（电力系统及其自动化专业论文）基于iec61850的变电站配置研究与工具开发.pdf

西华大学学位论文独创性声明 作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究 工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外， 本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请 学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献 均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文作者签名：王国详 日期： z ol o 6 1 指导教师签名：弓各粤 日期 ；m 匆i 西华大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，在校 攻读学位期间论文工作的知识产权属于西华大学，同意学校保留并向国家 有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，西 华大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采 用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。( 保密的论文在解 密后遵守此规定) 学位论文作者签名：王风罕指导教师签名：芗春璺 日期：2 , oi o f日期 二9j 。乒 西华大学硕士学位论文 摘要 变电站内通信网络和系统标准i e c 6 1 8 5 0 是目前关于变电站通信的最新国际标 准，它代表了变电站自动化系统的最新发展方向。i e c6 1 8 5 0 系列标准引起了全世界 范围内电力行业的广泛关注，已经成为新变电站上马和旧变电站改造的主要指导标准 之一。 i e c 6 1 8 5 0 标准的目标在于形成一个标准的开放式变电站自动化通信体系，使来自 不同制造厂商的i e d ( 智能电子设备，i n t e l l i g e n te l e c t r o n i cd e v i c e ) 之间具备良好的 互操作性，以减少重复投资和降低维护成本。 i e c 6 1 8 5 0 标准的核心技术之一就是采用变电站配置语言s c l ( s u b s t a t i o n c o n f i g u r a t i o nl a n g u a g e ) 对变电站的设备和功能进行统一描述。变电站自动化系统的 配置描述对变电站的安全稳定运行非常重要，标准中将变电站配置描述分为i e d 配置 和变电站系统配置两个相互联系的配置过程，原则上可以分别开发i e d 配置器和系统 配置器，也可以将两类配置功能综合起来开发通用型配置工具。虽然目前国外一些厂 家已经推出了一些用于变电站配置的软件产品，如a s e 公司的v i s u a ls c l 和k a l k i 公司的s c l m a n a g e r 等，都能够实现i e d 配置和系统配置的部分功能，但是变电站配 置工具的工程化仍需开发，尤其是国内市场，对此还有很大的需求。 本文首先介绍了i e c 6 1 8 5 0 标准的制定和国内外对该标准的研究应用情况，然后对 标准的内容章节做了简要介绍，讨论了i e c 6 1 8 5 0 的主要技术特征，并对标准第二版 修订的最新进展做了概括总结。本文着重讨论了变电站配置的理论基础，主要涉及变 电站配置描述语言s c l 的语法结构，变电站通信结构中各组成部分的信息模型，并结 合实例探讨了变电站配置的一般方法。在此理论指导之下，本文进行了符合i e c 6 1 8 5 标准的变电站配置工具的开发工作，在充分分析了配置工具应具备的功能的基础上， 在w i n d o w s 编程环境中开发出一套通用型s c l 配置工具，最后应用该配置工具对具 体实例进行了i e d 配置，通过验证，该配置工具完全符合i e c6 1 8 5 0 标准的要求。 关键词：i e c 6 1 8 5 0 标准；变电站配置；s c l ；配置工具 基于i e c 6 1 8 5 0 的变电站配置研究与工具开发 a b s t r a c t t h ei e c 6 1 8 5 0s t a n d a r d ，d e s i g n e db yi e ct c 5 7i st h en e w e s ti n t e r n a t i o n a ls t a n d a r do n s u b s t a t i o na u t o m a t i o n n a m e dc o m m u n i c a t i o nn e t w o r k sa n ds y s t e mi ns u