102规约向IEC61850规约转换网关的研究
变电站传统规约装置与61850站控层无缝通信解决方案
科 技 视 界
科技・ 探索・ 争鸣
变 电站传统规约装置与 ６ １ ８ ５ ０ 站控层 无缝通信解决 方案
戴 晓辉 刘平 香 （ 国网宁 夏 电力公 司检 修公 司 ， 宁夏 银 川 ７ ５ ０ ０ ０ １ ）
【 摘 要】 本文 简单介 绍了 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ 标 准及 实现机理 ， 通过 比较 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０标准与传统通信协议 的差异 ， 探 讨 了传统 面向点的 电力规 约
向Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０转换的 问题 。 提 出了通过外接一协议转换 网关， 使采用传统规 约的装置与 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０站控层 无缝 通信 的解决方案 。
２ ． ２ 建 模 方 法 不 同 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０采用 了面向变电站对象建模 的方法 ． 对 变电站 自动 化
Hale Waihona Puke 通信 系统 及相关设备 、 功能 和数 据进行建模 ． 并用统一建模语 言 Ｘ ＭＬ 进行 了描述 。 所建立 的模型 主要有变 电站模型 、 ｌ Ｅ Ｄ产品模型 、 通信系 统 模 型及 相 关 的建 模冗 余 。其 中 ， Ｉ Ｅ Ｄ产 品的建 模 又 逐 级分 解 为 Ｉ Ｅ Ｄ 一访 问点一服务器一逻辑装置一逻辑节点一数据一数据属性 Ｉ Ｅ Ｃ ６ ０ ８ ７ ０系列标准是远动 系统 数据传输 的通用标准 ． 适 用于 电 力 系统 自动化各种应用 ． 不是专 门为变 电站制订 的。１ ０ ３ 规 约协议是 该 系列标 准针对 变电站的特定信 息的伴 随标 准 ． 因此并 未对 变 电站 的 对象和功能详 细建模 ， 主要 针对 继电保 护设备 （ 或 间隔单元 ） 应传输 的 信息定 义了接 口规范
用于电能质量监测的IEC61850协议转换策略研究
!第"#卷第$期郑州大学学报!理学版"%&’("#)&($ !*#$+年,月-./012340&56278.!)9:.;<7.=>."?9@.*#$+用于电能质量监测的(Q%T+Y8)协议转换策略研究高金峰!!杜云朋!郑州大学电气工程学院!河南郑州H"###$"摘要!电能质量监测系统数据传输一直面临着协议不统一)数据无法共享)效率低下的问题.基于a=O C$+"#通信协议实现电能质量监测终端的开发与应用已经成为一种趋势.针对实际中监测装置协议不统一的问题’通过对电能质量监测系统的数据和传输模型)?g S E6;通信协议的功能码和存储结构以及a=O C$+"#标准的建模原理与数据传输等进行分析’提出了一种使用代理服务器实现?g S E6;总线设备和基于a=O C$+"#标准系统无缝连接的方法.结果表明’该方法可以实现?g S E6;通信协议向a=O C$+"#协议的转换’能为不同协议的转换提供参考方案.关键词!a=O C$+"##电能质量#?g S E6;#代理服务器#通信协议中图分类号!U)D$D($文献标志码!F文章编号!$CA$B C+H$!*#$+"#$B##DDB#+"’(!$#($,A#"V W.7N N2.$CA$B C+H$(*#$A#$A)*引言随着太阳能发电)风力发电等分布式能源的接入和非线性用户的增加’电能质量问题愈加受到关注.只有对电能质量做出实时可靠的监测与分析’才能制定有效的措施来提高电能质量*$+.用于电能质量数据传输的规约很多’比如?g S E6;)a=O C$+A#B"B$#$标准)a=O C$+A#B$#,标准) a=O C#+A#B"B$#H标准以及大量的私有协议.这些协议都是面向报文的协议**+’导致了电能质量监测网建设过程中出现不同厂家设备兼容性差)数据共享困难)监测平台运行效率低下等问题*,+.要实现数据的共享’电能质量监测设备必须要遵循一致的信息结构和服务模型.现有部分监测系统采用T n S a e作为一种标准的转换格式’解决了不同文件格式之间的数据转存问题*H+.但考虑到实际应用’T n S a e 在历史数据)实时数据);g=数据)波形数据等存在较大的局限性*"\C+.a=O C$+"#是一种面向对象的建模语言’定义了统一的信息模型和服务模型’通过;O;?映射到底层通信栈*A\D+.通信协议栈的变化’以及电能质量监测设备硬件结构的升级并不影响上层的信息和服务模型’能够很好地适应通信的快速发展以及硬件的不断升级.a=O C$+"#第二版中兼容逻辑节点类部分’扩充了测量类逻辑节点!?B"’新增加了电能质量事件分析类逻辑节点!n B"’使得电能质量监测系统完全采用a=O C$+"#成为可能.所以把a=O C$+"#引入电能质量监测系统是一种必然趋势*,+.但实际中基于传统协议的设备已占有较大市场’在很长一段时间内’支持传统协议的电能质量监测装置与基于a=O C$+"#的装置将共同运行于a=O C$+"#系统.现有关于电能质量监测设备通信协议的研究主要集中在基于a=O C$+"#规约的信息与服务模型的建立*$#\$$+.文献*$*+通过模型映射和对;O P文件进行扩充的方法建立了?g S E6;U O T到a=O C$+"#的协议转换.?g S E6;支持多种电气接口和传输介质’并且帧格式简单)紧凑’在电力检测等领域得到了广泛应用*$,+.所以研究一种能够实现g S E6;网络无缝接入a=O C$+"#系统的装置是很有意义的.本文通过综合分析电能质量的数据和功能需求’?g S E6;b U6协议帧格式’a=O C$+"#规约信息模型)服务模型以及模型映射有关问题’提出一种通过建立代理服务器’以数据转存的方法实现基于传统协议g S E6;的监测装置与基于a=O C$+"#规约的通信网络的无缝连接.对其他协议接入a=O C$+"#系统具有借鉴意义.收稿日期!*#$AB#*B#H作者简介!高金峰!$DC,&"’男’河南郑州人’教授’主要从事信号检测与处理)电子技术应用研究’=B I97’(W Q39&K445.1>5.<2.##$郑州大学学报!理学版"第"#卷+*规约转换原理分析+,+*一般协议映射原理分析无论是传统的通信协议还是a=O C$+"#面向对象的通信规约’要正确地完成数据的交互’必须定义统一的寻址方式)一致的数据结构和一系列服务集合.通信过程为根据寻址方式正确地寻到设备’通过服务集合’操纵设备中具有一定存储结构的数据实现数据传输.传统的通信协议将地址)服务和数据结合起来’整合到一个数据帧中.