基于iec+61850电能质量监测系统建模与实现

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1、拙塞銮通盔堂亟±堂焦i金毫蔓二童绪途1．1引言第一章绪论电能是现代社会中使用最广泛的能源，其应用程度是一个国家发展水平的主要标志之一。随着科学技术和国民经济的发展，电力市场逐步完善，人类对电能的需求日益增加，同时对电能质量的要求也越来越高。恶劣的电能质量对电力系统运行的不利影响并没引起人们足够的重视。从危害程度来看，某些电能质量问题的危害是破坏性的。例如，雷电波冲击、电容器和电缆线路投切时因谐波谐振而引起的过电压往往造成电气设备的绝缘和机械损坏，从而影响电力系统的正常运行；继电保护装置因谐波和负序干扰引起误动造成电网大面积停电会造成巨大的经济损失；短时的供电中断(Outage)或EgE,跌落

2、(DipOrSag)可能导致生产混乱或工业冶炼产品的大量报废甚至危害人身安全。另一方面，某些电能质量问题主要影响电气设备的性能指标【11。例如，不正常的电压和频率偏差会引起异步电机负荷的转速和功率变化，导致传动机械的效率降低，使纺织、造纸等产品的质量受到影响；谐波电流在旋转电机、输电线路、变压器等输配电设备中流通，使这些设备因产生附加损耗而过热，从而降低了这些设备的寿命或容量。因此，如何快速有效的采集、监测电网电能质量状况成为无论是供电方或是用户都十分关心和重视的问题。电力公司可以根据所得到的相关电网的电能质量数据做出判断和响应，通过有效的手段改善电网的电能质量状况。用户则可以通过所监测到的

3、电能质量状况，根据自己的实际需要对供电方提出具体要求。1。2电能质量监测体系现状目前电力系统中针对变电站内各种电子设备的通信标准并不完善，所以当前电能质量监测设备生产厂家在实现数据通信的时候，还是按照厂家专用的通信协议完成从变电站到监测中心的数据上传以及监钡4中心设备定值等信息的下发，并且在监测中心所使用的监测分析软件也要与特定的装置相对应。在实际应用中，在一个或多个变电站中，往往使用的是多个厂家的电能质量监测设备，且监测设备与对应的分析软件有很强的互赖性，这些设备由于以上原因，往往互不兼容，难以实现各种系统资源的共享，系统监测成本较高。将IEC61850引入电能质量监测装置通信中，可以将所

4、有设备置于同一通信平台下，实现不同线路监测设备的数据信息的共享，监测中心即可对多个厂家设韭应交道太堂亟±堂僮诠童蓥二童绪盈备、多条线路的同时监测与分析，提高监测管理效率。1．3IE061850通讯体系基本介绍IEC61850主要吸收了UCA2．O(UtilityCommunicationArchitecture)的研究成果，了解UCA2．0的基本内容对于深入理解IEC61850的基本原理有重大的帮助作用121。因此，本文首先对介绍了UCA2．0的基本内容，然后将UCA2．0标准与IEC61850标准进行了比较分析，以便深刻理解IEC61850的通信方法、信息建模和工程方法。UCA(Utili

5、tyCommunicationArchitecture)是由美国电力研究院(EPRI)联合ABB、SIEMENS等国际大制造商和一些大电力公司制定的公共设施通信协议体系。UCA通信协议体系提供了一个具有广泛适用性的通信协议体系，它不但能用于电力系统也能适用于自来水、煤气等公共设施行业。从1988年开始，UCA协议体系先后出了1．0版本和2．0版本。现在UCA2．0已经在北美地区广泛使用，成为一个重要的地区性标准。UCA协议体系主要由两部分组成，其中一部分是实时数据库信息交换，这部分主要定义EMS、SCADA等控制中心之间信息交换的通信规范，被称为控制中心之间的通信协议ICCP(Inter-c

6、ontrolCenterCommunicationProtoc01)，后来被国际电工技术委员会采用，成为IEC60870．6系列标准。ICCP定义了丰富数据模型及服务，能够满足各种应用的需要。另一个重要组成部分是现场设备模型，这部分主要定义变电站及配电系统现场设备的通信规范，主要描述电力系统中与通信有关的实现实时数据采集、测量及控制任务的设备的模型和行为。UCA协议体系主要有以下特点：其一，提供的模型丰富、合理。UCA协议体系使用了面向对象建模技术，对建模对象分析得比较透彻，从而得到丰富、合理，可用性强的模型。其二，使用了MMS技术。其三，互操作性强。提高设备的互操作性，使系统集成交得简单、

7、方便是UCA协议体系制定的初衷。其四，适用面广。UCA不仅适用于电力系统，也可用于煤气、自来水等公共设施领域p1。IEC61850标准吸收了UCA2．0的现场设备模型和通信技术，同时在诸多方面具备了UCA2．0没有的特性，使得IEC61850成为一个全新的国际性标准。第一，IEC61850标准定义的抽象通信接口与具体通信技术的无关：在IEC61850中，提出了抽象服务通信接口(ACSD和特殊通信服务映射(SC