【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 電站層的設(shè)施主要包括以下幾個(gè)部分：計(jì)算機(jī)（含有數(shù)據(jù)庫）、作員工作臺(tái)、遠(yuǎn)方通信接口等。間隔層設(shè)施又包括如下的幾個(gè)部分：每個(gè)間隔的控制、維護(hù)抑或是監(jiān)視單元 。較具有代表性的過程層設(shè)施則有如下幾個(gè)主要設(shè)施：遠(yuǎn)方I/O、智能傳感器及其相關(guān)的執(zhí)行器等。 我國 IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用歷程 20xx 年國際電工委員會(huì)第 57 技術(shù)委員會(huì) (電力系統(tǒng)管理及其相關(guān)信息交換 )便確立并頒行了 IEC 61850 體系的標(biāo)準(zhǔn) (變電站通信網(wǎng)絡(luò)及其系統(tǒng) )[5]。當(dāng)然，早在本世紀(jì)的開始（ 20xx 年），國內(nèi)的許多專家便開始聚焦于 IEC61850 系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，并撰寫了相關(guān)的文章來加以研究，對(duì)于 IEC 61850 標(biāo)準(zhǔn)的深入推廣以及相關(guān)體系的標(biāo)準(zhǔn)化都起到了推動(dòng)的作用 [610]。 《 DL/T860 變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)》是這方面的一個(gè)典例。全國電力系統(tǒng)控制及其通信標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)采用了與 IEC 61850 系列國際標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的內(nèi)容來進(jìn)行制定。其具體的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容包括 10 個(gè)主要的部分，一共有 14 個(gè)分冊(cè) [11]。當(dāng)條例制定好之后，就于 20xx 年開始逐漸地在全國范圍內(nèi)推。其中最后的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)《 DL/T860 變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)第 6 部分：與變電站有關(guān)的 IED 的通信配置描述語言》也通過了相關(guān)單位的確定，并開始在全國范圍內(nèi)推廣實(shí)施。 國內(nèi)的相關(guān)專家也對(duì)數(shù)字化變電站技術(shù)以及 IEC 61850 標(biāo)準(zhǔn)引起了關(guān)注，并積極地開展 相關(guān)的討論來確保其順利地展開、實(shí)施。譬如，國家電力調(diào)度通信中心便積極著手地組織相關(guān)的專家來開展關(guān)于變電站的科研項(xiàng)目活動(dòng)，同時(shí)也包括了相關(guān)的科研組織機(jī)構(gòu)、生產(chǎn)廠家以及檢測(cè)機(jī)構(gòu)等，進(jìn)而在 IEC 61850 互操作方面獲得了一定的成效，有效地將 IEC61850 進(jìn)一步地向前推動(dòng)發(fā)展，加快其制度的建設(shè)、發(fā)展的步伐。自從 20xx 年起，與國際標(biāo)準(zhǔn) IEC 61850 性質(zhì)相關(guān)的國內(nèi)DL/T860 系列標(biāo)準(zhǔn)逐步地在全國范圍內(nèi)推廣頒行。 61850標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容 早在上個(gè)世紀(jì)的 90 年代，歐洲以及美國便開始著手分 析關(guān)于數(shù)字化變電站標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)內(nèi)容，同時(shí)制定了相關(guān)的條例內(nèi)容。由于 2 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容并不會(huì)完全地一致，肯定會(huì)存在著一些沖突，因此，需要顧及到 IEEE 以及 IEC 之間的協(xié)調(diào)性，在 IEC 方面，需要基于 數(shù)據(jù)模型及其服務(wù)的基礎(chǔ)上來加以實(shí)施展開，并將對(duì) UCA 研究的結(jié)果納入 IEC 標(biāo)準(zhǔn)體系，從而建立起相應(yīng)的 IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)體作者簡(jiǎn)介 10 系內(nèi)容。 IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)可以從如下的幾個(gè)方面加以論述： （ 1）功能建模 就變電站自動(dòng)化通信體系本身所具有的通信性能（ PICOM）著眼，對(duì)其相關(guān)的功能模型涵義（ Part 5）展開了相關(guān)的界定 。 （ 2）數(shù)據(jù)建模 在基于面向?qū)ο蟮幕A(chǔ)上，對(duì)客戶機(jī) /服務(wù)器結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)模型（ Part73/4）進(jìn)行了相關(guān)涵義的界定。 （ 3）通信協(xié)議 對(duì)數(shù)據(jù)訪問機(jī)制（通信服務(wù)）以及向通信協(xié)議棧做了相關(guān)定義的映射，譬如，采用將抽象通信服務(wù)接口映射運(yùn)用到變電站層與間隔層之間的網(wǎng)絡(luò)之間，映射的結(jié)果為 MMS（ IEC6185081）。同時(shí)，間隔層與過程層之間也同樣存在著相類似的關(guān)系，即網(wǎng)絡(luò)映射成串行單向多點(diǎn)抑或是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸網(wǎng)絡(luò)（ IEC6185091）抑或是映射成基于 標(biāo)準(zhǔn)的過程總線（ IEC6185092） （ Part72， Part8/9）。 （ 4）變電站自動(dòng)化體系工程以及吻合度性能檢測(cè) 在分析 XML（ Extensible Make up Language）結(jié)構(gòu)化語言（ Part 6）的前提下，對(duì)變電站自動(dòng)化體系結(jié)構(gòu)的拓?fù)湟约?IED 結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)展開相關(guān)的描繪。同時(shí)為了達(dá)到檢驗(yàn)的互操作性目的， Part10 又對(duì) IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)吻合度展開了必要的檢測(cè)工作。 IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的主要特點(diǎn) IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)的核心特征有以下幾點(diǎn)： （ 1）信息分層 變電站通信網(wǎng)絡(luò)以及系統(tǒng)協(xié)議 IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)草案 均對(duì)變電站內(nèi)部的信息分層展開了必要的涵義界定，包括邏輯方面的涵義以及物理方面的定義 2 個(gè)主要的部分。變電站的通信體系可以劃分為 3 個(gè)層次結(jié)構(gòu)：變電站層、間隔層以及過程層。此外，對(duì)于層與層之間出現(xiàn)的通信接口也做了必要的涵義界定。 （ 2）在分析面向?qū)ο蠡A(chǔ)上對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象做好必要的統(tǒng)一建模工作 在具體建模的過程中， IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)的是面向?qū)ο螅⒆龊昧吮匾幕诳蛻魴C(jī) /服務(wù)器結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型的分析工作。 每個(gè) IED 的 數(shù)量既有單個(gè)的數(shù)量，同時(shí)也還有多個(gè)的數(shù)量。而單個(gè)服務(wù)器之中又包含了數(shù)量不等的邏輯設(shè)施。邏輯設(shè)施含納了邏 輯節(jié)點(diǎn)，邏輯節(jié)點(diǎn)之中又容納了邏輯數(shù)據(jù)的對(duì)象。數(shù)據(jù)對(duì)象的組成又包含了由數(shù)據(jù)屬性所組成的公用數(shù)據(jù)類的命名例子。 IED 還具有充當(dāng)客戶的重要地位。因此，客戶在具體使用的過程中，能夠經(jīng)由抽象通信服務(wù)接口（ ACSI）以及服務(wù)器通信來對(duì)相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行搜尋。 （ 3）數(shù)據(jù)自描述 IEC 608705 系列標(biāo)準(zhǔn)在對(duì)相關(guān)測(cè)試的數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問的時(shí)候，主要采取的是基于點(diǎn)的描繪途徑，而 IEC60850 標(biāo)準(zhǔn)則不然，其采取的方法主要是面向?qū)ο蟮淖悦枋?。在采用 “ 面對(duì)點(diǎn) ” 數(shù) 據(jù)描述途徑的過程中，需要注意的是信息傳輸?shù)倪^程中，應(yīng)該首先使得雙方都能夠 挑選出檢測(cè)的數(shù)據(jù)庫，做好必要的對(duì)號(hào)入座工作，其目的在于及時(shí)性地對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)施的狀態(tài)加以反映。在確定好雙方的協(xié)議之后，如若要添加一些相關(guān)的信息，則應(yīng)該對(duì)協(xié)議相關(guān)的內(nèi)容做好及時(shí)的修改工作。在具體進(jìn)行的過程中，需要留意到時(shí)間與資金等因素可能對(duì)其產(chǎn)生的影響。 由于科學(xué)技術(shù)的日新月異，電力市場(chǎng)在不斷地完善，相應(yīng)的變電站自動(dòng)化水作者簡(jiǎn)介 11 平也在進(jìn)一步地強(qiáng)化，新信息的數(shù)量也在不斷地充實(shí)到相應(yīng)的變電站之中。因而，原先的數(shù)據(jù)描述途徑已經(jīng)和新的變化功能現(xiàn)象不相吻合，新的功能也無法發(fā)揮其應(yīng)有的作用。而所謂的“面向?qū)ο?的數(shù)據(jù)自描述”實(shí)際上是基于數(shù)據(jù)源的前提下來對(duì)數(shù)據(jù)做好相關(guān)的自我描繪，進(jìn)而通過對(duì)方的接收工作而獲得必要的說明結(jié)論，而無需工程物理量對(duì)應(yīng)以及標(biāo)準(zhǔn)改變等相關(guān)的內(nèi)容。數(shù)據(jù)本體具有鮮明的詮釋性特點(diǎn)，這也正好說明了在具體的傳輸過程中，無需考慮到預(yù)先定義的約束性條件，進(jìn)而對(duì)數(shù)據(jù)在管理及其修護(hù)方面達(dá)到目的。相關(guān)的數(shù)據(jù)自描述方式主要有如下的幾個(gè)： a、 IEC 61850 對(duì)象名稱 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)采用設(shè)施名、邏輯節(jié)點(diǎn)名、實(shí)例編號(hào)以及數(shù)據(jù)類名的對(duì)象名做好了必要的命名原則方式涵義的界定工作。 b、 IEC 61850 通信服務(wù) 面向?qū)ο笕耘f是主 要的研究途徑，對(duì)對(duì)象之間所采取了必要的通信服務(wù)工作，譬如，對(duì)對(duì)象值的通信服務(wù)展開相關(guān)數(shù)據(jù)的獲得及其設(shè)置工作，獲得必要的對(duì)象名列表的通信服務(wù)及其相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)象值列表的服務(wù)等工作。 （ 4）抽象通信服務(wù)接口（ ACSI） 在 IEC 61850 標(biāo)準(zhǔn)體系中，對(duì)變電站內(nèi)信息傳輸所應(yīng)該有的通信服務(wù)做好涵義的界定工作 ，并積極地 構(gòu)建起相 應(yīng)的抽象通 信服務(wù)接 口（ Abstract Communication Service Interface, ACSI）。 IEC 6185072 對(duì)所必需的通信服務(wù)結(jié)構(gòu)體系做好了必要的模型建構(gòu)，諸 如服務(wù)器、邏輯設(shè)施、邏輯節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)及其數(shù)據(jù)集等多種類型的模型結(jié)構(gòu)。經(jīng)由ACSI 途徑之后，其途徑可由通信服務(wù)映射到（ Specific Communication Service Map, SCSM）映射到匹配的具體協(xié)議棧。諸如制造報(bào)文規(guī)范（ Manufacturing Message Specification, MMS）便是其中較為明顯的典例之一。 在采用 ACSI 以及 SCSM 等方法的基礎(chǔ)上， IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)有效地達(dá)到了一定的穩(wěn)固性目的，并有效地對(duì)未來網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)發(fā)展之間可能存在的沖突做好了必需的解決工作，也 就是說，只需對(duì) SCSM 做好必要的改動(dòng)工作，而并不需要對(duì)ACSI 做必要的修改工作，即可以達(dá)到一定的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)效果。 