数字化变电站采样值传输规约的综述与对比分析

全面介绍了用于数字化变电站过程层网络的四种采样值传输规约规范:FT3规约、IEC 61850-9-1规约、IEC 61850-9-2及IEC 61850-9-2 LE版规约;在通信网络与传输方式、编码,数据模型与配置、服务与映射,工程应用等方面进行了对比分析,研究了它们各自不同的多个特性及这些特性在工程应用中的优劣势.研究结果有利于数字化变电站的过程层网络的规约选择、IED产品研发和实际工程应用.     

数字化变电站技术在叠彩110 kV变的应用

以叠彩110 kV数字化变电站工程为背景,结合IEC61850规约,简单介绍了叠彩变整体配置方案及各层之间的通信模式,列举了智能化开关、电子式互感器、网络化保护、快速工业以太网、过程层与间隔层间的GOOSE服务和IEC61850-9-2LE、10 kV的小信号模拟量方式等多项具体数字化变电站技术在变电站中的应用,对智能化一次系统和网络化二次系统的实现进行了简要阐述。指出叠彩变在实际工程应用中的经验与不足,提供参考。     

数字化变电站技术在叠彩110 kV变的应用

以叠彩110 kV数字化变电站工程为背景,结合IEC61850规约,简单介绍了叠彩变整体配置方案及各层之间的通信模式,列举了智能化开关、电子式互感器、网络化保护、快速工业以太网、过程层与间隔层间的GOOSE服务和IEC61850-9-2LE、10 kV的小信号模拟量方式等多项具体数字化变电站技术在变电站中的应用,对智能化一次系统和网络化二次系统的实现进行了简要阐述.指出叠彩变在实际工程应用中的经验与不足,提供参考.     

一种新型数字化故障录波及分析装置的实现

根据数字化变电站的需求,兼顾即将颁布的新国家标准,开发实现新型数字化故障录波及分析装置。遵循IEC61850通信规约,能接收和处理IEC61850-9-1、IEC61850-9-2、GOOSE、SNTP共4种报文格式的数据;并可将数据远传至其他监控和信息处理系统,既支持IEC61850通信规约,也支持传统的103规约。硬件系统基于高性能的嵌入式无风扇工业计算机,软件设计采用国际成熟的工业级嵌入式管理操作系统XPe（Windows XP Embedded）。     

数字化变电站技术特征及架构研究

数字化变电站是电力系统自动化发展的方向,国家电网公司在"十一五"科技发展规划中明确提出研究数字化变电站技术。IEC61850和电子式PT/CT是数字化变电站的两大基石。探讨了数字化变电站在二次回路、通信规约、信息模型、工程组态、网络设备五个方面的技术特征,并给出了两种数字化变电站实现架构:一是在间隔层及站控层采用IEC61850标准,二是从过程层采用电子互感器及全站采用IEC61850标准。     

基于IEC61850-9-2及GOOSE共网传输的数字化变电站技术应用与分析

分析了数字化变电站过程层采样值的两种通信传输方式：点对点的IEC61850-9-1方式及网络化的IEC61850-9-2方式,提出了网络化采样值SMV与GOOSE信息共网传输的方案,从技术角度分析了方案的可行性。分析了共网传输模式下的主要业务数据类型：SMV,GOOSE,PTP1588网络报文,对各自的网络数据流量及可能的网络通信时延因素：存储转发延时,交换延时,线路延时,帧排队延时进行了定量分析。结合某实际数字化变电站工程进行了该技术方案的仿真计算和应用分析,工程应用实践表明所提出的共网传输技术方案是可行的,对数字化变电站过程层网络性能研究具有参考价值。     

102规约向IEC61850规约转换网关的研究

随着数字化变电站的发展,如何实现采用IEC61850协议的新系统和基于原有协议IEC60870-5-102规约的现役系统的兼容成为现实问题。由面向点信息的传统规约向面向对象技术的IEC61850规约转换也是智能电网发展的必然趋势。通过比较分析IEC61870-5-102规范和IEC61850标准的差异,提出了一种在当前系统与新系统之间过渡的通信网关模型,以保证变电站内非IEC61850装置与IEC61850新系统的兼容。     

