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基于IEC61850的变电站电能量采集终端建模与配置研究

作　者: 金闪
导　师: 章坚民
学　校: 杭州电子科技大学
专　业: 电路与系统
关键词: IEC 61850 ERTU 建模 SCL 配置工具
分类号: TM63
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

针对变电站内因不同厂家的智能电子装置采用的通信协议、应用程序接口、数据描述方式等缺乏统一的标准,导致的装置之间难于实现互操作性、配置繁琐又浪费资源的现场。国际电工委员制定并发布了IEC 61850标准《变电站网络与通信协议》,我国也配套分册发布等同的电力行业标准DL/T 860,以实现变电站智能设备的互操作性。基于IEC 61850标准,并引入光电式或电子式互感器和智能断路器等,实现基于工业以太网的智能电子设备的联网,是最近几年大量试点的数字化变电站的主要实践内容。IEC 61850标准是IEC TC57制定的关于变电站自动化系统通信网络和系统的标准,是全世界唯一的变电站网络通信标准,也将成为数字化变电站的新建和改造,以及实现电力系统无缝通信体系标准。IEC 61850标准设计思想先进,实现了智能电子装置的互操作性、系统功能自由分配、站内系统的开放性和稳定性,并保证站内和站间数据传输的准确性、实时性。在IEC 61850标准推出之前,目前变电站应用的常规电能量采集终端ERTU(Energy Remote Terminal Unit)普遍采用串行通信规约,而变电站自动化系统普遍采用以太网通信方式,使得ERTU设备无法直接接入到变电站自动化系统中,需要通过公用信息管理机等设备转接,既增加了可能的故障点,又增加了调试和维护的工作量。通过IEC 61850标准,变电站数字化ERTU可以通过以太网接口采集数字化电能表并对数据进行存储、转发,使数据传输至变电站网络,实现信息共享。笔者首先简单介绍了IEC61850标准,包括该标准的发展历史以及国内外的研究现状,分析了数字化ERTU应用前景和建模意义。其次,介绍了ERTU装置的功能、特点和应用背景,以及课题建模所需的通信数据。另外,阐述了数字化电能表的功能,并结合IEC 61850标准,分析了数字化ERTU在数字化变电站中的作用,并对未来数字化电能量采集系统的发展趋势作出分析。然后,通过研究IEC 61850标准的体系结构和分析标准的先进技术特点,以浙江创维工程自动化有限公司参与浙江绍兴110kV大侣变的数字化ERTU科研项目为依托,以数字化ERTU装置为例,遵循IEC 61850标准提出的面向对象核心建模思想为基础,结合实际通信数据提出完整的符合标准的信息模型及具体实现,包括逻辑节点建模、数据对象建模、逻辑设备建模和通信服务建模(数据集、服务和报告)。作为数字化变电站基础的IEC61850并没有完全覆盖变电站电能量采集的全部测量量,因此本文基于IEC61850标准的扩展原则,扩充定义了一个公共数据(CDC)类FEE、新的一组数据对象和一个逻辑节点MEEE,完整地建立了ERTU的对象模型,并进行了实例化。另外,通过研究变电站配置语言SCL(Substation Configuration Language)分析SCL对象模型和建立符合SCL规范的ERTU SCL模型,还使用Java语言开发出ERTU配置工具,并作出简单介绍。最后,总结了项目工作重点,指出不足之处,并展望了IEC 61850标准的应用前景。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第1章绪论  11-17
  1.1 引言  11
  1.2 IEC 61850 国内外发展与研究现状分析  11-13
    1.2.1 IEC 61850 在国外的发展与研究现状  11-12
    1.2.2 IEC 61850 在国内的发展与研究现状  12-13
  1.3 数字化电能量采集终端建模的意义  13-15
  1.4 论文所做的工作  15
  1.5 难点与创新  15
  1.6 论文结构  15-17
第2章 IEC 61850 标准介绍  17-25
  2.1 IEC 61850 标准体系的介绍  17-18
  2.2 IEC 61850 标准中的术语[54]  18-20
  2.3 开放的无缝通信体系  20
  2.4 IEC 61850 的技术特点  20-25
    2.4.1 分层体系结构[61]  20-22
    2.4.2 面向对象技术  22-24
    2.4.3 抽象通信服务接口ACSI  24
    2.4.4 面向对象的数据自我描述及服务  24-25
第3章数字化电能量采集和监控简介  25-29
  3.1 ERTU 简介  25-27
  3.2 常规电子式电能表  27
  3.3 数字化电能表  27
  3.4 数字化ERTU  27-29
第4章数字化ERTU 信息模型的实现  29-53
  4.1 逻辑节点和数据对象扩充规定  29
  4.2 逻辑节点建模  29-38
  4.3 数据对象建模  38-43
  4.4 逻辑设备建模  43-45
  4.5 通信服务建模  45-53
    4.5.1 建立数据集  46-47
    4.5.2 建立报告服务模型  47-50
    4.5.3 建立日志服务模型  50-53
第5章 SCL 语言在数字化ERTU 的应用  53-59
  5.1 SCL 简介  53
  5.2 SCL 定义  53-54
  5.3 ERTU 的SCL 模型  54-59
    5.3.1 Header 描述  55
    5.3.2 Communication 描述  55-56
    5.3.3 IED 描述  56-57
    5.3.4 DataTypeTemplates 描述  57-59
第6章数字化ERTU 配置工具  59-66
  6.1 SCL 配置器简介  59-60
    6.1.1 配置工具  59
    6.1.2 配置文件  59-60
    6.1.3 XML 简介  60
  6.2 数字化ERTU 配置工具的实现  60-66
    6.2.1 配置工具  61
    6.2.2 规约的配置管理  61-63
    6.2.3 解析配置文件  63-66
第7章总结与展望  66-68
  7.1 总结  66
  7.2 有待改善的工作  66-68
参考文献  68-72
致谢  72-73
附录: 作者在读期间发表的学术论文及参加的科研项目  73-74
详细摘要  74-76

基于IEC61850的变电站电能量采集终端建模与配置研究

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