b s t a t i o n s ，i t s t a n d sa st h et r e n do ft l l es a s a n di ti st h en e w e s td e v e l o p m e n to fs u b s t a t i o na u t o m a t i o n s y s t e m t h ew o r l d w i d ee l e c t r i c a lc o r p o r a t i o n sa r ep a y i n gg r e a ta t t e n t i o n st ot h es t a n d a r d , w h i c hh a sb e c o m et h ed i r e c t i o no ft h ed e s i g na n dc o n s t r u c t i o no fn e ws u b s t a t i o n 砀em a i n a i mo fi e c 618 5 0i st o p r o d u c t as t a n d a r da n d o p e n i n gs u b s t a t i o n a u t o m a t i o ns y s t e m ，w h i c hw i l lf i n a l l ya c c o m p l i s hr e a l i n t e r o p e r a b i l i t yo fs a s ，s oa st o r e d u c em a i n t e n a n c e ，i m p r o v ec o m m u n i c a t i o na n ds oo n u s i n gt h es c l ( s u b s t a t i o nc o n f i g u r a t i o nl a n g u a g e ) t od e s c r i b i n gt h ef u n c t i o n sa n d d e v i c e so fs u b s t a t i o ni so n eo ft h ec o r et e c h n o l o g i e so ft h ei e c6 18 5 0s y s t e m ，a n di ti sv e r y i m p o r t a n tt ot h es a f e t ya n ds t a b l eo p e r a t i o no ft h es u b s t a t i o na u t o m a t i o ns y s t e m a st h e s t a n d a r ds t a t e s ，t h es u b s t a t i o nc o n f i g u r a t i o ni sd e f i n e da st w or e l a t e dp r o c e s s ，t h o s ea r ei e d c o n f i g u r a t i o na n ds y s t e mc o n f i g u r m i o n a n d ，i np r i n c i p l e ，w ec a nd e v e l o pt w od i f f e r e n t k i n d so fe o n f i g u r a t i n gt o o l st od e a lw i t ht h ei e dc o n f i g u r a t i o na n ds y s t e mc o n f i g u r a t i o n r e s p e c t i v e l y , a n da l s o ，t h i st w ok i n d so fc o n f i g u r a t i o nt o o l sc a nb ei n t e g r a t e da so n eg e n e r a l c o n f i g u r a t i o ni m p l e m e n t s of a r , a l t h o u g has m a l ln u m b e ro fm a n u f a c t u r e r sh a v ep u b l i s h e d t h e i ra v a i l a b l ep r o d u c t sb a s e do ni e c618 5 0 ，s u c ha sa s e s v i s u a ls c la n dk a l k i s s c l m a n a g e r , w h i c hc a na c c o m p l i s ht h em a j o rw o r ko ft h es u b s t a t i o nc o n f i