西南交通大学 硕士学位论文 基于IEC61850的变电站自动化系统设计 姓名：张陈 申请学位级别：硕士 专业：电气工程 指导教师：陈维荣：郭勤俭 20100501
西南交通大学 硕士学位论文 基于IEC61850的变电站自动化系统设计 姓名：张陈 申请学位级别：硕士 专业：电气工程 指导教师：陈维荣;郭勤俭 20100501
西南交通大学工程硕士研究生学位论文 第1页 摘要 随着电网规模的不断扩大，现代电网运行的可靠性、安全性越来越依赖于电网控 制技术，作为电网控制系统基础的变电站自动化系统将承担着关键作用。 目前国内采用较多的是分布式变电站自动化系统，其特点是采用传统电磁互感器， 二次系统采用单元间隔的布置方式，而且接线比较复杂，装置之间相互独立，装置间 缺乏整体的协调和功能优化，站内信息不能共享，容易形成“信息孤岛”，系统扩展困 难，为了解决这些问题，国际电工委员会制定了EC61850变电站自动化系统统一通信 标准，极大的推动了数字化变电站的建设。 论文介绍了变电站自动化系统的发展现状和设计原则，分析了常规变电站自动化 系统的集中式、分层分布式体系结构和存在的不足。论文介绍了基于EC61850数字 化变电站的技术特征，详细介绍了数字化变电站基本架构体系，和基于EC61850标准 过程层数据采集、运行控制的非常规互感器、合并单元及智能断路器相关技术。论文 介绍了数字化变电站组网的基础技术，分析了数字化变电站二次系统点对点通信、过 程总线通信和站总线通信，详细分析了数字化变电站组网方案和网络冗余配置方案， 重点介绍了数字化变电站SNTP和EEE1588协议两种对时机制及其具体实施方案。 论文重点分析了EC61850标准中对实际ED装置进行建模的方法和具体步骤，最后以 变电站动力变保护装置WDB-892为例，对该装置进行具体的建模，并结合四川绵阳南 塔110kV变电站实例提出一种数字化变电站改造设计方案。 关键词：变电站自动化系统：正C61850;网络组网；ED建模：改造
西南交通大学工程硕士研究生学位论文 第l页 摘 要 随着电网规模的不断扩大，现代电网运行的可靠性、安全性越来越依赖于电网控 制技术，作为电网控制系统基础的变电站自动化系统将承担着关键作用。 目前国内采用较多的是分布式变电站自动化系统，其特点是采用传统电磁互感器， 二次系统采用单元间隔的布置方式，而且接线比较复杂，装置之间相互独立，装置间 缺乏整体的协调和功能优化，站内信息不能共享，容易形成“信息孤岛”，系统扩展困 难，为了解决这些问题，国际电工委员会制定了IEC61850变电站自动化系统统一通信 标准，极大的推动了数字化变电站的建设。 论文介绍了变电站自动化系统的发展现状和设计原则，分析了常规变电站自动化 系统的集中式、分层分布式体系结构和存在的不足。论文介绍了基于IEC61850数字 化变电站的技术特征，详细介绍了数字化变电站基本架构体系，和基于IEC61850标准 过程层数据采集、运行控制的非常规互感器、合并单元及智能断路器相关技术。论文 介绍了数字化变电站组网的基础技术，分析了数字化变电站二次系统点对点通信、过 程总线通信和站总线通信，详细分析了数字化变电站组网方案和网络冗余配置方案， 重点介绍了数字化变电站SNTP和IEEEl588协议两种对时机制及其具体实施方案。 论文重点分析了IEC61850标准中对实际IED装置进行建模的方法和具体步骤，最后以 变电站动力变保护装置WDB一892为例，对该装置进行具体的建模，并结合四川绵阳南 塔110kV变电站实例提出一种数字化变电站改造设计方案。 关键词：变电站自动化系统；IEC61850；网络组网； IED建模：改造
西南交通大学工程硕士研究生学位论文 第川页 Abstract With the expansion of power grid scale,the reliability and security of modem power system is increasingly depending on the power system control technology.As the base of power grid control system,substation automation system will play a key role. At present,most substation automation systems are distributed substation automation systems.In these systems,the traditional electromagnetic transformers are widely used.The arrangement mode of secondary system which has a complicated wiring is unit gap.The devices are mutual independent between each other and lack overall coordination and function optimization.In these systems,the information also cannot share between each device,then,the "information island"can easy to be formed.This kind of substation automation system is difficultly expanded.In order to solve these problems,the IEC61850 substation automation system communication standard has been made by the International Electrotechnical Commission which is greatly promoting the construction of digital substations. In this thesis,the development situation and design principles of substation automation system are introduced.The architecture and deficiency of conventional centralized, hierarchical distributed substation automation system are analyzed.Then,the technical features and the architecture of digital substation based on IEC61850 standard are introduced. The technologies of unconventional transformer,merging unit and intelligent breaker which are used to sampling data and controlling in process layer are analyzed.In this thesis,the basic networking technology of digital substation is introduced.The point to point communication,the process bus communication and the station bus communication of digital substation are analyzed.The schemes of network redundant configuration are detailed analyzed.Then,the thesis emphatically introduces the SNTP and IEEE 1588 protocol time calibration mechanism.In this thesis,the methods and concrete steps of modeling actual IED device in IEC61850 standard are detailed analyzed.Finally,the thesis models a specific device named WDB-892 which is a power transformer protection device in substation. Finally an reconstructive design scheme of digital substation are proposed based on NAN TA 110kV substation in Si Chuan. Keywords:substation automation system; IEC61850:networking;IED modeling; reconstruct
