IEC61850的装置如何建模

IEC61850的装置如何建模.doc摘要IEC61850是由IECTC57负责制定的关于变电站自动化的国际标准。它反映了变电站自动化的发展方向和趋势，引起国内外电力行业的广泛关注。变压器是变电所的核心设备，变压器的保护、测量和控制装置是变电站自动化系统的主要设备，因此将IEC61850标准应用于数字变压器保护、测量和控制是十分有意义的。本文介绍了IEC61850的研究背景、国内外现状、意义及内容，详细阐述和分析了IEC61850标准的建模过程。首先，基于IEC61850功能自由分布和分配的概念，提出了具体的拆分方案，将保护、测量和控制单元分开，建立了数据对象模型，用逻辑节点来描述这些功能。其次，根据数据建模步骤和原则，以典型的保护、测量和控制逻辑节点为例，用UML完成了对它们的逻辑节点建模，并进一步细化逻辑节点模型，选择相应的公共数据类模板及其数据属性。最后，给出了逻辑节点关系图，分析了功能实现的流程。在此基础上，以变压器差动速断保护IED为例，给出了逻辑设备、逻辑节点的配置过程。关键词：IEC61850；UML；IED；对象模型；逻辑节点；逻辑设备ModelingofDigitalProtectiveDeviceAccordingtoIEC61850AbstractIEC61850isaninternationalstandardaboutsubstationconstitutedbythesubstationIECTC57.Itreflectsthedevelopment'sdirectionandautomationtendencyofautomation,andarousesthewidespreadinterestofthedomesticandforeignpowerindustry.Thetransformerisacoreequipmentinthesubstationitsprotection,measurementandcontrolequipmentsarethemainequipmentsofsubstationautomationsystem.Therefore，itissignificantforustoapplytheIEC61850standardtotheDigitaltransformer'sprotection,measurementandcontrol.Thebackground,thedomesticandforeignpresentsituations,thesignificanceandthecontentofIEC61850areintroducedinthispaper,theanalysisofIEC61850standard’smodelingprocessaredescribed.Firstly,basedonthefunctionfreedistributionandtheassignmentconceptofIEC61850,theprotection,measurementandthecontrolunitareseparatedandtherespectivefunctionisdescribebythelogicalnode.Secondly,accordingtothemodelingapproachandprinciplebasedonIEC61850，thetypicalprotection,measurementandthecontrollogicalnodesaretakenasexamplestocompletemodelingoflogicalnodeswithUML.Atlast,theflowchartofthefunctionrealizationisdescribedandtheflowofthefunctionrealizationisdiscussed.Inthisfoundation,thetransformerdifferentialprotectionIEDistakenasanexampletoshowtheconfigurationprocessofitslogicalequipmentandthelogicalnode.Keywords:IEC61850；UML；IED；Objectmodel；Logicalnode；Logicalequipment目录第1章绪论..........................................................................11.1引言...................................................................11.2课题背景..............................................................21.3国内外IEC61850的研究及其发展现状................................21.3.1国外IEC61850的研究及其发展现状.................................21.3.2国内研究现状........................................................21.4本论文的主要工作.....................................................3第2章IEC61850标准的介绍.....................................................42.1IEC61850内容介绍.....................................................42.1.1标准的主要组成部分.................................................42.1.2常用名词............................................................52.2IEC61580的层次结构..................................................52.3IEC61580的技术特点..................................................72.3.1面向对象的建模......................................................72.3.2功能与通信解耦.....................................................102.4本章小结.............................................................12第3章统一建模语言UML的概述..............................................133.1UML统一建模语言...................................................133.2面向对象分析与设计原则.............................................143.3使用UML进行需求分析的7个步骤..................................14第4章建立数字式变压器保护装置的对象模型................................164.1功能定义、分解与分配...............................................164.2设备的对象模型......................................................174.3数据对象定义.........................................................184.4数字变压器保护IED的初步软件实现.................................19第5章结论.........................................................................27致谢...............................................................错误!未定义书签。参考文献.........................................................................28附录A：翻译-原文部分...........................................................30附录B：翻译-译文部分...........................................................341第1章绪论1.1引言变电站自动化系统实质上是由多个子系统组成的层分布式控制系统，因此在变电站自动化系统内部，必须通过内部数据通信，实现各子系统内部和各子系统之间的信息交换和信息共享，以减少变电站二次设备的重复配置，并简化各子系统的互连，既减少了重复投资，又提高了系统整体的安全性和可靠性。但是各变电站的实际情况却是各产品供应商各自为战，使用不同的通讯规约。几乎每个产商应商都具有一套自己的标准，致使整个系统中运行的规约就可能达到几十种。设备间不能共享信息，数据的一致性难以保证。这就是“自动化孤岛”问题。这种现象不仅增加了大量通信协议的规约转换和设备的重复投入，还会造成通信不可靠。这显然不能满足变电站自动化系统内部信息准确、快速地收集、处理和传输的要求。因此，我国的变电站自动化系统迫切需要一种能够兼容各种通信协议，提高产品互操作性，真正实现无缝通信的国际性的通信协议[1-2]。变电站自动化系统的传输规约和传输网络的标准化，是实现可靠快速通信的保证。早在上个世纪八十年代末期，国际上就提出了采用系统集成的方法来解决“自动化孤岛”问题，也就是建立一个标准化的、开放的系统平台，以达到实现互操作性的目的。20世纪90年代初，国际电工技术委员会IEC(InternationalElectrotechnicalCommission)意识到来自不同厂家的电子智能设备IED需要一个标准的信息接口，以实现设备的互操作性(Interoperability)。为此，IEC的两个技术委员会IECTC57和IECTC95成立了一个联合工作组，制定了“继电保护设备信息接口标准”即IEC60870-5-103标准。美国的电力科学研究院EPRI(ElectricPowerResearchInstitute)在1990年开始了公共通信体系UCA(UtilityCommunicationArchitecture)标准的制定工作，其目的在于提供一个具有广泛适应性的、功能强大的通信协议，使各种IED能够通过使用该协议实现互操作[3]。为避免出现两个可能冲突的标准，IEC决定以UCA2.0数据模型和服务为基础，将UCA的研究结果纳入IEC标准，同时吸收了IEC60870-5-103标准的隐含的数据模型，建立世界范围的统一标准IEC61850，并于1999年3月提出了委员会草案版本。IEC61850就是变电站自动化系统的通信网络和系统的国际标准。制定IEC61850的主要目的是使不同制造厂商的产品具有互操作性，使这些产品方便地被集成到1个系统中去。根据IEC61850的定义，互操作性是指来自同一厂家或不同厂家的IED（InternationalElectrotechni