射 标 准 将 是 也 Ａ、Ｖ 执 并 数据 的交互需要敷设大量 的控制电缆 才能实现通信 网络 间的互联 ， 这 所有设备信息映射到间隔层智 能装置 中，实现过程层单 元与 间隔层 种通信 网络结构不仅接线相 当复杂 ， 而且不 同设备间通信规约种 类较 单 元数 据 信 息 的 实 时 同步 共 享 。智 能 变 电站 自动 化 系 统 ＩＤ 电子设 Ｅ 多 ，给 整 个 变 电站 自动化 系统 实 时数 据 信 息 埋 下 巨 大 网络 通 信 瓶 颈 ， 备集成模型服务节点分配如图 ３所示 ． 而且 还 可 能造 成 大量 的数 据 信 息 的 丢 失 ， 降低 了 自动 化 系统 运行 经 济 可 靠性 。基 于 ＩＣ １ ５ Ｅ ６ ８ ０标 准 的智 能 变 电站 综 合 自动 化 系统 ， 将 变 其
基于IEC61850标准的数字化变电站自动化系统介绍
标准规约 IEC 61850国际标准
公开规约 •DNP developed by westronics •UCA developed by EPRI •High speed media – ethernet •IEC 60870 - x
私有和工业 Modbus,CDT,U4f,8890 私有的规约
1970
数字化变电站特征
数字化变电站是以变电站一、二次设备为数 字化对象，以高速网络通信平台为基础，将物理 设备虚拟化，对数字化信息进行标准化，实现信 息共享和互操作，满足安全可靠、技术先进、经 济运行要求的变电站。
数字化变电站两大支柱
IEC61850 电子式互感器
IEC61850 介绍
1. 变电站自动化系统现状 2. 电力自动化系统通讯体系的发展过程 3. IEC61850主要特点 4. IEC61850标准实施对电力自动化系统带来的益处 5. IEC61850标准全数字化变电站 6. IEC61850标准自动化系统进展情况
普通通信协议。
变电站自动化系统现状
采集资源重复、设计复杂 变电站内存在多套系统 数据采集要求不一致 大量设备都有数据采集单元
变电站自动化系统现状
系统、设备之间互操作性差 通信规约繁杂 缺乏一致性测试、权威认证 数据含义不明
变电站自动化系统现状
信息不标准不规范，难以充分应用 原理、算法、模型不一致导致信息输出不一致 装置信息输出不平衡 通讯规约的信息承载率低
复杂一次、二次设备接口
•1 抗干扰能力差、运行维护工作量大、工程调试周期长。 •2 电磁型电流互感器出现二次线圈开路，二次侧产生高电压；电磁型电压互感
器出现短路或二次反送一次设备时，均危及设备和人身的安全。 •3 防误闭锁实现复杂。 •4 投资大。
基于IEC61850的数字化变电站技术综述
６０ ４ ） １０ １
摘 要 ： 于 ＩＣ６ ８ ０的 数 字 化 变 电站 技 术 已成 为 变 电站 自动 化 系 统 发 展 与 应 用 的 热 点 领 域 。 分 析 了数 字 化 变 电 基 Ｅ １５
站 的主要技 术特 点 ， 讨论 了 ＩＣ６ ８ ０变电站 系列标 准、 常规 互感器技术 、 Ｅ １５ 非 网络 通讯 的实 时性 与可 靠性 和 同步化信
传统 的电磁式 电流 互感 器 存 在 绝 缘结 构 复 杂 和
田 咽
０ 、 ｌ
问蕊层
堡 篓
笙ｌ 塑
①
①
过程层
互 感器 、 能 电 子 装 置 （ｎｅｌ ｅｔｅｅｔ ｎｃｄ ｖ ｅ 智 ｉ ｌｇｎ ｌ ｒ ｉ ｅ ｉ ， ｔｉ ｃｏ ｃ
ｌＤ） 的应用 以及 按 照 ＩＣ６８０系 列 标 准 制定 的 Ｅ 等 Ｅ １５ 基 于高速 以太 网 和 Ｔ Ｐ Ｉ Ｃ ／Ｐ的变 电 站通 信 网络 系统 使得 数字 化变 电站 的应 用成 为可 能 。
ｓ ｓａｉｎ． Ｆｉ ａｌ ｈｒｅ ｔ ｐ ｃ ｏ ｕ ｉｎ ｓ ｈ ｍｅ ｆｄｉｉａ ｕ ｔｔｏ ｙ ｔ ｍ ｒ ｎｔｏ ｕｃ ｄ． ｕｂ ｔｔｏ ｎ ｌｙ ｔ ｅ ｙ ｉａ ｓ ｌ ｔｏ ｃ ｅ ｓ ｏ ｇｔ ｌｓ ｂｓａ ｉｎ ｓ ｓｅ ａ ｅ ｉ ｒ ｄ ｅ ｌ
Ｋｅ ｒ ｓ ｉｉ ｌ ｕ ｓａ ｉｎ；Ｉ Ｃ ６ ８ ０；ｃ ｍｍｕ ｉ ａｉｎ；ｔａ ｓｏ ｅ ；ｉ ｔｌ ｇ ｎ ｗ ｔｈ ｙ ｗｏ ｄ ： ｔ ｂ ｔｔ ｇａｓ ｏ Ｅ １５ ｏ ｎｃ ｔ ｏ ｒ ｎ ｆ ｒ ｒ ｎ ｅｌ ｅ ｔ ｉ ｍ ｉ ｓ ｃ
中图 分 类 号 ：Ｍ６ １ 文 献标 志 码 ： 文 章 编 号 ：０３—６ ５ （０ ０ ０ ０ ２ — ３ Ｔ ３ Ａ １０ ９ ４ ２ １ ）４— ０ １ ０
许继基于IEC61850的数字化变电站
61850规约
配置 Part 6: 变电站中智能电子设备通 信配置描述语言
抽象通信服务 变电站和线路（馈线）设备的基本通信结构 Part 7-2: 抽象通信服务接口(ACSI) Part 7-1: 原理和模型
测试 Part 10:
一致性测试
特殊通信服务映射 (SCSM) Part 8-1: 映射到制造商报文 MMS Part 9-1: 通过单向多路点对点串行通信连接模拟采样 值 Part 9-2: IEEE 802.3 之上的模拟采样值
解决设备间的互操作问题
所有智能设备均按统一的标准建立信息模型和通信接口，设备间可实现 无缝连接。IEC 61850的信息自解释机制，在不同厂家设备使用各自扩展 的信息时也能保证互操作性
