顧建煒，張鐵峰，韓書娟

(1.杭州市電力局，浙江 杭州 310009;2.華北電力大學(xué) 電氣與電子工程學(xué)院，河北 保定 071003)

0 引言

隨著國家電網(wǎng)公司建設(shè)統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)工作全面啟動(dòng)，浙江省電力公司智能配電網(wǎng)建設(shè)也進(jìn)入研究試點(diǎn)階段。在此背景下，研究基于IEC61850國際標(biāo)準(zhǔn)的配電自動(dòng)化系統(tǒng)，對(duì)于指導(dǎo)杭州局的配電自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)無縫集成和設(shè)備的互操作具有重要意義。

配電自動(dòng)化功能通?？煞譃榕潆娋W(wǎng)運(yùn)行自動(dòng)化和配電網(wǎng)管理自動(dòng)化兩方面[1]。配電網(wǎng)運(yùn)行自動(dòng)化主要包括配電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控、自動(dòng)故障隔離及恢復(fù)供電、自動(dòng)讀表等功能;而配電網(wǎng)管理自動(dòng)化則包括那些離線的或?qū)崟r(shí)性不強(qiáng)的設(shè)備管理、停電管理、用電管理等功能。

相比輸電網(wǎng)自動(dòng)化，配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)規(guī)模大得多，主要特點(diǎn)有:

(1)配電終端多。根據(jù)應(yīng)用的對(duì)象及功能，配電終端可分為饋線終端 (Feeder Terminal Unit，F(xiàn)TU)、開閉所終端 (Distribution Terminal Unit，DTU)、配變終端 (Transformer Terminal Unit，TTU)和具備通信功能的故障指示器等。

(2)通信協(xié)議多。通信協(xié)議主要有不符合OSI模型的，如早期的部頒循環(huán)遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約 CDT(Cycle Distance Transmission，CDT)、查詢式遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約SC1801等;不完全符合OSI模型的如TCP/IP協(xié)議，以及符合OSI模型的，如IEC60870-5系列、TASE2(Tele-control Application Service Element，TASE2)等協(xié)議。

(3)通信方式多。通信方式主要包括光纖專網(wǎng)、配電線載波、無線專網(wǎng)和無線公網(wǎng)等。其中，工業(yè)以太網(wǎng)和xPON技術(shù)都被認(rèn)為是解決配電網(wǎng)自動(dòng)化10 kV及以下至用戶通信系統(tǒng)的光纖技術(shù)，主要用于骨干通信網(wǎng)和重要分支通信網(wǎng)。而其他通信方式如配電線載波通信技術(shù)等可作為光纖方式的良好補(bǔ)充，解決部分地區(qū)光纜敷設(shè)困難或無線網(wǎng)接入信號(hào)差的問題。

(4)信息量大，信息共享差。配電自動(dòng)化系統(tǒng)的監(jiān)控信息量一般來說要高出變電站自動(dòng)化系統(tǒng)和調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)1～2個(gè)數(shù)量級(jí)。過去，由于通信技術(shù)和設(shè)施的限制，人們更多地關(guān)注數(shù)據(jù)如何在系統(tǒng)間傳輸?shù)膯栴}，通信規(guī)約也只解決數(shù)據(jù)傳輸問題，對(duì)于數(shù)據(jù)含義 (設(shè)備對(duì)象模型)問題，則沒有標(biāo)準(zhǔn)化，需要通過交叉關(guān)系表映射實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)。這樣，終端裝置不能即插即用，不同廠商的設(shè)備難以互插互聯(lián)，安裝調(diào)試、管理維護(hù)工作量大。

