基于IEC 61850和MMS的网络化电力远动通信的研究

为了突破电力远动系统的传统体系结构和通信模式,解决困扰电力远动通信领域多年的通信速率低、设备互操作性差及配置维护困难等问题,本文研究广域以太网、抽象的信息与服务模型、实时数据交换以及设备的描述与配置等问题,将IEC 61850、制造报文规范(MMS)与广域以太网同时应用于电力远动通信,这样变电站内部、变电站到控制中心都采用IEC 61850、MMS与以太网作为唯一的通信标准、协议与平台。 为了保障不同厂商设备的互操作,本文研究IEC 61850的公共数据类、数据类、数据集、报告与操作前选择控制等模型,提出基于IEC 61850的电力远动通信建模方法,建立电力远动通信的逻辑设备、逻辑节点以及通信服务模型。通过所构建的实验平台,进行互操作和功能测试,验证模型的正确性。 为了满足电力远动实时数据快速交换的需要,本文研究抽象通信服务接口(ACSI)与MMS的映射、OSI协议栈、抽象语法标记(ASN.1)、ASN.1 BER编解码、MMS协议机与MMS应用程序接口等关键问题,提出基于ACSI与MMS的电力远动实时数据交换方法,并自主研发面向IEC 61850应用的MMS实时通信协议,便于ACSI到MMS的映射,提高IEC 61850系统的开发效率。 为了实现智能电子设备(IED)的统一配置与管理,研究变电站配置描述语言(SCL)的对象模型与文档结构、基于SCL与可扩展矢量图形(SVG)的变电站拓扑图形表示、SCL与公共信息模型(CIM)的协调与转换等问题,提出基于SCL/SVG/CIM的设备远程配置方法。该方法采用与电力远动实时通信相同的IP广域网络,通过传送统一的SCL配置描述文档,在控制中心对常规IED与IEC 61850 IED进行网络化的远程配置,并能对CIM模型库及SVG图形库进行更新。 针对常规IED与IEC 61850 IED的互联和互通问题,本文研究基于IEC 61850/MMS通信网关的远动通信方法,设计IEC 61850/MMS通信网关的软件结构,提出IEC 60870-5、CDT与IEC 61850之间的协议转换方法,解决现有远动系统到基于IEC 61850/MMS的新型远动系统的平稳过渡这一难题。基于上述研究成果开发的基于IEC 61850/MMS的新型网络化电力远动系统,首次通过在某地区电网进行的工业现场试验,验证相关理论研究成果的正确性和实现方案的可行性。