应用通信网络取代二次电缆
取消了传统保护测控装置的交流模块和控制模块，所有信息均通过过程 层网络来传输，缩减了变电站建设用于购买二次电缆和电缆铺设设计的 成本，同时也大幅度简化了传统变电站用于二次接线的工作量
许继 数字化变电站
罗柯夫斯基原理电流互感器
光电式互感器
许继 数字化变电站
罗柯夫斯基原理电流互感器的优缺点
罗柯夫斯基（Rogowski）线圈原理是种电磁耦合原理。与 传统的电磁式电流互感器不同，它是密绕于非磁性骨架上 的空心螺绕环。优点：
1. 罗柯夫斯基线圈电流互感器消除了磁饱和现象，提高 了电磁式电流互感器的动态响应范围。
许继 数字化变电站
NCIT对保护的影响
1. 促进保护新原理的研究。传统的CT由于频响范围较窄而不能 完全再现一次电流波形, 然而OCT 测量的频响范围宽, 能够真 实地反映一些高频信号, 可以为暂态量保护提供可靠的数据, 从而促进它的发展。 2. 提高继电保护的可靠性。CT饱和一直是影响保护正确动作的 重要因素。由于OCT不含铁芯, 它在一次大电流下不会饱和, 在大的动态范围内能保持良好的线性, 因而其二次侧能正确地 反映一次电流的值。 3. 为保护提供新的功能。由于OCT的动态范围大, 正常和故障时 均可较准确反映一次大电流的值, 因此许多测量的功能可在保 护中实现。 4. 提高现场的安全性。进出OCT 的都是光信号, 因此二次侧开路 时不会产生危险的高电压, 保证了现场人员的安全和设备的可 靠性。
基于IEC61850数字化变电站的研究
基于IEC61850数字化变电站的研究摘要变电站自动化技术的发展和微机保护的广泛应用极大地提高了电网的自动化水平和管理水平，但是由于变电站自动化系统和保护设备的通信协议不统一，造成系统无缝集成困难，生命周期缩短；设备之间互操作性差，维护工作量大，改造升级困难。
同时变电站的一、二次设备的控制信号发送、模拟量采集靠大量的电缆连接实现，不仅浪费了大量的财力，而且抗干扰性大大降低。
随着IEC61850 标准的发布，电子式互感器、智能化高压电气设备的发展，电气设备在线状态检测、变电站运行操作培训仿真等技术日趋成熟，以及计算机网络技术的高速发展，使得建设数字化变电站具备了必要的技术条件。
本文在研究数字化变电站相关理论和技术的基础上，总结变电站数字化技术的现状、发展趋势，初步形成数字化变电站的整体模型，提出了数字化变电站的特征和需要实现的功能。
研究数字化变电站三层网络结构下通信的实现，运用前面的研究成果，探讨在现有技数条件下建设数字化变电站，如何实现与以往设备的兼容，使本文提出的数字化变电站改造方案更具有实用性和可操作性。
关键词：数字化变电站，IEC61850 标准，电子式互感器，智能化高压电气设备DIGITAL SUBSTATION BASED ON IEC61850 RESEARCHABSTRACTWith the development of integrated substation automation technology and microprocessor-based protections，electrical power system automation is highly promoted. But the communication protocols among IEDs produced by different manufacturers are different，the SA system will not be integrated well.Also，IEDs from different manufacturers are difficult to achieve interoperability.Maintenance and upgrading such a SA system may cost much resource and time.In a substation，many cables made with copper are used to transmit control signal and analog data，so highly lower the anti-interference of a SA system. The IEC6185O standard electronic measurement transformers，intelligent control of high voltage electrical apparatus，computer network technology，etc，all these make it possible to build a digital substation. So,the thesis will study these key technologies and intelligence devices，and give a reference design project of digital substations. First，a digital substation model and main