基于IEC61850-9-2及GOOSE共网传输的数字化变电站技术应用与分析

分析了数字化变电站过程层采样值的两种通信传输方式:点对点的IEC61850-9-1方式及网络化的IEC61850-9-2方式,提出了网络化采样值SMV与GOOSE信息共网传输的方案,从技术角度分析了方案的可行性.分析了共网传输模式下的主要业务数据类型:SMV,GOOSE,PTP1588网络报文,对各自的网络数据流量及可能的网络通信时延因素:存储转发延时,交换延时,线路延时,帧排队延时进行了定量分析.结合某实际数字化变电站工程进行了该技术方案的仿真计算和应用分析,工程应用实践表明所提出的共网传输技术方案是可行的,对数字化变电站过程层网络性能研究具有参考价值.     

基于IEC61850规约的500kV变电站继电保护与故障信息处理系统

IEC61850规约是当前电力系统自动化的热门研究课题,但在超高压领域的实际应用还尚未普及。500kV崇左变电站在变电站层与间隔层通信规约上首次全站使用IEC61850规约,所涉及的应用系统包括监控系统、远动系统以及继电保护与录波信息处理系统。基于IEC61850规约的继电保护信息处理系统采用总线式通信网络结构,间隔层与设备层之间采用不同的通信模块,间隔层与站控采用统一的IEC61850规约,具有统一性与开放性的特点。     

基于OPNET的SMV与GOOSE报文共网传输的数字化变电站技术研究与分析

介绍了现有数字化变电站的2种组网模式。分析了IEC 61850-9-1的采样值点对点传输方案以及IEC61850-9-2的采样值网络传输方案;提出了一种应用VLAN技术的IEC 61850-9-2采样值网络和GOOSE网络共网传输的方案,从技术,经济角度分析了其可行性;并对过程层的采样值,GOOSE数据报文进行了流量分析。结合某数字化变电站试点工程,采用OPNET仿真软件对共网传输中IED设备的端到端延时进行了仿真分析,结果表明采用VLAN技术的共网传输方案可行。     

数字化变电站采样值传输协议分析

数字化采样值传输在实际工程应用中主要有3种传输方案:基于FT3通信的IEC60044-8、IEC61850-9-1和IEC61850-9-2。从全站采样同步、可互操作性、数据共享、工程实施等方面分析了这3种通信技术的特点:基于FT3的IEC60044-8在数据同步方面具有优势,在互操作性、数据共享方面存在不足;IEC61850-9-1、IEC61850-9-2在数据同步方面有一定的局限性,但具有数据共享方面的优势;IEC61850-9-1在编、解码方面更有效率,但在工程配置上缺乏灵活性;IEC61850-9-2在模型映射、工程实施方面更具优势,而且能传输更多的采样通道状态信息,更好地体现了IEC61850的一致性。     

基于IEC 61850 Ed 2.0的变电站与调度端保护信息通信方法

现有的基于IEC 61850第1版(Ed 1.0)标准的变电站与调度端之间保护信息通信规范缺乏明确的标准支撑,IEC 61850第2版(Ed 2.0)中IEC 61850-90-2研究了变电站与调度端间的通信,为保护信息的远传提供了理论依据。文中分析了基于IEC 61850Ed 1.0的继电保护信息出站现状及IEC 61850-90-2中对变电站信息出站的要求,并对通信方式和建模策略进行了对比和优选。研究表明:在IEC 61850Ed 2.0标准体系下,代理/网关的非透明间接访问方式和镜像建模更符合保护信息应用需求,同时现有的基于IEC 61850Ed 1.0保护信息出站通信规范增补相关服务及约定,即可符合IEC 61850Ed 2.0的要求。文中提出了符合IEC 61850-90-2的保护信息出站通信方案,并结合工程实践,论述了信息上送、日志服务等实现考虑。     