因終端產(chǎn)品生產(chǎn)廠家的多樣性，各種通信介質(zhì)和協(xié)議的差異導(dǎo)致不同廠商IED之間無法直接實(shí)現(xiàn)互操作，往往只有通過規(guī)約轉(zhuǎn)換器或規(guī)約轉(zhuǎn)換軟件才能實(shí)現(xiàn)有限的信息交互，這在很大程度上削弱了集成應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)。國際電工委員會(huì)第57工作組制定了IEC61850通信體系[2]，為解決這一問題創(chuàng)造了條件，是變電所自動(dòng)化系統(tǒng)通信協(xié)議的 發(fā) 展 方 向[3，4]。 與 以 往 的 通 信 標(biāo) 準(zhǔn) 不 同，IEC61850并沒有停留在通信協(xié)議的層次上，而是對(duì)數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)交換作出了全面的規(guī)范，其技術(shù)上有如下突出特點(diǎn)[5]:

第一，按功能劃分邏輯節(jié)點(diǎn) (Logical Node，LN)，用邏輯設(shè)備抽象物理設(shè)備。傳統(tǒng)的通信規(guī)約對(duì)于物理裝置不做抽象處理，將數(shù)據(jù)、功能和其所處的硬件裝置綁定在一起，無法屏蔽物理裝置的千差萬別。而邏輯節(jié)點(diǎn)的引入，使物理設(shè)備之間的通信變?yōu)檫壿嫻?jié)點(diǎn)之間的通信，避免依賴硬件造成復(fù)雜多樣的通信系統(tǒng)。

第二，定義抽象通信服務(wù)接口，使功能獨(dú)立于具體通信技術(shù)。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)總結(jié)了變電站內(nèi)信息傳輸必需的通信服務(wù)，設(shè)計(jì)了獨(dú)立于所采用網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用層協(xié)議的抽象通信服務(wù)接口 (Abstract Communication Service Interface，ACSI)?？蛻敉ㄟ^ACSI，由特殊通信服務(wù)映射 (Specific Communication Service Map，SCSM)映射到所采用的具體協(xié)議棧，如制造報(bào)文規(guī)范 (Manufacturing Message Specification，MMS)。這樣實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用和具體通信技術(shù)的分離，解決了標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性與未來網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展之間的矛盾，即當(dāng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展時(shí)只要改動(dòng)SCSM，而不需要改變ACSI。

第三，利用變電站配置文件，實(shí)現(xiàn)設(shè)備自描述。與IEC60870-5系列標(biāo)準(zhǔn)采用面向點(diǎn)的數(shù)據(jù)描述方法不同，IEC61850標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于信息均采用面向?qū)ο蟮淖悦枋?。面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)自描述在數(shù)據(jù)源就對(duì)數(shù)據(jù)本身進(jìn)行自我描述，傳輸?shù)浇邮芊降臄?shù)據(jù)都帶有自我說明，不需要再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行工程物理量對(duì)應(yīng)、標(biāo)度轉(zhuǎn)換等工作。由于數(shù)據(jù)本身帶有說明，所以傳輸時(shí)可以不受預(yù)先定義限制，簡化了對(duì)數(shù)據(jù)的管理和維護(hù)工作。

配電自動(dòng)化系統(tǒng)可以看作變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的擴(kuò)展，因此IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的思想同樣也適用于配電自動(dòng)化系統(tǒng)[6]。本文以杭州市電力局配電自動(dòng)化系統(tǒng)為例，對(duì)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于配電自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行了研究，主要就基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的配電自動(dòng)化的通信網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)和配電自動(dòng)化系統(tǒng)與相關(guān)信息系統(tǒng)的集成進(jìn)行了探討。

1 基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的配電自動(dòng)化的通信網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)

1.1 配電自動(dòng)化通信架構(gòu)

配電自動(dòng)化系統(tǒng)遵循分層、分布式體系結(jié)構(gòu)及集中控制的設(shè)計(jì)思想[6]，在系統(tǒng)層次上可分為主站層、終端設(shè)備層 (包括FTU、TTU、DTU等)兩層結(jié)構(gòu);只在通信上設(shè)立配電子站層，作為數(shù)據(jù)集中器，起到數(shù)據(jù)集中轉(zhuǎn)發(fā)的作用，如圖1所示。

