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IEC61850通信協議在電力行業的重要性

點擊次數:87 更新時間:2024-05-14
  IEC 61850是國際電工委員會(International Electrotechnical Commission,IEC)制定的一組國際標準,用于定義和規范電力系統自動化領域中的通信和數據模型。這一系列標準主要涉及電力系統中的設備和系統之間的通信協議、數據模型、配置和測試等方面。
 
  作為基于網絡通訊平臺的變電站的國際標準,IEC61850標準吸收了IEC60870系列標準和UCA的經驗,同時吸收了很多先進的技術,對保護和控制等自動化產品和變電站自動化系統(SAS)的設計產生深刻的影響。它將不僅應用在變電站內,而且將運用于變電站與調度中心之間以及各級調度中心之間。國內外各大電力公司、研究機構都在積極調整產品研發方向,力圖和新的國際標準接軌,以適應未來的發展方向。
 
  具體來說,IEC 61850標準主要包括以下幾個方面:
 
  1、通信協議
 
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  IEC 61850定義了一種基于以太網的通信協議,用于在電力系統的子站之間進行通信。這有助于實現設備之間的無縫集成,提高電力系統的可靠性和智能化水平。
 
  2、數據模型
 
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  IEC 61850標準定義了一個通用的數據模型,用于描述和表示電力系統中的各種設備和其狀態信息。這種數據模型是基于對象和類的概念,使得設備之間可以更加靈活地交換信息。
 
  3、配置文件
 
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  標準規定了一種配置文件的格式,用于描述和配置電力系統中的設備。這有助于簡化系統的配置和管理,同時提高設備之間的互操作性。
 
  4、測試規范
 
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  IEC 61850包括了關于測試和驗證的規范,以確保符合該標準的設備能夠正常工作并相互配合。
 
  IEC61850標準的優勢
 
  1.它對變電站內IED(智能電子設備)間的通信進行分類和分析,定義了變電站裝置間和變電站對外通信的10種類型,針對這10種通信需求進行分類和甄別。
 
  2.針對不同的通信,不同的優化方式。引入GOOSE(面向通用對象的變電站事件)、SMV(采樣測量值)和MMS(制造報文規范)不同通信方式的通信方式,滿足變電站內裝置間的通信需求。
 
  3.建立裝置的數字化模型,理順功能、IED、LD(邏輯設備)、LN(邏輯節點)概念的關系和隸屬。統一功能和裝置實現直接的規范。
 
  4.建立統一的SCD(變電站系統配置描述文件),使得各個變電站盡管在電壓等級、供電范圍、一次接線方式等等不盡相同的情況下,依然能夠建立起一個統一格式、統一實現方式、各個廠商通用的變電站配置。
 
  IEC61850的重要性
 
  IEC 61850標準的網絡數字化開始在高壓變電站的站總線級別部署。然而,為了更好地控制其運行而需要對電網的所有部分(發電廠、分布式能源、配電線路甚至消費者的電表)進行數字化,以及使用該標準在互操作性方面的好處,已經將IEC 61850標準的使用擴展到其他網段,例如變電站的過程總線。電流和電壓值現已數字化,這導致采樣值流在網絡中的使用和傳輸。此類信息在網絡不同位置的可用性不僅允許執行本地計算,還允許執行分布式計算,隨著網絡復雜性的增加,這一點變得非常重要。
 
  隨著IEC 61850-9-2 標準引入的采樣測量值(SMV 或 SV)過程總線概念。該標準建議電流和電壓互感器(CT、PT)輸出和其他信號在源頭進行數字化,然后使用基于以太網的局域網(LAN)傳送到這些設備。
 
  如今新型數字變電站使用SMV來控制、保護和自動化電網。采樣值作為編碼在多播以太網幀中的高速數據集樣本流進行傳輸。該協議使用發布者/訂閱者模型,其中發布者將未確認的數據傳輸給訂閱者。例如,在IEC 61850-9-2 LE配置文件中,對于50Hz的電網頻率,采樣值以每秒 4000 幀的速率發布;對于60Hz 的電網頻率,以每秒4800幀的速率發布采樣值。此外,SV可以通過預測故障和未來事件來改善分布式能源 (DER) 供應的能源的質量控制,并優化這些工廠的性能和配電網絡的彈性。
 
  關鍵系統的高可用性網絡是必須的。從技術角度來看,優秀的解決方案確保了在單個網絡故障和“即插即用”操作的情況下不會丟包。此外,客戶需要可互操作的標準化解決方案,以避免采用專有的供應商方法。從這個意義上說,國際電工委員會(IEC)一直在努力定義基于高可用性以太網的解決方案。在發生網絡故障時確保零延遲恢復時間的兩種協議是:高可用性無縫冗余(HSR,IEC 62439-3-Clause 5)和并行冗余協議(PRP,IEC 62439-3-Clause 4)。
 
  總結
 
  IEC 61850的目標是促進電力系統的互操作性、可靠性和智能化。通過采用這一標準,電力系統可以更好地適應現代化的自動化、監控和控制要求,同時為能源管理和智能電網等新技術提供支持。
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