1、 IEC61850在变电站保护装置中的应用研究与实现 王淑超，窦乘国，顾 建 南京南瑞继保电气有限公司，江苏省 南京市 211100 摘要：现阶段 IEC61850 在我国还处于推广应用的起步阶段。当前我国变电站状况纷繁芜杂，其中不同厂家、不同系列的各种装置并存，通讯介质及其通讯规约种类繁多。在国内这种变电站大环境下，研究开发与之相适应的 IEC61850 智能设备成为各相关厂商在推广应用该规约过程中重点关注的问题。本文以变电站中智能设备之一保护装置为例，讲述了IEC61850 装置开发涉及的几个主要方面：IEC61850应用的变电站系统结构、保护装置 IEC61850 节点建模方法以及装置与
2、后台客户端之间的一系列报告上送方案。最后文章还以实际开发经验为基g1156，g1491g3685了IEC61850在变电站g1491g995g3252智能g2245g4389方面的g4106g4192g3839。 关键词：IEC61850、智能设备、分布式智能控制 0 引言 1999年3月，IEC在充分考虑变电站装置间通讯和互操作等功能要求的基础上，提出了变电站内通信网络与系统的通信标准体系IEC 61850标准的委员会草案版本。该标准采用分层分布式体系、面向对象的建模方法，并且具有数据对象自描述以及应用功能与通讯数据栈相独立的特点。2003年9月，标准的第3、4、5、7、9-1部分已成为正式
3、国际标准1。2004年，随着国际上第一个基于 IEC61850 的变电站自动化系统正式投入运行，对其应用价值的认识在国内也取得了一定的共识1，我国各电气设备生产厂家（如继电保护厂家、断g17347g3132厂家、g1268g5875g3132厂家和变g2399g3132厂家等等g709也相继g5332g3999了g7044g16280g13434的应用g11752g12362g5332g2469。g1306g11013于g4466g10628 IEC61850 相对g1268统通讯g2339g16770g7481g16840g5332g2469g19602g5242要g3835，准入g1938
4、8g8111g20652，g11458g2081变电站内应用的g16280g13434g13451g13333g14448g7446，对g2528一g12193g16280g13434的g16311g18334在g993g2528厂家也g993g4625相g2528，用g6155g2345g1313对g8504也有g2011g4466的g5875g2475。g17837g1135g19394g20076的g4396在g7094g13485IEC61850的g6524g5203应用g5114g7481一定的g19568g11873，g1306g2528g7114也提g1391了g6524g520
5、3应用的一个g3877g7438。在g17837g12193g5785g1929g991，g11752g12362g5332g2469g17878g2524国g5785的相g1863 IEC61850 产g2709，以g17892g8505g6524g17839该g16280g13434在我国的应用，g4570成为我国各电g2159设备厂g2842在应用g6524g5203IEC61850g17819g12255g1025g18337点g1863g8892的g19394g20076。 2006年g2033，g2347g1152g2347g10802继保电气有g19492g1856g2508在g
6、9157入g16855g7609我国各变电站g10378g1929的基础上，成功g11752g2469了与变电站g10628g10378相g17878应的RCS系g2027IEC61850产g2709，并g20046g2045投入运行。本g7003g4613以该RCS系g2027产g2709g1025的保护装置为g1375，g12628要g2477述 IEC61850 保护装置g5332g2469g9053及的g1972个g1039要方面。 1 IEC61850及其变电站应用系统结构 IEC61850和g1268统g16280g13434g1039要g993g2528g1055g3800在于g
7、4439以g7393g2165g3132模g3423、g17935g17765设备模g3423、g17935g17765g14422点模g3423和数据对象模g3423建立了变电站自动化系统g1025g5132用设备的统一数据模g3423，以g9397g17287装置互操作g5627要求2。标准g993g1177定g1053了各模g3423的数据g4658g5627、g17836对各模g3423的功能g4466g10628以及模g3423间的功能g1144互g17839行了g16840g7138。g2490g3818，IEC61850g17836具备g1268统g16280g13434g616
8、4g8436g13582的信g5699自描述特点，g1039要表g10628在： 1g709g4439定g1053了完整的各类（g2345元g709数据对象和g17935g17765g14422点、g17935g17765设备的标志代码。 2g709g4439定g1053了用g17837g1135标志代码组成的完整对象数据描述方法，并g4570其应用于XML语言g1025。 3g709g4439定g1053了一整套面向对象的g7393g2165，并对其g7393g2165语g1053g17839行了g16280范。 除g8504以g3818，标准g17836总结了变电站内信g5699g1268