而a=O C$+"#面向对象的通信协议则分别定义了F O;a通信服务)逻辑设备)逻辑节点)数据和数据属性等一系列的类型来组织数据’并根据服务器)逻辑设备)逻辑节点)数据和数据属性组成引用来正确地寻址得到数据.通过以上分析可知’要想实现不同协议的转化’需要从,个基本方面来进行映射($"选址方式的映射#*"数据结构的映射#,"服务集合的映射.结合g S E6;等面向报文的协议和a=O C$+"#面向对象的协议’把两者映射方式总结如表$所示.表+*面向报文协议和面向对象协议的映射关系0123+*?9JJ723@1’9:7&2N07J L1:d112I1N N931&@712:1>92>&LW1<:&@712:1>J@&:&<&’面向报文协议帧结构a=O C$+"#面向对象的数据结构和服务报文帧中和地址有关的段!?g S E6;中的标识符"面向对象的服务器)逻辑设备)逻辑节点引用报文帧中和功能有关的段!?g S E6;中的功能码"a=O C$+"#中定义的F O;a抽象通信接口报文帧中的数据段a=O C$+"#中定义的数据类和数据属性结构+,-*所提方案的特性分析a=O C$+"#模型中的逻辑设备)逻辑节点等类型是物理装置相关功能虚拟映射’基于a=O C$+"#标准的监测终端在硬件和软件接口方面已经按照标准进行了映射’可直接运行于a=O C$+"#系统.文中所提方案的原理是在物理装置层与a=O C$+"#系统层增加中间层’用于完成数据和服务的标准化转换.除了完成所需要的转换之外’本方案还具有,个特点($"通过二次映射’实现a=O C$+"#层与装置层的解耦’利于a=O C$+"#系统的稳定性.而基于;O P或数据类型扩充的方案’需要改变a=O C$+"#层的结构’会增加系统集成的复杂性.*"由于增加了中间层’可以在这一层上运用当下最流行的技术’比如大数据处理等.中间层会屏蔽掉这些技术的更新对装置层和a=O C$+"#系统的影响.,"能够把系统层或装置层的一些费时和对存储要求高的处理过程放在中间层’降低装置的造价’提高系统的性能.基于修改a=O C$+"#配置方式和扩充类型的方法并没有这种优势.-*监测系统数据和功能需求分析根据电能质量装置运行实践’结合a=O C$+"#规约第二版对测量功能的类型定义’这里把电能质量监测数据主要分为,类($"稳态数据.稳态数据是电能质量监测装置长期监测’包括,N实时数据!基本测量值")统计数据!为了便于稳态趋势的分析和报表的生成’文章选用,I72作为统计间隔’统计指标有(最大值)最小值)平均值) D"m概率值等")报表数据!对完整日内的实时数据和统计数据进行统计".*"暂态数据.用于超限监测)事件暂态捕获’记录事件发生时的特征值)波形数据’并用精确时标来标注时间.,"装置自检数据.对装置自身的运行状态进行监控’例如通信状态)装置掉电)内存监控等.为了完成电能质量监测数据传输’保证监测信息的完整正确’代理服务器需具备,种主要功能($"通信功能.代理服务器对下位机来说充当客户机’基于传统通信协议!如?g S E6;"通信’对上充当标准a=O C$+"#工作站’完成面向对象的数据类型和服务向??;协议上的映射以及U O T V a T X以太网的通信.!第$期高金峰#等$用于电能质量监测的a=O C$+"#协议转换策略研究*"对时功能.较常用的对时协议有;)U T)a===$"++)脉冲对时等.根据电能质量监测装置对时间精度和经济性要求’应运用;)U T软对时方式.,"配置功能.通过配置文件的传输’可以完成互通信装置对各自功能和信息结构的匹配’避免不必要的错误./*基于(Q%T+Y8)规约的建模分析/,+*基于(Q%T+Y8)的信息建模a=O C$+"#按照面向对象的思想定义a=S的信息模型’信息模型采用分层的结构’依次为(N1@81@!服务器")’&37<9’>187<1!P S逻辑设备")’&37<9’2&>1!P)逻辑节点")>9:9&LW1<:!S g数据对象")S9:9F::@7L5:1!S F 数据属性".每一个a=S包含一个或多个服务器’每个服务器包含一个或多个逻辑设备’每个逻辑设备包含至少,个逻辑节点!P P)g)P S T c和至少一个核心逻辑节点")每个逻辑节点包含一组数据对象’每个数据对象包含一组特定的数据属性.a=O C$+"#根据变电站常用的功能’定义了标准的兼容逻辑节点类和兼容数据类’数据类型的属性由a=O C$+"#B AB,所定义的公共数据类确定.每种类中封装了数据对象和服务’具体装置应该根据实际功能选用类型中所定义的数据和服务.对于一些标准中无法满足的功能’可以根据标准规定定义新类型或对已有类型进行扩充./,-*基于(Q%T+Y8)的电能质量信息模型分析稳态测量功能.在电能质量监测装置正常运行时’该功能逻辑节点主要完成实时数据的监测!分相及总的有功)无功)视在功率)功率因数)谐波)谐波因数)电压不平衡度等"’并根据实时数据得出统计和报表数据.该类逻辑节点如表*所示.暂态事件监测功能.该功能主要用来监视电压暂升)电压暂降)电压中断及电压和电流瞬变等暂态事件.和暂态事件相关的逻辑节点包含在逻辑节点n组中’它们能够实现对电压有效值越线等暂态事件的捕捉’具体的暂态逻辑节点的选取如表,所示.表-*稳态测量逻辑节点0123-*;:19>R B N:9:1’&37<2&>1功能逻辑节点类说明基本测量?h6电压和电流有效值等谐波)间谐波?c F a计算谐波和间谐波序分量和不平衡;n a计算序分量和不平衡度闪变e P G统计闪变单相基本测量?h)测量功率)电压和电流有效值等表/*暂态逻辑节点0123/*U@92N712:’&37<2&>1功能逻辑节点类说明电压波动n%%b电压有效值波动检测频率波动n e%b频率波动检测瞬态电压变化n%U b毫秒级波动检测瞬态电流变化n a U b毫秒级波动检测!!异常记录以及自定义触发功能由逻辑节点b S b=承担’当暂态事件逻辑节点监测到暂态事件时’触发该逻辑节点完成波形记录功能.另外’客服端软件可以设置b S b=的b<>U@3实现自定义触发录波.物理装置的状态变位信息由逻辑节点Z Z a g完成.P S T c主要用于记录其所在物理装置的信息’包括装置铭牌信息)装置自检信息等.P P)g用于记录其所在的逻辑设备的公共信息’比如各种报告控制块)日志控制块)数据集)定值组等信息.该类逻辑节点的选用如表H所示./,/*基于(Q%T+Y8)的数据传输模型由于系统中监测点众多)指标各异’为了充分运用网络带宽’避免通信拥堵和信息丢失’a=O C$+"#定义了数据集.数据集把具有相同特性的数据组成数据集合’在报告控制块的控制下’主动上送.另外’为了保证在通信终端断网等情况下’保证信息的完整性’a=O C$+"#定义了日志模型’系统总站根据需要调用服务器的日志数据.对于不同的数据集’所需要的传输方式如表"所示.$#$郑州大学学报!