数字化变电站中的通信网关王德文,朱永利,邸剑,翟学明(华北电力大学计算机科学与技术学院,河北省保定市071003摘要:在数字化变电站的建设和改造过程中,基于IEC61850的变电站自动化系统与现有系统之间必然存在一个过渡期。为了解决新系统与现有系统的兼容问题,提出了一种数字化变电站中常规智能电子设备的接入方案,设计了一种IEC61850通信网关,包括配置工具、协议转换器、数据采集过滤器、IEC61850和过程控制对象链接与嵌入(OPC客户/服务器等软件模块。另外,基于上述方法开发了一个原型系统,通过测试验证了所采用方案的可行性。关键词:数字化变电站;IEC61850;变电站自动化系统;智能电子设备;通信网关:TM764;TM73收稿日期:2008207225;修回日期:2008209216。国家自然科学基金资助项目(60574037。0引言数字化变电站是遵循IEC61850标准采用电子式互感器、智能化开关等智能化的一次设备和网络化的二次设备分层构建,实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站,已经在国内外成为变电站自动化技术的发展方向[122]。国外基于IEC61850,多个数字化,取得了一定的经验,并先后进行了多次IEC61850的互操作试验,取得了重大进展[3]。从总体上看,国内数字化变电站系统的应用和实施尚处于探索、起步阶段,能够满足要求、可推广应用的智能一次设备很少,光电互感器、智能开关设备、合并单元、状态检测和通信网络技术的推广应用还需攻克一些技术难题[4]。因此,在相对成熟的变电站层和间隔层,推广IEC61850标准的实施,实现不同厂家智能电子设备(IED之间的互联和互操作应是数字化变电站在现阶段实现的目标。虽然基于IEC61850的变电层和间隔层IED正在逐步推出,但是,现有的变电站自动化系统仍然在使用不遵循IEC61850的各种常规IED和协议,实现这些现有IED和协议到IEC61850的整体替换代价很大,今后较长时间内将是非IEC61850系统和IEC61850系统共存的过渡时期[528]。在这个过渡阶段,如何推进IEC61850系统的实际应用,又能保障现有系统到IEC61850系统的平稳过渡,是迫切需要解决的一个难题。常规IED,IEC61850,IED纳入,IED之间的,IEC61850设备61850平稳过渡的问题,可以满足过渡期内数字化变电站建设和改造的实际工程需要。1数字化变电站中常规IED的接入方案数字化变电站自动化系统的主要功能有控制、监视、设备及其馈线保护,以及系统配置、通信管理、软件管理等维护功能,IEC61850从逻辑上将系统的功能分配在3个层次上,即变电站层、间隔层和过程层。在数字化变电站中,要求数据采集与监控(SCADA系统支持IEC61850,继电保护装置和间隔测控单元必须是遵循IEC61850的IED,这样才可以实现间隔层与变电站层之间、间隔层与过程层之间、间隔内部与间隔之间保护和控制数据的交换。在以IEC61850为基础的数字化变电站的建设、改造过程中,需要解决IEC61850的IED与IEC6087025装置的互联和互通问题。本文在变电站层和间隔层采用通信网关的方法对非IEC61850IED、远程终端单元(RTU和SCADA系统进行封装,实现现有系统与IEC61850系统的连接,如图1所示。通信网关的应用可以分为2种情况:1常规保护测控装置与IEC60870252101/103等传统协议在变电站自动化系统中已经得到了广泛的应用。在间隔层采用间隔网关对常规的保护和测—35—第33卷第4期2009年2月25日Vol.33No.4Feb.25,2009控装置进行封装,将IEC60870252101/103等传统协议转换为IEC61850通信协议,将其变成一个能够提供IEC61850服务的IED,这样,就能够在IEC61850体系下实现主机或IED之间直接、快速、准确、自由的信息交换。图1数字化变电站中常规IED的接入方案Fig.1ConnectionschemeforconventionalIEDindigitalsubstation2调度中心与变电站之间的信息传输采用IEC60870252101/104等传统电力远动协议兼容目前的调度自动化系统,网关将IEC61850IEC61850设备直接按照IEC61850的技术体系来设计与开发,不需要考虑对现有非IEC61850设备和协议的支持,一旦条件成熟,很容易将常规开关、互感器直接更换为智能开关和光电互感器,无须改变IEC61850的通信网络和体系结构。因此,通信网关无疑是解决现有系统到IEC61850系统之间平稳过渡这一难题的一个切实可行的方法。2IEC61850通信网关的设计本文所...