g u r a t i o n , b 玎毒 t h ep r o j e c tp r a c t i c eo ft h es c lm a n a g e m e n tt o o li ss t i l l n e e d i n gm o r er e s e a r c ha n d d e v e l o p m e n td e v o t i o n , e s p e c i a l l ya td o m e s t i c ，t h er e q u i r e m e n to ft h ec o n f i g u r a t i o nt o o li s i m m i n e n c y t h i st h e s i sf i r s t l yi n t r o d u c e st h ee s t a b l i s h m e n t , t h eb a c k g r o u n d , t h ef u n c t i o na n dt h e o r g a n i z a t i o no fi e c 6 18 5 0 f u r t h e rt h em a i ni t e m so ft h es t a n d a r da r ec h i e f l yd i s c u s s e d , a n d t h e n ，t h en e w l ye d i t i n gs i t u a t i o no fl e c 618 5 0s e r i e sa n dm a n yo t h e rr e l a t i o n a ls t a n d a r d sa r e i n t r o d u c e d 弛sp a p e rf o c u s e so nt h et h e o r yf o u n d a t i o no fn es u b s t a t i o nc o n f i g u r a t i o n ， i n v o l v i n gt h es u b s t a t i o nc o n f i g u r a t i o nl a n g u a g e ，t h ec o m m u n i c a t i o nm o d e l so fe a c h d e v i c ea n df u n c t i o ni nt h es a s ，t h e n , u s i n ga ne x a m p l e ，t h ep a p e re x p l o r e st h em e t h o do f t h es u b s t a t i o nc o n f i g u r a t i o n t h er e s to ft h ea r t i d ei se n g a g i n gi nt h ed e v e l o p m e n to ft h e c o n f i g u r a t i o nt o o l ，w h i c hc a ne a s i l yc r e a t et h ed o c u m e n t sd e s c r i b i n gt h ef u n c t i o na n d s t r u c t u r e so fs a su s i n gt h es c l a r c rc o m p l e t e l ya n a l y z i n gt h er e q u i r e dc a p a b i l i t yo f t h ec o n f i g u r a t i o nm a n a g e m e n t , t h ea r t i c l ed e s i g n sag e n e r a ls c l m a n a g i n gt o o lc o n f o r mt o 一 西华大学硕士学位论文 二一：= t h ei e c 618 0s t a n d a r d sa tt h em i c r o s o f tw i n d o w se n v i r o n m e n t a n da tl a s t , w o r k i n gw i t h a nl e di n s t a n c e ，t h es c lm a n a g i n gt o o l p e r f e c t l ya c c o m p l i s h e st h es c lc o n f i g u r a t i o n m i s s i o n k e yw o r d s ：i e c 618 5 0s t a n d a r d s ；c o n f i g u r a t i o no fs a s ；s c l ；c o n f i g u r a t i o nt o o l i i 基于i e c 6 18 5 0 的变电站配置研究与工具开发 目录 1 绪论1 1 1ie c6 18 5 0 标准的制定l 1 2ie c 6 18 5 0 的研究应用现状2 1 2 1国外的应用情况2 1 2 2 国内的研究情况5 1 3 变电站配置工具的研究现状6 1 4 论文所作的主要工作：。