五凌公司通信電源監控IEC61850建模實驗

楊輝

摘 要：本文介紹了通信電源IEC61850建模的方法，以常用的艾默生通信電源為例，將電源的通信協議用IEC61850規約建模，利用杭州杭途的通信管理機，建立對應點表及IEC61850規約轉換并做測試。

關鍵詞：IEC61850；建模；智能化電廠；高頻開關電源

中圖分類號：TN86 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）32-0295-02

1 概 述

五凌電力有限公司（以下簡稱五凌電力）已建在建電廠31座，總裝機容量634.13萬kW。

五凌電力于2006年開始對沅水梯級電站實行統一調度管理，2010年3月成立發電集控中心，2014年底集控電廠將達到12個，受控機組64臺，容量464.4萬kW，是國內實際控電廠和機組臺數最多的集控中心。同時正在開展風電和小水電遠程集控建設，目前五凌公司在展開智能水電站建設。

現有的情況是五凌公司所屬電廠建設時間較早，設備很少支持IEC61850協議，基本是自有協議、CANBUS或MODBUS，都需要做改造或者更換；從成本及施工來考慮，設備更換費用高，施工難度大，周期長；如果利用原有設備只做規約轉換，將本身需要做的IEC61850建模和規約轉換同時進行，可節省大量的設備投資，而且水電站的發電機、調速機、勵磁、機械設備等都不支持IEC61850協議，都需要做規約轉換。如國網南網在新建的變電站上要求新設備都支持IEC61850協議，但在較早的變電站做智能改造時，都是采用利用原有設備做規約轉換來節省投資。因此五凌公司開展規約轉換工作，勢在必行，而五凌公司的通信電源現只利用干接點報警信號，RS232接口并未使用，我們用該接口做規約轉換的實驗，不影響生產運行。

2 IEC61850協議和艾默生電源協議簡介

2.1 IEC61850協議簡介

IEC61850標準是電力系統自動化領域唯一的全球通用標準。變電站通信體系IEC61850將變電站通信體系分為3層站控層、間隔層、過程層。

在站控層和間隔層之間的網絡采用抽象通信服務接口映射到制造報文規范（MMS）、傳輸控制協議/網際協議（TCP/IP）以太網或光纖網。在間隔層和過程層之間的網絡采用單點向多點的單向傳輸以太網。智能電子設備（IED，測控單元和繼電保護）均采用統一的協議，通過網絡進行信息交換。

2.2 IEC61850的特點

①面向對象建模；②抽象通信服務接口；③面向實時的服務；④配置語言；⑤整個電力系統統一建模。

IEC61850建模了大多數公共實際設備和設備組件。這些模型定義了公共數據格式、標識符、行為和控制，例如變電站和饋線設備（諸如斷路器、電壓調節器和繼電保護等）。自我描述能顯著降低數據管理費用、簡化數據維護、減少由于配置錯誤而引起的系統停機時間。

2.3 五凌公司使用通信電源調查

在五凌各電廠建設期間，電廠的通信電源一般由交換機廠家提供或單獨招標，電源設備的技術水平不一，品牌較多，質量層次不齊，后期經多次技術改造，大多數通信電源都改造成維諦（原艾默生）產品，該公司產品質量可靠，遙測、遙信、遙控、遙調功能齊全，屬于電廠中設備監控功能齊全的（具體參考艾默生《SCU+監控模塊后臺通信協議》文檔），如果針對該設備進行IEC61850規約轉換，具有較強的代表性。艾默生通信電源協議簡要介紹（只針對高頻開關電源），監控內容，開關電源系統的交流配電屏數據。

遙測：一路單/三相交流輸入電壓，二路單/三相交流輸入電壓，三路單/三相交流輸入電壓（預留），單/三相輸入電流（預留），輸入頻率（預留）。

遙信：防雷故障，交流輸入開關狀態，二路交流輸入開關狀態，交流輸入停電等。

開關電源系統的整流模塊數據。

遙測：輸出電壓，輸出電流，模塊溫度、模塊限流值、交流電壓。

遙信：模塊開/關機狀態，模塊過壓/過溫/故障/保護/風扇故障/限功率/開關機/正常狀態。

遙控：開/關機。

遙調：模塊輸出電壓，模塊限流值。

3 艾默生高頻開關柜的IEC61850規約建模

3.1 IEC61850規約建模過程

五凌公司通信電源監控可分成三級：五凌集控中心監控站、廠級（發電廠中控）監控站和機房設備監控站；我們在這里主要做機房設備監控的建模工作，其它級別的建模要根據五凌公司智能化電廠的規劃統一進行，在這里就不多考慮。

3.2邏輯設備

一般通信機房通信電源配置有：交流配電柜、高頻開關電源、直流配電柜、蓄電池等。

3.3 高頻開關電源柜模型

3.3.1 交流進線檢測

（1）交流進線1#實例化為aciGGI01（交流進線測量）、gswGGI01（交流進線開關狀態）邏輯節點對象。

（2）交流進線2#實例化為aciGGI02（交流進線測量）、gswGGI02（交流進線開關狀態）邏輯節點對象。

3.3.2 交流自動切換

檢測交流切換裝置的控制邏輯，交流進線1#與交流進線2#的自動切換，實例化如下：交流自動切換裝置實例化為aasGGI01（交流自動切換）、gdsGGI01（通用雙投開關）邏輯節點對象。

3.3.3 充電裝置運行狀態檢測及控制

檢測充電裝置輸出電壓、運行狀態及充電裝置開關機、均浮充控制，實例化如下：充電裝置實例化為chmGGI01（充電模塊）、cheGGI01（充電裝置）邏輯節點對象。

3.3.4 蓄電池組檢測

檢測蓄電池組電池組電壓、電流和環境溫度。蓄電池組開關或熔斷器位置和報警信號，實例化如下：

（1）蓄電池組實例化為btgZBAT1（蓄電池組測量）、btgGGI01（蓄電池組狀態）邏輯節點對象。

（2）欠壓保護開關實例化為gswGGI03（通用開關）邏輯節點對象。

3.3.5 直流母線狀態檢測

檢測直流母線電壓、總負載電流、直流母線運行狀態與以下信號有關：母線的電壓、電流、過壓報警、欠壓報警，實例化如下：直流母線采用dbmGGI01（直流母線測量）邏輯節點對象。

4 艾默生高頻開關電源規約轉換調試及檢測

我們利用杭州杭途公司的產品iHT-COM308通信管理機，將艾默生的通信協議設置好，并導入建模文件，將設備與艾默生高頻開關電源連通調試。

詳細報告見測試文檔，至此可見我們所做IEC61850規約轉換已經成功，至此可見對五凌公司下屬所有電廠的原有設備進行規約轉換是可行的，能節省大量投資。

參考文獻

[1]SCU+監控模塊后臺通訊協議（電總）艾默生網絡能源有限公司。

[2]YD/T1363.3-2014通信局（站）電源、空調及環境集中監控管理系統。

收稿日期：2018-9-13

作者簡介：楊 輝（1973-），男，工程師，本科，主要從事通信、網絡、廣播系統檢修等工作。