charaeters are formed in this thesis. Then a communication network construction principle of digital substations，including proeess buses and Station buses，are developed. According with the Principle，with the reaserch on the key technologies of 110kV wucun digital substation in Shenzhen Power Supply Bureau and 220kV sanxiang digital substation in nanfang Power Supply Bureau，this article analysis a digital substation’ s layered communication network framework. Deeply. Based on the investigation of intelligence devices of digital substations，selcetion and configuration principle of devices is summarized.KEY WORDS: digital subatation,IEC61850 standard ,electronictransformer ,intelligent control of high voltage electrical apparatus目录摘要 (I)ABSTRACT........................................................... I I 第1章绪论. (1)第2章数字化变电站系统的发展及现状 (3)2.1 变电站自动化系统的发展 (3)2.2 变电站自动化系统通信规约现状 (6)2.3 小结 (9)第3章数字化变电站的技术优势及经济效益 (10)3.1 数字化变电站的技术优势 (10)3.2 经济效益 (13)3.3 小结 (14)第4章 IEC61850 标准介绍 (15)4.1 IEC61850 标准主要内容 (15)4.1.1 IEC61850 标准内容 (15)4.2.1 分层 (17)4.2.2变电站通信网络的实时性以及时延不确定性研究 (18)4.3 本章小结 (35)总结与展望 (36)1.全文工作总结 (36)2. 工作展望 (37)致谢 (38)参考文献 (39)附录1 (43)第1章绪论变电站自动化系统是在计算机技术和网络通信技术基础上发展起来的。
基于IEC61850的数字化变电站智能模型研究
基于IEC61850的数字化变电站智能模型研究摘要基于IEC61850标准的数字化变电站综合自动化系统，采用了GOOSE跳闸服务技术和现地智能服务终端等先进技术手段，引起了变电站自动化系统在测控、保护、故障录波等功能实现方面的巨大变革。
在分析了基于IEC618550标准数字化变电站逻辑组成结构后，以变压器保护功能的实现为例对数字化变电站智能模型进行了详细分析研究。
最后讨论了数字化变电站自动化系统中的GOOSE智能服务模型。
关键词IEC61850；数字化变电站；GOOSE随着结构复杂、大参数、高电压等级复杂智能电网建设步伐的不断加快，区域大电网对变电站远程集中调度自动化基础系统运行可靠新、精确性、以及智能自动化水平等均提出了更高的要求。
目前我国变电站自动化系统中广泛使用IEC60870系列的变电站通信规约标准，但是由于IEC60870标准中还有许多需要完善的地方，在实际使用过程中还存在很大不足，不能很好解决好变电站自动化系统中各智能服务IED电子设备间的互操作性和开放兼容性，已成为了变电站自动化系统发展的重要瓶颈。
IEC61850是国际电工组织颁布的系统统一的变电站自动化系统标准，为变电站自动化提供了统一的标准，实现了变电站自动化系统中不同智能IED电子设备间的数据信息共享、互操作、以及即插即用的等功能，解决了变电站自动化系统升级和扩容等改造过程中大量自动化设备接入通信转换问题。
1 智能数字化变电站结构体系常规变电站的保护、测控、以及其他装置等与感应式电压（电流）互感器、电气一次设备间的联接主要通过控制或信号二次电缆。
由于整个变电站自动化系统调度运行过程中所需的数据、信号、命令等信息十分繁多，采用二次电缆连接方式大大增大了变电站自动化系统的接线复杂性。
智能数字化变电站自动化系统采用智能化一次设备（电子式互感器、智能化终端开关控制设备等）和网络化的二次系统设备分层（将变电站系统划分为过程层、间隔层、和站层三层结构），从而实现了变电站自动化系统系统化、集成化、网络化等功能特性，大大优化了变电站逻辑接线结构。
基于IE61850标准的数字化变电站建设实践
基于IE61850标准的数字化变电站建设实践摘要:介绍数字化变电站建设如何解决一次设备智能化、二次设备网络化、IEC61850标准等问题,实现站内智能电气设备间信息共享和互操作,提高变电站运行智能化水平。
