IEC61850在在线监测装置建模中的应用

张锦　寇新民　马东岭

摘 要：文章首先对介绍IEC61850标准进行介绍，根据在线监测装置在变电站中的应用，依据在线装置信息模型，结合IEC61850面向对象建模思想，按照服务器、逻辑设备、逻辑节点、数据对象的步骤对测量IED进行建模分析。

关键词：IEC61850；信息模型；建模

引言

根据国网公司规范性文件要求，智能变电站的自动化系统必须遵循IEC61850规约，实现通信的网络化，信息的数字化，设备的智能化[1]。随着电网规模的日趋扩大和复杂、输送容量的大幅提升和电压等级的提高，电网突发故障所造成的直接与间接损失也越来越大[2，3]。为此，状态监测日趋重要。

1 IEC61850标准介绍

IEC61850变电站通信网络和系统国际标准是采用面向对象的方法建立一个全球性的标准，旨在解决变电站自动化不同设备厂家产品互通互联问题，减少规约接入工作量和收发難度。IEC61850标准的分层分布式的体系结构，分变电站层、间隔层和过程层三层，采用面向对象的建模技术，数据实现了数据对象的自我描述，为不同厂家设备实现互操作和系统无缝集成提供了有效的途径[4]。与一般通信规约不同，IEC61850的通信机制与基于面向对象方法建立起来的结构化模型密切相关，同时也允许按规则扩展逻辑节点、数据和共用数据类。

2 在线监测装置建模方法

2.1 信息模型

IEC61850标准中IED的信息模型为分层结构化类模型，自上而下分为四个层级：服务器（SERVER）、逻辑设备（LOGICAL-DEVICE）、逻辑节点（LOGICAL-NODE）、数据（DATA）。服务器模型（SERVER）描述一个设备“外部可视”行为，它能够提供这个装置的自描述信息和数据，并且允许其它装置通过通信网络来访问它的资源；逻辑设备是包含相关逻辑结点和数据且实现某种功能的虚拟；逻辑节点LN（Logical Node）是IEC61850标准面向对象建模的关键部件，在IEC61850标准中，定义了近140个逻辑节点，分为三大类：公用逻辑节点类、物理装置（LPHD）逻辑节点类及域专用逻辑节点类；数据属性代表数据的属性的量，例如“Pres”数据具有“mag”、“units”等一系列数据属性[5]。

2.2 建模原则即步骤

2.2.1 创建服务器Server模型和逻辑设备LD

服务器描述了IED的外部可视（可访问）行为，每个Sever至少应有一个访问点（AccessPoint），如一个设备具有多个访问点，该设备所有访问点应在同一个ICD文件中体现。逻辑设备划分应把具有公用特性的逻辑节点组合成一个逻辑设备，逻辑设备不宜划分过多，相关功能宜采用一个LD。

2.2.2 确定逻辑节点

需要通信的每个最小功能单元建模为一个LN，属于同一功能的数据和数据属性应放在同一个LN中，一个LN中的DO如果需要重复使用时，应以后缀方式扩充。

2.2.3 实例化数据

在IEC61850-7-4中规定每个逻辑节点内都包含一个或多个数据（Data）。兼容数据类是由IED的逻辑节点决定的。应根据IED的实际功能选择逻辑节点包含的兼容数据类，当有必选和可选两种兼容数据类均不能满足要求时，就需要进行扩充。

3 在线监测装置实例建模

SF6气体因其优异的绝缘性能和灭弧性能而被广泛应用于电力设备，使用SF6气体的电力设备，其绝缘和灭弧性能很大程度上取决于SF6气体的纯度和密度，所以对SF6气体纯度、密度等的在线监测就显得特别重要。

3.1 测量信息流及信息模型

测量信息是对SF6气体的压力、密度、温度及微水进行监测。测量信息模型见表1。

3.2 气体测量IED实例建模

根据IEC61850在线监测装置建模的一般步骤，结合气体测量IED功能，服务器Server访问点名为S1，用于测量IED与站控层的MMS通信逻辑设备名为MESA；测量IED的管理逻辑节点为LLN0，用于处理逻辑设备普通据，物理设备逻辑节点为LPHD，用于模拟物理设备普通数据，域专用逻辑节点为SIMG，用于测量SF6气体温度、密度。

在EC61850标准中，模型文件是基于变电站配置描述语言SCL（Substation Configuration Description Language）进行构建的，模型文件如图1所示。

4 结束语

文章阐述了IEC61850标准面向对象建模的核心思想，列出了在IEC61850标准下建模的详细步骤，结合气体测量IED的功能，给出了实例化建模的原则和步骤，对开发基于IEC61850的在线监测装置起到了一定的参考作用。

参考文献

[1]高翔.数字化变电站应用技术[M].北京：中国电力出版社，2008.

[2]李水平，邢德强.智能变电站状态监测系统存在的问题及建模分析[J].信息通信，2012，13（36）：15-19.

[3]王茜.智能电网状态监测集成平台统一信息模型研究[D].华北电力大学，2012.

[4]王凯.基于IEC61850的智能配电终端模型的研究[D].华北电力大学，2012.

[5]赵妍.基于IEC61850的智能配电终端模型的研究[D].南京邮电大学，2013.

作者简介：张锦（1988-），女，汉族，河南许昌人，工程师，主要从事智能变电站智能组件研发工作。