理学版"第"#卷表7*系统逻辑节点01237*;R N :1I ’&37<2&>1逻辑节点类说明P P )g 逻辑设备的公共数据P S T c 物理设备的公共数据b S b =扰动记录Z Z a g自定义数据表8*数据类型和传输形式表01238*S 9:9:R J192>:@92N I 7N N 7&2Q &@I 数据类型传输方式实时数据集非缓存报告)日志记录数据集缓存报告)日志报表数据集缓存报告)日志告警数据集非缓存报告)日志录波数据集缓存报告)日志)Og ?U b F S =文件7*!’"I U R 规约分析g S E 6;协议是g ;a 模型第A 层的应用层报文传输协议’具有多种实现形式.本研究选择b ;B H+"总线作为物理层’选用?g S E 6;b U 6作为应用层协议来实现?g S E 6;通信.?g S E 6;b U 6是一种面向报文的主B 从协议.图+*?gS E 6;的F S 6结构4563+*;:@5<:5@1&Q ?g S E 6;F S 67,+*!’"I U RM 0U 数据帧分析g E 6;协议定义了一个与基础通信层无关的简单协议数据单元!FS 6"’特定的信息首先映射到应用层F S 6’然后再进行链路层编码’再通过物理层b ;B H+"总线进行传输.?g S E 6;协议的F S 6如图$所示.仿照??;应用层协议’这里把?gS E 6;的F S 6也分为地址部分)信息部分与功能部分.地址部分(附加地址#信息部分(数据)数据校验以及错误信息#功能部分(功能码.附加地址为物理设备在总线上的地址引用以及数据在存储单元的首地址引用’用于和a=O C$+"#规约中的实例引用相对应#数据中包含数据所占用存储器的大小以及需传输的数据’其中数据和数据所占存储单元的大小与a=O C$+"#定义的数据和数据属性类型对应.?g S E 6;定义了十分丰富的功能码)子功能码’用于说明数据帧所要完成的功能’对应于a =O C$+"#中的服务.7,-*!’"I U R 在电能质量监测上的应用选取合适的存储结构和功能码是正确实现?g S E 6;的必要条件.下面根据电能质量监测数据的特点来选取存储结构和适当的功能码.g S E 6;根据数据的存储结构和访问权限’把数据分为H 类’分别存储在H 张表中’如表C 所示.本文把H 种性质的数据分配给H 个独立的存储区’每个存储块的地址引用从#开始’并且连续.数据的地址引用要和实际地址的存储地址一一对应.因为不同的数据类型对应不同的功能码’所以不同类型’但具有相同引用的地址引用号并不会产生混淆.根据表C 的数据分类方法’我们可以把电能质量用到的数据类型和上述基本表所定义的基本类型一一对应’以实现数据的分类存储和管理’具体对应关系如表A 所示.表T*?gS E 6;数据模型基本表0123T*E 9N 7<:9L’1&Q ?g S E 6;基本表对象类型访问类型离散量输入单个位只读线圈单个位读写输入寄存器$C 位字只读保持寄存器$C 位字读写表X*数据对应关系0123X*O &@@1N J&2>723@1’9:7&2&Q >9:9基本表电能质量监测数据类型离散量输入状态告警信息线圈状态!手动状态触发信息输入寄存器基本测量);g=)统计记录等保持寄存器定值’设备参数等设定信息!!以位组的形式存储告警事件’并事先定义好每一位代表的意义.手动触发信息’需要由代理服务器接收*#$!第$期高金峰#等$用于电能质量监测的a=O C$+"#协议转换策略研究系统总站的触发消息’然后通过改变下位机的状态位’来触发下位机活动’所以需要可读写的位组来存储这些状态位.由于基本的测量);g =等数据都是只读量’所以存储在输入寄存器表中.而对于一些设定值’配置信息则需要由上位机配置’所以存储在可读写的保持寄存器中.g S E 6;定义的功能码较多’能够实现丰富的数据传输方式.根据?g S E 6;在电力系统中的应用’本文所选用的功能码和所对应的电能质量信息如表+所示.8*代理服务器的通信过程分析8,+*系统结构分析图-*系统基本结构图4563-*E 9N 7<N :@5<:7&2&Q N R N :1I所设计系统为,层两网系统’代理服务器对下作为客户机’对上作为标准的a=O C$+"#电能质量监测装置’上文中基于a=O C$+"#所建立的模型都是电能质量监测终端在代理服务器中的映射.图*为系统的框图.下位机完成数据采集与指标计算’和上位机按照?gS E 6;协议上送实时数据)状态变量)告警信息)异常状态信息等指标.代理服务器作为客户机’按上文中所选用的功能码’以轮询的方式从下位机取得实时数据和其他一些信息’然后根据所取得信息进一步处理*$H \$"+.8,-*!’"I U R 和(Q %T+Y8)信息与服务模型映射g S E 6;定义了H 种寄存器’分别存储不同数据类型的信息’代理服务器读取下位机寄存器中的数据’对应存入a=O C$+"#所定义的数据模型之中’结合表+对电能质量数据类型的分类’它们的映射关系如下($"离散量输入是一种只读状态量’用以反映电能质量监测装置的告警信息’比如装置掉电)网络中断)稳态越线)计数等.在a=O C$+"#中用公共数据类;T ;)a );表示.*"线圈是一种可读写状态量’用以表示可控状态量’映射为公共数据类中的;T O )a )Z .,"输入寄存器作为只读模拟量’用以表示监测装置的稳态数据)报表统计数据)暂态数据等’映射为公共数据类中的?%)Yi =.H "保持寄存器作为可读写模拟量’用以表示可控模拟量’比如装置参数设定和稳态超限值的设定等’映射为F;Z .基于a =O C$+"#的代理服务器和系统总站的数据交换主要是通过报告和日志实现.报告和日志并不涉及F O ;a 到功能码的映射.在报告之外的一些系统总站的数据召唤’需要F O ;a 向特定功能码的映射’具体映射如表D 所示.表Y*功能码与电能质量信息的对应关系0123Y*O &@@1N J&2>723@1’9:7&2N 07J L1:d 112Q 52<:7&2<&>192>J&d 1@j59’7:R公共功能码所对应的电能质量信息#*故障告警信息#$)#")$"手动状态触发#H 基本测量值’统计记录’;g =等#,稳态越线等定值’设备参数设定#A 装置掉电’网络中断等状态信息*#波形等数据文件表W*?g S E 6;功能码与F O ;a 服务映射0123W*?g S E 6;Q 52<:7&2<&>192>F O ;a N 1@87<1I 9JJ723功能码功能描述F O ;a 服务#$读线圈Z 1:S 9:9%9’51N #*读离散量输入Z 1:S 9:9%9’51N #,读保持寄存器Z 1:S 9:9%9’51N #H 读输入寄存器Z 1:S 9:9%9’51N#C )$#写保持寄存器;1’1<:F <:781;Z ’;1’1<:=>7:;Z #")$C写线圈;1’1<:Y7:0%9’51’g J1@9:18,/*离散量输入表中数据的处理过程离散量输入表存储的是只读位组信息’图,就是上位机对该数据类型的处理过程’图中?