IEC61850標準在配電網中的應用

王 志

（山東理工大學電氣與電子工程學院,山東 淄博 255049）

IEC61850標準在配電網中的應用

王 志

（山東理工大學電氣與電子工程學院,山東 淄博 255049）

隨著配電自動化技術的發展，配電自動化系統對簡化配電終端接入系統通信的調試和管理工作提出了需求。IEC61850標準作為在變電站中成熟應用的國際通信標準為配電自動化系統內終端的互操作提供條件，本文基于分析配電自動化系統的結構，應用IEC61850標準對配電自動化系統功能進行分解，建立配電終端裝置的信息模型，最后分析了配電自動化系統的通信服務模式及映射實現方式。

配電自動化；IEC61850；信息模型

0 引言

由于配電網網絡分支繁多，配電網需要接入大量的、不同種類的、來自不同廠商的配電自動化終端，這就導致應用中的配電自動化終端具備的功能和定義的數據格式不盡相同，不同終端間難以實現信息共享，增加了系統的安裝調試和管理維護的工作量，制約配電自動化的發展。

IEC國際電工委員會制定了IEC61850標準，該標準已經被廣泛應用于數字化變電站。隨著IEC61850標準的廣泛和成熟應用，其技術和方法已從變電站推廣至發電廠、分布式能源、以及配電自動化等領域。IEC61850標準采用的面向對象的統一建模技術，使通信數據標準化的同時具有自描述的功能，標準定義了ACSI（抽象通信服務接口），使模型和服務獨立于底層通信協議，為來自不同廠商裝置數據交互、互操作的實現創造了條件。

本文在分析配電自動化系統結構的基礎上，應用IEC61850標準對配電自動化系統功能進行分解，建立配電終端裝置的信息模型，并在此基礎上分析了通信服務模式及映射實現方式。

1 配電自動化系統結構

將IEC61850標準信息分層的思想應用至DA系統，與變電站自動化系統的三個層次類似，DA系統層次可劃分為：主站層、子站層、終端層和過程層，同時通信網絡采用分層架構，分為主干網和分支網。

1.1 主站層

主站層作為配電自動化系統的中樞，其位于配電網控制中心，主要實現對配電網的數據采集、監控和管理。

1.2 子站層

配電自動化系統通常都會設有配電子站，子站層就位于安裝配電子站的變電站。子站層主要作用是匯集并向主站轉發配電終端的數據，將主站下發的控制信息轉發至相應終端，以及優化通信通道的配置。

1.3 終端層

終端層位安裝于配電網線路上的監控終端設備，包括FTU（饋線終端）、TTU（配變終端）和DTU（開閉所終端）。

1.4 過程層

過程層包括斷路器、負荷開關、互感器等一次設備及其所屬的智能組件（如電子式互感器合并單元、斷路器智能終端等）。

1.5 通信接口

配電自動化系統中層與層之間通信接口的功能如下：主站層與子站之間包括，主站層接收子站層轉發的保護數據，子站層接收主站層控制數據；子站層與終端層之間包括，子站層接收終端層的保護數據，終端層接收子站層轉發的控制數據；終端層與過程層之間包括，終端層和過程層之間采樣值交換，終端層和過程層之間控制數據交換；終端之間包括保護數據和控制數據交換。

2 信息模型

根據IEC61850標準的分層信息模型，一個IED可封裝多個服務器（Server）對象，一個服務器對象可封裝多個邏輯設備（LD）對象，一個邏輯設備對象可封裝多個邏輯節點(LN)對象，其中LLN0和LPHD是每個邏輯設備對象必備的邏輯節點，一個邏輯節點對象可封裝多個數據對象，一個數據對象包含多個數據屬性。

配電自動化系統（DA）的功能一般可通過配電終端的信息建模實現其功能。本文以FTU為例建立其信息模型，其功能包括：數據采集與監控（SCADA）、短路故障檢測、電池管理等。

FTU信息建模。根據前述FTU功能的分解，物理裝置FTU可建模為3個邏輯設備，每個邏輯設備都包含LLN0和LPHD。

LD1主要實現數據采集與監控功能，包括測量電壓、電流（MMXU），開關控制器（CSWI）控制負荷開關（XSWI），通用輸入輸出（GGIO）等。LD2主要實現短路故障檢測功能，包括過流保護（PIOC）、帶時限過流保護（PTOC）。LD3主要實現電池管理功能，包括電池ZBAT、電池管理ZBTC邏輯節點。

3 服務映射

當前IEC制定的IEC61850-80-1規定了ACSI模型映射至IEC60870-5-101/104的方法，實現了IEC61850和IEC60870-5-101/104之間的數據轉換。IEC61850-80-1能夠完成完整的數據對象模型的映射，但不能很好地支持服務模型的映射，比如Server的GetServerDirectory等偏重信息模型自描述的部分在IEC60870-5-101/104中沒有相應實現。對于這些映射不能實現的部分，可以使用映射至Web Services的方法、文件傳輸方法，或者對IEC60870進行擴展，添加相關應用實現。

通過上述分析比較，配電自動化系統可采用IEC60870-5-104+Web Services的映射實現方式。配電自動化系統通過Web Services獲取終端設備的信息模型，通過IEC60870-5-104獲取實時數據。

4 結語

IEC61850標準應用于配電自動化領域還處于初始探索階段。本文在分析配電自動化系統結構的基礎上，應用IEC61850標準對配電自動化系統功能進行分解，建立相關配電終端的信息模型，探討了模型與服務具體映射實現方法，為IEC61850標準擴展應用至配電自動化系統提供一定的參考。

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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.22.141