应用于智能水电站的励磁系统建模与实现

IEC61850是国际电工委发布的,目前为止最完善的电力自动化系统通信标准。实现基于IEC61850标准技术体系的智能化发电站也必将对我国智能电网的建设带来深远影响和变革。智能发电站建立在IEC61850协议的基础上,由电子式互感器、智能化开关及智能化二次设备等分层构建。其实现基础是设备智能化、通信网络化和通信协议统一化,核心是实现智能电气设备间信息共享和互操作。本文主要对水电站励磁系统进行分析,讨论了基于IEC61850通信标准的励磁系统IED建模,并提出适用于智能化水电站的励磁系统IEC61850标准通信的实现方法。     

数字化变电站中双网控制策略

IEC制定的变电站内通信网络和系统标准体系（IEC 61850）中没有涉及双网通信、装置与操 作箱控制通信等内容,显然其不能满足大部分数字化变电站可靠运行的要求。通用面向对象的变 电站事件（GOOSE）直接基于ISO/IEC 8802-3以太网协议进行数据传输,有着较高的传输效率,是 数字化变电站的主要特点之一。文中描述的数字化变电站中双网控制策略是基于GOOSE协议的 双网控制策略,该策略不但使系统控制具有快速性和冗余性,也提高了系统控制的安全性和可靠 性,满足了数字化变电站各种控制应用需求。数字化变电站中双网控制策略可作为IEC 61850的 补充。     

应用IEC 61850实现产品互操作性的思考

IEC 61850对变电站自动化的应用价值主要体现在互操作性支持上。文中以实现产品互操作性为目的对IEC 61850的相关概念进行了分析，指出产品互操作性存在两种实现的目标，实现自动化功能之间的互操作性才是产品应用IEC 61850的最大价值。参考IEC 61850的技术体系，对产品实现互操作性所需要的内在形态、外在形态以及技术措施等进行了探讨，说明应用IEC 61850只是产品实现互操作性的基础，而不同厂家在实践过程中能否保持必要的一致却是至关重要的，因此提出有必要借鉴国内外经验开展产品互操作性实验的建议。     

IEC 61850的狭义应用和广义应用

依据语义约定具有偏序关系的论断，将IEC 61850的语义约定分为SCADA语义约定和变电站语义约定两个层次，相应地将对IEC 61850的应用分为广义应用和狭义应用。通过对IEC 61850技术体系的分析，指出狭义应用需要遵循一定的约束条件，IEC 61850中针对这种约束提供了明确的表示形式，这一形式恰恰成为IEC 61850除了技术体系的诸多特点外，优于IEC 60870-5-103通信协议的本质,即IEC 61850可以明确地界定一个应用是否属于狭义应用，因此不会出现类似应用IEC60870-5-103时的不确定性。     

智能水电厂通信模式、协议及配置方法研究

IEC 61850标准是智能水电厂的重要技术基础,它对智能水电厂通信系统基础架构作出了原则性的规定。然而,考虑到标准的普适性和简洁性,IEC 61850标准对应用于水电厂自动化系统时的通信模式、协议等规定过于笼统,而且也没有针对各项规定作出明确的解释,影响了该标准在智能水电厂中的推广应用。为此,专门进行了详细的分析研究,并提出了智能水电厂的分布式通信模式、典型通信网络、通信协议体系以及通信配置方法,以促进IEC 61850标准在智能水电厂的推广应用。     

IEC 61850模型与MMS映射的矛盾及其解决建议

IEC 61850采用独立于网络的抽象通信服务接口（ACSI），定义了多层次嵌套的模型化抽象数据结构体系。IEC 61850-8-1制定了由ACSI到制造报文规范（MMS）的特定通信服务映射（SCSM）规范。实际研究应用中发现IEC 61850与MMS的数据及服务并非一一映射，并由此带来了一些矛盾。在详细分析这些矛盾的基础上，提出了具体的解决方案建议。     