关键词:数字化变电站IEC61850 二次设备网络化一次设备智能化变电站在电力系统向用户供电的过程中承担着重要的作用,为了保证供电的可靠性,目前在国内电网变电站中自动化技术已经广泛普及使用,带来了良好的社会经济效益。
但是现有的一些变电站自动化技术也存在很多需要解决的问题,其中比较突出的是:互操作问题、传统电磁式互感器带来的问题、二次回路复杂的问题、一次设备智能化等问题,不能方便地接入变电站自动化系统实现信息共享。
1 数字化变电站的概念数字化变电站是由电子式互感器、智能化终端、数字化保护测控设备、数字化计量仪表、光纤以太网及IEC61850规约(基于通用网络通信平台的变电站自动化系统唯一国际标准)组成的全智能化分层分布式变电站,能够实现站内智能电气设备间信息共享和互操作,具有“一次设备智能化、二次设备网络化、符合IEC61850标准”的三个重要特征。
数字化变电站要求电气设备之间的通信是以数字方式传递和共享,由智能化一次设备(电子式互感器、智能化开关等)和网络化二次设备分层(过程层、间隔层、站控层)构建,建立在IEC61850通信规范基础上,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。
电子式互感器具备体积小、重量轻;具备数字接口,便于和数字设备连接;不含铁芯,消除了磁饱和、铁磁谐振等问题;暂态特性好,测量精度高,频率响应范围宽;绝缘性能好,造价低等优点。
随着数字技术和光通信技术的快速发展,使电子式互感器输出信号可方便的转换为数字信号,通过光纤输出,彻底解决了高压设备的绝缘问题和电磁干扰的问题。
电子式互感器的出现解决解决传统互感器的问题,具备很高的性价比,特别是在高电压条件下优势更为明显。
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。
试论IEC61850在电力变电站中的应用技术
试论IEC61850在电力变电站中的应用技术摘要: 未来的电力网络系统需要新的信息架构支持, 将监控、保护和就地自动化等前后台信息连接成为一个整体,以保证电力系统安全和高效地管理。
IEC61850采用面向对象的建模方法和抽象、分层映射的技术, 通过规范系统和项目管理及一致性测试等途径保证其目标的实现。
它不仅适用于变电站自动化内部网络通信, 也适用于配电自动化、电能计量系统、发电厂自动化系统、风力发电及其他工业自动化领域。
然而, IEC 61850标准的广泛应用还需要多方面的努力, 包括: 标准化普及、科学研究、工业研究与发展、网络安全和新型设备的发展等等。
关键词: 电力自动化系统；IEC61850技术；应用Abstract: the future of the electric power network system needs a new information architecture support,it will monitor, protection and on-site automation and so on QianHouTai information connection as a whole, to ensure that the power system safety and efficient management. IEC61850 using object-oriented modeling method and abstract, layered mapping technology, through the standard system and project management and consistency test to ensure the realization of the target of the way. It is not only applied in substation automation internal network communication, also suitable for power distribution automation, energy metering system, power plant automation system, wind power and other industrial automatic field. However, IEC 61850 standards are widely need various efforts, including: standardized popularization, scientific research, industrial research and development, the network security and the development of new equipment, and so on.Key Words: electric power automation system; IEC61850 technology; application1 引言随着电力系统的发展, 装机容量不断的增加, 输电电压等级的不断升高和电网的覆盖范围的不断扩大, 电力网日益庞大而且复杂; 因此, 对电网运行管理手段的要求愈来愈高, 电力系统自动化技术也随着电网的发展而不断发展。
