IEC 61850
IEC 61850
一、介绍
IEC 61850是国际电工委员会(IEC)制定的关于变电站自动化系统的通信标准。它为变电站内智能电子设备(IED)之间的通信提供了一套标准化的解决方案,就像是为变电站内的各种设备搭建了一个通用的“语言平台”,使得不同厂家生产的设备能够相互理解和协作,大大提高了变电站自动化系统的互操作性、可扩展性和可靠性。
二、发展历史
- 起源:20世纪90年代,随着变电站自动化技术的快速发展,不同厂家的设备通信协议不统一,导致系统集成困难、维护成本高。为了解决这些问题,IEC开始组织制定统一的通信标准,这就是IEC 61850的起源。
- 制定过程:经过多年的努力,IEC 61850标准逐步完善。1999年,IEC发布了第一版标准。此后,随着技术的不断进步和应用经验的积累,标准不断修订和更新,以适应新的需求和技术发展。
- 推广应用:进入21世纪,IEC 61850标准在全球范围内得到了广泛的推广和应用。许多国家和地区都将其作为变电站自动化系统建设的首选标准,推动了电力行业的智能化发展。
三、技术原理
分层分布式架构
IEC 61850采用分层分布式架构,主要分为站控层、间隔层和过程层。
- 站控层:是变电站自动化系统的最高层,主要负责与调度中心通信、人机交互、数据存储和处理等功能。站控层设备可以实现对整个变电站的集中监控和管理。
- 间隔层:位于站控层和过程层之间,主要负责对变电站内各个间隔的设备进行保护、控制和监测。间隔层设备通常包括保护装置、测控装置等。
- 过程层:是变电站自动化系统的最底层,主要负责与一次设备进行接口,采集电流、电压等模拟量和开关状态等数字量,并执行控制命令。过程层设备包括合并单元、智能终端等。
面向对象的建模
IEC 61850采用面向对象的建模方法,将变电站内的各种设备和功能抽象为对象。每个对象都有自己的属性和服务,通过对对象的操作来实现系统的功能。例如,一个断路器可以被建模为一个对象,它具有开关状态、操作次数等属性,以及分闸、合闸等服务。
通信协议
IEC 61850定义了多种通信协议,包括MMS(制造报文规范)、GOOSE(通用面向对象的变电站事件)和SV(采样值)等。
- MMS:主要用于站控层和间隔层设备之间的通信,实现设备的配置、参数读取和控制等功能。
- GOOSE:用于快速传输变电站内的状态变化信息,如开关状态、保护动作信号等。GOOSE采用快速以太网技术,具有高可靠性和实时性,能够在毫秒级的时间内完成信息的传输。
- SV:用于传输采样值信息,如电流、电压等模拟量。SV采用光纤以太网技术,能够保证采样值的高精度传输。
四、应用场景
新建变电站
在新建变电站中,IEC 61850标准得到了广泛的应用。采用该标准可以实现不同厂家设备的互联互通,降低系统集成的难度和成本。同时,由于采用了分层分布式架构和面向对象的建模方法,新建变电站的自动化水平和可靠性得到了显著提高。例如,通过GOOSE通信,可以实现快速的保护动作和开关控制,提高了变电站的故障处理能力。
变电站改造
对于老旧变电站的改造,IEC 61850标准也具有重要的应用价值。通过将原有的非标准通信协议设备替换为符合IEC 61850标准的设备,可以实现与现有系统的无缝集成,提高变电站的自动化水平和运行效率。同时,改造后的变电站可以更好地适应电力系统的智能化发展需求。
智能电网建设
IEC 61850是智能电网建设的重要基础标准之一。在智能电网中,变电站作为电力系统的重要节点,需要与其他环节(如发电、输电、配电等)进行实时、准确的信息交互。IEC 61850标准的应用可以实现变电站与智能电网其他部分的互联互通,促进电力系统的智能化运行和管理。例如,通过与分布式电源、储能设备等的通信,实现对电力系统的优化调度和控制。