五凌公司通信电源监控IEC61850建模实验

杨辉

摘 要：本文介绍了通信电源IEC61850建模的方法，以常用的艾默生通信电源为例，将电源的通信协议用IEC61850规约建模，利用杭州杭途的通信管理机，建立对应点表及IEC61850规约转换并做测试。

关键词：IEC61850；建模；智能化电厂；高频开关电源

中图分类号：TN86 文献标识码：A 文章編号：1004-7344（2018）32-0295-02

1 概 述

五凌电力有限公司（以下简称五凌电力）已建在建电厂31座，总装机容量634.13万kW。

五凌电力于2006年开始对沅水梯级电站实行统一调度管理，2010年3月成立发电集控中心，2014年底集控电厂将达到12个，受控机组64台，容量464.4万kW，是国内实际控电厂和机组台数最多的集控中心。同时正在开展风电和小水电远程集控建设，目前五凌公司在展开智能水电站建设。

现有的情况是五凌公司所属电厂建设时间较早，设备很少支持IEC61850协议，基本是自有协议、CANBUS或MODBUS，都需要做改造或者更换；从成本及施工来考虑，设备更换费用高，施工难度大，周期长；如果利用原有设备只做规约转换，将本身需要做的IEC61850建模和规约转换同时进行，可节省大量的设备投资，而且水电站的发电机、调速机、励磁、机械设备等都不支持IEC61850协议，都需要做规约转换。如国网南网在新建的变电站上要求新设备都支持IEC61850协议，但在较早的变电站做智能改造时，都是采用利用原有设备做规约转换来节省投资。因此五凌公司开展规约转换工作，势在必行，而五凌公司的通信电源现只利用干接点报警信号，RS232接口并未使用，我们用该接口做规约转换的实验，不影响生产运行。

2 IEC61850协议和艾默生电源协议简介

2.1 IEC61850协议简介

IEC61850标准是电力系统自动化领域唯一的全球通用标准。变电站通信体系IEC61850将变电站通信体系分为3层站控层、间隔层、过程层。

在站控层和间隔层之间的网络采用抽象通信服务接口映射到制造报文规范（MMS）、传输控制协议/网际协议（TCP/IP）以太网或光纤网。在间隔层和过程层之间的网络采用单点向多点的单向传输以太网。智能电子设备（IED，测控单元和继电保护）均采用统一的协议，通过网络进行信息交换。

2.2 IEC61850的特点

①面向对象建模；②抽象通信服务接口；③面向实时的服务；④配置语言；⑤整个电力系统统一建模。

IEC61850建模了大多数公共实际设备和设备组件。这些模型定义了公共数据格式、标识符、行为和控制，例如变电站和馈线设备（诸如断路器、电压调节器和继电保护等）。自我描述能显著降低数据管理费用、简化数据维护、减少由于配置错误而引起的系统停机时间。

2.3 五凌公司使用通信电源调查

在五凌各电厂建设期间，电厂的通信电源一般由交换机厂家提供或单独招标，电源设备的技术水平不一，品牌较多，质量层次不齐，后期经多次技术改造，大多数通信电源都改造成维谛（原艾默生）产品，该公司产品质量可靠，遥测、遥信、遥控、遥调功能齐全，属于电厂中设备监控功能齐全的（具体参考艾默生《SCU+监控模块后台通信协议》文档），如果针对该设备进行IEC61850规约转换，具有较强的代表性。艾默生通信电源协议简要介绍（只针对高频开关电源），监控内容，开关电源系统的交流配电屏数据。

遥测：一路单/三相交流输入电压，二路单/三相交流输入电压，三路单/三相交流输入电压（预留），单/三相输入电流（预留），输入频率（预留）。

遥信：防雷故障，交流输入开关状态，二路交流输入开关状态，交流输入停电等。

开关电源系统的整流模块数据。

遥测：输出电压，输出电流，模块温度、模块限流值、交流电压。

遥信：模块开/关机状态，模块过压/过温/故障/保护/风扇故障/限功率/开关机/正常状态。

遥控：开/关机。

遥调：模块输出电压，模块限流值。

3 艾默生高频开关柜的IEC61850规约建模

3.1 IEC61850规约建模过程

五凌公司通信电源监控可分成三级：五凌集控中心监控站、厂级（发电厂中控）监控站和机房设备监控站；我们在这里主要做机房设备监控的建模工作，其它级别的建模要根据五凌公司智能化电厂的规划统一进行，在这里就不多考虑。

3.2逻辑设备

一般通信机房通信电源配置有：交流配电柜、高频开关电源、直流配电柜、蓄电池等。

3.3 高频开关电源柜模型

3.3.1 交流进线检测

（1）交流进线1#实例化为aciGGI01（交流进线测量）、gswGGI01（交流进线开关状态）逻辑节点对象。

（2）交流进线2#实例化为aciGGI02（交流进线测量）、gswGGI02（交流进线开关状态）逻辑节点对象。

3.3.2 交流自动切换

检测交流切换装置的控制逻辑，交流进线1#与交流进线2#的自动切换，实例化如下：交流自动切换装置实例化为aasGGI01（交流自动切换）、gdsGGI01（通用双投开关）逻辑节点对象。

3.3.3 充电装置运行状态检测及控制

检测充电装置输出电压、运行状态及充电装置开关机、均浮充控制，实例化如下：充电装置实例化为chmGGI01（充电模块）、cheGGI01（充电装置）逻辑节点对象。

3.3.4 蓄电池组检测

检测蓄电池组电池组电压、电流和环境温度。蓄电池组开关或熔断器位置和报警信号，实例化如下：

（1）蓄电池组实例化为btgZBAT1（蓄电池组测量）、btgGGI01（蓄电池组状态）逻辑节点对象。

（2）欠压保护开关实例化为gswGGI03（通用开关）逻辑节点对象。

3.3.5 直流母线状态检测

检测直流母线电压、总负载电流、直流母线运行状态与以下信号有关：母线的电压、电流、过压报警、欠压报警，实例化如下：直流母线采用dbmGGI01（直流母线测量）逻辑节点对象。

4 艾默生高频开关电源规约转换调试及检测

我们利用杭州杭途公司的产品iHT-COM308通信管理机，将艾默生的通信协议设置好，并导入建模文件，将设备与艾默生高频开关电源连通调试。

详细报告见测试文档，至此可见我们所做IEC61850规约转换已经成功，至此可见对五凌公司下属所有电厂的原有设备进行规约转换是可行的，能节省大量投资。

参考文献

[1]SCU+监控模块后台通讯协议（电总）艾默生网络能源有限公司。

[2]YD/T1363.3-2014通信局（站）电源、空调及环境集中监控管理系统。

收稿日期：2018-9-13

作者简介：杨 辉（1973-），男，工程师，本科，主要从事通信、网络、广播系统检修等工作。