电力系统数据通信协议体系

分析了国际电工委员会IEC第57技术委员会TC57的远动通信规约IEC 60870-5系列、计算机数据通信协议IEC 60870-6系列 、变电站数据通信协议IEC 61850-7系列等的体系结构和其间的 关系，从整体性和系统性角度描述了这些国际标准的发展趋势。     

应用标准与IEC 61850的引用和兼容关系

IEC 61850是具有广泛适应性的变电站通信标准。不仅可以被应用系统采用，也可以被应用标准引用以建立相应的通信体系，文中对应用标准与IEC 61850的引用和兼容关系做出分析，探讨保证兼容性的一般性原则，提出为了更好地规范行业技术发展、促进IEC 61850的推广应用，有必要对类似的一般性原则做出标准化规定。     

数字化变电站自动化系统开发建议

随着电子式互感器或合并单元的使用,数字化变电站自动化系统的设计和应用将会产生许多新问题。通过讨论罗列了一些此类问题,有些是厂商单独可以解决的,有些则需要在厂商之间协调一致才能解决。IEC 61850标准并不仅仅意味着采用统一的协议、模型,还意味着开发者在对采用IEC 61850标准的系统进行开发时,要转变思维方式,采用新的功能实现方式,才能达到IEC 61850标准所希望的目标。对采用IEC 61850标准的系统在开发过程中出现的新特点和需要解决的新问题进行了探讨,并提出了解决思路。     

基于IEC 61850-9-2的变电站通信网络仿真

以太网的通信能力是支撑基于IEC 61850标准的数字化变电站正常运行的重要因素。文中围绕全站统一环形网和星形网,采用仿真软件OPNET对变电站的各种典型数据流建模,采样值采用IEC 61850-9-2协议,考虑星形和环形2种网络结构、网络带宽、过程层网络传输采样值、环网断线故障、文件传输对采样值与跳闸报文的影响等因素,制定了多套仿真实验方案,针对一个实际的中型变电站进行了对比仿真实验与分析,为数字化变电站系统的构建提供一定的参考。     

IEC 61850标准一致性测试的方案和现场应用

介绍了一致性测试仿真环境的基本构成，包括智能电子装置（IED）服务器端模拟器、客户端监控软件、系统配置工具、IED配置工具和协议分析工具。在分析现场测试需求的基础上，提出了实现变电站内IEC 61850标准一致性测试的总体方案。应用IEC 61850标准一致性测试与仿真培训系统，针对西安供电公司2个110 kV变电站进行了完整的测试。通过分析和研究测试结果，验证了变电站支持的IEC 61850功能，对数据模型等存在的问题进行了探讨。     

变电站自动化信息交换安全认证体系

分析了基于IEC 61850体系的变电站自动化信息交换体系结构，基于数字证书和代理多重签名体制，提出一种实用与发展并重的变电站自动化信息交换安全认证体系。在变电站智能电子设备（IED）或变电站通信控制器中集成密码计算模块，采用普通的或代理的数字签名模式，实现信息交换过程中控制中心与变电站IED身份和信息完整性的认证。该安全认证体系符合IEC 61850标准体系，密码计算采用国家密码管理委员会办公室指定的密码技术。     

IEEE1588在分布式发电系统保护采样值同步中的应用

分布式发电自动化系统未来的趋势是变电站以及变电站到分布式系统的每个节点之间都采用IEC61850标准实现无缝通信。IEC61850对采样值同步精确度有着非常高的精确性要求。分析并介绍了IEEE1588协议,单独设立时标生成器,对交换机实现边界时钟功能。提出了一种符合IEEE1588协议,可用于分布式系统保护通信中的精确时间同步新方案,并给出了软硬件结构模型。IEEE1588协议的实现利用微控制器来完成,可以满足基于IEC61850的分布式保护通信系统的采样值同步要求。     

