摘要：针对目前智能变电站建设过程遇到的问题和不足，提出一种智能变电站IED互换性实现方法，该方法采用IEC 61850的建模方法，分别对变电站系统规模和IED建模。
关键词：智能变电站；二次设备；互换性
1 互换性研究现状
传统变电站自动化系统各功能大多独立，协调操作的能力较差，变电站数字化水平不高，没有统一的信息标准，设备之间的互操作实现难度很大，究其原因主要是缺乏统一的变电站通信标准，IEC 61850作为变电站自动化系统的唯一国际标准，采用面向对象的建模方法对变电站内各种设备进行建模，设备之间的通信采用独立于网络结构的通信接口，采用标准化的信息格式，使得智能变电站IED之间的互操作已经能够很好的实现。为了检验智能变电站设备模型是否满足IEC 61850标准的规定，标准的最后一部分给出了一致性测试的方法，测试的内容包含配置文件、数据模型和服务映射等。
根据国内智能变电站建设的实践和IEC 61850标准的实际应用，智能变电站IED设备互换性的实现，实现IED设备的“即插即用”，需要从设备建模和通信网络两方面进行研究。
1.1 设备建模方面
SCL定义了统一的建模方法，对变电站及站内与配置相关的各种对象进行描述，在SCL配置文件中，按照这种统一的方法对装置进行描述，可以很好地在应用侧屏蔽掉装置的差异性，并由此建立统一的可用于描述变电站通信系统及站内装置的标准对象模型。变电站功能对象以及相关的产品对象均为分层结构，高层对象由低层对象组成。
1.2 通信网络
智能变电站是变电站自动化的发展方向，随着技术的发展，智能变电站在国内外得到了越来越多的应用。IEC 61850标准是智能变电站的基础，但标准中没有涉及到双网通讯，而双网又是变电站可靠运行的重要保证，已成为变电站自动化系统的基本配置。
2 IED互换性在智能变电站中的实现
2.1 IED互换性实现难点分析
智能变电站IED互换性研究的目的是当智能变电站某个IED需要更换时，在不改变系统中其他IED的情况下，实现功能相同而模型不同的IED之间相互替换。由于IED要求更换的情况一般发生在已经投运的智能变电站，相较于互操作性的实现，互换性对IED的配置效率要求更高，要求智能变电站能够自动完成新接入IED的配置，即实现IED的“即插即用”。为了保障采用计算机程序实现IED的自动配置结果的正确性，不但要求IED模型符合IEC 61850的一致性规范，而且要求实现模型中包含的逻辑设备、逻辑节点、数据集、虚端子等信息标准化。随着智能变电站的推广和应用，国内研究机构也展开了智能站IED虚端子规范的相关工作。总结起来，目前要实现智能变电站IED互换性，具有以下难点问题需要解决：
2.1.1 互换性实现需要实现自动配置，需要符合智能变电站技术环境的“即插即用”机制，目前尚没有应用在智能变电站的成熟的“即插即用”平台。
2.1.2 智能变电站信息标准化水平还不足，在实现IED互换性之前需要对IED模型进行进一步规范；
2.1.3 智能变电站IED采用SCL语言建模，存在扩展逻辑设备和逻辑节点，IED资源对象之间的关联难度较大。
2.2 基于Jini核心互换性实现
2.2.1 互换性系统总体结构
验证过程假定IED安装了Jini基础设施组件。Java虚拟机（JavaVirtualMachine，JVM）是Jini基础设施组件的一部分，它使得Jini可以在任何操作系统的电子设备上实现。
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系统内的IED都具有一个Java虚拟机，通过变电站网络进行连接和数据交互。Jini技术用于新设备的配置过程，当未配置的IED接入系统时，IED使用变电站网络通过Jini技术实现IED的发现和配置。当IED配置完成后，IED脱离Jini服务，使用IEC61850进行通信。通过这种方式，不但完成了IED的自动配置过程，而且大大降低了Jini技术的使用对变电站自动化系统稳定性的影响。
2.2.2 互换性实现过程
互换性的实现过程涉及两方面的内容，分别是IED于变电站模型的关联性和IED本体之间的关联。
2.2.2.1 IED与变电站模型的关联
在实际工程当中，IED的数据交换必须以一次接线为依据，根据IED的功能位置进行虚端子连线，也就是IED的配置文件的联接，而这个一次接线信息在设计图纸和集成人员的脑海中。要实现IED的互换必须有一个管理这个互换过程的系统，并且提供满足系统实现设备互换功能的数字信息，一次系统的数字化是必不可少的。变电站模型用于描述变电站的功能结构，标识一次设备及它们的电气连接关系。IED通过JINI查找服务，依据IED自身ICD文件，实现IED接口，从而描述自身的服务特征；查找服务将IED接口信息传送给服务请求者（一次系统模型），服务请求者依据SSD文件判定该IED适合的功能位置（IED所处间隔）。以上过程利用jini查找服务和IED接口，实现了IED与一次系统的关联，为二次设备之间的服务关联提供了依据。
2.2.2.2 IED本体之间的关联
在定义了IED服务的有效性之后，利用对IED模型的解析结果，实现LDevice接口，用于实现IED之间的关联（SV、GOOSE连线）。此LDevice接口使用了前面IED与一次系统关联后确定的IED所处的间隔信息。
间隔、SV的输入、输出和GOOSE的输入、输出是IED之间关联的重要信息。LDevice接口同样需要继承java.rmi.Remote。
IED通过JINI查找服务，依据IED自身ICD文件，实现LDvice接口，描述自身所处的功能位置（间隔）、对外提供的服务及服务的有效性，所发布的服务信息包括对外发出的SV数据及GOOSE信息；Jini查找服务（lookup）将LDevice接口信息传送给服务请求者（服务请求IED），服务请求者依据ICD文件判定该IED适合的功能是否满足需求，并根据判定结果更新SCD文件，并将配置结果返回服务提供IED。以上过程在确定IED的功能位置的基础上，利用jini查找服务和LDevice接口，实现了服务提供IED与服务请求IED之间关联，实际就是通过服务发布与查询匹配的方式完成了SV及GOOSE的连线。
结束语
在现今阶段，智能变电站被广泛地应用于电力系统当中，对智能变电站智能设备互换性的研究目的是提升设备使用的便捷性，减少故障发生的概率。在传统科学技术的支持下，对目前智能变电站进行研究和分析，以此提升变电站的可用性。本文研究了JINI即插即用技术，明确了IED各个模型之间的关联性以及与SV之间的数据交换关系，为智能点电站的互换性提供了途径。因此也拥有了更广泛的服务对象，改变以往服务局限性的问题，使工作效率比以往提高了30%，也促进了经济效益的提高，对电力部门以及国家的发展来说具有重要意义。
参考文献
[1]变电站自动化系统中二次设备可靠性分析[J].黄立新.能源与节能.2013(05).
[2]研究智能变电站二次设备的维护与管理[J].韩晓明,秦威,宋彦哲.电子制作.2016(19).
[3]智能变电站中二次设备的状态检修技术分析[J].李丹,郑穗生,宋彦哲.电子技术与软件工程.2016(18).
[4]电网二次设备智能监管系统的设计[J].和识之,张红燕.云南电力技术.2011(04).
[5]智能变电站二次设备模块化设计技术[J].李宾皑,翁之浩.智能电网.2016(04).
论文作者:姚文杰,罗颖婕
论文发表刊物:《电力设备》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/4
标签：变电站论文; 互换性论文; 智能论文; 设备论文; 模型论文; 建模论文; 接口论文; 《电力设备》2017年第14期论文;