7 2i e c 6 18 5 0 标准原理9 2 1ie c 6 18 5 0 的主要内容与组织结构9 2 3 i e c 6 1 8 5 0 标准中变电站的分层结构1 1 2 3i e c6 1 8 5 0 标准的主要技术特征1 2 2 3 1使用面向对象建模技术，开放性标准1 2 2 3 2 采用a c s i 和s c s m 面向未来1 4 2 3 3 使用变电站配置描述语言，数据自描述：1 5 2 4l e c 6 1 8 5 0 标准第二版及相关标准简介1 5 2 4 1i e c 6 1 8 0 新版标准的当前制定情况1 6 2 4 2 ie c 6 18 5 0 的相关标准1 7 2 4 3ie c 6 18 5 0 在其他领域的延伸l8 3 变电站配置的理论基础一1 9 3 1变电站配置概述1 9 3 2 变电站配置语言s c l 的语法结构2 0 3 2 1 s c l 与x m l 2 0 3 2 2s c l 的x m ls c h e m a 规范2 1 3 2 3 s c l 文件的结构“。2 2 3 2 4s c l 文件的类型_ 2 3 3 3 变电站配置生成s c l 文件的方法。2 4 3 4 变电站配置的基本信息模型2 5 3 4 1 变电站段信息模型2 5 3 4 2 通信系统段信息模型2 6 3 4 3 l 印段信息模型：2 7 3 5s c l 配置文件实例：2 8 4 变电站配置工具的开发3 0 西华大学硕士学位论文 4 1 配置工具的功能要求j 3 0 4 2 配置工具的软件开发流程3 1 4 3 软件开发工具的选取31 4 4 配置工具的系统结构设计3 2 4 5 配置工具的编程实现。3 3 4 5 1 程序主界面设计一3 3 4 5 2 逻辑节点类与通用数据类数据库设计3 5 4 5 3 逻辑节点操作程序设计j 3 6 4 5 4s c l 文件s c h e m a 校验的编程实现3 7 4 5 4 配置工具的程序类结构3 9 5 通用型变电站配置工具s c l i n 9 2 0 的运行实例4 0 5 1l 印配置功能演示4 0 5 1 1逻辑节点的添加与数据选择4 0 5 1 2 通信接入点设置。4 3 5 1 3 添加私有数据4 3 5 1 4 有效性验证4 4 5 2 配置工具s c l in 9 2 0 应用实例4 5 5 2 1a r e v ap 5 4 5 的功能分析和逻辑节点设置4 6 5 3 2 保护逻辑设备的逻辑节点数据类型设置4 8 5 3 3 配置生成ic d 文件5 0 6结论5 2 参考文献5 4 附录a 符合i e c 6 1 8 5 0 的典型s c l x s d 文件5 7 附录ba r e v ap 5 4 5 型电流保护m d 的i c d 文件j 。5 9 攻读硕士学位期间发表学术论文情况。6 6 致谢，6 7 v 西华大学硕士学位论文 1绪论 1 1 le c6 18 5 0 标准的制定 自上世纪8 0 年代以来，随着计算机技术、电力电子技术和通信技术的迅速发展， 变电站自动化领域大量出现了能够进行测量、监视、控制、保护等基本功能并能实现通 信功能的智能电子设备l e d 。这些i e d 种类繁多，功能各异，而且即使是同一功能的i e d ， 不同厂商生产的产品在通信接口、通信方式上也会因为采用的通信协议不同而存在较大 差别，这就给信息共享和数据一致性的实现带来了困难。而变电站内功能的实现又需要 众多厂家生产的设备共同参与，这就要求必须在采用不同通信协议的l e d 之间进行大量 的协议转换通，这增加了通信成本，影响系统的实时性，而且专用设备和规约的使用， 也降低了用户选择系统解决方案的灵活性，不利于系统的维护与升级。因此，迫切需要 制定一部开放式变电站通信标准f l 】。 为此， i e c ( i n t e r n a t i o n a le l e c t r o t e c m j c a lc o m m i s s i o n ，国际电工技术委员会) 下 属的t c 5 7 ( t e c h n i c a lc o m m i s s i o n5 7 ，第5 7 技术组) 在1 9 9 5 年成立了3 个工作组1 0 ， l l ，1 2 ( w g i o 1 1 1 2 ) 负责制定i e c6 1 8 5 0 标准。其中，第1 0 工作组w g l 0 负责变 电站数据通信协议的整体描述和总体功能要求的定义；第1 1 工作组w g l l 负责变电站 层与间隔层之间数据通信的定义；第1 2 工作组w g l 2 负责过程层与间隔层之间数据通 信的定义。