[数字化变电站信息建模研究] 北京变电站建模

　　[摘要]数字化变电站的优点之一就是各种智能电子设备都采用统一的信息标准和接口标准,真正实现互操作。在分析数字化变电站信息应用分类、处理的基础上,依据IEC61850标准对数字化变电站信息进行建模。
　　[关键词]数字化变电站IEC61850信息建模
　　中图分类号:TP2文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1110072-01
　　
　　IEC61850国际标准是1998年IEC、IEEE和EPRI达成共识,由IEC牵头,以美国UCA2.0为基础,开始制定的变电站自动化标准,由IEC TC95工作组对IEC61850及其数据模型开展研究。数字化变电站的优点之一就是各种智能电子设备都采用统一的信息标准和接口标准,真正实现互操作。IEC61850标准是实现互操作的关键,而数据建模是标准的核心。
　　
　　一、数字化变电站信息分类
　　
　　变电站内信息最终服务对象是电网调度,从变电站到电网调度有三种基本信息:(1)一种是常规的运行信息通过SCADA系统每2-4秒送一次信息给电网调度;(2)一种是非运行数据,如故障录波器的波型信息,这种信息不是定时传输而是根据需要传送;(3)一种是来自远方的访问或控制IED设备的信息。对于变电站自动化系统所需考虑的信息基本有以下几类:
　　
　　(一)实时传输的运行信息
　　l.母线电压、电流、有功、无功、频率等;2.有功电量累计值和无功电量累计值等;3.设备运行状态信息,如断路器的状态信息等监视信息等。
　　
　　(二)突发事件产生的信息
　　1. 事故情况下产生的状态变化信息,如断路器位置信号,继电保护装置动作状态信号等;2.事故情况下继电保护装置和故障录波器记录的数据文件信息,如保护故障动作详细报文、故障录波信息等;3.系统扰动时动态记录装置如PMU记录的系统扰动数据,如系统振荡等;4.正常操作时所引起的状态变化信息,如操作断路器、隔离交换机的投入与退出,以及继电保护装置的投入与退出的工作状态信息等;5.设备异常告警信息,监视变电站电气设备安全运行所需要的信息,及如保护误动,断路器偷跳等设备异常引起的状态变化信息。
　　
　　(三)操作或控制命令信息
　　正常操作时所引起的状态变化,如远方操作断路器、隔离交换机和继电保护装置的投入与退出,以及继电保护装置等的运行方式的选择等;来自运行调节、控制命令信息,如AVQC调节控制指令;紧急控制命令,如安全自动装置等。
　　IEC61850标准确定了变电站内信息的接口和交换机制;以太网技术,变电站配置语言SCL和XML技术支撑了IEC61850体系的实施,基于IEC61850
　　标准的变电站信息流由上而下分为变电站控制层、间隔层、过程层。变电站控制层主要执行监视和控制命令,并收集和传输测量信息和突发事件产生的信息,在执行操作功能时必须有效区分安全操作和正常操作,即SBO(Select Before Operate)。过程层主要完成交换机量I/O、模拟量采集和控制命令发送等与一次设备相关的功能。IEC61850标准要求过程层的数字式电气量测系统能够将一次侧的电压、电流等模拟量直接转换为数字信息,通过通信网络传送至间隔层;数字式执行器能够执行由通信网络传送的命令。间隔层与站控层的信息交互模式采取客户端/服务器(Clien
　　T-Server)机制。
　　
　　二、数字化变电站信息处理
　　
　　故障信息系统在发展过程中碰到一种困境:一方面存在大量的故障数据导致数据过剩,另一方面电网运行人员在运行管理过程中又感觉到信息匮乏。这种“数据过剩而又信息匮乏”的现象,说明数据和信息之间存在着本质的区别。数据是有关事件的一些离散的、互不关联的客观事实。数据本身缺乏关联性和目的性,因此,数据本身并没有内在的意义。信息是有意义的数据,知识是有意义的信息。
　　智能电子装置记录、产生了大量故障数据。随着这些装置智能化程度的不断提高,它们具备了越来越强的数据处理能力,能够在记录原始数据的同时,提供部分有价值的信息。但是,由于这些信息缺乏有效关联,依旧存在大量信息冗余,并且由于装置的数据输出设计缺陷以及装置故障等诸多原因导致信息具有不完整、不一致以及模糊性等特征,使得仅依据它们仍不能对事件做出准确的判断和解释。因此,它们仍被视为“数据”。在故障信息系统发展初期,主要实现了保护和故障录波器的联网功能,实质上仅实现了故障数据的收集、传输和储存,缺乏将数据提炼为信息的过程。
　　
　　三、数字化变电站信息建模
　　
　　随着信息技术的发展,全球范围的统一信息平台是发展的趋势,“即插即用”的设备将取代目前专有技术、专有标准的设备,未来实现各种智能电子设备都采用统一的信息标准和接口标准,不同制造厂商的IED不需标准转换就能通信和协同工作,真正实现互操作。对设备及其数据进行建模是实现统一的信息标准和接口标准的重要环节之一,可以认为数据建模是标准的核心。本节主要依据IEC61850-5(功能建模)和IEC6185O-7(信息分层)两部分标准,以变压器保护IED为例进行功能建模,然后按照信息分层建模。
　　IEC61850的应用方法就是将应用功能分解为最小的实体-逻辑节点,是一个逐步分解、组合的过程。逻辑节点是执行交换数据的最小功能单元。每个逻辑节点都是由它的数据和方法所定义的对象,多个逻辑节点共同协调工作,完成变电站的控制、保护、测量以及其它功能。
　　大多数功能至少由三类逻辑节点LN组成,即核心功能逻辑节点LN、处理接口逻辑节点LN和供人员访问功能的人机接口逻辑节点LN构成。图1为变压器保护装置功能建模图,可以由图直观的看出三类逻辑节点的划分以及变电站的三层信息分层。
　　保护装置功能建模图
　　
　　参考文献:
　　[1]谭文恕,变电站通信网络和系统协议IEe6185o介绍闭,电网技术,2001,25(9):8-15.
　　[2]王玉玮,浅析数字化变电站,江苏电机工程,2008(02):50-52.
　　[3]IEC61850CommunicationNetworksandSystemsinSubstations[S].Geneva:IEC,2003.
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