基于IEC61850信息模型的智能变电站信息流可视化系统设计

设计基于IEC61850信息模型的智能变电站信息流可视化系统。用户在表现层的可视化界面输入操作信息,应用服务层通过判断用户输入信息的逻辑,并按照相关操作指令将其传输至控制器,控制器根据用户的输入指令将操作信息传输至业务层,业务层利用IEC61850信息模型调取信息并归类后命名实例标识,将其反馈至表现层。系统在进行信息流可视化处理时,在通讯协议栈中使用了贪心流量优化调度算法,结合可视化组件装配技术体系实现信息流可视化。经测试,该系统可快速实现智能变电站信息流可视化展示,实际应用效果较好。

基于IEC61850的地铁直流馈线保护信息建模研究

合理的设备信息建模是实现地铁智能变电站信息交互的关键问题。采用IEC61850标准现有逻辑节点(LN)实例化保护逻辑节点(定时限过电流保护PTOC、低电压保护PTUV和接触网热过负荷保护PTTR),根据标准扩充电流上升率和电流增量保护(DDL保护)及框架泄露保护LN类(PDDL、PFLC)信息。综合“虚端子”工程方案和标准中Inputs的定义,刻画保护智能电子设备(保护IED)与其他设备之间信息交互模型(虚拟输入/输出信息模型)和保护IED内各LN之间信息交互模型。通过某地铁牵引降压混合变电所保护配置及功能实现案例表明:越区隔离开关闭锁、所内直流馈线保护和双边联跳保护实现过程可通过信息交互模型清晰展现,验证了地铁直流馈线保护信息建模方案的合理性和可能性。

基于IEC61850的GIS智能监测信息建模及信息交互系统设计

根据气体绝缘组合电器(GIS)状态监测的实际功能需求,提出了符合IEC61850通信标准的GIS智能监测状态信息流建模方法,建立了GIS状态监测IED的模型,并给出了GIS智能监测系统架构和通信体系。分析了基于MMS的服务器/客户端通信模式,重点提出了基于MMS报文、日志和文件的信息共享和交互策略。开发了服务器和客户端通信程序,并给出了主要功能函数的流程图以及客户端和服务器的流程图。

基于IEC61850的SF_6断路器在线监测系统的信息建模及通信实现

针对高压断路器SF6断路器状态在线监测的特点,提出合理利用IEC61850标准中逻辑节点GGIO,应用IEC61850对实际智能电子设备(IED)进行建模;断路器状态在线监测数据通过GOOSE报文传输,GOOSE采用发布/订阅模式,报文延迟不超过4ms。论述了GOOSE报文的组织方式及通信机制;选用实时性高的操作系统VxWorks,并在其Tomado编译调试环境下,运用VC++编写了模型通信程序,给出了分析程序的主要功能函数及流程图。

基于IEC61850的多代理系统在微电网运行控制中的应用

多代理系统被广泛接受可用于微电网运行控制,代理之间消息的传递需要统一的信息模型。提出利用IEC61850的信息模型,以JADE平台为载体,实现多代理系统对IEC61850的兼容。以微电网中光伏电池为例,研究其接入、运行和退出过程中各代理信息的交互,确定IEC61850的信息模型向代理通信语言的映射方法。仿真结果表明,基于IEC61850的多代理系统控制方法,能确保代理之间信息交互的统一性和互操作性,从而有效地应用于微电网的运行控制中。

IEC61850报告控制块和日志控制块的研究

IEC61850标准是数字化变电站自动化系统新一代的国际标准。根据IEC61850标准,对其中信息交换机制中的报告模型和日志模型进行了简要阐述。针对报告模型中的缓存报告控制块、非缓存报告控制块以及日志模型中的日志控制块进行重点介绍,介绍了这些控制块各自的作用和工作特点,阐述了缓存报告控制块、非缓存报告控制块之间的不同点,并通过一些例子详细地说明了利用变电站配置文件建立这些控制块的过程,给出示意图解释了这些控制块的使用过程。

基于IEC61850逻辑设备管理层次结构的就地化保护装置建模研究与应用

针对智能管理单元对就地化保护装置的远程显示和控制,提出了一种基于IEC61850第二版的装置建模方案。在模型ICD中逻辑设备管理层次结构体现装置菜单的层级结构,通过数据集成员定义菜单中包含的具体数据。对管理LD中需要上送报告的数据集建立非缓冲的报告控制块,最后将生成的模型文件导入智能管理单元,生成相应的装置菜单。基于以上方案,智能管理单元具备了原有的装置液晶功能,实现了不同厂家装置的菜单展示,并通过MMS对就地化保护装置进行查看和控制。

