IEC61850网关中典型抽象通信服务接口对象模型与MMS之间的映射方法

以变电站通信网络和系统中IEC 61850网关的研究为背景,首先介绍了制造报文规范(manufacturing message specification,MMS)在IEC 61850中的应用,分析了网关实现的关键技术——抽象通信服务接口(abstract communication service interface,ACSI)对象模型到MMS的映射,并给出了典型的映射实例。对象模型和服务的研究为实现变电站通信系统的互操作性和可扩展性提供了依据。     

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。     

基于IEC 61850MMS的继电保护故障信息系统通信机的实现

最新正式颁布的IEC 61850规约势必在不久的将来成为电力系统中从变电站到调度中心之间主流的通信规约。文中研制的电网继电保护故障信息系统是国内第一次实现了以IEC 61850MMS作为主站与子站通信协议的电力自动化系统,并且已经在浙江省电力公司试运行。作为枢纽的协议通信机是该继电保护故障信息系统的关键部分。围绕协议通信机的实现论述了有关IEC 61850和MMS的概要知识以及两者对象之间的相互映射关系,介绍了协议通信机的整体框架,详细讨论了协议通讯机IEC 61850MMS编/解码模块以及多线程通讯模块的设计和实现。     

集成服务环境下风电并网的无功调节(二)信息交换

以并网风电场的无功功率调节为例,研究电力企业集成服务环境下风电并网的协调控制技术。介绍了风电数据采集与监控（SCADA）系统与地调能量管理系统（EMS）的企业集成服务体系架构,重点描述了应用系统之间数据交换的实现方法,具体介绍了无功调节数据交换的数据模型和数据交换组件接口的设计方法。通信系统的仿真实验表明数据模型和数据交换接口设计的正确性。     

基于IEC 61850MMS的继电保护故障信息系统通信机的实现

最新正式颁布的IEC 61850规约势必在不久的将来成为电力系统中从变电站到调度中心之间主流的通信规约.文中研制的电网继电保护故障信息系统是国内第一次实现了以IEC 61850MMS作为主站与子站通信协议的电力自动化系统,并且已经在浙江省电力公司试运行.作为枢纽的协议通信机是该继电保护故障信息系统的关键部分.围绕协议通信机的实现论述了有关IEC 61850和MMS的概要知识以及两者对象之间的相互映射关系,介绍了协议通信机的整体框架,详细讨论了协议通讯机IEC 61850MMS编/解码模块以及多线程通讯模块的设计和实现.     

基于WGAN-GP的风电机组传动链故障诊断

传动链负责将风电机组叶轮的能量传递至发电机,若传动链中的任一部件,如齿轮、轴承发生异常,风电机组将面临巨大的安全隐患.现有基于深度学习的风电机组故障诊断大多需要人为选择目标变量,所识别故障与所选变量关联性大、通用性不足.梯度惩罚Wasserstein生成对抗网络(WGAN-GP)采用Wasserstein距离作为量度生成数据与真实数据的代价函数,具有训练结果稳定的优势.文中基于数据采集与监控(SCADA)系统提出两步数据预处理方法进行数据筛选,并基于WGAN-GP设计风电机组传动链异常状态分数,进而识别传动链故障.所提方法运用通用SCADA参数,无须人为挑选目标变量,可稳定识别风电机组传动链中的非特定故障,具有识别结果准确、泛化能力强等优点.9台双馈风电机组的状态识别结果验证了所提方法的有效性,可以辅助指导风电场的运行维护.     

基于面向对象建模的风电场监控系统的研究与开发

对国内外风电场监控系统的历史与现状进行了分析,从面向对象的角度介绍了基于IEC61400-25标准风电场信息模型与信息交换模型的原理与方法,比较了标准所支持的5种通信协议。针对已投运的某实际风电场智能化改造的需求,选用制造报文协议(manufacturing message specification,MMS)作为通信映射协议,对风电机组及风电场智能电子设备(intelligent electronic device,IED)进行信息化建模,并讨论了建模过程中的关键细节与具体配置方法。提出了加装通信协议转换器的方法,着重介绍了通信协议转换器内实现不同报文转换和地址映射的过程和配置文件的配置方法,实现了2个制造商3种不同机型间的协调通信,并说明了含有通信协议转换器的风电场监控系统的结构框架,为未来针对已投运风电场的智能化改造问题提供了一种过渡方案,在IEC61400-25标准的推广和应用方面具有实际意义。     

