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IEC61850通信协议在电力行业的重要性

点击次数:95 更新时间:2024-05-14
  IEC 61850是国际电工委员会(International Electrotechnical Commission,IEC)制定的一组国际标准,用于定义和规范电力系统自动化领域中的通信和数据模型。这一系列标准主要涉及电力系统中的设备和系统之间的通信协议、数据模型、配置和测试等方面。
 
  作为基于网络通讯平台的变电站的国际标准,IEC61850标准吸收了IEC60870系列标准和UCA的经验,同时吸收了很多先进的技术,对保护和控制等自动化产品和变电站自动化系统(SAS)的设计产生深刻的影响。它将不仅应用在变电站内,而且将运用于变电站与调度中心之间以及各级调度中心之间。国内外各大电力公司、研究机构都在积极调整产品研发方向,力图和新的国际标准接轨,以适应未来的发展方向。
 
  具体来说,IEC 61850标准主要包括以下几个方面:
 
  1通信协议
 
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  IEC 61850定义了一种基于以太网的通信协议,用于在电力系统的子站之间进行通信。这有助于实现设备之间的无缝集成,提高电力系统的可靠性和智能化水平。
 
  2数据模型
 
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  IEC 61850标准定义了一个通用的数据模型,用于描述和表示电力系统中的各种设备和其状态信息。这种数据模型是基于对象和类的概念,使得设备之间可以更加灵活地交换信息。
 
  3配置文件
 
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  标准规定了一种配置文件的格式,用于描述和配置电力系统中的设备。这有助于简化系统的配置和管理,同时提高设备之间的互操作性。
 
  4测试规范
 
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  IEC 61850包括了关于测试和验证的规范,以确保符合该标准的设备能够正常工作并相互配合。
 
  IEC61850标准的优势
 
  1.它对变电站内IED(智能电子设备)间的通信进行分类和分析,定义了变电站装置间和变电站对外通信的10种类型,针对这10种通信需求进行分类和甄别。
 
  2.针对不同的通信,不同的优化方式。引入GOOSE(面向通用对象的变电站事件)、SMV(采样测量值)和MMS(制造报文规范)不同通信方式的通信方式,满足变电站内装置间的通信需求。
 
  3.建立装置的数字化模型,理顺功能、IED、LD(逻辑设备)、LN(逻辑节点)概念的关系和隶属。统一功能和装置实现直接的规范。
 
  4.建立统一的SCD(变电站系统配置描述文件),使得各个变电站尽管在电压等级、供电范围、一次接线方式等等不尽相同的情况下,依然能够建立起一个统一格式、统一实现方式、各个厂商通用的变电站配置。
 
  IEC61850的重要性
 
  IEC 61850标准的网络数字化开始在高压变电站的站总线级别部署。然而,为了更好地控制其运行而需要对电网的所有部分(发电厂、分布式能源、配电线路甚至消费者的电表)进行数字化,以及使用该标准在互操作性方面的好处,已经将IEC 61850标准的使用扩展到其他网段,例如变电站的过程总线。电流和电压值现已数字化,这导致采样值流在网络中的使用和传输。此类信息在网络不同位置的可用性不仅允许执行本地计算,还允许执行分布式计算,随着网络复杂性的增加,这一点变得非常重要。
 
  随着IEC 61850-9-2 标准引入的采样测量值(SMV 或 SV)过程总线概念。该标准建议电流和电压互感器(CT、PT)输出和其他信号在源头进行数字化,然后使用基于以太网的局域网(LAN)传送到这些设备。
 
  如今新型数字变电站使用SMV来控制、保护和自动化电网。采样值作为编码在多播以太网帧中的高速数据集样本流进行传输。该协议使用发布者/订阅者模型,其中发布者将未确认的数据传输给订阅者。例如,在IEC 61850-9-2 LE配置文件中,对于50Hz的电网频率,采样值以每秒 4000 帧的速率发布;对于60Hz 的电网频率,以每秒4800帧的速率发布采样值。此外,SV可以通过预测故障和未来事件来改善分布式能源 (DER) 供应的能源的质量控制,并优化这些工厂的性能和配电网络的弹性。
 
  关键系统的高可用性网络是必须的。从技术角度来看,优秀的解决方案确保了在单个网络故障和“即插即用”操作的情况下不会丢包。此外,客户需要可互操作的标准化解决方案,以避免采用专有的供应商方法。从这个意义上说,国际电工委员会(IEC)一直在努力定义基于高可用性以太网的解决方案。在发生网络故障时确保零延迟恢复时间的两种协议是:高可用性无缝冗余(HSR,IEC 62439-3-Clause 5)和并行冗余协议(PRP,IEC 62439-3-Clause 4)。
 
  总结
 
  IEC 61850的目标是促进电力系统的互操作性、可靠性和智能化。通过采用这一标准,电力系统可以更好地适应现代化的自动化、监控和控制要求,同时为能源管理和智能电网等新技术提供支持