数字化变电站与IEC61850推广过程中有关问题分析

数字化变电站与IEC61850推广过程中有关问题分析

现在我国电力系统开始推广数字化变电站技术与IEC61850通信规约，它即将给我国我国电力系统自动化的发展带来机遇，同时也带来挑战。数字化变电站技术是现场总线技术在变电站自动化系统的具体应用，只是在控制功能、可靠性、抗干扰与远方调度等方面有它一定的特殊性。IEC61850通信规约是目前最完善的电力系统自动化通信规约。它从过程层的测量、信号、控制与保护开始，通过间隔层与变电站层，最后到调度管理（企业）层，提供了统一完整的信息模型和服务，为不同厂家产品集成提供了标准，其优越性和执行后的效益是现而易见的。
现场总线技术的出现，是工业自动化控制的一场革命，传统的模拟量已完全由数字量替代，所有测量、信号与控制点之间可以直接相互交换数据，并可独立工作，计算机集中对数据进行统一处理，并通过各种算法，计算出需要的动作参数后发送给各控制点，由现场设备独立进行自动控制。在工业自动化控制的工程设计与施工，以及控制方式上都发生了本质性变革。
现场总线技术开始进入我国时，曾经出现过不少问题。许多产品与控制系统，只采用了现场总线的某一项技术，甚至只采用了现场总线一些名词或术语，就开始进行推广与宣传。不仅在人们对现场总线技术的认识上产生了误导，也影响了现场总线技术的应用效果。数字化变电站技术的推广与应用过程中可能存在类似问题。
目前我国在数字化变电站技术的研究上有了一定的发展，有些已经运用于实际工程。如何推广与普及都需要一定的时间。现在许多招标书中都已经出现了数字化变电站的要求，是否有利于数字化变电站技术的发展与推广需要慎重考虑。
数字化变电站技术采用智能化的新型测量与控制设备，它们与间隔层的LED（保护监控装置）之间通过IEC61850通信规约传输的完全是数字化信息，不再是电流电压等测量模拟量以及位置信号与合分闸控制等开关量输入输出信号。大量的控制电缆被极少量的通信电缆所代替。所以说数字化变电站技术在二次电路设计上将会发生大的变革。但在采用与推广的范围上还有一些问题需要大家进行讨论。过去一提到变电站就要采用综合自动化系统，现在好象一提到变电站就要采用数字化变电站。这种现象应引起产品开发与使用者的重视。
对于35kV及以上电压等级的户外变电站推广采用肯定是非常必要的。对于35kV及以下电压等级的户内变电站，全部采用成套的开关柜，互感器与断路器与间隔层的LED（保护监控装置）都安装在同一个开关柜，相互之间的距离不会超过两米。如果数字化变电站技术仍然为现有的系统结构，在智能化的新型测量与控制设备没有大批量生产，综合造价没有达到普及程度之前，普遍开发与推广数字化变电站技术有无必要需要大家进行讨论。新技术与新产品可以提高产品的竞争力，如果不注意其应用效果，就会对社会造成危害。
计算机网络按照传输距离可分为局域网（Local Area Network — LAN），城域网（Metropolitan Area Network — MAN），广域网（Wide Area Network — MAN）。按照组建属性可分为公用网与专用网。按照拓扑结构可分为广播网络与点到点网络，广播网络有总线型与环型；点到点网络有星型、环型、树型、完整型、相切型与不规则型。
在通信规约上国际标准化组织（ISO）建议的开放系统互联网参考模型ISO／OSI，简称为OSI模型。OSI模型规定了计算机互联网需要遵循的七层协议层次结构。它包括：
1）物理层：规定了物理介质连接。
2）数据链路层：如何将物理层的比特（二进制码）组成桢处理传输差错。
3）网络层：也称为通信子网层，提供建立、维护和终止网络连接的手段。他包括路由选择、流量控制、差错校验及顺序检测等。
4）传输层：提供透明的数据传输，为会话层提供网络连接。
5）会话层：支持不同用户建立会话关系。
6）表示层：处理OSI系统之间用户信息的表示问题。
7）应用层：包含大量人们普遍需要的协议。
OSI模型结构框图见附图。

IEC61850是一个关于电力系统自动化结构和数据通信的国际标准，它用于电力系统专用网。按照传输距离电力系统计算机网可分为发电厂与变电站局域网，县地级调度城域网与地区与全国调度广域网。IEC61850的推广与应用势在必行，有关单位已经编写了《IEC61850工厂应用技术规范》。现在也一些问题需要大家在推广与应用展开讨论。
我国电力系统自动化远动通信采用的规约有IEC101、IEC104与TNP等，IEC61850的推广与应用需要要有一个很长过程首先要解决好站内的IEC61850规约与IEC101、IEC104与TNP等规约的问题，以便保证新建数字化变电站与现有电力系统调度联网。
电力系统发电厂与变电站，以及需要由电力系统统一调度的用户变电站与自备发电厂，综合自动化系统应采用IEC61850规约。不需要电力系统统一调度的用户变电站与自备发电厂，综合自动化系统目前还没有不要必须采用IEC61850规约。特别是一些只需要继电保护，没有计算机的非常小的用户变电站，更没有必要采用IEC61850规约。在有关单位已经编写的《IEC61850工厂应用技术规范》中，对于用户变电站与自备发电厂是否需要采用采用IEC61850规约，也需要根据电力系统统一调度的需要作出规定。
数字化变电站必须采用IEC61850规约。数字化变电站分为过程层、间隔层、站控层与调度管理层。过程层智能化的新型测量设备电子互感器已经投入使用；智能化的新型控制设备正在开发之中，间隔层的LED（保护监控装置）正在进行IEC61850规约开发。如果将新型控制设备功能加强，直接接收电子互感器信息后进行继电保护处理，数据处理与继电保护配置及保护整定值设置由站控层计算机来完成，可以取消间隔层这一级。更加接近现场总线技术，在二次电路设计将会更为简单，对这一问题要需要大家进行讨论。