數(shù)字化變電站包括了幾項(xiàng)不同的內(nèi)容及其設(shè)施，諸如電子式互感器、智能化一次設(shè)施以及網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)施，同時(shí)，也是這些設(shè)施能夠通過 IEC 61850 通信協(xié)議上展開具體的分層構(gòu)建過程，進(jìn)而完成智能化電子設(shè)施之間間在信息上的分享以及互操作的目的。 變電站自動(dòng)化體系主要包括監(jiān)視、控制以及繼電保護(hù)等三項(xiàng)， IEC61850 又在此基礎(chǔ)上提出了關(guān)于信息分層的涵義。從邏輯上 以及還物理定義的角度分析，數(shù)字化變電站的通信體系可以具體劃分為分 3 個(gè)層次，也就是變電站層、間隔層以及過程層 [12]。 變電站各個(gè)層次之間的關(guān)聯(lián)均在串行通信的前提下所構(gòu)建，而過程層和間隔層之間的串行通信通常又被譽(yù)為過程總線通信。過程層以及過程總線通信定義的提出，可以說是 IEC 61850 突破了原先慣常的通信協(xié)議體系（如），獲得了新生。 過程總線上的數(shù)據(jù)通信的分類較多，且在不同的運(yùn)行機(jī)制下凸顯出不同的運(yùn)輸模式，同時(shí)也有不同的傳輸速度及其優(yōu)先程度及其順序。在整個(gè)傳輸?shù)倪^程中，采樣值以及保護(hù)跳閘命令又是最 為關(guān)鍵性的 2 個(gè)類型。研究這 2 個(gè)方面的信息內(nèi)作者簡(jiǎn)介 12 容具有一定的意義 [13]。 過程總線通信實(shí)現(xiàn)的前提 過程總線新定義的提出實(shí)際上是和高壓設(shè)施所應(yīng)有的技術(shù)之間存在著互為一體的關(guān)系。 （ 1）電子式電流 /電壓互感器 電磁式互感器存在著飽和、鐵磁諧振過電壓、絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜等不足之處，因此與日益發(fā)展的電力體系結(jié)構(gòu)之間難以成為統(tǒng)一的模式結(jié)構(gòu)。 為了解決好這個(gè)問題，相關(guān)的專家學(xué)者展開了相關(guān)的研究工作，并獲得了一些成效。在分析電子式互感器處于高壓部分有無電源的基礎(chǔ)上，將其大致劃分為無源型以及有源型 2 類。其中，無源型電 子式互感器主要有基于法拉第效應(yīng)磁光變換原理以及普拉克效應(yīng)電光變換原理，主要針對(duì)的是雙折射以及光學(xué)材料溫度穩(wěn)定性的問題；而有源型電子式互感器則主要含納了無鐵心的空心線圈電流互感器、電阻分壓以及阻容分壓的電壓互感器等類型。 做好電子式互感器的保護(hù)、檢測(cè)等工作，同時(shí)相關(guān)的設(shè)施也能夠從多處生產(chǎn)方來獲取，因此，需要做好相關(guān)設(shè)施的數(shù)字化接口通信的標(biāo)準(zhǔn)工作。它在整個(gè)電子式互感器的應(yīng)用中占據(jù)著不可忽視的重要作用。 （ 2）智能化斷路器 利用微機(jī)、電力電子技術(shù)以及新型傳感器成立新的斷路器二次系統(tǒng)是高壓斷路器技術(shù)的發(fā)展潮流，從而 開發(fā)出新類型的智能斷路器。 智能化斷路器的主要特征包括如下的幾個(gè)方面：譬如微機(jī)監(jiān)控、電力電子組成了相關(guān)的執(zhí)行結(jié)構(gòu)，具體可按照電壓波形來對(duì)跳、合閘進(jìn)行掌控，科學(xué)合理地掌握跳、合閘等過程的具體時(shí)間；新型傳感器和微機(jī)相結(jié)合，在運(yùn)作數(shù)據(jù)的過程中，保證一定的獨(dú)立性，從而對(duì)相關(guān)的檢測(cè)設(shè)施做好必要的故障預(yù)報(bào)工作；在基于傳感器技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)高壓設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)做好必要的記錄、分類以及評(píng)估的工作，從而為相關(guān)的設(shè)施做好必要的維護(hù)、維修工作，提供必需的決策內(nèi)容 [14]。同時(shí)，應(yīng)該有效地監(jiān)測(cè)好相關(guān)的信息數(shù)量，盡量達(dá)到最大化的目的， 并盡量使得判定的途徑多元化，綜合性地采用監(jiān)控的方式以及專家人工智能的方式來對(duì)故障的方位做好準(zhǔn)確的方位界定工作。此外，網(wǎng)絡(luò)的連接技術(shù)也是不可或缺的一個(gè)重要方面，將相關(guān)的信息進(jìn)行整體性地分享，其