代表?g S E B 6;’a=O 代表a =O C$+"#.代理服务器读取下位机的位组数据’然后判断位组中的数据变位’再根据数据变位所代表的告警信息类型’读取下位机中的告警信息’再把上召的告警信息组成数据集’以报告的形式把告警信息上传给总站’并储,#$郑州大学学报!理学版"第"#卷存在日志中*$C \$++.8,7*线圈状态表中数据的处理过程线圈状态表存储的是可读写的位组数据’主要用于状态触发!在电能质量监测系统中主要是人为触发".下位机根据这些位的状态变化’做出合适的动作’完成人机交互.下面以手动录波为例详细叙述这一过程’图H 为该过程的框图’图中?代表?gS E 6;’a =O 代表a =OC$+"#.图/*只读位组数据的处理过程4563/*U 01J@&<1N N &Q @19>B &2’R L7:N图7*可读写位组的数据处理过程45637*U 01J@&<1N N &Q @19>B 92>B d @7:1L7:N!!系统总站做出手动录波命令’代理服务器收到这个命令’映射到特定功能码’将下位机代表录波命令的状态位改变.下位机根据状态位的变化’开始记录波形.下位机记录波形之后’将离散量输入表中代表故障波形完成位的状态改变.当代理服务器读取该位组并判断位组的改变信息后’就会以适当的功能码在存储波形数据的输入寄存器中读取该波形文件.代理服务器完成波形文件的读取之后’再以报告形式上送系统总站’并存储在日志中.8,8*输入寄存器表中数据的处理过程输入寄存器表是以数据字节为单位的只读数据表’是电能质量监测系统中应用最广的存储格式.图"给出了数据的具体处理过程’图中?代表?gS E 6;’a =O 代表a =O C$+"#.下位机的主要功能就是监测并记录实时数据);g=!N 1j512<1&Q 1812:"数据)波形数据’这些数据并不需要人为的改变’所以记录在只读寄存器中.代理服务器根据系统总站’或是根据数据变位’通过合适的功能码读取其中的数据’做一定的处理’再以报告或日志的形式上送总站.8,T*保持寄存器表中数据的处理过程保持寄存器表是以数据字节为单位的可读写数据表’这里主要用其可写的功能’存储一些由代理服务器或系统总站设定的信息.图C 说明这一过程’并以稳态越限定值的处理为例’给出这一原理’图中?代表g S E 6;’a =O 代表a =OC$+"#.图8*只读寄存器数据处理过程45638*U 01J@&<1N N &Q @19>B &2’R @137N :1@>9:9图T*可读写寄存器的数据处理过程4563T*U 01J@&<1N N &Q @19>B 92>B d @7:1@137N :1@>9:9H #$!第$期高金峰#等$用于电能质量监测的a=O C$+"#协议转换策略研究!!系统总站发出设定值的命令和数据’代理服务器根据系统总站的命令和数据’选用合适的功能码’把稳态越限数据存入下位机特定区域的保持寄存器中’以供下位机作为越限告警的基准值.当下位机监测到越限事件后’就会把离散量输入表中代表该越限的数据位变位.代理服务器以,N 的时间间隔读取离散输入寄存器中的数据’当发现该变位时’就会通过适当的功能码读取输入寄存器中存储的越限告警数据’然后把该数据通过报告或日志的形式上传给系统总站.8,X*模型实现根据电能质量监测系统需求分析以及?gS E 6;协议向a =O C$+"#模型映射方案的具体要求’文章运用O w 编程语言编写了模型映射类型文件.通过对模型映射类型文件的引用’实现了协议映射层与下位机的通信以及协议的映射’并根据a =O C$+"#模型中对信息和功能的需求’构建了?S a 界面系统’能够在协议映射层对电能质量监测终端进行监控.图A 包括了父窗体和两个最常用的子窗体.父窗体主要实现对各个子窗体的控制’包括菜单栏)工具栏和状态栏#子窗体完成具体的显式与监控功能.窗体的显示控件依据a =O C$+"#信息模型进行指标提取’窗体的命令控件用于触发a=O C$+"#服务模型中的具体服务.a =O C$+"#信息和服务需要映射为具体的g S E 6;协议帧’并发送到监测终端’实现对终端的信息读取与控制.通过监控软件的运行分析’能够完成数据的正确读取以及用户对终端的控制’表明能够实现?g S E 6;协议向a =O C$+"#模型的映射.图X*模型实现界面4563X*?&>1’7I J’1I 12:9:7&272:1@Q 9<1T*结论a =O C$+"#提供了统一的信息模型和服务模型’能够很好地实现数据共享和装置的互操作.实际中’能够完全在设备层实现a=O C$+"#所定义的各种功能的设备很少’并且十分昂贵#基于传统规约的装置与基于a =O C$+"#的装置共同运行于同一系统将是近阶段面临的主要问题*$D +.本文提出的用代理服务器的方式实现非a=O C$+"#规约和a =O C$+"#规约转换方法能够简化底层硬件和软件的设计难度’也能够使信息格式和传输方式的开发更加简洁方便.基于文中所提的电能质量监测装置的模型映射方案’已和研究机构进行了研讨’证明这是一种可行的方案.运用O w 建立的?g S E 6;向a =O C$+"#模型映射类型库文件被厂家引用在电能质量监控软件开发中’所开发的软件能够正常运行.参考文献!*$+!康海珍’丁美.对数字化变电站a=O C$+"#标准的分析与探讨*-+.电网与清洁能源’*#$,’*D !$"(H#\HH.**+!王德文’朱永利’王艳.基于a =O C$+"#的输变电设备状态监测集成平台*-+.电力系统自动化’*#$#’,H !$,"(H,\HA.*,+!余晓鹏’李琼林’杜习周’等.基于a =O C$+"#的电能质量监测终端数据分析及模型实现*-+.电力系统自动化’*#$$’"#$C#$郑州大学学报!理学版"第"#卷,"!H"(HC\"D.*H+!徐遐龄’查晓明.电能质量监测评估系统的研究*-+.高电压技术’*##+’,H!$"($"+\$C*.*"+!张竞’肖先勇.基于h?P的电能质量标准数据共享模型及跨平台数据交换*-+.电力自动化设备’*##A’*A!$*"(++\ D*.*C+!周磊.电能质量及其一致性方法研究*S+.南京(东南大学’*#$H.*A+!国家能源局.S P V U+C#(A*基本信息和通信结构抽象通信接口!F O;a"*;+.北京(中国电力出版社’*##A.*++!国家能源局.S P V U+C#(AH*#基本通信结构&&&分布式能源逻辑节点*;+.北京(中国电力出版社’*#$*.*D+!国家能源局.S P V U+C#(+$特定通信服务映射!;O;?"对??;!a;gD"#CB$和a;gD"#CB*"及a;g V a=O++#*B,的映射*;+.北京(中国电力出版社’*##A.*$#+熊慕文’朱何荣.