日期:

2020年11月15日,星期日

电力系统自动化数据建模中的IEC 61850逻辑节点和数据类

 

现代变电站自动化分层控制 


在现代电力系统自动化体系结构中,可以使用IED(智能电子设备)消除涉及RTU,PLC,计量设备和仪表变压器的硬接线的冗余连接。为了实现此目标,电气工程师需要知道如何使用IEC 61850进行数据建模。 


IEC 61850中的数据建模首先考虑一个包含以下各层的框: 




1.第一层是直接连接到网络地址的物理设备。  


2.第二层是逻辑设备,即IED。不同的制造商具有不同型号的IED,它们可以在变电站自动化中执行组合功能,即计量,控制,监视,保护和通信。 

西门子IED


3.第三层是逻辑层,可以将其视为抽象数据对象和IEC 61850面向对象虚拟模型的主要元素。这由标准化数据和数据属性组成。 IEC 61850定义了ACSI,它创建独立于任何协议的对象和服务。这实现了分层的类别模型,其中可以从通信网络访问所有类别信息,在这些类别上运行的服务以及关联的参数。 

IEC 61850中有13个逻辑节点可用。

逻辑上 节点组

组 代号

系统逻辑节点

L

保护功能

P

保护相关功能

R

监督控制

C

通用参考

G

接口和归档

I

自动控制

A

计量与测量

M

开关柜

X

仪表变压器

T

电源变压器

Y

进一步的电力系统设备

Z

感测器

S




4.第四层是数据类。在这种情况下,将13个逻辑节点组扩展为86个数据类。  




每个组进一步细分为逻辑节点。有86种不同的类型 定义的逻辑节点数。这些都由代表某些内容的数据组成 特定于应用程序的含义,旨在提供单独的数据子类别 (此处使用术语的诗意许可)。例如, 保护功能组包括27个不同的逻辑节点,其中一些是 以上所列。为了将其映射到现实世界中,来自带有21和51的保护继电器的数据 元素将分别映射到PTOC和PDIS逻辑节点


5.第五层是数据。 86种数据类别进一步扩展到总共355种数据。 




在61850系统中访问数据类似于在普通IT中访问数据 Windows资源管理器中的网络基础结构,用户将浏览网络直到找到数据源。  

例如,负责HMI的人希望在一行上为CB符号设置动画 diagram: 
  • CB1由IED1控制和监视,因此他们将浏览网络直到 逻辑设备已找到。
  • 他们将需要足够的61850术语知识来知道XCBR LN是 与CB的状态相关联,然后深入了解“folder”

下图显示了数据建模的示例。在此过程中,左侧的物理设备(一个简单的馈线)由一个断路器组成,该断路器的线路上装有CT和VT。因此,右侧IED 1和IED 2中的2个IED可以如图所示执行。例如,在IED 1中,通过逻辑节点数据类XCBR对断路器建模,而在同一IED中,还有另一个用于测量MMXU的设备。 上面的IED中包含的数据类可以组合在一起,以根据期望的结果(由设计者或程序员)执行特定的功能。





下图显示了有关将物理世界解释为虚拟世界的更全面的详细信息,涉及IEC 61850中的逻辑节点和数据类。 




图释 图释

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