9、输g6164必需的通信g7393g2165，设计了独立于g6164采用网络和应用层g2339g16770的抽象通信g7393g2165接口（ACSIg709。根据底层g6164使用技术的g993g2528，ACSI 可再映射到底层具体的g2339g16770上，g1375如 IEC61850-8-1 g6164定g1053的映射到制造报g7003g16280范（MMSg709上。IEC61850g17837g12193数据与g7393g2165分离的做法，可以方便地g17878应通讯底层技术地g2469展，为g16280g13434的未g7481g2469展g5332避了空间3。而且，为了g1
10、6311决变电站g1025 IED装置间的互通讯g19394g20076，IEC61850g17836定g1053了通用变电站事件（GSEg709模g3423，该模g3423基于自动分g8505的概念，采用g2469布者/订阅者通讯结构，提g1391了在全系统范围内快速输入输出数据值的功能。 IEC61850的g17837g12193应用模式g4570为变电站自动化系统提g1391g5203阔的g2469展g2081景，g4439在变电站g1025的具体应用，又g4570g17839一g8505g6524动站内网络通讯技术和变电站系统结构的g2469展。 当g2081我国变电站g10378g1
11、929g13451g13333复g7446，各变电站系统结构g4396在很多差异，然而去除系统g1025通讯介质、通讯g2339g16770以及网络配置（如双网、环网等g709和其g4439工g12255g4466施1254 2006中国电机工程学会年会论文集河南郑州 细g14422上的差异，我们可以总结出如图1g6164示的当g2081g1039流变电站系统结构；而且预计在今后相当长的一段g7114期内，g4439仍g4570是我国变电站系统结构g1025g1039导结构。在g8504基础上，结g2524g10628阶段我国变电站内各设备g10628g10378以及g16280g13434的
12、工g12255应用特点，我们g11752g2469了与当g2081变电站g10628g10378相g17878应的RCS系g2027IEC61850产g2709。 图1 当前主流的变电站系统结构简图 在产g2709的 IEC61850 变电站工g12255应用g17819g12255g1025，通讯总线可以按双网或环网（光纤或双绞线以太网g709配置。在通讯总线的基础上，IEC61850g7393g2165端与客g6155端g1055间的通g17819MMS报g7003通讯，而其g4439各IEDg1055间则通g17819GSE/GOOSE通讯g4466g10628各自g6164需信号的g1
13、144互。 2 装置IEC61850节点模型建立 IEC61850 作为g7044一代的变电站自动化系统国际标准，g16280范了数据的命名、定g1053和行为；g4439g4570g6164有变电站自动化的已知功能g17839行标志，并分成许多的子功能g17935g17765g14422点2。g17935g17765g14422点是装置g1144换数据、执行任g2165的最小功能g2345元，而且每个g17935g17765g14422点都是g11013其功能相g1863的数据和方法g6164定g1053的对象34。多个g17935g17765g14422点共g2528g2339g16855
14、工作，完成变电站g6164需的控制、保护、测量及其g4439功能。在 IEC61850 g1025，保护整定值及其相g1863的动作信g5699是建模在各相g1863的g17935g17765g14422点g1025的。如PTOC g14422点类定g1053的g5114g7114g19492g17819流保护g14422点，里面g4613包括保护动作g19388g8111（StrValg709定值、保护动作g7114间（OpDlTmmsg709定值以及保护起动（Strg709和保护动作（Opg709等g10378态信g5699点。依照IEC61850g16280g13434，保护测控装置g1
15、025的全部功能可用保护类g17935g17765g14422点（如 PTOC、PTUF等g709、测量类g17935g17765g14422点（如MMXU等g709以及通用g17935g17765g14422点（如GGIO等g709等g17839行建模。 g2490g3818，IEC61850 应用g5332g2469g7114，其g17935g17765g14422点对象模g3423如何与装置g17731g11840件g7706g7562相g15713g2524是g5332g2469g2081期g20330g1820要g16311决的g19394g20076。g11013于 IEC6185
16、0 g16280g13434的g20652标准和g20652要求，g17819去g1268统的以g2345g10267g7438或小g3423g5506g3800g10714g3132为g1039的CPUg7507g11840件g5191g2500已g13475g19602以g9397g17287g16280g13434应用的需求。g3252g8504，g20045g11458g5332g2469g2081期，我们为 IEC61850 装置g6205展了g20652g5627能的g5506g3800g10714g14467g10267，并为该 CPU 提g1391了g3835g4493量的g4
17、396g1660FLASH和其g4439g3818围g17753g2173设备，g17837g12193g20652端g11840件g6915g6757g5191g2500g3835g3835地g9397g17287了 IEC61850 需求。在g17731件上，按照IEC61850的g5617g5831，我们以面向对象C+语言g4466g10628了g16280g13434g6164要求的各g17935g17765g14422点；g17731件系统g7706g7562结构g9177g7236，具有g17751g5390的g1872g4493g5627和可g6205展g5627。 图2 RCS