圖1 配電自動(dòng)化通信架構(gòu)Fig.1 Distribution automatied communication architecture

杭州配電自動(dòng)化終端/子站建設(shè)方案如圖2。

杭州配電自動(dòng)化系統(tǒng)由原來的主站、子站和配電終端三層結(jié)構(gòu)逐步過渡為“主站+網(wǎng)絡(luò)型配電終端”的兩層結(jié)構(gòu)，不但能加快信號(hào)的傳輸速度，還能減少調(diào)試工作量，節(jié)省投資。

經(jīng)過規(guī)劃，確定了通信網(wǎng)以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò):EPON(Ethernet Passive Optical Network，EPON)為主，中壓電力線載波為輔的技術(shù)方案。其中主干網(wǎng)絡(luò)和分支網(wǎng)絡(luò)采用EPON技術(shù)[7]可以在多叉樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下的純光纖網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)高速的光纖通信，這種結(jié)構(gòu)與配、用電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)十分吻合，在輻射型組網(wǎng)方式下的優(yōu)勢非常明顯，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和靈活性，其建網(wǎng)速度快、設(shè)備安全性高、光纜資源和機(jī)房投資節(jié)省、信道維護(hù)成本低。另外，采用無源光纖技術(shù)，可避免FTU電源失電影響同一鏈路上其他設(shè)備通信。

圖2 杭州配電自動(dòng)化終端/子站建設(shè)方案Fig.2 Construction scheme of Hangzhou distribution automation terminal and sub station

1.2 基于IP的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)

配電自動(dòng)化系統(tǒng)中的通信主要包括:(1)配電自動(dòng)化主站與配電子站、配電終端之間的通信。(2)配電終端與配電終端之間的通信。目前有如圖3所示兩種通信方案:串行通信解決方案和IP通信解決方案。

圖3 配電自動(dòng)化通信方案Fig.3 Distribution automatied communication scheme

其中，采用IP通信的解決方案支持實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)對(duì)等通信，支持終端到主站之間的無縫通信連接:采用交換機(jī)匯接終端數(shù)據(jù)，無須配電子站進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換，支持相關(guān)節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換，支持終端與終端間的對(duì)等通信，有利于實(shí)現(xiàn)分布式智能[5]如快速故障隔離 (線路上的負(fù)荷開關(guān)并不具有斷開短路電流的能力，需用智能斷路器代替，故實(shí)現(xiàn)分布式智能還與一次設(shè)備有關(guān))。

在IEC61850配電網(wǎng)通信體系下，主站前置機(jī)實(shí)現(xiàn)與配電終端通信，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)時(shí)鐘同步、通道的監(jiān)視與切換、向其他自動(dòng)化系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)等功能。可以作為IEC 61850客戶端，通信規(guī)約可采用MMS、IEC60870-5-101/104，能夠完成的通信功能包括配電終端的自動(dòng)識(shí)別、配電終端的發(fā)現(xiàn)、配電終端SCADA數(shù)據(jù)的獲取，命令下發(fā)、對(duì)指定配電終端的遠(yuǎn)程維護(hù)、參數(shù)配置。