电能质量监测终端a=O C$+"#建模方案设计*-+.技术与应用’*#$H!$*"(+"\++.*$$+李鹏.基于a=O C$+"#的统一电能质量监测终端模型设计及其在浙江电网的应用*-+.电力电气’*#$*’,$!A"($+\ **.*$*+王德文’阎春雨’毕建刚’等.变电站状态监测通信网关中?&>L5N与a=O C$+"#的映射方法*-+.电力系统自动化’*#$*’,C!$D"(A+\+#.*$,+李金’孙斌’张静.电能质量监测终端的a=O C$+"#信息模型*-+.电网与清洁能源’*#$,’*D!$$"(*#\*H.*$H+华镕.从?&>L5N到透明就绪&&&施耐德电气工业网络的协议)设计)安装和应用*?+.北京(机械工业出版社’*##D(C \"#.*$"+张海源’任春梅’张冉.?&>L5N协议在电力系统中的应用*-+.继电器’*##A’,"!$A"(,$\,".*$C+唐喜’孟岩’王治民’等.a=O C$+"#日志功能工程应用实践*-+.电力系统自动化’*#$$’,"!$"(D$\D"(*$A+王顺江.电力自动化通讯规约精解*?+.沈阳(东北大学出版社’*#$H($"A\$AH.*$++李立平.基于a=O C$+"#的电能质量监测a=S的研究与实现*S+.北京(华北电力大学’*#$*.*$D+黄永宁’张爽’周建丽.a=O C$+"#在省级电能质量监测网络建设中的深化应用*-+.电力科学与工程’*#$,’*D!,"(,, \,D.M:G:1;@HD<(Q%T+Y8)#;D=D@D>%D<?:;G5D<R=;1=:6A9D;#DC:;]F1>5=A!D<5=D;5<6Z F g-72Q123’S6i52J123!!C FG G B G9(B+C K I"C2B(34"3++I"34’a F+34W FG J M3"N+I O"K*’a F+34W FG J H"###$’H 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电力系统通讯协议及IEC61850体系的研究与应用的开题报告
电力系统通讯协议及IEC61850体系的研究与应用的开题报告一、选题背景随着电力系统自动化、信息化程度的不断提高，电力通讯协议的选取和应用变得越来越重要。
近年来，随着智能电网建设的不断推进，通讯技术作为其中最为重要的技术之一，发挥着越来越重要的作用。
IEC 61850是目前最先进、最广泛应用的电力通讯协议，已经成为智能电网建设的核心技术之一。
二、选题意义随着电力系统的不断扩大和更新换代，传统的通讯协议已经无法满足其复杂性和可靠性的需求。
IEC 61850以其拥有极高的可靠性、可扩展性、智能化和互操作性，成为新一代电力通讯协议的首选。
本文旨在对IEC 61850进行研究与应用，并对其在电力系统中的实际应用进行探讨和总结，以便更好地推广和应用这一技术在智能电网建设中。
三、研究内容本文的主要研究内容包括：1. 电力系统通讯协议的基本概念和原理。
2. IEC 61850通讯协议的基本框架及其应用。
3. IEC 61850的建模方式和配置方法，包括GOOSE、SV及报文格式等。
4. IEC 61850在电力系统中的应用，包括保护与自动化、监控与控制、电能质量管理等。
5. IEC 61850在智能电网建设中的优势和应用前景。
四、研究方法本文主要采用文献调研和实践案例分析的方法，通过对国内外相关文献的总结和分析、采用实例分析的方式，对IEC61850协议在电力系统中的应用进行深入探讨和研究。
五、研究目标本文的主要研究目标是探讨和分析IEC 61850在电力系统自动化及智能化中的应用，并总结IEC 61850协议的优势和应用前景，以进一步推广和应用这一通信协议。
六、预期成果本文预期的成果包括：1. IEC 61850通讯协议的相关理论知识和基本原理。
2. IEC 61850的建模方式和配置方法。
3. IEC 61850在电力系统中的应用案例分析，包括保护与自动化、监控与控制、电能质量管理等。
4. IEC 61850在智能电网建设中的优势和应用前景的总结和分析。
IEC61850规约整体介绍(DOC)
IEC61850规约整体介绍1.总体概念1.1 IEC61850标准制定的背景同传统的IEC60870-5-103标准相比，IEC61850不仅仅是一个单纯的通信规约，而且是数字化变电站自动化系统的标准，指导了变电站自动化的设计、开发、工程、维护等各个领域。
该标准通过对变电站自动化系统中的对象统一建模，采用面向对象技术和独立于网络结构的抽象通信服务接口，增强了设备之间的互操作性，可以在不同厂家的设备之间实现无缝连接，从而大大提高变电站自动化技术水平和安全稳定运行水平，实现完全互操作。
IEC61850解决的主要问题（1）网络通信；（2）变电站内信息共享和互操作；（3）变电站的集成与工程实施。
1.2 IEC61850重要的基本名词MMS：Manufacturing Message Specification制造报文规范GOOSE：generic object oriented substation events面向通用对象的变电站事件SV：sampled value 采样值LD：LOGICAL-DEVICE 逻辑设备，代表典型变电站功能集的实体LN：LOICAL-NODE 逻辑节点，代表典型变电站功能的实体CDC：common DATA class (DL/T860.73) 公用数据类Data：位于自动化设备中能够被读、写，有意义的结构化应用信息。
DA：data attribute数据属性，数据属性（IEC 61850-8-1）命名：LD/LN$FC$DO$DA FC：functional constraint功能约束FCDA：Functionally constrained DataAttribute功能约束数据属性互操作性：同一或不同制造商提供的两台或多台IED交换信息并用这些信息正确地配合工作的能力。
服务器：为客户提供服务或发出非请求报文的实体。
客户端：向服务器请求服务以及接收来自服务器非请求报文的实体。
变电站传统规约装置与61850站控层无缝通信解决方案
变电站传统规约装置与61850站控层无缝通信解决方案作者：戴晓辉刘平香来源：《科技视界》2014年第35期【摘要】本文简单介绍了IEC 61850标准及实现机理，通过比较IEC 61850标准与传统通信协议的差异，探讨了传统面向点的电力规约向IEC61850转换的问题，提出了通过外接一协议转换网关，使采用传统规约的装置与IEC 61850站控层无缝通信的解决方案。
【关键词】IEC 61850；103 规约转换；映射0 引言随着智能技术进一步实用化、模块化、标准化，智能变电站的信息采集、传输和处理技术更加规范，为了有效支撑了“调控一体、运维一体”，需要对常规变电站进行综自改造和对老综自站进行升级改造。