基于IEC61850标准的线路保护功能建模

以典型的线路保护装置为例,按照IEC61850标准面向对象建模的核心思想,从保护功能的分解入手,将每一项保护及相关功能建立为一个独立的逻辑节点,选择和完善相应数据对象,建立起完整的信息模型及功能的模型服务。给出了建模的实例化步骤和结果,并对建模特点、实例化逻辑节点名、数据对象的分类等重点问题进行了分析和讨论,实现了设备模型与具体通信协议的分离。最后简要地介绍了模型的映射实现和装置GOOSE服务数据集的配置文件。

电能质量监测终端的IEC61850信息模型

通过对电能质量监测终端数据需求的分析,结合IEC61850第二版标准,从逻辑节点、逻辑设备和数据对象三个方面详细阐述了电能质量监测终端的建模方法。针对工程应用中容易产生差异的报告模型定义和日志工程的实现,结合工程实践经验,阐述了笔者的理解与实现方案。文中实现的方案在实际工程中得到了检验,值得推广应用。

基于IEC61850的SCL配置研究与工具开发

分析了变电站配置描述语言SCL的语法结构和层次型对象模型,给出了具体的SCL文件实例,在此基础上进行了SCL配置工具的开发工作。介绍了配置工具的开发过程,进行了功能分析和系统结构设计,并在Windows编程环境下实现了IED配置的全部功能,并能够进行初步的系统配置。所实现的SCL配置工具完全符合IEC61850标准,是一种通用型变电站配置工具。

IEC61850 GOOSE实时通信的实现方法

通用面向对象的变电站事件(GOOSE)服务模型主要用于数字化变电站自动化功能的分布式实现。通过深入分析IEC61850标准针对GOOSE通信实时性所作的规定,提出了在发送端、交换机和接收端全方位实现GOOSE报文传输实时性的方法。在交换机根据虚拟局域网(VLAN)和报文优先级提高GOOSE报文的传输实时性,在接收端根据任务优先级提高GOOSE报文处理实时性。提出了GOOSE报文发送端多优先级发送队列的方法,在网卡驱动中根据报文优先级设计不同的待发送队列,优先发送高优先级的报文,从而解决了发送端GOOSE报文的延迟性和不确定性问题。

IEC61850全数字化保护系统的分层马尔科夫模型

在建立基于IEC61850全数字化保护系统的马尔科夫模型时,主要困难是由于其结构的复杂性而导致的状态空间爆炸问题。为此,介绍了全数字化保护系统的典型结构,根据其功能与结构特点,提出了分层马尔科夫模型和一种状态空间简化方法。该方法将描述系统层的状态提炼到顶层马尔科夫模型中,并根据马尔科夫状态的概率,去除数目巨大但又概率极低的状态。基于该模型导出了一套基于IEC61850的全保护系统的总体可靠性指标。最后以一次系统采用3/2接线的全数字化保护系统为例给出详细的仿真计算结果。结果表明,所提出的马尔科夫状态空间简化方法不仅有效解决了全数字化保护系统状态空间爆炸问题,保留了很高的计算精度,而且适用于各种结构的全数字化保护系统。

基于IEC61850标准的IED建模分析

IEC61850标准为不同生产厂商的智能电子设备(IED)之间实现互操作性和系统无缝集成提供了途径,但是IEC61850保护建模在实际工程应用中有不相适应的地方。在介绍IEC61850面向对象建模技术和IED建模思想的基础上,总结了IED建模在工程应用中遇到的难点问题:软压板建模、逻辑节点建模、数据扩展、GOOSE建模和逻辑设备建模,并结合国家电网公司最新发布的《DL/T860实施技术规范》,针对上述难点问题提出了一些有效可行的解决方法。给出了中压线路保护装置的建模实例,能够比较好地满足数字化变电站建设的工程需要。

智能变电站交换机IEC61850信息建模

简述了智能变电站中采用IEC61850规范对交换机进行监控的必要性和可行性,比较了采用IEC61850规范和采用SNMP对交换机进行监控的优势。从基本性能和高级应用两个方面分析了智能变电站的建模原则和数据需求,列举了不适合直接建模的数据并解释了原因。详细展现了智能变电站交换机的建模过程和建模方法,列出了模型的整体结构和部分主要节点结构及其数据类型,并对不适合直接建模的数据给出了转换方法。最后,指明了模型数据在智能变电站的典型应用场景,对建模的意义做了总结。