IEC61850标准与数字化变电站的探讨
IEC61850标准与数字化变电站的探讨摘要：解析了IEC61850标准的主要内容和特点，并对数字化变电站通信框架模型和IED模型做了简要分析，最后针对IEC61850标准尚未说明的部分提出了几点看法。
关键词：IEC61850；数字化变电站；建模；IED0 引言IEC 61850 是国际电工委员会负责电力系统控制及其通信的相关标准的第57 技术委员会(IECTC57)制定的关于变电站自动化系统结构和数据通信的一个国际标准，目的是使变电站内不同厂家的智能电子设备(IED) 之间通过一种标准协议实现互操作和信息共享，实现“一个世界、一种技术、一个标准”。
数字化变电站是以变电站一、二次设备为数字化对象，以高速网络通信平台为基础，将物理设备虚拟化，对数字化信息进行标准化，实现信息共享和互操作，满足安全可靠、技术先进、经济运行要求的变电站。
当前电力系统中，对变电站自动化的要求越来越高，为方便变电站中各种IED的管理以及设备间的互联，就需要一种通用的通信方式来实现。
IEC61850提出了一种公共的通信标准，通过对设备的一系列规范化，使其形成一个规范的输出，实现系统的无缝连接。
1、IEC 61850的介绍该标准根据电力系统生产过程的特点，制定了满足实时信息传输要求地服务模型；采用抽象通信服务接口、制定通信服务映射，以适应网络发展。
采用面向对象建模技术，面向设备建模和自我描述，以适应功能扩展，满足应用开放互操作要求。
采用配置语言，配备配置工具，在信息源定义数据和数据属性。
定义和传输元数据，扩充数据和设备管理功能，传输采样测量值等。
该标准还包括变电站通信网络和系统总体要求、系统和工程管理、一致性测试等。
作为全世界唯一的变电站网络通信标准，为电力系统自动化产品的“统一标准、统一模型、互连开放”的格局奠定了基础，使得信息建模标准化成为可能，信息共享具备了可实施的基础，也将成为电力系统中从调度中心到变电站、变电站内、配电自动化无缝自动化标准。
基于IEC61850的数字化变电站的研究与应用
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｄ ａ ｐ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ｉ ｉ ｌ ｕ ｓａ ｉ ｎ ａ ｅ ｉ Ｉ ｓ ａ ｃ ｎ ｐ ｌ ｔ ｆ ｇ ｔ ｂ ｔ ｔ ｓｂ ｓ ｄ Ｏ ｌ ＥＣ １ ５ ｃ ｏ ｄ ａ ｓ ｏ ６８ ０
第３ ６卷 第 ２ ４期 ２０ 年 １ 月 １ ０８ ２ ６日
电 力 系 统 保 护 与 控 制
Ｐ ｗｅ ｙ ｔ ｍ ｒ ｔ ｃ ｉ ｎ ａ ｄＣｏ ｔ ｌ ｏ ｒＳ ｓｅ Ｐ ｏ ｅ ｔ ｎ ｎ ｒ ｏ ｏ
Ｖ １ ６Ｎｏ ２ ０ ３ ＿ ． ．４ Ｄｅ ．１ ， ０ ８ ｃ ６ ２ ０
基于 ｌＣ １５ ６８ ０的数字化变 电站 的研 究与应用 Ｅ
王 璐 ，王步华 ，宋丽君 。 ，郭志红
（ ． 州 电 力设 计 院 ， 河 南 郑 州 ４ １； ２ 洛 阳供 电公 司， 河 南 洛 阳 ４ １ ０ ； １郑 ５ ０ ． ０ ２ ７ ０ ０
３ 焦作 电力勘测设 计院 ，河 南 焦作 ４ ４ ０ ； ４ 河南省电力公 司安 阳供 电公 司，河南 安 阳 ４ ５ ０ ） ． ５ ００ ． ５ ０ ０ 摘要：介绍 了数 字化 变电站 的特征和通信 网络结构 ，并 与常规 自动化 系统相 比较 ，分析 了郑 州 １ ｋ １ Ｖ吴河数字化变电站的 ０ 工程技术方案 ，最后 总结说 明 了数字化 变电站存在的 问题及发展 方向。
模型 ， 以满 足装 置互 操作 性要 求 。它将变 电站 系统 明确地 划分 为站 控层 、 间隔层和 过程 层三 层 ，给 不 同层 间定 义 了清 晰 的接 口。 １２ 电子式 互感 器 ． 克服 了传统 互感器 绝缘 复杂 、重量 重 、 体积 大 、 Ｃ 动 态范 围小 、易 饱和 、 电磁式 Ｐ 易 产生铁 磁 Ｔ Ｔ 谐振 、Ｃ 二 次输 出不 能 开路等 诸 多缺 点 。输 出 的 Ｔ 是数字 信 号，通 过光 纤 以太 网送 给二 次设 备使用 ， 无 电磁 兼容 问题 ，测 量精 度高 ，可 靠性 高 。 １ 一 次设备 智 能化 ． ３ 采 用数字 输 出 的电子式 互感 器 、智 能开关 （ 或传
数字化变电站与IEC61850推广过程中有关问题分析
数字化变电站与IEC61850推广过程中有关问题分析数字化变电站与IEC61850推广过程中有关问题分析现在我国电力系统开始推广数字化变电站技术与IEC61850通信规约，它即将给我国我国电力系统自动化的发展带来机遇，同时也带来挑战。
数字化变电站技术是现场总线技术在变电站自动化系统的具体应用，只是在控制功能、可靠性、抗干扰与远方调度等方面有它一定的特殊性。
IEC61850通信规约是目前最完善的电力系统自动化通信规约。
它从过程层的测量、信号、控制与保护开始，通过间隔层与变电站层，最后到调度管理（企业）层，提供了统一完整的信息模型和服务，为不同厂家产品集成提供了标准，其优越性和执行后的效益是现而易见的。