根据国家智能电网“十二五”规划，到2015年，新建智能变电站达5182座左右，需要改造64座500千伏、18座330千伏、320座220千伏、630座110（66）千伏变电站。
综自变电站的升级改造成智能站，主要改造站控层和间隔层的测控单元，在站控层采用IEC 61850规约，间隔层采用常规规约的保护装置、直流系统、五防系统等在接入站控层前，必须进行规约转换。
目前常规规约呈现“百花齐放”的局面。
不同的厂家不同的装置通信规约不相同，南瑞、东方电子、许继、四方、ABB、GE、60870-5-103…，几乎每个产品供应商都具有一套自己的标准。
目前广泛应用的变电站通信协议主要是IEC 60870-5-103（下文简称为103规约），因此如何从该协议逐步过渡到IEC 61850是一个现实的课题。
1 IEC 61850标准简介IEC 61850标准是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，它是由国际电工委员会第57技术委员会负责制定的。
IEC 61850将变电站通信体系分为3层：变电站层、间隔层、过程层。
在变电站层和间隔层之间的网络采用抽象通信服务接口映射到制造报文规范（MMS）、传输控制协议/网际协议（TCP/IP）以太网或光纤网。
IEC61850通信规约简介
同厂家的电子设备（IED）之间通过一种标准（协议）实现互操作和信息共享。
IEC61850技术将成为电力系统信息技术的基础，对电力自动化技术的发展产生巨大的影响。
目前IEC61850技术在变电站层和间隔层的技术已经成熟，已经到了批量推广的时机。
IEC61850变电站通信网络和系统系列标准对于建设现代数字化变电站统一信息平台的意义，符合电力专用的通信产品提供商的进展以及工业以太网交换机的行业专用化趋势。
构建符合IEC61850的现代数字化变电站众所周知，随着变电站自动化技术和现代网络通信技术的发展，IEC61850标准已成为近年来数字化变电站自动化研究的热点问题之一。
所谓数字化变电站，就是使变电站的所有信息采集、传输、处理、输出过程由过去的模拟信息全部转换为数字信息，并建立与之相适应的通信网络和系统。
传统以来，国内主流的变电站自动化系统中广泛采用的是国际电工委员会IEC于1997年颁布的继电保护信息接口配套标准IEC60870-5-103规约。
由于该规约制定时间较早，受技术条件的限制，在以太网和智能数字化设备迅速发展的今天，其缺陷日益明显，如：（1）没有定义基于以太网的通信规范。
（2）没有标准的系统功能、二次智能设备的模型规范。
（3）缺乏权威的一致性测试。
（4）不支持元数据传送，没有统一的命名规范。
上述缺陷直接导致变电站自动化系统在建设过程中不同厂家设备之间互操作性较差，不同厂家设备之间互联需要规约转换设备，需要进行大量的信息对点工作，变电站自动化系统集成工作量增加，系统信息处理效率低下。
因此不难看到，随着变电站二次设备及系统的发展，设备一体化、信息一体化已成为必然的趋势，迫切需要一个统一的信息平台实现整个自动化系统。
为了统一变电站通信协议，统一数据模型，统一接口标准，实现数据交换的无缝连接，实现不同厂家产品的互操作，减少数据交换过程中不同协议间转换时的浪费，IECTC57工作组在IEEE协议UCA2.0基础上，组织制定了IEC61850——变电站通信网络和系统系列标准，并于2004年正式发布。
配电网嵌入式iec 61850智能规约转换网关设计
62广2019年第11期 63术上基于国外成熟的底层协议库进行二次开发来保证核心规约通信的可靠性，性能上通过高性能微处理器来保障软件运行和规约数据处理要求的实效性，支持不同方式通信接口，满足不同设备的同步接入，基于嵌入式Linux 的多任务模式，使得多设备多规约的转换可同步进行，满足了现有配电网系统各种设备规约转换的需求。
1 系统描述当前国内配电网系统应用最多的通信规约是IEC 60870-5和Modbus ，虽然已经是成熟技术，但在长期的工程应用中其不足也逐渐显现，主要表现为：①IEC 60870-5系列标准技术本质是给出一个大的通信数据框架格式，支持该规约的设备按此格式上组帧数据，不同厂家的理解差异导致支持该规约的不同厂家设备在同一系统中不能互通，需要厂家技术人员现场支持，互相配对规约；②Modbus 规约简单，各项数据按点表号顺序存放，各点表号代表的数据含义完全由设备厂家自定义，要想实现设备互通，也需设备厂家统一制定点表含义。
IEC 61850技术在变电站中的成功应用，克服了不同厂家设备互操作的难题。
其采用分层分布式的体系结构和面向对象的建模技术，实现数据对象的自我描述，为不同厂商的智能电子设备实现互操作和无缝集成提供有效途径，有效解决了现有通信规约技术的缺点，其特点有：①提出了信息分层的概念，将变电站从逻辑上划分为站控层、间隔层和过程层；②采用面向对象的建模技术，定义了抽象通信服务接口ACSI ，定义了服务器、逻辑设备、逻辑节点及数据对象等模型，并定义了对象之间的通信服务；③采用统一的命名规则，实现数据自描述；④通过特定通信服务映射（specific communication serve mapping, SCSM ），实现通信服务和具体协议的相独立。
由上可知，将IEC 61850引入到配电网现有通信体系中[13]，能克服现有配电网通信规约的缺点，但IEC 61850对硬件要求较高，软件开发难度也更大，在现有配用电设备上直接升级比较困难，开发周期长。
IEC61850规约报文分析
IEC61850规约报文分析IEC61850标准是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，它是由国际电工委员会第57技术委员会(IECTC57)的3个工作组10,11,12(WG10/11/12)负责制定的。
此标准参考和吸收了已有的许多相关标准,其中主要有:IEC870-5-101远动通信协议标准;IEC870-5-103继电保护信息接口标准;UCA2.0(UtilityCommunicationArchitecture2.0)(由美国电科院制定的变电站和馈线设备通信协议体系);ISO/IEC9506制造商信息规范MMS (ManufacturingMessageSpecification)。
变电站通信体系IEC61850将变电站通信体系分为3层:变电站层、间隔层、过程层。
在变电站层和间隔层之间的网络采用抽象通信服务接口映射到制造报文规范(MMS)、传输控制协议/网际协议(TCP/IP)以太网或光纤网。
在间隔层和过程层之间的网络采用单点向多点的单向传输以太网。
变电站内的智能电子设备(IED,测控单元和继电保护)均采用统一的协议,通过网络进行信息交换。
IEC61850的特点是1)面向对象建模;2)抽象通信服务接口;3)面向实时的服务;4)配置语言;5)整个电力系统统一建模。