风电场监控软件集成服务模型设计与应用

大型风电场中的风电机组和监控系统一般由多个厂商提供,相互兼容困难,难以进行统一维护与管理。遵循IEC61400-25标准的信息模型、信息交换模型及对Web Services的映射方法,设计了基于Web Services的风电场监控软件集成服务模型,讨论了基于该模型的多个异构风电机组与服务端互联互通的问题,给出了风电机组标准服务接口的定义方法和安全通信机制。通过对该模型的工程实现与应用分析,论证了所做工作对风电机组的统一监控和集成管理等问题的解决具有现实意义与应用价值。     

对基于TCP/IP的IEC61850特定通信服务映射MMS的分析与实现

IEC61850是IECTC57制定的有关变电站自动化系统通信的国际标准,代表了变电站自动化的未来发展方向.制造报文规范MMS是IEC61850标准中特定通信服务映射SCSM的核心通信协议栈,本文将围绕基于TCP/IP的MMS协议集,介绍了MMS的对象模型及相关服务;为了实现IEC61850中应用的MMS特定协议集,开发的关键技术等.     

基于B/S/C结构和IEC 61850 MMS的电网故障信息系统

以电网继电保护故障信息系统为例，提出主站(应用服务器 通信服务器 数据库服务器) 变电站子站基于浏览器／服务器／客户(B／S／C)结构和主站与子站基于IEC 61850制造报文规范(MMS)通信的整体实现模式，即主站由Web应用服务器、通信服务器、数据库服务器三者构成：通信服务器(MMS客户端)与子站(MMS虚拟制造设备服务器)以C／S结构实现IEC 61850 MMS通信，形成主站与子站的信息交互传输通道；主站Web应用服务器(客户端)与通信服务器(服务器)同时以C／S结构，形成主站浏览客户向子站的信息调用通道，或驻留程序发起的对子站信息的自动调用；Web应用服务器向主站的浏览客户提供包括数据库信息与子站信息调用等服务，同时对于子站自发的告警与故障信息，由通信服务器的Java报文服务(JMS)直接驱动，实现其在主站浏览客户界面上的实时动态显示，以满足实时性的要求；主站数据库服务器提供应用服务器、通信服务器以及通信服务器与子站通信等初始化的依据，同时实现必要的数据存储和服务。该系统已应用于浙江省电网继电保护故障信息系统。     

基于SCADA和支持向量回归的风电机组状态在线评估方法

为提高风电机组并网运行的实时可靠性、优化机组维修策略、降低风力发电成本,有必要充分考虑风电机组各部件或子系统之间的相互作用和耦合关系。利用数据挖掘技术,建立了一个针对风电机组整体运行状态的在线评估模型。首先,分析了数据采集与监控(SCADA)报警系统的不足,提出了基于回归预测模型和SCADA报警系统相配合的鲁棒性更强的在线评估方案;其次,对评估方案中的回归预测模型进行了详细说明,建立了以SCADA系统的部分监测项目为输入量、以风电机组有功功率为输出量的基于支持向量回归(SVR)算法的回归预测模型。最后,利用某风电场的实测数据对所提出的在线评估模型进行了验证,结果证明了此方法的可行性。     

基于OPC技术的风电厂数据采集与监控系统方案

针对当前风电厂中风机控制系统及电力监控系统多系统并存的情况,以过程控制对象链接与嵌入（OPC）技术为基础,结合风电厂数据采集与监控（SCADA）系统的特点,介绍了基于OPC技术实现的风电厂中风机控制系统和电气控制系统的无缝连接,解决了风电厂多系统互联问题。同时,对风电厂SCADA系统采用OPC接入后引起的网络安全问题以及应采取的安全策略进行了探讨。最后,分析了相关监控方案在电力系统中应用的优势。     

区域风电生产运营监控系统的开发

风能资源丰富的地区一般都建有多个风电场。这些风电场厂址分散,并且采用不同型号的风电机组,其监控与数据采集（SCADA）系统也不相同,给风电公司的生产运营管理带来很大困难,也给电网的调度和安全运行带来很多问题。为此,开发了区域风电生产运营监控系统。该系统在WEB上实现SCADA功能,可对不同数据规约进行统一整合,进而可对不同机型的SCADA系数数据进行统一管理,使区域风电公司能够远程集中监测和控制管理区域内分散的风电场,为风电生产的“无人值守”打下基础。     