1 9 9 9 年3 月，3 个工作组提出了i e c 6 1 8 5 0 委员会草案( c d ，c o m m i t t e 圮d r a f t ) ， 翌年通过，并经过两年多的工程测试，于2 0 0 3 年正式出版。 在制定过程中，i e c 6 1 8 5 0 参考和吸收了已有的许多相关标准，如i e c 6 0 8 7 0 电力系 统远动标准，u c a 2 0 通信框架协议，m m s 制造报文规范协议等等，总结了变电站自 动化发展的历史和未来趋势，到目前为止已经成为关于变电站综合自动化系统完整的通 信协议体系。i e c 6 1 8 5 0 采用面向对象自我描述的方法，使得传输到调度控制中心的数 据带有自描述，一旦符合i e c 6 1 8 5 0 标准的设备被采用，则立即建立对应的数据库，实 现了变电站的扩展和i e d 之间的互操作1 2 。 作为开放式的标准，i e c 6 1 8 5 0 在近几年的应用实践中得到改进和扩展。目前，一 些相关配套标准已经陆续出版，i e c 6 1 8 5 0 标准的第二版的颁布也在紧张的筹划当中。 中国电力企业联合会于1 9 9 9 年1 1 月成立专门工作组，组织了国内电力行业制造厂 商和研究机构对i e c 6 1 8 5 0 标准进行了研究和消化，并于2 0 0 4 年转化为我国电力行业标 准d l r i 8 6 0 ，为该协议在我国大范围的推广应用创造了良好的条件。 基于i e c 6 1 8 5 0 的变电站配置研究与工具开发 1 2l e c 6 1 8 5 0 的研究应用现状 1 2 1国外的应用情况 a b b 、s i e m e n s 、a l s t o m 等国外大公司同步参与了i e c 6 1 8 5 0 标准的制定过程。2 0 0 0 年至2 0 0 4 年，这些大公司相互合作，进行了多次互操作性试验，取得了积极的成果， 试验过程也检验并完善了标准。其中取得重要成果的互操作实验主要有四次： ( 1 ) 2 0 0 1 年，间隔层设各之间的互操作试验，试验内容主要针对i e c 6 1 8 5 0 标准 的第6 、第8 ，第9 部分。 a b b ，s i e m e n s 和o m e c r o n 公司为了支持与加快数字量数据传输标准的制定工 作，2 0 0 1 年1 月在美国u c a 用户协会进行实验，并于当年5 月在加拿大u t i l i t yi n i t i a t i v e 会议上公布了实验成果。此次实验中跳闸命令试验信息流图如图1 1 所示【3 1 。 f i g1 1t r i p p i n gc o m m a n di n f o r m a t i o nf l o w 图1 1 跳闸命令信息流图 这次试验的主要目的是支持和加速i e c 6 1 8 5 0 的过程层以及间隔层设备之间的通 信，验证面向对象面向通用事件的变电站( g o o s e ，g e n e r i co b j e c to r i e n t e ds u b s t a t i o n e v e n t ) 的概念，验证变电站配置描述语言( s c l ，s u b s t a t i o nc o n f i g u r a t i o nl a n g u a g e ) 的使用，以及不同厂商设备的互操作性等。 试验的操作步骤按图中圆圈内数字的顺序进行，首先由o m e c r o n 公司的测试设 备仿真出故障信号，然后分别传输给s i e m e n s 和a b b 的保护设备，保护设备发送跳闸 信号至过程总线，a b b 的开关模拟器收到命令后开断，并通过总线网络传递开关新状 态，最后保护装置发重合闸命令，开关闭合( 跳闸、合闸信号的形式为g o o s e 报文) 。 2 西华大学硕士学位论文 此次试验结果丰硕，证明了g o o s e 适合在网络上传输断路器跳闸命令，并验证 了使用s c l 配置来自不同厂商的g o o s e 的能力。这次互操作性实验被认为是 i e c 6 1 8 5 0 成为全球标准过程中的一个重要里程碑。 ( 2 ) 2 0 0 2 年，采样值传输的互操作性测试，测试内容主要针对i e c 6 1 8 5 0 标准的 第9 1 部分。 该试验于2 0 0 2 年1 月份在美国进行，主要由a b b 和s i e m e n s 两大公司完成。此 前，这两个公司在2 0 0 0 年c i g e r 会议上就已经宣布共同支持i e c 6 1 8 5 0 9 1 标准，两 公司的相关成果已于2 0 0 1 年通过了k e m a 公司的一致性测试。该试验的装置结构如 图1 2 所示。 