数字变电站智能采集装置的研究﹡

2013-10-31吴桂峰冯家政

通信技术 2013年7期

吴桂峰，王轩，冯家政

（①扬州大学能源与动力工程学院，江苏扬州 225127; ②扬州北辰电气设备有限公司，江苏扬州 225127）

0 引言

2006年中旬，中国西安市建成了全国首个110 kV的数字化变电站。由国电南自研制并投入使用。2006年6月份中国第二个变电站依然在西安建成，由北京四方公司研制。南瑞继保也在IEC61850的技术基础上成功研制了自动化变电站控制系统，并且应用于湖北电网[1-3]。在当前的局势下，电力系统的自动化技术有着非常繁复的标准，并且各个厂家，产品之间的标准也不尽相同[4-5]。为此，国际电工协会与MMS协议对于标准化的电力自动控制系统进行了设计，在其设计中包含的内容有:服务器、客户机、智能数字采集、模型建立四个方面。模型的建立是指在变电站模型建立的过程中，其参数标准使用IEC61850的设计标准进行设计[6-8]。数据采集功能以智能设备数据采集端作为其数据的重要来源。客户端是人机交互的控制管理界面，并且在客户端部分用户能够根据相应的操作联网，修改相应的变电站参数。服务器对于各类设备的响应进行管理，并对于客户端人为发出的指令进行接受。这一设计的初衷使得客户端能够和服务器进行充分交互，以创造友好操作界面，并且失误率非常低，没有延时性。人对于变电站内部的各种参数均能完全掌握。

1 IED模型的建立

IEC61850 标准是目前国际上统一的唯一的变电站自动化系统国际标准，这一标准包括了概论、术语、总体要求、系统管理、通信要求、设备语言描述、通信结构、SCSM（特殊通信服务映射以及一致性测试等十个部分[9-13]。IEC61850 标准与传统的通讯协议特点有:应用分层体系，在逻辑和物理概念上分为了变电站层、过程层以及间隔层；应用了同网络独立的抽象通信服务接口，以及特定的通信服务接口；应用了面向对象和应用的自我描述方法，具有互操作性。IEC61850 标准是为解决无缝数据集成而应用的第一个无缝通信标准，其让自动化系统的灵活性不断改进，还使得SCADA、实时系统以及机械诊断等应用到电力系统中成为了可能。以下对基于这一标准的IED设计进行分析。

1.1 逻辑节点的建模

实现 IEC61850 的重点主要涉及 2 个方面: 在变电站层的监控主站系统中实现与 IEC61850 相关的功能; 在间隔层 IED 上实现保护、控制, 特别是在间隔层IED 的通信模块中实现TCP / IP 、制造报文规范(MMS) 、可扩展标记语言(XML) 等技术。这里先建立逻辑节点的模型，如图1所示。

图1 断路器逻辑节点模型

断路器中的逻辑节点如同途中的方框所示，其以XCBR来命名。其中对于两个参数进行包含，也就是断路器的温度与断路器的状态。

1.2 系统模型

IED设计系统模型建立，如图2所示。

图2 系统模型

整个设计流程如图2示，在最初始的步骤中，信号采集器通过对变电站内部器件的各种参数进行采集，然后再对于各种参数是否符合规范进行分析，如果超过或者低于相应的标准，则会通过系统处理来进行解决。之后采集到的参数数据送达服务器，并且通过客户端来对各种参数进行显示，以方便工作人员的设计操作。客户端发出的修改或者变更指令由服务器来响应。在监控程序中，通过以1s为时间间隔的定时器来实现监控控制。

2 IED实现分析

这里主要实现部分为:IED信号模拟、TCP/IP客户机和TCP/IP服务器，见图3示。

图3 设计系统

在该设计中，主要是通过四个部分来进行，在服务器中安置IED信号模拟装置，监控程序则被安置在客户端中。TCP/IP与服务器之间主要是对于网络进行访问以及对于数据进行传输，以下进行详细描述。

3 设计结果及结论

NetAssit V3.7本工具是在实际工程应用中，根据实际的普遍的需求而开发的网络调试工具。界面精致美观，实用性也强。支持UDP,TCP协议，支持单播/广播，集成 TCP服务器和客户端。支持ASCII/Hex发送,发送和接收的数据可以在16进制和AscII码之间任意转换。可以自动发送校验位，支持多种校验格式。支持间隔发送，循环发送，批处理发送，输入数据可以从外部文件导入。是一款良好的网络编程调试助手软件。可充当TCP/UDP协议的Server/Client，对于网络编程的分步调试有极大帮助。该设计在调试时，利用了它TCP Server和TCP Client的功能。