IEC61850建模了大多数公共实际设备和设备组件。
这些模型定义了公共数据格式、标识符、行为和控制,例如变电站和馈线设备(诸如断路器、电压调节器和继电保护等)。
1 IEC 61850-5中的报文类型和特性分类功能与框架概述以上为IEC61850规约报文类型框架概述，其中 SV 表示采样值报文使用以太网组播方式；GOOSE 表示通用面向对象变电站事件报文使用以太网组播方式；TimeSync 表示时间同步报文使用UDP组播(广播)方式传送；MMS Protocol 表示核心的ACSI服务报文采用TCP/RFC1006方式传送；GSSE 表示通用变电站状态事件报文使用自定意的GSSE传输层；2 传输层框架分析GOOSE 传输层框架TimeSync 时间同步的传输层-框架无连接的UDP数据报格式SV采样值传输层-框架IEE802.3以太网数据包MMS Protocol传输层-框架TCP/RFC1006传输协议3 报文格式说明面向系统-范围事件的通用对象(Geneic object oriented systen -wide events GOOSE )介绍GOOSE提供了为快速的和可靠的数据系统-范围分配的可能性。
基于IEC61850继保设备通信网关设计
基于IEC61850继保设备通信网关设计作者：刘玮孔凤颖侯思祖来源：《科技视界》2013年第14期【摘要】基于IEC61850的数字化变电站系统已成为主流，在现有的设备继续可靠，有效的使用的基础上，研究基于IEC61850的继电保护装置网关已经具备了基本的前提条件。
为了将原有的保护系统的软件和硬件资源保留下来，同时还能实现信息资源的共享和不同厂商设备的互操作，可以通过网关的形式将原有设备接入IEC 61850通信环境和系统，最终实现当前变电站中应用的诸多通信协议IEC61850标准的转换，通过MMS服务器与IEC61850环境中的其它设备通信。
从资源节约与互操作的角度考虑，更有必要对基于IEC61850的继电保护设备的网关进行研究。
【关键词】IEC61850；建模；网关0 引言为满足快速发展的经济建设需要，电力系统规模日益扩大，人们对供电可靠性的要求越来越高。
为了更好地保证安全、经济运行，电力系统的运行越来越依赖于继电保护。
通信规约是变电站自动化系统实现可靠、快速通信的重要保证。
基于IEC61850的数字化变电站系统已成为主流，在现有的设备继续可靠，有效的使用的基础上，研究基于IEC61850的继电保护装置网关已经具备了基本的前提条件。
为了将原有的保护系统的软件和硬件资源保留下来，同时还能实现信息资源的共享和不同厂商设备的互操作，可以通过网关的形式将原有设备接入IEC 61850通信环境和系统，最终实现当前变电站中应用的诸多通信协议向IEC61850标准的转换，通过MMS服务器与IEC61850环境中的其它设备通信。
1 国内外研究现状及其发展动态分析1.1 继电保护设备研究动态继电保护装置的发展经历了电磁型、感应型、整流型、晶体管型、集成电路型到微机型几个阶段。
智能电网的分布式发电、交互式供电对继电保护装置提出了更高要求，另一方面，通信和信息技术的长足发展，数字化技术及应用在各行各业的日益普及也为探索新的保护原理提供了条件。
61850软网关配置说明书
二、buildpro.exe临时工具配置注意事项
1、运行界面如图，此工具是由QT所编，因此需要QT动态库支持才能正常运行，使用时需注意仅使用其中有效部分，其它部分不要随意操作，这里只有活动菜单中的“通讯配置”与“LOG配置”是与此次应用相关，因此需注意：
rptcfg.cfg为报告所用，配置哪些控制块需要总召唤，及使能报告。
如果采用文件模式创建对象空间，另外还需要一些配置文件，这些配置文件需要与各个61850服务器的SCL文件保持一致，文件名分别为服务器名称，后缀为ｘｍｌ。
第三部分工程配置注意事项及说明
一、SysTool工具使用注意事项
1、中心节点信息配置，如果有多个主站与该软网关相连，则需要正确配置多个中心节点信息，如图需要配置的信息有名称、类型、状态、IP1编号，其它项可以不必关心。
SCDTool配置所需的SCD文件，分发CID文件提供给相应的网关使用。
可兼容配置以下内容：
配置网络通讯信息，配置服务器名称等。
三、CBZ8000监控配置
采用最新版本，增加启动软网管进程的版本。
配置监控数据库。
四、远动配置工具
采用最新版本，增加启动软网关进程的版本。
五、工程师站配置工具
采用最新版本，增加启动软网关进程的版本。
图1
2、通讯通道信息配置，按照实际网关进行配置，仅需要配置以下各项就可以，除了配置104的一些规约参数外，通道类型必须为以太网。这里网管名称也就是对应的61850实网关的服务器名称，同时也是由IED配置器生成的xml文件需要更改成的名称。这里通信状态为后台应用配置的网关通信状态的遥信点，该点使用十六进制表示为：装置地址（1字节）+扇区地址（1字节）+信息体地址（2字节），如果不用需要把该点至空或填一无效点。
提升IEC61850规约报文分析效率的实用方法研究
提升IEC61850规约报文分析效率的实用方法研究摘要：本研究旨在提升IEC61850规约报文分析效率，通过综合前沿研究、现有方法与其局限性，采用数据收集与准备、工具技术选择以及分析流程设计等方法，进行实验并取得相关结果。
通过这一研究，希望改进IEC61850规约的报文分析，以更好地满足电力领域的需求。
关键词：IEC61850规约;报文分析效率;研究方法引言：IEC 61850规约作为电力系统自动化的重要标准，在电力领域具有广泛的应用。
然而，随着电力系统的复杂性不断增加，规约报文的分析变得愈发繁琐。
本研究旨在提高IEC 61850规约报文分析的效率，通过综合前沿研究和现有方法，克服已有方法的局限性。
将采用数据收集与准备、工具和技术的选择，以及分析流程的设计，进行实验并获得相关结果。
通过本研究，目标是提供更快速、准确的IEC 61850规约报文分析方法，为电力系统的稳定运行和安全性提供支持。
这一研究对电力领域具有重要意义，有望推动规约报文分析技术的进一步发展。
一．相关工作（一）IEC 61850规约的前沿研究IEC 61850规约作为电力系统自动化的核心标准，吸引了广泛的研究兴趣。
前沿研究集中在不断推进规约的功能和性能，以适应现代电力系统的需求。
这些研究包括规约的扩展，以支持新的功能和通信模式，如广域网通信和分布式能源资源的集成。
此外，前沿研究还涉及规约的安全性和可靠性增强，以防范潜在的网络攻击和故障。
理解这些前沿研究的进展对于本研究的报文分析方法的改进至关重要，因为它们提供了宝贵的参考和基础，有助于更好地满足电力系统的要求。
（二）报文分析的现有方法目前，IEC 61850规约报文分析的方法主要包括手动分析和自动化工具两种。