f i g1 2t h eh t e r o p e r a b i l i t yt e s tb e t w e e ns a m p l ev a l u e s 图1 2 采样值之间的互操作性试验 这次试验的目的是测试遵循i e c 6 1 8 5 0 9 1 的保护装置、测量装置和电子式电流 电压互感器之间的互操作性，同时演示支持i e c 6 1 8 5 0 9 1 的第一批样机。 该试验证明按照i e c 6 1 8 5 0 标准，以点对多点连接到电子式电流电压互感器的方 式是可行的，支持i e c 6 1 8 5 0 9 1 的应用连接到以太网交换机上是实现过程总线解决方 案的第一步。 ( 3 ) 2 0 0 2 年，采样值和跳闸命令经同一网络传输测试。 2 0 0 2 年9 月，a b b 、s i e m e n s 和o m e c r o n 在德国进行互操作试验，试验配置如 图1 3 所示。 基于i e c 6 1 8 5 0 的变电站配置研究与工具开发 f i g1 3n e t e s to fs m va n dt r i p p i n gc o m m a n d st h r o u g ht h es a m en e t w o r k 图1 3 采样值与跳闸命令经由同一网络传输测试 该试验的目的是证明采样值报文和g o o s e 报文在同一通信总线上传输数据的可 行性。测试步骤与图l ：1 类似，区别是图1 3 中的保护装置是通过过程总线接受数字化 传输的采样值数据。 ( 4 ) 2 0 0 3 2 0 0 4 年，间隔层设备与控制中心之间的通信试验。 该系列试验检测变电站控制功能以及变电站与间隔层之间的网络通信。根据近 2 0 0 个测试的结果对i e c 6 1 8 5 0 标准进行了部分修改。至此，关于i e c 6 1 8 5 0 标准的试 验预期效果完全实现，同时，标准本身也最终修订完成。 从2 0 0 4 年开始，i e c 6 1 8 5 0 标准在世界范围内得到了广泛的推广应用，a b b 、 s i e m e n s 、a r e v a 等公司都先后推出了符合标准的变电站自动化产品。基于本标准的新 型数字化变电站也如雨后春笋般蓬勃发展起来。表1 1 是世界各国首个i e c 6 1 8 5 0 变电 站建设情况。 4 西华大学硕士学位论文 表1 1 世界各国首个i e c 6 1 8 5 0 变电站建设情况统计【4 】 t a b1 1t h ec o n s t r u c t i o no f t h ef i r s ti e c 6 1 8 5 0b a s e ds u b s t a t i o n 国家变电站电压等级年份 瑞士l a u f e n g b u r g 3 8 0 k v 2 0 0 4 年 德国 g a r z w e i l e ri i 1 1 0 k v 2 0 0 4 年 西班牙 c i u d a du n i v e r s i t a r i a1 3 2 k v 2 0 0 4 年 印度m a h a r a n i b a g h 4 0 0 k v 2 0 0 5 年 美国 c h i c a g o5 0 3 4 5 1 ( v 2 0 0 5 年 墨西哥 l a v e n t a i i2 3 0 k v 2 0 0 7 年 英国 a x m i n s t e r4 0 0 k v 2 0 0 7 年 澳大利亚 j u n ad o w n s2 2 0 k v 2 0 0 8 年 1 2 2 国内的研究情况 国内在跟踪i e c 6 1 8 5 0 的制定和应用方面十分积极，中国电力企业联合会于1 9 9 9 成 立专门工作组，组织了国内各大制造厂商和研究机构对i e c 6 1 8 5 0 标准进行了研究和消 化。在2 0 0 0 年左右开始针对i e c 6 1 8 5 0 标准的制定情况、内容、特点和其他通信标准进 行了比较，随后在结构化模型、语义、执行机制、信息建模等方面做了深入的理论研究 和探讨。2 0 0 3 年，国内开始研究以太网在变电站自动化系统通信网络中的应用，以及变 电站配置文件和i e c 6 1 8 5 0 标准的数据对象模型在变电站自动化系统中的应用，并根据 国外的相关实验介绍提出了国内进行互操作实验的建议，并对i e c 6 1 8 5 0 的互操作性进 行了理论分析。2 0 0 4 年，中国电力企业联合会将i e c 6 1 8 5 0 标准等同转化为我国电力行 业标准d l t 8 6 0 ，并于同年开始陆续出版，为该协议在我国大范围的推广应用创造了良 好的条件。 在应用方面，国内许多大的电力企业多方调研，希望能在将来采用i e c 6 1 8 5 0 标准， 以达到降低系统集成费用和维护成本、充分利用系统资源、提高系统可靠性的目的。国 内的南瑞、四方、许继等大公司都有专门的部门在全面跟踪和研究i e c 6 1 8 5 0 的最新发 展动向，目前已开始陆续推出符合标准的相关产品。 