基于IEC 61850的用电双向互动业务信息建模方法研究

杨晓静++杨永标++王金明++王晓东++吴子睿

摘 要：为了提高用电双向互动系统运行的稳定性、可靠性和双向互动终端设备之间的互操作性，提出了遵循IEC 61850标准，在分析双向互动业务需求的基础上，建立了双向互动系统的信息模型架构，提出了双向互动业务IEC 61850通信模型扩展方法，包括逻辑节点、数据对象、新逻辑节点命名规则、新数据命名规则和新公用数据类命名规则。通过在国家电网公司双向互动业务示范工程中的应用表明，该模型可以提高不同厂商双向互动终端设备的互操作性以及双向互动系统的管理水平。

关键词：双向互动 IEC 61850 信息模型

中图分类号：TP27 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）11（c）-0075-01

在“十二五”期间，国家电网公司发起“三集五大”体制改革，进一步明确了大营销的发展方向，智能用电技术得到了大力发展，服务体系逐步完善，各类装备研制水平逐步提高。2010年，国家电网公司先后发布了《智能用电服务体系架构研究报告》和《智能用电服务系统技术导则》，从智能用电服务双向互动内容到智能用电服务平台，进行了全面的发展指导，以加快国家电网智能用电服务系统的建设，推动智能电网的发展。

该文研究应用IEC 61850标准技术，在间隔层建立符合该标准的双向互动监控装置信息建模方法，研究双向互动装置与站控层之间遵循IEC 61850标准的信息交互，使得双向互动系统更加安全、高效，提升双向互动系统的实际应用水平以及管理能力。

1 双向互动IEC 61850模型架构

用电双向互动服务平台是大营销体系的重要组成部分。该项目中研究的用电双向互动服务平台由居民用户互动模块、大用户互动模块、现场移动作业互动模块、电动汽车互动模块、新能源互动模块等组成。下层通过双向互动数据采集与控制接口软件与各互动终端设备连接；上层通过双向互动系统集成接口适配器与用采系统、营销系统、95598系统等业务系统对接。

在通信技术和协议方面，居民双向互动业务、大用户双向互动业务、电动汽车双向互动业务、分布式发电和储能双向互动业务这些不同业务应用了光纤以太网、2G/3G网络、无线传感网、无线局域网、PLC、现场总线网等互动数据接入技术，以及Modbus、TCP/IP、CAN、Zigbee等多种异构通信协议。这些通信协议之间不具备互操作性，这样会导致用电双向互动服务平台的数据接入出现困难。

随着IEC 61850标准的推广，在数字化变电站中不同厂家的数据采集装置和保护装置均可以通过该标准进行通信，方便系统对设备的监控和保护。由于IEC 61850的这些优势，该标准在新能源发电、电动车等领域得到了扩展和应用，获得了良好的应用效果。在对业务分析的基础上，根据IEC 61850标准，提出信息分层的数据模型。从逻辑概念和物理概念上，将双向互动业务通信系统分为三个层次，即站控层、间隔层和过程层。IEC 61850定义了层与层之间的通信接口。

2 双向互动业务IEC 61850通信模型扩展方法

IEC 61850标准的核心是信息模型和建模方法，IEC 61850将实际物理设备抽象化，设备之间的通信变成信息模型之间的信息流通。在IEC 61850标准中列出的功能模型逻辑节点已可以满足在线监测的大部分功能。同时标准中还提出了逻辑节点的扩展规范，对于标准中没有列出的逻辑节点只需按照此规范扩展即可。

逻辑节点和数据的使用及扩展必须严格遵照IEC 61850的定义及扩展规定。简述于如下。

2.1 逻辑节点（LN）

首先查询IEC 61850标准，查找标准中如果有适合待建模功能的逻辑节点类，就使用该逻辑节点的一个实例及其全部必备数据，达到统一通讯的目的。

2.2 数据对象（DO）

首先查找标准中的公共数据类，有相关数据描述则全部应用，如果没有，应分为使用可选取数据、对新增数据加以编号扩展、使用IEC 61850-7-4列表中数据、依据新数据规定创建新的数据这四种方式进行分情况处理。

2.3 新逻辑节点命名规则

若没有标准的逻辑节点类适用于待建模的功能，可使用新名称创建一个新逻辑节点类。

2.4 新数据命名规则

当标准逻辑节点中，数据不够用，或新逻辑节点需要数据，若在IEC 61850中数据名可用的话，应使用该数据名。若无标准数据满足标准逻辑节点类特殊实例的需要，可创建新的数据。

2.5 新公用数据类（CDC）命名规则

对新数据名，当没有合适的公用数据类（CDC）时，现有的公用数据类可扩展，或创建新的公用数据类。

3 结语

该文结合大量文献资料与工程经验，对用电双向互动业务以及基于IEC 61850规约的双向互动装置建模过程进行了介绍和预想方案。IEC 61850规范体系在电力系统的变电站内已是标准配置。作为国家电网公司大力推广的新型用电服务业务，双向互动业务终端设计和开发过程中使用IEC 61850信息模型成为用电双向互动服务平台系统的首选，并得到广泛的应用。

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