主站與終端通信、終端與終端通信、主站經(jīng)子站與終端通信如圖4。

圖4 IEC61850下通信方案Fig.4 IEC61850 communication scheme

1.3 配電自動(dòng)化IED及建模

目前的IEC61850對(duì)變電站自動(dòng)化設(shè)備的建模已經(jīng)比較成熟，應(yīng)用到配網(wǎng)自動(dòng)化中，需要對(duì)相關(guān)的IED進(jìn)行合理地建模，包括[8，9]:自動(dòng)重合閘、并聯(lián)電容器、分接頭控制、柱上開關(guān)FTU模型、環(huán)網(wǎng)柜FTU模型、開閉所DTU模型、TTU模型和配電子站的建模。IEC61850-5中定義的邏輯節(jié)點(diǎn)覆蓋了絕大部分應(yīng)用，各邏輯節(jié)點(diǎn)盡可能利用IEC61850中定義的邏輯節(jié)點(diǎn)，這樣可以保證模型的一致性。對(duì)于配網(wǎng)自動(dòng)化中一些專用功能比如小電流接地保護(hù)等，需要結(jié)合配電網(wǎng)和配電線路的特點(diǎn)，進(jìn)行信息建模，增加新的 LN(如PSPE，小電流接地保護(hù))。由于環(huán)網(wǎng)柜FTU模型和開閉所DTU模型包含的設(shè)備較多，可通過設(shè)備復(fù)制的辦法建模[7]。而配電子站則可以將其建模為代理/網(wǎng)關(guān)[9]，完成61850配電終端和常規(guī)配電終端的接入。按DL/T 860規(guī)定[2]:服務(wù)器網(wǎng)關(guān)必須按與DL/T 860兼容的任何智能電子設(shè)備一樣建模。LPHD(Logical node Physical Device)邏輯節(jié)點(diǎn)中數(shù)據(jù)對(duì)象 (Data Object，DO)代理服務(wù)器允許規(guī)定一個(gè)駐留的邏輯設(shè)備是否是另一個(gè)智能電子設(shè)備的映像，或?qū)儆谒拗髦悄茈娮釉O(shè)備。

1.4 信息交換方法

任何設(shè)備、控制器、甚至系統(tǒng)、維護(hù)系統(tǒng)或者工程系統(tǒng)都可以使用服務(wù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的互操作。服務(wù)接口采用抽象建模技術(shù)，抽象意味著該定義著重描述所提供的服務(wù)，而與設(shè)備間交換的具體報(bào)文如何實(shí)現(xiàn)服務(wù)無關(guān)。“服務(wù)”接口有:發(fā)布/訂閱，讀寫、控制、報(bào)告、記錄等。

定義邏輯節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)屬性主要是規(guī)定完成應(yīng)用所要求的信息，以及在IED之間的信息交換。用服務(wù)定義信息交換，定義服務(wù)提供什么。

核心服務(wù)采用Client/Server模式，支持Server，Association等模型，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的獲取和檢索、設(shè)備控制、事項(xiàng)報(bào)告和日志、發(fā)布/訂閱;設(shè)備的自描述等。核心服務(wù)是配網(wǎng)自動(dòng)化通信的基礎(chǔ)，用于主站與終端、終端與終端之間的通信都需要支持核心服務(wù)。

配電終端的信息交換包括主站與終端、終端與終端、終端與過程層設(shè)備電流互感器、電壓互感器、開關(guān)等的信息交換。其中終端與主站的信息交換，主要包括保護(hù)信息和控制命令，實(shí)時(shí)性要求不是很高 (≤1 s)，采用客戶/服務(wù)器模型就可以滿足要求。終端與終端的信息交換，主要是通過配電終端間的信息交換，實(shí)現(xiàn)快速故障切除，自愈等分布式智能，按照快速報(bào)文的時(shí)間要求(≤20 ms)，可采用GOOSE模型。采用GOOSE模型時(shí)，盡量將GOOSE信息控制在終端與終端的子網(wǎng)內(nèi)部，避免加重全網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)。

另外，終端與過程層設(shè)備 (電壓、電流互感器)的信息交換。可使用采樣值傳輸模型和GOOSE模型。時(shí)間同步可直接采用IEC61850中的時(shí)間同步模型，保持所有終端的時(shí)間與主站一致。