国调中心于2 0 0 4 年开始着手i e c 6 1 8 5 0 进行互操作实验准备，并在2 0 0 5 年5 月至 2 0 0 6 年1 2 月组织国内外主要厂家进行了6 次试验。前5 次试验主要由北京电科院、四 方继保、国电南瑞、国电南自、鲁能积成、许继等国内大公司参加，第6 次试验除了上 述国内公司外，还邀请了a b b ，s i e m e n s ，a r e v a ，s e l 等国外公司同时参与。 这6 次互操作试验为国内外主要厂家和检测单位提供了一个相互交流、学习的平 基于i e c 6 1 8 5 0 的变电站配置研究与工具开发 台，实现了在i e c 6 1 8 5 0 大规模推广之前尽早发现问题、解决问题、加快研发进程的目 标。经过这6 次试验的锻炼，国内主要厂商对i e c 6 1 8 5 0 标准的研究和开发取得重大 进展，各厂家所开发生产的设备已实现了i e c 6 1 8 5 0 标准中规定的基本模型、服务和功 能，并顺利完成了与国内外主要厂家设备的互联互通，这表明国内大多数厂家与国外厂 家已处于同一研究水平，为国内企业研发、生产具有自主知识产权的产品和系统奠定了 基础【5 】。 在工程应用方面，2 0 0 6 年3 月2 7 日，国电南自开发的满足i e c 6 1 8 5 0 标准的 p s 6 0 0 0 变电站自动化系统在西安1 1 0 k v 少陵变顺利投运，该系统包括保护、测控、监 控、远动等技术领域中共1 0 多种型号的产品，是国产第一套全变电站运行的完全满足 i e c 6 1 8 5 0 标准的变电站自动化系统。2 0 0 7 年6 月2 5 日，桂林5 0 0 k v 变电站在国 电南自厂内通过中国电力科学研究院鉴定，同年1 0 月，该变电站正式竣工投运，成为 国内第一个采用i e c 6 1 8 5 0 通信协议的5 0 0 k v 变电站 4 1 。国电南瑞已经投产浙江2 2 0k v 外陈变电站、河北承德西地1 1 0k v 变电站、山东青岛1 1 0k v 变电站，2 0 0 7 年6 月8 日采用i e c 6 1 8 5 0 标准的北京顺义5 0 0k v 变电站也顺利投运。许继电气2 0 0 6 年在湖 北投产第一个基于i e c 6 1 8 5 0 标准的左家坪变电站。2 0 0 7 年，南瑞继保在安徽和浙江 各投运两个i e c 6 1 8 5 0 变电站。北京四方2 0 0 6 年投产采用i e c 6 1 8 5 0 标准的曹里村、 朱雀变电站。 以上这些已经投运工程都是采用了i e c 6 1 8 5 0 标准的变电站，但都是与自家的设备 通信，或采用过渡的方案，应该说只是应用了i e c 6 1 8 5 0 体系中的一部分内容，很少涉 及不同厂家设备产品的互操作问题。2 0 0 7 年6 月2 8 日一个真正意义上的i e c 6 1 8 5 0 变电站一一西安3 3 0 k v 聂刘变正式投运。该变电站在变电站层采用北京四方的 c s c 2 0 0 0 变电站自动化系统，在间隔层不但有北京四方的测控设备和保护设备，还有 南瑞继保、国电南自、深圳南瑞的保护设备，各保护测控设备均采用i e c 6 1 8 5 0 标准通 信，在实现不同厂家设备互操作方面上了一个大台阶，这标志着国内i e c 6 1 8 5 0 研究应 用取得了重大进展和突破。 2 0 0 6 年和2 0 0 7 年是i e c 6 1 8 5 0 在国内应用试验的阶段，2 0 0 8 年开始i e c 6 1 8 5 0 标准已经步入全国大规模推广阶段，特别是在2 2 0 k v 5 0 0 k v 电压等级变电站预计近 两年会全面使用；在11 0 k v 电压等级变电站由于自动化系统和保护监控设备基本采用 一个厂家的设备，很少有互操作要求，推广的必要性和积极性稍低，但随着各厂家对 i e c 6 1 8 5 0 标准的全面采用，相信该标准以后会在各电压等级得到广泛应用【7 j 。 1 3 变电站配置工具的研究现状 i e c 6 1 8 5 0 标准的第六部分规定了变电站配置描述语言s c l 的语法结构和应用方 法，第七部分定义了用于描述变电站设备和功能的所有数据类型。对变电站的配置描述， 6 西华大学硕士学位论文 就是以s c l 文件的形式，将变电站的设备以及设备的功能用i e c 6 1 8 5 0 7 定义的数据类 型表述出来。i e c 6 1 8 5 0 6 标准中介绍了这种数据表述的实现方式，定义了i e d 配置和 变电站系统配置两类配置操作，而对于变电站配置的具体实现方式并没有做具体规定。 但是，i e c 6 1 8 5 0 7 定义数据类、数据对象、数据属性书目相当多，据此而生成的变电站 配置描述文件往往比较庞大，手动输入这样的文件将是一件非常繁琐的工作。因此，为 了节省资源，提高效率，客观上需要基于计算机技术开发出一类能够完成基于i e c 6 1 8 5 0 的数据处理，生成变电站配置文件的软件工具。