现场总线技术的出现，是工业自动化控制的一场革命，传统的模拟量已完全由数字量替代，所有测量、信号与控制点之间可以直接相互交换数据，并可独立工作，计算机集中对数据进行统一处理，并通过各种算法，计算出需要的动作参数后发送给各控制点，由现场设备独立进行自动控制。
在工业自动化控制的工程设计与施工，以及控制方式上都发生了本质性变革。
现场总线技术开始进入我国时，曾经出现过不少问题。
许多产品与控制系统，只采用了现场总线的某一项技术，甚至只采用了现场总线一些名词或术语，就开始进行推广与宣传。
不仅在人们对现场总线技术的认识上产生了误导，也影响了现场总线技术的应用效果。
数字化变电站技术的推广与应用过程中可能存在类似问题。
目前我国在数字化变电站技术的研究上有了一定的发展，有些已经运用于实际工程。
如何推广与普及都需要一定的时间。
现在许多招标书中都已经出现了数字化变电站的要求，是否有利于数字化变电站技术的发展与推广需要慎重考虑。
数字化变电站技术采用智能化的新型测量与控制设备，它们与间隔层的LED （保护监控装置）之间通过IEC61850通信规约传输的完全是数字化信息，不再是电流电压等测量模拟量以及位置信号与合分闸控制等开关量输入输出信号。
基于IEC61850标准的数字化变电站通信技术研究概要
山东大学硕士学位论文基于IEC61850标准的数字化变电站通信技术研究姓名:张大涛申请学位级别:硕士专业:电气工程指导教师:王葵20090428山东大学硕十学位论文站和控制中心之间的通信。
还包括变电站内IED之间的通信。
目前比较常用的变电站通信规约有:1.IEC60870.5.101/104:基本远动任务的配套标准,定义了变电站之间以及变电站和控制中心之间的远动设备实现互操作性需要的功能性要求。
IEC60870.5.101采用了增强性能的三层结构,为变电站和调度中心之间的信息传输制定了标准。
而IEC60860.5.104则是IEC60870.5.101采用标准的传输协议子集的网络访问协议,通过TCP协议实现网络传输远动信息。
2.IEC60870.5.102:电力系统电能计量传输规约。
3.IEC60870.5.103:继电保护设备信息接口配套标准,主要目的是为了在变电站或厂站中,不同继电保护设备(或间隔单元和控制系统之间达到互换的目的。
4.DNP3.0.-是由美国IEEE的电力工程协会PES在IEC的基础之上制定的美国国家标准,它的应用领域与IEC60870.5相同,主要是为了实现远动设备和系统的互操作性。
5.UCA2.0(Utility CommunicationArchitecture:在控制中心和厂站都采用MMS 协议,因此可以支持互操作性。
UCA2.0与以前电力系统协议的不同之处在于它采用了设备和设备组件的对象模型。
这些模型定义了公共数据格式、标识、控制等,用于变电站和馈线设备,如开关,变电站和继电器。
模型描述了大部分公共设备功能的标准行为(互操作性。
由于变电站内功能的实现需要使用不同通信协议的众多生产厂商的设备共同参与配合完成.多种协议的采用使的不同厂商的设备问通信必须通过大量的协议转换来完成,这增加了通信成本,影响系统的实时性,而且专用设备和规约的使用,也降低了用户选择系统解决方案的灵活性.不利于系统的升级和扩展。
刍议 IEC 61850 数字化变电站自动化系统
刍议IEC 61850 数字化变电站自动化系统摘要：当前，电力系统中、对变电站自动化的要求越来越高，为方便变电站中各种IED的管理以及设备间的互联，就需要一种通用的通信方式来实现。
IEC 61850提出了一种公共的通信标准，通过对设备的一系列规范化，使其形成一个规范的输出，实现系统的无缝连接。
关键词：数字化变电站；IEC 61850 ；自动化系统；1前言通信系统是数字化变电站自动化系统的基础，它的可靠性与信息传输的快速性决定了系统的适用性。
为建立数字化变电站自动化系统站内通信网络的开放性、兼容性，一个最好的办法和途径，就是采用标准的通信协议以实现各装置间的无缝通信，最终实现变电站的数字一体化。
一、二次设备之间实现全数字化通信，变电站内智能装置的数量将急剧增加，因此全站智能装置必须采用统一的数据建模及数据通信平台才能实现互操作性。
互操作性是实现变电站内无缝通信理念的重要保障机制，设备的互操作性可以最大限度地保护用户原来的软硬件投资，实现不同厂家产品集成。
IEC 61850是目前为止最为完善的变电站自动化的通信标准，它按照自动化系统所要完成的监视、控制和继电保护等功能，提供了完整的信息模型及相关服务，为不同厂商实现互操作和系统无缝集成提供了途径，为数字化变电站的建立提供了基础。
因此数字化变电站的通信系统应基于IEC 61850建立。
本文将探讨基于IEC 61850的数字化变电站自动化系统。
2IEC 61850产生的背景及组成2．1 IEC 61850产生的背景在全球经济一体化的过程中，特别是通信技术的飞速发展、计算机技术的日新月异的前提下，IEC中主要以欧洲的如：ABB、SIEMENS、ALSTOM等为代表的制造者深感以前各个厂家自己所制定的通信协议都不能完全满足当前电力通信的发展了。
而各大厂家在互连时所花费的人力和物力，也变得越来越大。
为了将当前无序的通信协议规范化十分必要和紧迫。
