基于IEC61850变电站自动化通信系统的研究

摘要：变电站自动化的基本目标是“四遥”功能的实现，基于IEC61850通信协议，通过信号传送由监控主站对信息进行集中分析与处理，最终实现变电站无人值守和远方监控。

关键词：IEC61850变电站；自动化通信系统；信息模型；数据建模

中图分类号：TM712 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）08-0124-02

1 变电站自动化通信系统模型

变电站自动化通信系统模型的体系结构与层次结构的模型不同，变电站系统模型在处理通信系统的不同区域的智能电子设备时，根据网络的接入点来区分该智能设备在哪个子网上进行该设备的模型建立。

通信子网把智能电子设备的网络接入点进行关联，但不具备物理特性，当变电站设备要通过网络接入点连接通信子网时，所用到的网络接入点应该是变电站设备的一个逻辑上的地址，这个逻辑地址与物理端口地址映射，客户端节点利用网络接入点的逻辑地址访问数据的不同属性，从而建立不同节点之间的连接以及节点与服务器之间的连接。

变电站通信系统中的通信子网是对逻辑节点连接的一个虚拟建模，只要通过正确的命名通信子网和网络接入点以及寻找节点合理的连接方式，依然能够建立与实际物理设备的有效关联。网络的接入点是通信模型和变电站物理设备之间的一个连接点。

多个通信子网上可以运行不同的通信协议，如果将这些通信子网连接到一起则允许物理设备使用其中的子网携带任何一种协议也可以使用多种。在变电站通信网络中路由器主要是为了实现对不同通信子网的服务器进行访问，一般情况下，在通信子网的客户端只能访问子网内部的服务器，而不能对其他通信子网的服务器进行访问，把路由器加入到通信网络中，就可以解决不同子网之间的访问问题，需要注意的是路由器只允许对网络层的服务进行

访问。

2 信息模型的建立

信息模型的建立，可以使不同的应用程序对变电站的数据进行重用、变更以及分享。使用信息模型的意义不仅仅存在于对象的建模，同时也在于对象间相关性的描述。

IEC61850协议主要是利用虚拟的方法来对信息数据进行建模，根据协议定义的模型通信方式，模型与模型之间再建立信息交换机制进行通信。把变电站自动化系统中的实际设备虚拟成为建模中所用到的单位模型如节点、基站等。此外，建模的对象描述了系统中不同的实体、它们的行为以及它们之间（系统间）数据流动的方式，这些将帮助我们更好地理解系统。

对于开发者和厂商来说，信息模型提供了必要的通用语言来表示对象的特性以及一些功能，以便进行更有效的交流，如图1所示：

在上图中，逻辑节点XCBR1对应的是变电站中现实设备的断路器，通过虚拟的建模方法所生成的多个逻辑节点关联形成逻辑上的设备，逻辑节点对应的子功能决定了节点应该包含哪些具体信息如数据的属性和数据间的服务。然后用SCL语言对上述建模生成的逻辑设备、逻辑节点、数据信息进行配置，与实际变电站设备信息关联，使数据更真实和合理。

2.1 逻辑节点和数据建模

IEC61850-7-4中定义了约90种逻辑节点，这些逻辑节点覆盖了变电站和馈线设备以及大多数公共应用。每个逻辑节点由代表应用特定意义的若干数据组成，如图2所示。逻辑节点中的“Pos”中存放的数据是用来表示变电站设备的控制位置以及报告位置的状态值。而“Mode”中的数据表示与变电站设备功能相映射的逻辑节点的当前运行的方式，一共有四种方式：开、挂起、测试、关，在IEC61850协议中这些数据信息都具有特定的含义。

2.2 逻辑设备建模

逻辑节点不仅仅要实现内部通信，还要实现节点外部之间的通信，将逻辑设备加入到通信网络中就可以解决逻辑节点外部通信的问题，逻辑设备包括逻辑节点以及内部节点之间相互作用的行为，把逻辑设备中的所有逻辑节点进行归纳，总结出节点所共有的特征，形成一个逻辑节点组，用于系统通信的连接或者测试，如图3所示。

图中LLN0逻辑节点表示逻辑设备特定信息，LPHD物理设备逻辑节点表示物理设备特定信息。

从功能视图观点看逻辑设备以这种方式构建网关即逻辑设备是透明的，可以独立地标识每个逻辑设备的位置，不仅如此，变电站中物理设备的型号、工作参数等自身信息在逻辑设备中也进行了标识，物理设备包含逻辑设备，如图4所示。

3 结语

本文主要对变电站自动化通信系统进行了研究，分析了变电站自动化系统的结构形式和变电站系统的基本通信结构，提出了基于IEC61850标准变电站数据信息的建模方法，使不同的电力设备进行互相通信，实现设备的互

操作。

参考文献

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作者简介：姜莹莹（1983—），女，辽宁丹东人，鸡西大学电信系助教，研究方向：电子信息。

（责任编辑：黄银芳）