本论文要探讨的变电站配置工具就是是 按照s c l 语法规范组织变电站设备和功能相关数据，生成配置文件，实现对变电站的 配置的应用软件。 目前，国外许多厂家都推出了满足i e c 6 1 8 5 0 规范的变电站综合自动化产品，有 些还给出了配套的m d 配置工具。还有一些厂商开发出了一系列专门用于变电站配置 的软件，如a s e 公司开发的v i s u a ls c l ，s i s c o 公司开发的i e d s c o u t 以及印度的k a l k i 公司开发的s c lm a n a g e r 等都已处于工程试用阶段。其中，k a i l k i 的s c l m a n g e r 4 0 已 经实现了变电站系统配置的大部分功能【8 l 。 ! 在国内，南瑞、南自、许继等公司也都相继开始了变电站配置工具的开发工作，目 前已经有相应的产品问世，例如国电南自开发的p s 6 0 0 0 系列变电站自动化系列产品就 具备变电站设备配置和性能描述的一些功能。 但是，就现在国内外情况总体来看，s c l 配置工具的工程化设计还不够完善和规范， 变电站系统配置的实现方式还存在较大差异，因此，严格按照i e c 6 1 8 5 0 等相关标准开 发出能够完全实现变电站自动化系统i e d 配置和系统配置的通用型配置工具具有重要 的工程应用价值。 1 4 论文所作的主要工作 i e c 6 1 8 5 0 标准中第六、第七部分定义的变电站配置语言和数据结构，是整个标准 的核心内容，因此变电站的配置研究是整个i e c 6 18 5 0 标准应用的重要环节，本文所做 的工作主要从变电站的配置方法展开，以下是本文所作的主要工作： ( 1 ) 介绍了i e c 6 1 8 5 0 标准的主要内容，分析了标准的组织结构，总结了标准 的技术特征，讨论了基于i e c 6 1 8 5 0 的面向对象建模技术。 ( 2 )由于i e c 6 1 8 5 0 是一部具有开放性，面向未来的标准，因此本标准随着应 用实践的检验正在不断的完善和发展中，本文简要介绍了i e c 6 1 8 5 0 标准 的最新修订和相关标准的制定情况。 ( 3 ) 本文着重探讨了变电站配置的相关内容，详细分析了变电站配置标记语言 s c l 的语法结构，s c l 的s c h e m a 规范，变电站内设备和功能信息模型的 7 基于i e c 6 18 5 0 的变电站配置研究与工具开发 建立等相关配置理论。 ( 4 ) 本文第四章进行了基于i e c 6 1 8 5 0 标准的变电站配置工具的开发工作，首 。， 先分析了配置工具的功能需求，选取了开发软件，然后在w i n d o w s 编程环一 境下进行了配置工具的程序设计工作，最终开发出了能够完成i e d 配置任 务并且能够进行一定的系统配置的通用型变电站配置工具s c l i n 9 2 0 。本 文第五章给出了使用该配置工具对实际i e d 设备进行功能配置的实例，经 检验由s c l i n 9 2 0 配置生成的i c d 文件完全符合i e c 6 1 8 5 0 标准的要求。 西华大学硕士学位论文 2i e c 6 1 8 5 0 标准原理 2 1le 0 6 18 5 0 的主要内容与组织结构 9 - - 2 2 i e c 6 1 8 5 0 是i e c t c 5 7 制定的变电站通信网络和系统系列标准，该标准为基于 通用网络平台的变电站自动化系统的唯一国际标准。这一标准体系包括十四个部分，分 别是： i e c 6 1 8 5 0 1 变电站通信网络和系统第1 部分：概论 i e c 6 1 8 5 0 2 变电站通信网络和系统第2 部分：术语 i e c 6 1 8 5 0 3 变电站通信网络和系统第3 部分：总体要求 i e c 6 1 8 5 0 - 4 变电站通信网络和系统第4 部分：系统和项目管理 i e c 6 1 8 5 0 5 变电站通信网络和系统第5 部分：功能和设备模型的通信要求 i e c 6 1 8 5 0 6 变电站通信网络和系统第6 部分：变电站配置语言( s c l ) i e c 6 1 8 5 0 7 1 变电站通信网络和系统第7 1 部分：变电站和馈线设备的基本通信 结构原理和模型 i e c 6 1 8 5 0 7 2 变电站通信网络和系统第7 2 部分：变电站和馈线设备的基本通信 结构抽象通信服务接口( a c s i ) i e c 6 1 8 5 0 7 3 变电站通信网络和系统第7 3 部分：变电站和馈线设备的基本通信 结构公用数据类( c d c ) i e c 6 1 8 5 0 7 4 变电站通信网络和系统第7 - 4 部分：变电站和馈线设备的基本通信 结构通用逻辑节点类和数据类 i e c 6 1 8 5 0 8 1 变电站通信网络和系统第8 1 部分：特殊通信服务映射( s c s m ) 映 射到制造报文规范( m m s ) i