手动分析依赖专业人员对规约报文的逐一解读，但这耗时且容易出现误差。
自动化工具采用计算机程序，能够更快速、精确地分析报文，但通常需要大量的预处理和配置。
尽管已有自动化工具，它们在应对复杂的报文结构和大规模数据时仍有限制。
变电站传统规约向IEC61850转换的一种实现方法
变电站传统规约向IEC61850转换的一种实现方法发表时间：2018-06-12T10:26:42.790Z 来源：《电力设备》2018年第3期作者：李秋[导读] 摘要：随着IEC61850标准在变电站自动化系统的不断推广，如何将仅支持传统规约的设备接入到IEC61850系统中是一个重要问题。
（天津凯发电气股份有限公司天津 300392）摘要：随着IEC61850标准在变电站自动化系统的不断推广，如何将仅支持传统规约的设备接入到IEC61850系统中是一个重要问题。
本文基于XML技术，建立了一种传统规约与IEC61850信息模型和服务模型的映射方法，完成了传统规约向IEC61850的转换，并在通讯管理机中实现，解决了仅支持Modbus、IEC60870-5-104（104）、IEC60870-5-103（103）等三种传统规约的保护测控装置，无法直接接入IEC61850后台的问题。
关键词：智能化变电站；IEC61850；规约转换；数据库0 引言随着新的网络化国际规约IEC61850的出现，如何将采用旧规约的通信系统纳入新型网络化系统体系结构中，并保持原有系统结构和设备不变的情况下使其与最新的国际标准接轨，值得我们进行深入的研究。
由于技术的更新规约转换装置的硬件平台、操作系统、数据库平台等都不可避免地会更新升级，由此带来的异构性给应用软件的互操作性、兼容性以及平滑升级能力带来了严重问题[1-2]。
目前保护装置主要采用103为通讯协议，如何在保持原来协议的基础上使其支持IEC61850规约是一个非常重要的问题。
考虑到103协议解析之后的数据已经存储到数据库中，如果能将这些数据映射到MMS中，用于实现IEC61850的规约通讯，那么可以最小改动实现非IEC61850的规约转换为IEC61850规约，从而实现与上位机的通讯[3-4]。
1 抽象通信服务模型IEC61850标准采用面向对象技术，定义了基于客户/服务器结构数据模型。
基于103规约的故障信息主站系统向IEC61850标准过渡的方案研究
基于103规约的故障信息主站系统向IEC61850标准过渡的方案研究1 概述近年来继电保护故障信息系统的建设得到了长足发展，以南方电网组织的互操作实验为代表的全国范围内的互联互通测试以及各网省调故障信息系统的建设实践促进了该系统在保护装置接入、录波器接入、信息远传、主站监视、故障信息获取等方面的技术不断成熟，系统在电网生产运行中发挥着越来越大的作用，提高了继电保护运行管理的自动化和信息化水平。
另一方面，随着系统建设进程的逐步推进，也暴露出以下一些问题，这些问题对系统深入发展的影响日益明显，逐渐成为系统大规模建设的障碍：1、主/子站之间的通信规范不统一国内网省调大多制订的是基于103协议的通信规范，如南网103、华中103、华北103、华东103、江苏103等，这些标准或多或少都存在一些私有约定，互不兼容，无法形成全国范围内的通信标准，给系统的大面积推广工作造成障碍。
2、系统缺乏有效的运行维护体系故障信息系统完成信息接入的过程存在大量中间环节，对这些接入环节的有效管理和控制是系统运行维护体系的重要组成部分。
目前基于103协议的通信规范仅仅在规约层面制订了按103信息结构传送装置配置信息的方法，而没有提供如何管理这些装置配置信息的手段，由此导致的一个结果就是子站厂家自行配置装置信息，不同子站所反映出的同一型号保护的信息也有可能不同，主站系统无法对子站传送信息的完整性、正确性进行检验和判断。
由于变电站二次系统的变动从整体上看可以认为处于一种“常态”，这样的结果必然导致系统在调试和运行过程中存在大量的协调和“对点”工作，涉及主站厂家、子站厂家、保护厂家、运行维护单位等多单位人员，系统的使用者只能依赖厂家对各种变动进行维护，给系统的正常运行维护带来困难。
3、装置信息条目和语义缺乏统一目前故障信息系统通信规范的制订主要依据的是103协议。
103协议通过应用服务数据单元的功能序号（FUN）和信息序号（INF）规定信息的语义，并通过公共分类服务的方式进行信息的扩充。
智能变电所IEC61850通讯规约的应用研究
智能变电所IEC61850通讯规约的应用研究摘要：随着当今电网技术的发展，变电站正向着数字化、智能化的方向快速前进。
IEC61850标准作为迄今为止最完善的变电站通信协议，是实现变电站数字化和智能化的基础。
牵引变电所是城市轨电交通的核心部分，为整条线路提供电源，同时它也是电力系统的重要用户之一。
因此，顺应电网技术数字化、智能化的发展潮流，满足城市轨电交通对牵引供电系统的新的、更高的要求，如牵引供电监测系统更高的实时性和更大的数据容量，将IEC61850标准应用于牵引变电所，对其进行数字化改造势在必行。
关键词：IEC61850;牵引变电所;组成结构;关键技术手段;过程层1、IEC61850的运用形势IEC61850标准的制定出台旨在解决来自不同设备厂商的IED(IntelligentElectronicDevice，智能电子设备)之间的兼容性问题。
对于城市轨道交通而言，性能优良的牵引供电系统是其安全、稳定运行的基石。
牵采用自动控制技术、计算机信息处理、计算机通信与网络技术等，完成对牵引变电所内主要设备和配电线路的监视、控制、测量、继电保护、远动控制以及调度通信等二次系统功能的系统总称。
数字化牵引变电所将传统牵引变电所的一次高压设备单独划分出来，形成过程层，和原有的站控层、间隔层一起构成满足IEC61850标准的变电站3层模型体系。
采用EIT(ElectronicInstrumentTransformer，电子式互感器)和ISG(IntelligentSwitchGear，智能开关设备)等新型设备，构建基于高速以太网技术的数据采集传输系统，实现全所IED的统一信息建模，达到各个厂商设备之间的互操作。
数字化技术改变了传统牵引供变电的运营管理模式，改善了供电系统的运行水平，提高了应对事故和异常的能力，并使状态检修成为可能。
2、IEC61850标准解析2.1 IEC61850变电站模型IEC61850标准定义了变电站3层通信模型，在传统地将变电站分为站控层和间隔层的基础上，把采用新型数字化、网络化接口的一次设备，如EIT、ISG、智能传感器、智能执行器等，划分成一个新的独立层次，称之为过程层，其功能在IEC61850标准中定义为:“与过程接口的所有功能，即二进制状态和模拟量输入/输出功能，如数据采集，包括继电保护设备和电能计量设备需要的电压、电流信号等;发布命令，包括判定故障时发布的开关设备跳闸命令、重合闸命令等。