IEC 61850主要是为了实现以下目标：1)互操作性：来自同一厂家或不同厂家的智能装置之间交换信息，正确使用信息协同操作的能力。
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2009 年第 8 期福建电脑23基于 IEC 61850 的数字化变电站远动方案探讨张长明 1，刘玲22. 山西晋中供电公司山西晋中 030600 ）（ 1. 华北电力大学计算机科学与技术学院河北保定 071003【摘要】：在分析当前电力远动通信现状基础上，结合遵循 IEC 61850 标准的数字化变电站远动通信需求，提出在原有 IEC 60870-5-104 远动系统上，增加 IEC 61850 到 104 协议转换的远动数据传输方法，并对其优缺点进行了探讨。
【关键词】： IEC 61850；数字变电站；IEC 60870-5-104 ；远动1 、引言 IEC 61850 （变电站通信网络和系统）系列标准发布后，越来越多的变电站自动化设备厂商开始研发遵循 IEC 61850 标准的变电站自动化设备，国内外也有一些变电站完成数字化改造，数字化已成为变电站的发展趋势。
然而目前 IEC 61850 数字化变电站与调度中心间的通信相应的标准草案（IEC 62445-2 控制中心与变电站之间使用 IEC 61850 进行通信）还在制定之中，正式标准的问世还有待时日 [1]，这就有必要对基于 IEC 61850 的数字化变电站和传统的调度中心之间的远动系统进行研究。
2 、电力远动通信现状及需求分析 2.1 电力远动通信规约分析传统的电力远动传输规约 CDT 和 POLLING 等采用串行工作方式，为低速网络设计，并且采用点到点的电路交换方式进行数据传输，下传数据不便，已经不能满足现代电力自动化系统的通信要求。
IEC 60870-5-104 是为了满足 101 协议用于以太网实现而制定的，其网络层协议为 TCP/IP 协议，应用层协议采用 101 协议的 ASDU 。
为了保证应用层 ASDU 的通信可靠性，包装了 APCI 传输接口，规定了应答和重发机制。
104 协议作为一种国际标准协议，具有实时性好、可靠性高、数据流量大、便于信息量扩充、支持网络传输等优点，其内容和功能涵盖了保护方面的定义。
可有效利用光纤通道的传输能力，而且对实现地区自动化系统的组网和电力系统自动化数据的共享以及设备方便、迅速的维护检修提供了技术支持。
IEC 60870-6 （TASE.2 ）也可作为 RTU 和调度中心之间的网络传输协议，但在性能上不能完全满足要求，而且比较复杂，价格较高，并且在和变电站自动化系统其他部分的无缝连接方面存在问题，这种规约在我国使用不多 [2]。
IEC TC57 技术委员会出台的 IEC 61850 标准将变电站通信体系分为变电站层、间隔层、过程层三个层次，在功能分配上采用了采用分层、分布的体系结构；采用了面向对象的信息建模技术，在信息源定义数据和数据属性，使维护和管理更加方便；使用抽象通信服务接口 ACSI、特殊通信服务映射 SCSM 技术，与具体的网络应用层协议无关，能适应网络技术的不断发展；采用配置描述语言进行设备自描述，易于实现功能扩展和设备即插即用；整个电力系统统一建模，易于实现无缝体系结构 [3]。
由于该标准采用了开放性的通信模型，可用于远程信息的网络传输，进一步扩展了其通信能力，采用面向对象建模技术和分层分布技术，具有互操作性的 IEC 61850 标准以其不可取代的优势，势必成为今后变电站自动化系统的统一标准，并被广泛使用 [4]。
2.2 基于 IEC 61850 的数字化变电站远动通信需求分析电力系统对监控实时性要求需要电力远动数据的快速网络传输。
目前 ATM 、SDH 电力数据通信专网在我国已初具规模，电力调度中心和 110KV 及以上电压等级的变电站已经具备了几兆到上千兆的数据交换能力。
在一般骨干节点设备间直接采用光纤进行连接 , 传输速率至少达到 622MB/s ；分支节点与骨干节基金项目：华北电力大学青年教师科研基金（93207805 ）点之间通过光纤就近相连, 与骨干节点之间上联传输速率达155MB/s, 下联提供 10/100MB/s 的计算机接口 , 满足计算机应用的要求；远程节点根据现有通信通道的不同条件分别采用 2M 、 2B+D 和音频电缆连接至调度中心。
国家电力数据网 SPDnet 的改造、扩容还在继续进行 [5][6]。
在这样的条件下，在变电站与调度中心之间采用网络化的数据传输将省掉目前远动环节中的调制 / 解调设备，提高数据的传输速率，因此数字化变电站远动系统能采用的通信规约或者是 IEC 60870 -5 -104 或者是 IEC 61850 。
IEC 61850 的数字化变电站与调度中心间的通信相应标准还在制定之中。
为保护原始投资，使得现有SCADA/EMS 等系统兼容新型的数字化变电站，需要在 IEC 61850 和现有远动协议之间进行转换。
目前，在我国电力系统远动信息交换中使用较多的是 IEC 60870-5-104 ，需要在远动系统的一侧完成 IEC 61850 面向对象数据到 IEC 61850-5-104 面向点数据的映射，解决原有系统与 IEC 61850 新系统的兼容问题。