基于数据驱动方法的风电机组功率优化

风电机组功率与风电产能息息相关,为提高风电产能及其收益,有必要对风电机组功率进行优化。应用前馈神经网络,从历史运行数据中挖掘风电机组功率与风速和控制量间的函数关系,进而提出逐点优化策略和聚类优化策略,用于实现风电机组功率优化,即在已知测量风速时,优化确定风电机组控制量,实现风电机组功率最大化。后者优化策略在前者优化策略基础上,应用K均值聚类方法聚类风速,从而降低优化计算复杂度,利于风电机组功率的实时优化。定义平均功率增益、功率增益百分比和功率增益概率三种指标用于测度功率优化效果。将两种优化策略应用至H56-850型风电机组,将优化后的风电机组功率与历史运行记录进行对比,结果表明,两种优化策略均可有效提高风电机组功率输出。此外,聚类中心数为5的聚类优化策略,能以较低的优化计算复杂度,达到与逐点优化策略相近的优化效果。     

风电场监控通信安全解决方案

根据风电场监控通信标准IEC 61400-25提出的安全需求,深入分析了风电场监控通信过程的安全性,明确了访问控制和通信安全的重要性。依照电力系统数据和通信安全标准IEC 62351-3设计了基于角色的访问控制（RBAC）组件以实现授权和访问控制,采用开放源码MatrixSSL构建传输层安全协议（TLS）通信安全组件以满足数据交换过程的机密性、完整性及身份认证等。最后构建了集成访问控制组件和通信安全组件的代理机制模型,并以其在风电机组控制器中的应用为例阐明安全代理机制的具体实现。该解决方案遵循IEC 61400-25标准的信息模型和信息交换模型,紧密结合风电机组嵌入式环境的特点,符合IEC 62351标准,满足风电场中监控通信的安全需求。     

基于Web Services的风电场网络化监测和控制

为实现风电场中多个厂商不兼容设备的统一维护与管理,IEC61400-25标准详细描述了风电场信息模型、信息交换模型以及向不同协议映射方法。Web Service是该标准中提出的能够完善支持模型功能的方法,其具有适合分布式环境,支持不同平台等十分适合风电场的特点。在IEC61400-25标准的基础上详细描述了一种风电场通信结构,并基于Web Services建立了风电场风机的信息模型和信息交换模型并实现基本的风电场设备的监测和控制。     

基于证据推理的风电场SCADA系统安全脆弱性定量评估方法

针对风电场数据采集与监控(SCADA)系统的信息安全脆弱性,文中提出了一种基于证据推理的定量评估方法。该方法以系统发现的某个异常作为根节点,将可能导致异常发生的若干假设事件或因假设事件引发的事件作为假设点,构建系统安全脆弱性的可解释性假设链,推理出所有的攻击路径;然后对每条攻击路径进行计算,寻找系统脆弱性的关键路径,将与假设相关的证据作为证据点,采用链接函数连接证据点和假设点,并搭建每条路径的脆弱性贝叶斯网络,进而应用等级反应模型计算贝叶斯网络节点间的条件概率;接着将关键路径作为依据对系统脆弱性进行测评,以假设发生的概率作为安全脆弱性的评判标准,量化证据点的可信度,经贝叶斯网络推理出SCADA系统脆弱性。最后,通过一个实例说明所提方法的具体应用,应用结果表明该方法能够对风电场SCADA系统安全脆弱性进行有效分析,并可找出系统信息安全的薄弱环节,以及可量化信息安全脆弱性评估值,具有较高的测评准确性。     

非并网风电SCADA系统设计

设计了一种适用于非并网风电场的数据采集与监控（SCADA）系统。该系统将传统的风电场监控、电网监控和配电站合而为一。系统以传统SCADA为基础,结合非并网监控的特点和需求,实现了对风电场、电网和用电企业的监控及数据传输,并实现了整个非并网风电系统从发电侧到用电侧的一体化监控。文中对整个系统的结构、功能进行了分析研究。