18、某装置逻辑节点示意图 3 SOE遥信报告和遥测采样报告上送 在 IEC61850 g1025，报g2590（Reportingg709是g11013报g2590控制g3371控制的。有g1016g12193类g3423的报g2590控制g3371:g5114g13543g1926的报g2590控制g3371BRCB（Buffer Report Control Blockg709和g993g5114g13543g1926的报g2590控制g3371 URCB（Unbuffer Report Control Blockg709。BRCB控制g3371能g3827g13543g4396一定数量的报g
19、2590；而URCB 则g993g13543g4396，g4439按设定的g2620期g6207描g6363定数据g19610DatSet的各信g5699g7477g11458，按信g5699的当g2081值g2469g17877报g2590。 图3 RCS某装置遥信报告BRCB结构图 7 继电保护与安全自动装置 1255 一g14336g7481g16774，国内保护装置的g17977信点包括：保护动作元件、g11840g2399g7507、g17731g2399g7507、g7234通g17977信g5332入、装置自g7828信g5699、装置g2590g16698信g5699等。g44
20、39们可分g2047依照g16280g13434建模在各自的g17935g17765g14422点g1025。IEC61850模g3423g1025每一个信g5699元g13044都有一个数据g4466体和一个与g1055相g1863g13864的层g8437化标准g5353用名。在IED装置的XML描述g7003件g1025，g4570g17837g1135标准化的信g5699g5353用名按一定的g7696式组g13467到该报g2590相g1863的DatSetg1025，可以g4466g10628对应的报g2590上g17877功能。 在当g2081的变电站结构g5430式和采g769
21、1g3250g17347的模式g1025，IEC61850-7-2g1025对模g6323量的模g3423有g16826g4625的描述，保护装置据g8504可以很g3921地g9397g17287g4466g7114g5627测量的要求，并g4570测量数据上g17877后g2500客g6155端（或g16855g5242端g709g17839行g7186示和g4396g7735。 4 保护动作故障信息的上送 装置保护g6937g19568信g5699上g17877是保护装置g4466g10628IEC61850的g19602点g1055一。除动作g8886g5430g3818，g17837
22、g1135信g5699都可以通g17819与对应DatSet相g1863g13864的BRCBg13543g1926报g2590控制g3371g4466g10628,g17837g12193报g2590g4466g10628的g19602点在于相g1863 DatSet g5353用g2750g1135信g5699g4466体以及相应信g5699体的数据结构。在 IEC61850模g3423g1025，保护动作元件对应的信g5699点g4466体为各保护g17935g17765g14422点g1025的 Op g4658g5627g20045；而对于其g4439g6937g19568信g569
23、9，则有分g6967于其g1194g17935g17765g14422点g1025的相应的 Do g20045与g4439们对应。g4570以上g17837g1135信g5699结构体g1863g13864到 BRCB 对应的 DatSetg1025，与后g2500客g6155端g17731件配g2524，g4613可以g4466g10628g6937g19568信g5699的g2469g17877。 g2490g3818后g2500客g6155端对保护 IED 装置g6937g19568g8886g5430的g2496g2808，是通g17819 IEC61850 g16280定的g7003
24、件g1268输g7393g2165g4466g10628的，g5332g2469的g1039要工作在于保护动作g7114g2063COMTRADEg7003件（IEC 60255-24 标准g709的本地生成与g12661g10714，以及后g2500客g6155端g2496g2808g7114MMSg7003件g1268输g17842接的建立。 5 基于IEC61850的分布式智能控制系统 分布式g7246能控制是变电站自动化系统g2469展的g17247g2195，IEC61850的出g10628g5700g3921为g4439提g1391了g2394g2502g5627的g2469展g5
25、191g250067。当g2081随着国内g3818自动化技术的g2469展，用g6155要求站内空间分布的g1016个或多个装置共g2528g2339作g4466g10628复g7446控制功能的g3342g2524g17246g7481g17246多，g1375如间g19560层设备g1055间的g19462g16835g19393g19157、g7246能g20046g5219化控制等。在g1268统的变电站自动化系统g1025，g17837g12193功能的g4466g10628一g14336要求g4643间g19181g13520复g7446的g11840接线，而且控制功能及其细g1
