基于iec61850變電站ied的研制
朱秀琴，胥布工，王志錕
（華南理工大學(xué)自動(dòng)化科學(xué)與工程學(xué)院，廣東廣州510640）
摘 要：以變電站新型通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)協(xié)議iec61850為基礎(chǔ)，研制一種應(yīng)用于變電站間隔層的新型智能電子設(shè)備( ied)，即電力系統(tǒng)智能節(jié)點(diǎn)。在該設(shè)備的設(shè)計(jì)方案中，提出了一種arm +dsp雙cpu結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法：在當(dāng)夸電網(wǎng)實(shí)時(shí)傳送的信息量成倍增長(zhǎng)的情況下，利用arm +dsp雙cpu結(jié)構(gòu)的高效快速的處理能力和強(qiáng)大的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能+能很好地滿足實(shí)際應(yīng)用的要求。、智能設(shè)備的軟硬件設(shè)計(jì)都采用模塊化設(shè)計(jì)方法，使得智能設(shè)備具有良好的擴(kuò)展性，從而適應(yīng)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)未來發(fā)展的需要。在買際工程中成功地應(yīng)用了所研制的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的智能化、信息化、高可靠性和低成本。
關(guān)鍵詞：iec61850; arm處理器；智能電子設(shè)備；數(shù)字信號(hào)處理器
中圖分類號(hào)：tp 2,7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a
1引言
隨著國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)iec61850在變電站中的不斷推廣，數(shù)字化變電站的結(jié)構(gòu)有了突破性的變化。文獻(xiàn)[1]提出間隔層單元建模的改進(jìn)方案。文獻(xiàn)[2]分析了如何利用面向?qū)ο蠼?shí)現(xiàn)設(shè)備的自我描述功能。文獻(xiàn)[3]討論智能電子設(shè)備的4種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模式，全面對(duì)比了這4種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模式對(duì)iec61850服務(wù)模型的支持能力。
這些文獻(xiàn)從不同角度研究智能電子設(shè)備( ied)的模型，但都未提到研制新型的智能電子設(shè)備來適應(yīng)不斷擴(kuò)大的需求。
由于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，容量不斷擴(kuò)大，實(shí)時(shí)信息傳送量成倍增多，對(duì)電子設(shè)備本身提出了更高的要求。新開發(fā)的沒備必須具備高效快速的處理能力，強(qiáng)大的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能和優(yōu)越的外拓展能力。本文正是基于這種思想開發(fā)研制一種新型的智能電子設(shè)備(ied)，即電力系統(tǒng)智能節(jié)點(diǎn)。利用arm+dsp雙cpu結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，使得裝置具有很高的數(shù)據(jù)采集、管理和分析能力。
2變電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介
iec61850標(biāo)準(zhǔn)按照變電站自動(dòng)化系統(tǒng)所要完成的控制、監(jiān)視和繼電保護(hù)3大功能，從邏輯上將系統(tǒng)分成3層：變電蛄層、間隔層、過程層。
在變電站層和間隔層之間的網(wǎng)絡(luò)采用抽象通信服務(wù)接口映射到制造報(bào)文規(guī)范(mms)、傳輸控制協(xié)議／網(wǎng)際防議( tcp/ip)以太網(wǎng)或光纖網(wǎng)。間隔層和過程層之間的網(wǎng)絡(luò)采用單點(diǎn)向多點(diǎn)的單向傳輸以太網(wǎng)。
變電站內(nèi)的智能電子設(shè)備均采用統(tǒng)一的協(xié)議，通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交換。ifc61850給出的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如圖1所示。
過程層主要完成開關(guān)量i/o、模擬量采樣和控制命令的發(fā)送等；間隔層由ied組成，根據(jù)分配的任務(wù)，ied完成諸如控制、保護(hù)、計(jì)量、記錄等功能；變電站層主要是完成與遠(yuǎn)方控制中心、工程師站及人機(jī)界面的通信。
3智能節(jié)點(diǎn)的硬件結(jié)構(gòu)與功能
傳統(tǒng)電子設(shè)備無論在結(jié)構(gòu)f：還是實(shí)現(xiàn)方法上都已經(jīng)很難滿足實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)的要求。新開發(fā)研制的智能設(shè)備的結(jié)構(gòu)，如圖2所示。
裝置的硬件結(jié)構(gòu)主要包括arm處理器及其外圍電路、dsp信號(hào)處理器部分和可編程邏輯控制器( cpld)。
考慮到智能裝置本身的功能，以及可擴(kuò)展性和可霏性的要求，智能設(shè)備硬件設(shè)計(jì)主要采用可組態(tài)的模塊化設(shè)計(jì)，這種方法可隨技術(shù)的發(fā)展而更換相應(yīng)模塊，****限度地保護(hù)了用戶已有的投資，迅速實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的升級(jí)換代。
由于當(dāng)今電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，容量不斷擴(kuò)大，實(shí)時(shí)信息傳送量成倍增多，對(duì)電子設(shè)備本身提出了更高的要求。arm+ dsp雙cpu結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是這個(gè)智能裝囂的核心，主要負(fù)責(zé)數(shù)字信號(hào)的處理、判斷并發(fā)出相應(yīng)的指令。利用arm+ dsp雙cpl結(jié)構(gòu)，使設(shè)備具有高效快速的處理能力和強(qiáng)大的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能。
智能設(shè)備可實(shí)現(xiàn)以下功能：
①直接測(cè)量二組三相交流電流及三相交流電壓；并有一個(gè)專用a/d通道用于檢測(cè)零序電流（或電壓）。通過交流算法由專用dsp（att7022）完成功 |
