基于IEC61850 & SCL的牽引變電所建模描述

張紅生

【摘 要】隨著數字化變電站和高速鐵路技術的發(fā)展，為滿足高鐵對供電系統(tǒng)的新的更高的要求，牽引變電所數字化進程勢在必行。國際電工委員會制定的變電站通信和網絡協(xié)議IEC61850為適用于數字化變電站的唯一國際標準，本文所討論的基于IEC6185&SCL的變電所建模描述方法可以為今后牽引變電所的數字化改造工程提供一定的借鑒?；谧冸娬就ㄐ藕途W絡協(xié)議IEC61850，對牽引變壓器保護IED進行了功能分解，對其進行建模和SCL描述。參照IEC61850-6部分定義的變電站配置語言SCL，并以上述建模描述為例完成了牽引變電所SCD文件的配置。

【關鍵詞】電氣化鐵路；牽引變電所；IEC61850；建模；SCL描述

0 引言

當今，基于IEC61850的變電站數字化技術在電力系統(tǒng)領域發(fā)展迅速，國內業(yè)已建成上百座基于該標準的數字化變電站[1]。牽引變電所作為一種特殊形式的變電站，在電氣化鐵路中的地位舉足輕重，是整個電氣化鐵路運行的中樞，現代高速鐵路對牽引供電系統(tǒng)提出了更高的要求。為順應發(fā)展趨勢，提高牽引供電技術水平，對傳統(tǒng)牽引變電所進行數字化改造勢在必行。完成了基于IEC61850的IED建模工作，通過創(chuàng)建SCL文檔及對其進行分析，完成了牽引變電所的數字化配置工作，對日后牽引變電所數字化改造工作提供了一定的借鑒。

1 變電站配置語言SCL應用分析

1.1 SCL簡介

SCL是基于可擴展標記語言XML1.0（Extensible Mark-up Language），用于變電站設備描述和配置的語言。它描述了變電站中與通信相關的智能電子設備IED（Intelligent Electronic Device）結構參數、通信系統(tǒng)結構、開關間隔（功能）結構以及他們之間關系的文件格式[2]，同時也描述了變電站系統(tǒng)和變電站網絡通信拓撲結構的配置，最終目標是在不同廠商的配置工具間交換系統(tǒng)的配置信息，在應用側屏蔽裝置的差異性[3]，實現互操作。

1.2 SCL文件分類及配置過程

1）ICD文件：描述了IED的基本數據模型及服務；

2）SCD文件：描述了所有IED的實例配置和通信參數、IED之間的通信配置以及變電站一次系統(tǒng)結構，信號聯系等信息；

3）SSD文件：描述了變電站一次系統(tǒng)結構以及相關的邏輯節(jié)點；

4）CID文件：IED實例配置文件，每個裝置一個。

IEC61850-6所描述的SCL的配置過程如圖1所示。

圖1 SCL配置過程信息流動參考

2 牽引變壓器保護IED建模

2.1 保護IED的功能分解

基于IEC61850的牽引變壓器保護功能的實現采用面向對象的設計思路、功能分層自由分布、統(tǒng)一數據的建模技術[4]。如圖2所示為IED功能實現過程。

圖2 IED功能實現過程

根據IEC61850標準，IED分層信息模型自上而下分為4級，依次為：服務器Server、邏輯設備Logical-Device、邏輯節(jié)點Logical-Node和數據Data，上一級的類模型由若干個下一級的類模型聚合而成，位于最底層的Data類由若干數據屬性DataAttribute組成。

牽引變壓器的保護分為主保護和后備保護，參照IEC61850-5部分的定義，主保護按功能可分為差流速斷保護PTOC、二次諧波閉鎖的比率差動保護PDIF和高壓側失壓保護PTUV；后備保護按功能可分為高壓側三相過電流保護PTOC1、低壓側α相過電流保護PTOC2、低壓側β相過電流保護PTOC3、零序過電流保護PTOC4、零序過電壓保護PTOV1、反時限過負荷保護PTTR和低壓側過電壓保護PTOV2。據此，可得牽引變壓器主保護和后備保護的對象模型分別如圖3和圖4所示[5]。

圖3 牽引變壓器主保護對象模型

圖4 牽引變壓器后備保護對象模型

2.2 基于SCL的牽引變壓器保護IED配置描述

參照IEC61850-6部分，SCL文檔結構可分為：頭（Header）、變電站（Substation）、通信（Communication）、智能電子設備（IED）和數據類型模板（DataTypeTemplates）。上節(jié)已經給出牽引變壓器保護IED的對象模型，則可以寫出其IED部分的SCL文檔如下[6-9]：

至此，SCD文件結束，其具體配置情況如表1所示。

表1 SCD文件配置情況

4 結束語

IEC61850-6部分定義的基于XML的變電站配置語言SCL能夠清晰直觀的描述變電所以及其中裝置的配置信息，使（下轉第156頁）（上接第154頁）得不同設備廠商的IED之間能夠共享信息，實現互操作。本文首先基于IEC61850對牽引變壓器保護IED進行功能分解并建立起對象模型，而后使用SCL對其進行詳細的配置描述，最后以考慮系統(tǒng)只集成牽引變壓器保護IED為例，給出了詳細的SCD文件，完成了變電所的配置描述。

牽引變電所的數字化是一個長期的過程，技術的成熟度和方案的可行性還要根據工程實際應用逐步完善?？梢灶A見，數字化技術必然能夠為牽引變電所自動化系統(tǒng)的發(fā)展帶來更加廣闊的前景[10]。

【參考文獻】

[1]陳安偉，朱松林，樂明全，朱炳銓.IEC61850在變電站中的工程應用[M].北京：中國電力出版社，2012.

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[5]DL/T860.5-2006《變電站通信網絡和系統(tǒng) 第5部分：功能的通信要求和裝置模型》[Z].

[6]DL/T860.6-2006《變電站通信網絡和系統(tǒng) 第6部分：與智能電子設備有關的變電站內通信配置描述語言》[Z].

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[10]王繼來.牽引變電所數字化系統(tǒng)技術方案的研究[J].電氣化鐵道，2010（03）：22-24，27.

[責任編輯：陳雙芹]