IEC61850标准下合并单元的信息模型与映射实现

合并单元是随着电子式电流、电压互感器的产生而出现的,在一定程度上实现了过程层数据的数字化和共享化。文章首先介绍了IEC61850标准的基本特点和实现的一般方法。在研究IEC61850信息模型内涵的基础上,从分析合并单元的功能入手,研究了合并单元信息模型的属性和抽象通信服务接口,阐述了合并单元信息模型的构建方法。然后讨论、分析了合并单元抽象功能服务的通信映射方法和帧格式。最后简单介绍了用于装置自我描述的SCL(Substation Configuration description Language)配置文件的基本格式。

IEC61850映射到XMPP的实现和应用

IEC61850应用于配电自动化可以解决信息模型传输的问题,减少配电终端接入配电主站带来的调试和维护的工作量。为了适应配电自动化系统通信网络结构复杂、多种通信介质并存的特点,研究了采用可扩展消息和在线表示协议(XMPP)传输IEC61850信息。以开源程序Gloox为例,采用XMPP完成了IEC61850的关联服务、目录访问服务、数据报告服务。以Openfire作为XMPP服务器,配电主站、配电终端作为XMPP客户端,搭建了试验系统,验证了XMPP映射的可用性和实时性能。

IEC61850标准下电子式电压互感器的模型构建及映射实现

电子式电流互感器ECT(Electronic Current Transformer)与电子式电压互感器EVT(Electronic Voltage Transformer)组成的合并单元和间隔层中保护、测量等设备的连接是实现变电站自动化系统中过程层与间隔层串行通信中重要的一环。从IEC61850标准出发,基于采样值传输模型对电子式电压互感器模型从逻辑设备、逻辑节点和数据对象三个方面进行了具体的合理构建,并通过特定服务实现此模型在通信栈协议上的映射。通过此模型及其映射,我们明确了变电站自动化系统中电子式互感器和其他设备间的信息交互和数据传输的要求。电子式互感器作为一种新型的互感器,其应用将对变电站自动化系统产生深远的影响。

基于IEC61850的广域保护系统通信服务模型

针对广域保护系统对信息交换类型和交换方式的不同要求,讨论了基于IEC61850的广域保护系统通信服务模型,主要解决通信一致性和不同装置之间的互操作性问题,并从上层确保数据通信延时和可靠性满足广域保护系统要求。讨论了通用变电站事件GSE的报文结构和通信机制,提出用GSE中的GSSE传输状态量信号、用采样测量值传输类模型传输模拟量的观点和一般方法。

IEC61850文件传输模型的应用

对IEC61850标准中定义的文件传输模型和与故障录波相关的其他信息模型进行了研究,提出了在变电站自动化系统中应用这些模型进行故障录波数据记录和传输的实现方法。该方法使用IEC61850文件传输模型在装置与后台应用之间传递标准COMTRADE格式文件,并综合使用IEC61850与故障录波相关的逻辑节点模型、数据集模型、报告控制块模型、定值组控制块模型和控制模型来实现录波选项的定制以及扰动数据记录和传输过程的有序控制。对该实现方法的交互过程和总体性能进行了深入研究,与IEC60870-5-103和文件传输协议(FTP)等传统故障录波数据记录和传输方法相比较,该实现方法在开放性、互操作性、传输过程的复杂程度、传输速度以及与用户交互接口等方面显示出了良好的优越性。

录波数据的分通道存储方式及其采用IEC61850传输的应用

目前的故障录波装置由于缺乏统一制定的通信协议,与上级系统通信时需要大量的规约转换工作,为工程实施增加了额外负担和不可靠性。IEC61850标准在电力系统的迅速应用,为彻底解决录波装置的通信兼容问题提供了契机。提出了应用IEC61850标准文件传输模型进行录波数据COMTRADE格式文件传输的方案,并针对目前录波数据过于庞杂不利于快速传输和数据分析的问题,提出了录波数据分通道智能处理、并建立统一的逻辑文件存储目录结构的方法,满足了录波装置的通信功能需求,实现IEC61850标准的现阶段快速应用,并为未来全面使用IEC61850协议提供了平滑的过渡方案。