IEC61850标准下采样值传输规范9-1、9-2的对比和分析

IEC61850-9-1/2是IEC61850标准中定义采样值传输的重要模型,深入了解9-1和9-2协议对研发符合IEC61850标准的变电站自动化系统具有重要意义。本文对9-1和9-2协议的内容和实现方式进行了详细介绍,从采样值信息传输的内容、通信方式、网络形式,SCSM映射方式等方面对9-1和9-2进行了分析和比较,并对二者在实际工程中的应用进行比较,提出了自己的观点。对学习和掌握IEC61850标准和IED设备过程层总线通信设计有参考意义。     

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,指出综合一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。     

IEC 61850控制模型一致性测试的工程应用探讨

首先结合标准对IEC 61850控制模型的定义和实现进行研究,对比了实际应用与标准定义,说明了对其测试的必要性;其次将IEC 61850-7-2和IEC 61850-8-1第2版中控制模型部分内容与第1版进行分析比对;然后着重分析IEC 61850-10第2版相对于第1版有较大差异的测试用例,剖析测试的新要点;最后通过工程应用中的探索,针对典型问题,讨论了相关测试要求及解决方案。     

IEC61850-9-2数据收发测试的探索

WinPcap网络开发包是一个免费的、基于Windows平台的、直接在链路层捕获和发送网络数据包的工具,文中设计了基于WinPcap的IEC 61850-9-2仿真测试软件。介绍了WinPcap软件包、IEC 61850-9-2的报文格式以及在数字化变电站中使用和自动化测试实际情况。通过MAC嗅探模块、CID文件读取模块、SNTP对时模块、IEC61850-9-2报文发送和接受模块的设计,该仿真测试软件在计算机WINDOWS环境下网卡介质上能够直接发送符合数字化变电站装置要求的IEC 61850-9-2报文与数字化变电站设备进行联调,并且能够接受IEC 61850-9-2报文进行自动化分析。提出了在发送过程中pcap_sendqueue_transmit函数和在接受过程中微秒定时器的重要作用。     

IEC61850-9-1/2的量化误差对数字电能计量的影响

文章研究了数字电能计量系统中IEC 61850-9-1/2采样值传输协议的量化误差对计量的影响,推导出量化造成的电能误差的相对不确定度的数学解析式。仿真了不同电压电流变比下量化误差带来的计量误差,并计算出相对不确定度,与理论推导的结果相一致。分析表明在一次侧小电流情况下,9-2量化造成的误差相对较大。文章较透彻的研究了采样值传输协议的量化误差,对数字电能表的检定提出了相关建议,对工程应用以及理论研究具有一定参考价值。     

IEC61850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。     

基于微型加密算法的IEC 61850-9-2LE报文加密方法

电力广域通信的发展使得电力采样数据大范围共享成为可能,但采样数据面临信息泄露和遭受恶意篡改的风险,经典的采样报文加密方法由于过大的运算耗时而难以在工程实践中应用。文中结合IEC 61850-9-2LE采样报文特点,提出一种针对采样报文关键内容进行微型加密算法(TEA)运算的加密方法,并利用循环冗余校验(CRC)验证码进行解密后的报文完整性检查。采用典型的电力系统嵌入式硬件平台进行定量的效率验证,所提方法加密含8个服务应用数据单元的IEC 61850-9-2LE报文信息仅耗时0.181 ms,满足电力实时报文传输处理时间4 ms的要求。     

插件化IEC 61850通信模块设计与实现

变电站应用系统可以通过集成一个基于IEC 61850标准的通信模块(客户端或服务器端),实现具体应用所需要的IEC 61850通信功能。基于IEC 61850通信模块核心功能基本相同,文中提出一种插件化开发IEC 61850通信模块的方案,采用动态链接库、动态协商接口方式达到通用的目的。同时介绍了如何根据此方案实现通用的IEC 61850通信模块,包括数据结构设计方法和工程应用中难点问题的解决思路。实际工程应用情况证明了此方案的可行性和有效性。