1.5 特定通信映射

指“服務(wù)”怎樣實(shí)現(xiàn)。按照IEC61850的標(biāo)準(zhǔn)，將配電終端用到的信息交換服務(wù)映射到具體的通信協(xié)議，如MMS，TCP/IP/以太網(wǎng)。定義特定的語法 (格式)特別是報(bào)文的編碼，攜帶服務(wù)的服務(wù)參數(shù)，以及如何通過網(wǎng)絡(luò)傳輸。ACSI的具體報(bào)文及編碼需要通過特定通信服務(wù)映射 (Specific Communication Service Mapping，SCSM)映射到具體的實(shí)現(xiàn)方式上。對(duì)于核心服務(wù)的實(shí)現(xiàn)方式，目前比較可行的映射方式有映射到制造業(yè)報(bào)文規(guī)范 (Manufacturing Message Specification，MMS)和映射到IEC60870-5-101/104。

IEC61850-8-1中詳細(xì)定義了映射到MMS實(shí)現(xiàn)方式。MMS編碼格式采用抽象語法表示法ASN.1(abstract syntax notation.1)，底層采用TCP/IP。MMS+TCP/IP+以太網(wǎng)是一種比較可行的實(shí)現(xiàn)方式，已在變電站自動(dòng)化領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

將MMS映射擴(kuò)展到配電自動(dòng)化中，主要用于主站和配電終端的通信和信息交換。配電自動(dòng)化對(duì)通信的時(shí)間性能要求比變電站要低，但設(shè)備比變電站自動(dòng)化要多，采用MMS通信需要降低對(duì)單個(gè)設(shè)備的訪問次數(shù)，以保證在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)所有設(shè)備的輪詢。

另外，IEC TC57制定了IEC61850與IEC60870-5-101/104之間信息交換的導(dǎo)則IEC61850-80-1。使用IEC61850-80-1可以完成數(shù)據(jù)模型的映射，用于變電站與控制中心的通信。終端與主站之間的通信也可以參照使用[10]。需要注意的是，按照IEC61850-80-1改造配電終端使之符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，廠家需要對(duì)原IEC60870-5-101/104進(jìn)行大量調(diào)整，代價(jià)相比采用MMS也并不低，而且對(duì)一些服務(wù)支持不夠好。

1.6 配電IED配置

邏輯節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)屬性以及所采用的服務(wù)和由物理IED提供的通信方法均需進(jìn)行配置。配置包含各種對(duì)象的形式描述以及這些對(duì)象和具體配電設(shè)備之間的關(guān)系，是實(shí)現(xiàn)1.3，1.4，1.5的配置信息文件。

互操作性是IEC61850系列標(biāo)準(zhǔn)的主要支持目標(biāo)。在IEC61850標(biāo)準(zhǔn)中，互操作性是指來自于同一廠家或不同廠家的IED之間交互信息和正確使用信息協(xié)同操作的能力。IEC61850針對(duì)互操作性建立了完整的技術(shù)支持體系，其中包括面向?qū)ο蟮慕Y(jié)構(gòu)化信息模型以及一致的、確定的信息語義及語義的約定機(jī)制。IEC61850規(guī)定信息模型必須采用變電站描述語言 (Substation Configuration Language，SCL)進(jìn)行描述和發(fā)布。SCL允許將IED(Intelligent Electronic Device)描述與配置信息傳遞給系統(tǒng)工程工具，也可以以某種兼容的方式將整個(gè)系統(tǒng)的配置描述傳遞給IED的配置工具。其最終目的是為了在不同制造廠商的配置工具間交換系統(tǒng)的配置信息，實(shí)現(xiàn)互操作，即作為信息集成的描述工具和轉(zhuǎn)換工具。

SCL文件不僅用以描述產(chǎn)品的信息模型、通信服務(wù)，也描述了變電站一次系統(tǒng)連接關(guān)系、產(chǎn)品之間邏輯通信連接關(guān)系、信息模型和現(xiàn)場數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。對(duì)于SCL文件的解釋和識(shí)別一方面需要由IED和監(jiān)控后臺(tái)完成，另一方面需要由專用的工具軟件完成。