26、4422基本g3278定，g10628g3342g10378g1929的g5506小变化都可能要求相应g12255g5219与接线随g1055g7368g6925，g993g2045于变电站长期g12295定运行与g13512护。 IEC61850 g5191g2500g5700g3921能有g6940地g16311决上述g19394g20076，g17837g20330g1820得g11422于g4439面向对象、立体化的数据模g3423。在变电站通讯g3507（Domaing709范围内，g6164有IED装置g14422点模g3423g1025的任g5859信g5699点都有其独一g70
27、92g1120的层g8437化标准g5353用名，通g17819该信g5699g5353用名，可以g4466g10628g6164需信g5699的g12628g2345快速g7609g6226与定g1313，为装置间信g5699g1144互和装置内部g2001数g16855用提g1391了共g2528的依据，而g17837正是g1268统g16280g13434g6164g8436g13582的，通g17819g5353用名g4613可以快速准g11842地定g1313到具体的装置和g17935g17765g14422点，而定g1313到该XCBRg17935g17765g14422点g461
28、3可以g14731得该断g17347g3132的当g2081g10378态信g5699和g4439的一g1135标准控制接口，而g993必知g17959该信g5699体g12362g12467分布在系统的具体g10301g10714g1313置，g17837是 IEC61850 g2318g2047于以g5460线g5627的、面向信号点g16280g13434的最g3835特点。 其g8437，IEC61850g1025定g1053的通用变电站事件（GSEg709模g3423为g16311决IED装置间的互通讯提g1391了很g3921的g16311决方案。GSE/GOOSE 报g7003通
29、讯可以代g7379g3835量g4643间g11840接线电信号g1144互，g17837g3835g3835提g20652装置间通讯g9801g8975g5627g2528g7114，也为变电站设计g4445装提g1391了便g20453。 基于IEC61850，我们在RCS系g2027产g2709g1025g4466g10628了g6164需的分布式g7246能控制功能。该功能控制对象和控制细g14422能g3827根据变电站g10628g3342需求g11013用g6155自g11013g9801g8975配置。g17837为变电站g4466g10628g13475g8994、方便、g9
30、801g8975的分布式g7246能控制g5332g17779了g9204g17959。 6 结束语 g11013于 IEC61850 的g6164具有的各g12193特点，g4439的g17892g8505g6524g5203和应用对变电站自动化系统的g5445g2721是全面和g9157g17840的，g4613其本g17535的设计g5617g5831和制定方法，g8616当g2081其g1194变电站通讯g16280g13434要g1820g17839、g17241g2081，g11842g4466具备g4439g6164号g12228的g256g10628阶段变电站g2819一通用g
31、16280g13434”的能g2159。其g1025很多g5617g5831对于变电站g13520g2524自动化技术的g2469展、数字化变电站的建设有g18337要的借鉴g5859g1053。在g10628阶段，从g4466际应用的角g5242出g2469，g17892g8505g6524出与国内各变电站g10628g10378相g17878应的IEC61850产g2709，从而建立符g2524IEC61850要求的变电站子站系统，为站内g7246能电子设备建立面向对象的g17935g17765g14422点模g3423，具备g7092缝接入的g7477件，g4466g10628信g569
32、9的可定g1053配置，是国内 IEC61850 g6524g5203工作的g18337点。g2490g3818，在g4466g10628g6524g5203g17819g12255g1025，g17836需要g7368多专家学者g17839一g8505地参与和讨论，对于g993g2528厂家的一致g5627g19394g20076多做细致有g6940的工作，真正体g10628IEC61850的优g17246g5627。 本g7003以保护装置为g1375，结g2524g10628阶段我国变电站的g4466际需求，分析了我国IEC61850的应用g2081景和g5332g2469g10628g
33、10378，并在保护装置g1025g4466g10628了IEC61850的g16280范。g2347g10802继保电气有g19492g1856g2508提g1391了功能完备的IEC61850自动化系统g16311决方案，极g3835地提g20652了变电站的信g5699、控制自动化g12255g5242。完全基于IEC61850g16280g13434的一整套保护监控系统（包括监控g17731件、g20652低g2399保护装置、测控装置、g17840动设备g709g10628在湖北某 220kV 变电站g12295定运行。 1256 2006中国电机工程学会年会论文集河南郑州 参考文献
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