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相对于变电站自动化系统,配电自动化系统的结构、功能、通信要求都有所不同。故IEC61850应用于配电自动化系统时,在信息模型、通信服务、工程配置等方面都需要进行相应的补充、完善。
2、数据模型
目前,还没有建立起完整的面向配电网监控与保护控制应用的信息模型,为此IECTC57已经启动了将IEC61850扩展到智能配电网领域的工作,正在起草90-6(TR),主要解决IEC61850用于配电自动化系统的数据模型、通信映射和工程配置等技术问题。
现有的IEC61850第二版定义了170多个逻辑节点(LN),这些LN覆盖了大部分配电自动化应用需求,可以满足基本的数据采集与监控(SCADA)功能,但是在短路故障指示、故障隔离等功能上没有相应的逻辑节点满足其功能要求。文献[4]研究了智能配电终端中的馈线终端(FTU)和变压器终端(TTU)的信息模型;文献[5]建立了小电流接地故障相关的LN;文献[6]对故障定位、自动隔离与非故障区段恢复供电功能进行了模型扩展,提出了相应的LN;文献[7]研究了分布式能源智能监控终端的信息模型。通过这些研究,对IEC61850标准中未定义的配电自动化功能逻辑节点逐步进行了补充、完善。
3、通信服务映射
通信服务的映射是应用IEC61850的关键技术之一。对于变电站自动化系统,目前采用的是将IEC61850抽象通信服务接口(ACSI)映射到制造报文规范(MMS)。MMS能够支持所有的ACSI服务,但实现起来较复杂,对通信网络和STU软硬件资源要求高。对于配电网监控与保护控制应用,将ACSI映射到IEC60870-5-101/104协议上的方式,则可以较好的满足要求。TC57发布的IEC61850-80-1定义了该映射,由于IEC60870-5-101/104协议的限制,该映射不能支持所有的ACSI服务,所以该映射不支持信息模型的传输。为实现信息模型的传输,可以采用WebService、文件传输或扩展IEC60870-5-101/104协议,目前的趋势是采用将部分ACSI映射到WebService的方式,IEC61850-80-2定义了该映射。
4、馈线拓扑信息的表达
对于配电网集中控制方式,STU将测量信息上传主站并由主站进行决策,馈线的拓扑由主站建立、维护和使用,现场STU不需要拓扑信息。而对于分布式控制应用,STU之间通过对等通信交互测量信息后,需要根据相应馈线的拓扑进行决策并发出控制命令。例如,在分布式馈线自动化(FA)的故障定位、隔离中,控制器必须明晰本地开关与哪些开关相邻,据此获取相邻开关的故障检测信息,进而判断故障区间并隔离。其中,开关的相邻关系是配电网拓扑的基本单元,单独或组合使用它,能够获得分布式控制应用所需的拓扑信息。支持分布式控制应用的终端必须使用包含邻域拓扑信息的配置文件,预先配置相邻的一次拓扑及IED接口信息。
4.1邻域拓扑信息
不同的分布式控制应用对馈线拓扑的需求程度不同,不可能依据多样化的功能对一个终端配置多重拓扑信息。对于一条馈线,其一次设备的拓扑模型见图1,线路可以由断路器、线路、开关等的LN及连接节点进行表达。如果定义从电源侧开始的开关或断路器到下一级的开关连接点为最小的拓扑单元,则整个馈线可以由多个拓扑单元的组合来表示。
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