IEC61850制定的變電站配置描述語言 (SCL)為最終實(shí)現(xiàn)設(shè)備的即插即用提供了一個(gè)可行思路。即插即用是指當(dāng)IED安裝或升級(jí)后，控制中心能自動(dòng)識(shí)別IED的功能、拓?fù)渑c通信連接等自描述信息，對(duì)控制中心的數(shù)據(jù)模型以及電網(wǎng)接線圖等進(jìn)行更新[10]。

當(dāng)IED接入或更新時(shí)，由于IED包含完整的自描述信息，并且物理意義清楚，使得配置過程方便快捷、工作量小、不易出錯(cuò)，因此與傳統(tǒng)的配置方式相比較，SCL配置方式具有明顯的優(yōu)越性，目前已經(jīng)成為一個(gè)熱點(diǎn)的研究問題，IED即插即用中的關(guān)鍵問題有:

(1)如何實(shí)現(xiàn)控制中心對(duì)IED的遠(yuǎn)程配置并兼容常規(guī)的非 IEC61850IED。目前一般利用IEC61850/MMS通用網(wǎng)關(guān)/代理，實(shí)現(xiàn)IEC60870-5-104、CDT 等與 IEC61850 之間的轉(zhuǎn)換[9]。

(2)控制中心的數(shù)據(jù)模型以及電網(wǎng)接線圖的更新。為了實(shí)現(xiàn)IED的即插即用，除了對(duì)IED進(jìn)行配置以外，還必須能夠?qū)刂浦行牡臄?shù)據(jù)模型以及電網(wǎng)接線圖進(jìn)行更新。

(3)自動(dòng)識(shí)別。設(shè)備自動(dòng)識(shí)別是指在配電終端設(shè)備安裝后，終端和主站系統(tǒng)相互配合，使系統(tǒng)辨識(shí)出設(shè)備的種類、型號(hào)、安裝位置等信息，并對(duì)系統(tǒng)端的IED數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)庫和系統(tǒng)接線圖等與裝置相關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行更新。

(4)遠(yuǎn)程配置。和自動(dòng)識(shí)別類似，對(duì)遠(yuǎn)程配置也采用文件傳輸?shù)姆绞絹韺?shí)現(xiàn)。在站端自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)形成并發(fā)送報(bào)告文件和解析遠(yuǎn)程配置文件是實(shí)現(xiàn)該功能的難點(diǎn)[11]。主要原因是已有的設(shè)備和系統(tǒng)大多數(shù)不具備解析SCL文檔的功能。

(5)配置模型。在自動(dòng)報(bào)告文件和遠(yuǎn)程配置文件中應(yīng)部分或完全地包含如下信息:類型裝置定位信息，包括“變電站”、“間隔”等確定設(shè)備安裝位置的子元素; “裝置類型”、 “裝置型號(hào)”等對(duì)二次裝置功能進(jìn)行描述的信息拓?fù)溥B接元素和通信連接信息;保護(hù)裝置二次連接信息，用來建立二次裝置之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系;配置信息，在使用遠(yuǎn)程配置功能時(shí)，要傳遞配置信息。

綜上所述，由于終端設(shè)備的復(fù)雜性，目前僅能實(shí)現(xiàn)人工有限參與的即插即用。即便如此，也要對(duì)終端設(shè)備和主站的軟件系統(tǒng)進(jìn)行改造，以解析SCL文檔。

2 配電自動(dòng)化及相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)的集成

配電網(wǎng)自動(dòng)化及管理系統(tǒng)是供電企業(yè)進(jìn)行配電網(wǎng)監(jiān)控、運(yùn)行管理的綜合平臺(tái)，涉及配電網(wǎng)運(yùn)行自動(dòng)化和配電網(wǎng)管理自動(dòng)化功能。目前與之相關(guān)的應(yīng)用系統(tǒng)有許多，他們之間都有著密切的業(yè)務(wù)聯(lián)系，存在大量的信息交換。換句話說，配電自動(dòng)化及管理系統(tǒng)將集成調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)、生產(chǎn)管理信息系統(tǒng) (Power production Management System，PMS)、地理信息系統(tǒng) (Geographic Information System，GIS)、電力營銷系統(tǒng)和計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)等綜合信息。

