基于IEC61850标准的变电站数字电能表计量系统研究

摘要：在计算机技术与网络技术高速发展的时代，跟随着IEC61850通信协议的不断完善，数字化变电站得到了快速的发展与广泛的推广，该文针对具有3路合并单元接入的变电站数字电能表计量系统进行了分析与研究，首先简要介绍了符合IEC61850标准的数字电能表计量体系结构，然后重点剖析了表计计量技术的实现机制，如何从驱动层接收数据帧，并使用滑动窗口技术对存在的采样点丢失现象采取线性插值补偿；而后将合法的数据帧进行解析，提取采样数据后进行正序整合；最后将收到的3路采样数据指针传送到计量层，由计量任务进行计量运算，最后总结了数字化变电站电能计量系统与传统计量系统相比的优势。

关键词：IEC61850；数字化变电站；采样数据帧；DTtMfgJiZZiJNulT0rRiIw==计量系统

中图分类号：TM71 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）11-2739-05

1 概述

数字化变电站的核心基础是IEC61850通信协议，该协议将变电站分为站控层、间隔层、过程层，规定各层之间和层内部采用高速以太网通信[1]。在数字化变电站标准体系IEC61850的逐步完善下，随着智能化开关、符合IEC60044-7、IEC60044-8标准的电子式互感器制造技术的成熟，以及高速可靠的通信技术的日趋完善，为所有信息的采集、传输实现全数字化处理提供了坚实的理论与实现依据。智能变电站在我国已进入发展推广阶段，电子输变电设施的建设正在向大容量﹑高电量等级的方向发展。2011年2月27日由陕西省电力公司投入运行的延安750kv智能变电站是目前国际上运行电压等级最高，智能化程度最高的变电站[2]，该数字化变电站的数字电能表的接入信号源自3路MU（合并单元）的数字信号，其中包括一路电压信号、两路电流信号，表计需要通过接收→解析→正序→整合→提取→计量的工作过程来完成该变电站的计量。

2 数字电能表计量程序体系结构

数字化变电站体系结构由过程层、间隔层、站层三层构成，而位于间隔层的数字电能表从位于过程层的合并单元或数字化变电站外置互感器接收采样数据来完成计量工作。该文设计的数字电能表符合IEC61850标准，体系结构如图1所示可以看出此系统分为四层：

第一层为驱动层，本层主要功能是负责EMAC（以太网控制器）硬件的初始化、接收数据、控制增益和处理异常等，目的是使硬件正常接收数据，并将数据交付第二层进行处理。

第二层为数据处理层，从驱动层接收的只是网络数据包，本层主要功能是解析以太网数据包，提取其中的采样数据和设置信息交付第三层进行处理。

第三层为接口层，本层主要功能是负责从数据处理层接收采样数据和设置信息，如果是采样数据它将提交给第四层进行计算加工处理，如果是设置信息它将更新系统配置模块。

第四层为计量层，本层主要功能是负责从接口层接收采样数据，结合系统配置模块情况进行计量运算处理。

模块化电表采用层次化设计，使整个程序结构清晰明了，即增加程序的可调试性和可维护性，又增加程序运行的可靠性。