3 、IEC 61850 数字化变电站远动方案探讨 3.1 系统结构在对现有调度中心 SCADA/EMS 系统不做改进情况下，按最小代价原则，选择在变电站侧设置支持 IEC 61850-5-104 规约的远动RTU ，由 RTU 完成 IEC 61850 面向对象数据到 IEC 61850-5-104 面向点数据的映射，变电站与调度中心之间采用 IEC 60870-5-104 标准作为远动通信协议，变电站与调度中心之间无需协议转换。
基于 IEC 61850 的数字化变电站远动系统结构如图 1 所示。
图 1 IEC 61850 数字化变电站远动系统结构现有的调度自动化软件能够较好地支持 IEC 60870-5-104 标准，因此调度端无须做任何改动。
系统中的 RTU 一方面要作为传统的远动装置运行 IEC 60870-5-104 规约，完成远动数据的发送与接收功能，同时作为 IEC 61850 客户端 , 利用 IEC 61850-8-1 协议和站内相关IED 设备进行数据交换，并完成 IEC 61850 面向对象数据和 IEC 61850-5-104 面向点数据的映射。
3.2 方案优势与不足系统采用 IEC 60870-5-104 作为主要的远动协议，无须在调度端进行协议转换，采用现有设备和系统即可。
（下转第4 页）4（3 ）" 看门狗 " 计数器无效，即取 WTE=0 。
（4 ）正传，取 F/R=0 。
4 、消谐算法的实现 SPWM( 正弦波调制 PWM) 在调制波的各周期内，无法以调制波角频率ω为基准，用傅立叶级数把它分解为调制波角频率倍数谐波，为此必须采用双重傅立叶级数展开的方法，即采用以载波的角频率ω为基准，考察边频带谐波分布的情况。
图 2 正弦波的三次谐波失真波形 T 周期为 T 的周期函数 fT（t ），在 [ ， ? 2 ] 上就可以展开成傅立叶级数。
在 fT（t ）的连续点处，级数的三角形式为：a0 ? ? ? (an cos n? t ? bn sin ? t ) (1) 2 n ?1 因为正弦函数 f (t ) ? A sin(? t ? ? ) ，当Φ=0 时，该函数为 fT (t ) ?奇函数，故 a0＝0 ，an＝0 。
f现以单位 1 信号来计算正弦波的三次谐波量的公式如下!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（上接第 23 页）ááá ? ?福建电脑2009 年第 8 期由以上公式可以计算出三次谐波的数据值表。
系统所采用的波形补偿（消谐）算法原理是：将上数据表存入单片机的内存中，做成一个 ROM 数据表，利用采样值与该数据表中的值一一对应相值的正负就可判断采样值周期的波形情况，具体内容为：1 ）当 SD<0 时，三次谐波与正弦波的叠加形式如图 2 （a ）所示，即输出如图 2 （c ）所示的失真波形，在这种情况下，需要输出如图 2 （d ）所示波形进行补偿，才能使失真波形恢复成正弦波。
2 ）当 SD>0 时，三次谐波与正弦波的叠加形式如图 2 （b ）所示，即输出如图 2 （d ）所示的失真波形，在这种情况下，需要输出如图 2 （c ）所示波形进行补偿，才能使失真波形恢复成正弦波。
3 ）当 SD＝0 时，则输出为纯正的正弦波形，故而不进行补偿。
5 、试验结论实验结论： 1 、利用逆变控制器能够产生高精度的 SPWM 波，实测输出频率为 51.5HZ 。
2 、经硬件滤波电路和消谐算法的处理后输出的谐波含量低 ( 小于 3.1%) 。
3 、改变 SA4828 的运行参数可以很好的实现波形补偿和输出电压的调节，其采样需要平滑，即多次采样进行平均，故每改变一次系统需要 3~4 个周期方能稳定输出，即需要 8~10ms 的过渡时间。
(t ) ? b sin 3? t即b3 ?TT 2 T ? 2fT (t ) sin 3? tdtb3 ?T2T 2 T ? 2A0 sin ? t sin 3? tdt参考文献： 1. 佟为明．变频电源谐波的分析与抑制 [J]．电工技术杂志，1997 ， (5) ：1214． 2. 周炼，谢运祥．逆变电源 PWM 消谐模型的同伦方法研究 [J]．电工技术杂志，2000 ，(9) ：59-63． 3. 邵日明，吴守箴．新型三相脉宽调制发生器 -SA4828 集成芯片及其应用 [J]．电工技术杂志，2000 ，(8) ：38-40． 4. 李娜，任振辉，刘雅举 .PIC 单片机在逆变电源系统中的应用 [J]．微计算机信息，2007 ，（13 ）：259-260．fT (3) (t ) ?TTTsin ? t sin 3? tdt sin 3? t(2)2协议转换在变电站端的 RTU 上完成，只须对传统 IEC 60870-5104 RTU 进行改造或重新设计，最大限度的保护了原始投资，且易于实现。
正在制定之中的 IEC 62445-2 标准所提出控制中心与变电站之间使用 IEC 61850 进行通信，但从该标准当前状态看，短期内不太可能问世，相对于在没有国际标准作为支持的条件下开发基于 IEC 61850 的远动系统，上述方案具有更小的投资风险，是传统变电站数字化改造过程中较好的选择。