配電自動(dòng)化系統(tǒng)通過信息交互總線，與其他相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)互連，實(shí)現(xiàn)更多應(yīng)用功能。

杭州局配電自動(dòng)化新主站系統(tǒng)的整體架構(gòu)(如圖5)采用國網(wǎng)電科院研發(fā)的Open3200產(chǎn)品，由運(yùn)行監(jiān)視及優(yōu)化，調(diào)度運(yùn)行管理兩大功能領(lǐng)域構(gòu)成。

圖5 杭州局配電自動(dòng)化新主站系統(tǒng)的整體架構(gòu)Fig.5 Hangzhou new station for distribution automation system architecture

未來配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)將通過IEC61850 ACSI適配器將配電自動(dòng)化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為CIM格式數(shù)據(jù)，接入交互總線。此轉(zhuǎn)換涉及IEC61850和CIM模型的融合問題，目前較為成熟的方案是使用ABB研究小組開發(fā)的一個(gè)用于在CIM和IEC61850之間雙向翻譯配置文件的工具[12]。但該方案需要用戶干預(yù)，進(jìn)行翻譯。2006年美國電科院關(guān)于CIM和IEC61850之間的模型協(xié)調(diào)發(fā)表了一份技術(shù)報(bào)告，指出基于網(wǎng)絡(luò)本體語言O(shè)WL(Web Ontology Language)的模型融合是未來的方向[13]。

信息交互基于消息傳輸機(jī)制，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信息、準(zhǔn)實(shí)時(shí)信息和非實(shí)時(shí)信息的交換，支持多系統(tǒng)間的業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)和功能集成，完成配電自動(dòng)化系統(tǒng)與其他相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)之間的信息共享。信息交互宜遵循IEC 61968的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)架和接口方式。

(1)在III/IV區(qū)建設(shè)資源中心，通過總線存儲(chǔ)I/II區(qū)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，為III/IV區(qū)應(yīng)用提供數(shù)據(jù)服務(wù)，減少信息交互次數(shù)，加快響應(yīng)速度。

(2)采用南瑞IEB作為信息交換總線，符合IEC標(biāo)準(zhǔn)、支持語法語義校驗(yàn)，并能進(jìn)行跨區(qū)全過程消息追蹤。

(3)在安全I(xiàn)/II及III/IV區(qū)各部署一條總線，使用內(nèi)部同步機(jī)制通過隔離裝置，實(shí)現(xiàn)了安全的跨區(qū)信息交換。

3 結(jié)論

(1)對(duì)配電運(yùn)行自動(dòng)化，給出了基于IEC61850的配電自動(dòng)化通信網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)，包括通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，終端信息建模，抽象通信服務(wù)，特定通信映射和IED配置等相關(guān)描述。作者認(rèn)為當(dāng)前應(yīng)以利用設(shè)備自描述實(shí)現(xiàn)人工有限“即插即用”，減少維護(hù)工作量為首期目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)分布式智能則在下一步考慮，因其涉及一次設(shè)備的更換，適宜在新建配電系統(tǒng)中實(shí)施。

(2)對(duì)配電運(yùn)行自動(dòng)化及配電管理自動(dòng)化及其他信息系統(tǒng)集成，本文給出了面向服務(wù)的集成總線體系結(jié)構(gòu)，配電自動(dòng)化系統(tǒng)通過IEC61850 ACSI適配器將配電自動(dòng)化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為CIM格式數(shù)據(jù)，接入交互總線。此轉(zhuǎn)換涉及IEC61850和CIM模型的融合問題，目前較為成熟的技術(shù)是雙向翻譯，未來應(yīng)基于網(wǎng)絡(luò)本體語言O(shè)WL實(shí)現(xiàn)模型融合。

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