GOOSE通信与应用

IEC 61850标准的通信模式有客户/服务器（C/S）模式和 P2P（peer-to-peer）模式2种，面向通用对象的变电站事件（GOOSE）作为IEC 61850的一个全新应用，采用了P2P模式，并应用了许多最新的网络与通信技术，使许多新的应用成为可能。文中对GOOSE通信协议栈进行了分析，并对GOOSE应用的一些关键问题进行了研究，如虚拟局域网（VLAN）的划分、时间的测试、GOOSE辅助工具等。     

基于IEC 61850的IED数据结构设计

IEC 61850定义了抽象数据模型和服务模型，规定了到制造报文规范（MMS）等特定协议的映射方法。在智能电子设备（IED）具体实现过程中，数据结构的设计要兼顾IEC 61850的抽象模型和MMS的具体实现。讨论了4种数据结构设计模式，全面对比了这4种数据结构模式对IEC 61850服务模型的支持能力，指出综合 — 数据结构既符合现阶段的协议映射，又兼容未来的模型变化和协议映射的扩展。     

数字化变电站中的通信网关

在数字化变电站的建设和改造过程中,基于IEC 61850的变电站自动化系统与现有系统之间必然存在一个过渡期。为了解决新系统与现有系统的兼容问题,提出了一种数字化变电站中常规智能电子设备的接入方案,设计了一种IEC 61850通信网关,包括配置工具、协议转换器、数据采集过滤器、IEC 61850和过程控制对象链接与嵌入（OPC）客户/服务器等软件模块。另外,基于上述方法开发了一个原型系统,通过测试验证了所采用方案的可行性。     

嵌入式以太网在变电站自动化系统智能化电气设备上的实现

介绍了基于IEC 61850体系的变电站自动化系统结构，并指出其主要的实现目标及倡导的基于以太网技术的“无缝通信体系”，阐述了将NET＋ARM以太网控制器及收发器芯片集成到现有的智能化电气设备（IED）上的实现方案和IED直接上以太网的设计思想。同时指出应用基于TCP/IP的IEC 60870-5-104应用层协议在变电站自动化系统内及与调度自动化系统间实现无缝通信是当前非常实际的办法。     

基于IEC61850的智能水电厂建模技术

阐述了IEC61850标准的主要内容及特点,介绍了智能水电厂IEC61850信息模型的结构体系及其构建方法,描述了信息模型的SCL文件结构。通过介绍水电厂监控通信标准IEC61850—7—410和水电厂建模思想与导则标准IEC61850—7—510,对其在水电厂智能化建设中的应用进行了研究。     

基于MMS的ACSI基本信息模型获取方法

IEC 61850标准的主要目标是实现不同厂商设备之间的互操作性，IEC 61850基本信息模型的获取是进行IEC 61850深层次互操作试验的前提。分析了抽象通信服务接口（ACSI）提供的应用关联、目录、数据定义以及制造报文规范（MMS）提供的初始化与变量列表等服务，给出了ACSI与MMS获取服务之间的映射规则，提出了基于MMS的ACSI基本信息模型获取的实现方法。基于上述方法设计了由ACSI管理器、特定通信服务映射（SCSM）管理器、MMS协议机、ASN.1编/解码器与ACSI/MMS应用软件所构成的原型系统，通过了互操作与功能测试。     

IEC 60870-5-104远动协议的一种安全报文探讨

随着电力系统网络化的发展，很多调度主站和变电站远程终端设备（RTU）的通信已经逐步采用以太网，国际电工委员会（IEC）于1998年8月制定了IEC 60870-5-104协议，该协议的目的是将原有的IEC 60870-5-101远动协议用于TCP/IP网络。通过TCP/IP网络传输远动信息也带来了一系列安全问题，其不安全因素主要体现在对远动报文的窃听、篡改和伪造等3个方面，解决方法在于调度主站及厂站RTU的身份认证与远动报文信息的加密。为此，应用信息安全技术对IEC 60870-5-104应用协议数据单元（APDU）及其传输模式进行了研究，在不改变原有报文传输模式的情况下提出了一种安全报文的设想，在一定程度上能有效地满足信息保密与安全认证的需要。