西南交通大学工程硕士研究生学位论文 第1 I页 Abstract Wim the expansion of power grid scale．the reliability and security of modem power system is increasingly depending on the power system control technology．As the base of power grid control system，substation automation system will play a key role． At present，most substation automation systems are distributed substation automation systems．In these systems，the traditional electromagnetic transformers are widely used．111e arrangement mode of secondary system which has a complicated wiring is unit gap．珏e devices are mutual independent between each other and lack overall coordination and function optimization．In these systems，the information alSO cannot share between each device，then,the“information island'’call easy to be formed．TbiS kind of substation automation system is difficultly expanded．In order to solve these problems，the IEC6 1 850 substation automation system communication standard has been made by the Intemational Electrotechnical Commission which is greatly promoting the construction of digital substations． In this thesis，the development situation and design principles of substation automation system are introduced．nle architecture and deficiency of conventional centralized． hierarchical distributed substation automation system are analyzed．Then,the technical features andthe architecture of digital substation based on IEC6 1 850 standard are introduced． 砀P technologies of unconventional transformer,merging unit and intelligent breaker which are used to sampling data and controlling in process layer are analyzed．In this thesis，the basic networking technology of digital substation is introduced．nle point to point communication，the process bus communication and the station bus communication of digital substation are analyzed．111e schemes of network redundant configuration are detailed analyze&Then,the thesis emphatically introduces the SNTP and IEEE 1588 protocol time calibration mechanism．In this thesis，the methods and concrete st印S of modeling acmal正D device in IEC6 1 850 standard are detailed analyzed．Finally,the thesis models a specific device named WDB．892 which is a power tmnsfofiner protection device in substation． Finally an reconstructive design scheme of digital substation are proposed based on NAN TA 1】OkV substation in Si Chuan． ‘ Keywords：substation automation system； IEC6 1 850； networking； IED modeling； reconstruct
西南交通大学 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，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。本人授权西南交通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。 本学位论文属于 1.保密0，在 年解密后适用本授权书： 2.不保密山，使用本授权书。 (请在以上方框内打“√”) 学位论文作者签名5， 指导老师签名： s呢羊 日期：1°.上1° 日期： 2010、.6:3
西南交通大学 囱爻逋罕 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，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。本人授权西南交通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。 本学位论文属于 1．保密口，在 年解密后适用本授权书； 2．不保密≤，使用本授权书。 (请在以上方框内打“√") 指导老师签名： 日期：
西南交通大学硕士学位论文主要工作（贡献）声明 本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下： 1.本论文分析了国内外数字化变电站的发展与研究现状：分析传统变电站自动化系统 分类及设计原则，分析传统变电站自动化系统和基于61850变电站自动化系统结 构，并进行优缺点比较。 2.分析基于EC61850的变电站自动化系统通信模式及组网方案，介绍数字化变电站 网络对时。 3.分析标准IED建模的思想与方法，以变电站动力变保护装置为例进行ED建模。 4.以四川绵阳南塔110kV既有变电站数字化改造为例，给出数字化变电站配置原则 及设备清单。 论文对适合运用项目工程有一定的指导意义。 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成 果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰 写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。 本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。 学位论文作者签名： 总库 日期：olo厂·2
西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明 本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下： 1．本论文分析了国内外数字化变电站的发展与研究现状；分析传统变电站自动化系统 分类及设计原则，分析传统变电站自动化系统和基于61850变电站自动化系统结 构，并进行优缺点比较。 2．分析基于IEC61850的变电站自动化系统通信模式及组网方案，介绍数字化变电站 网络对时。 3．分析标准IED建模的思想与方法，以变电站动力变保护装置为例进行IED建模。 4． 以四川绵阳南塔110kV既有变电站数字化改造为例，给出数字化变电站配置原则 及设备清单。 论文对适合运用项目工程有一定的指导意义。 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成 果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰 写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均己在文中作了明确说明。 本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。 学位论文作者签名： 、 ／ ‰佯 日期：,-30fo．J-．?口
西南交通大学工程硕士研究生学位论文 第1页 第1章绪论 1.1引言 计算机技术、网络通信技术的发展为现代电网提供了信息传输和处理的技术支撑， 电网运行的可靠性、安全性越来越依赖于变电站自动化系统等电网控制系统的可靠性 与安全性。 变电站自动化系统是基于计算机、网络通信技术和微电子技术的智能电子设备ED (Intelligent Electronic Device)与后台监控系统组成的变电站运行控制系统，包含了保 护、监控、电能质量监测与控制等多个子系统，各子系统又由多个智能电子设备组成， 这些不同厂家提供智能电子设备接口与功能各不相同，数据格式多样，设备间信息不 能共享，难以保证数据的一致性。为了解决这些问题，研究以实现互操作性为目标的 基于EC61850标准的数字化变电站自动化系统便有着十分重要的工程意义。 1.2变电站自动化系统国内外发展与研究现状 当前的变电站自动化系统是将微机保护、监控等装置通过网络和通信技术集成为 一体的自动化系统，它取消了传统的控制屏、计量、仪表等常规设备，节省了大量二 次电缆和占地面积-2。 20世纪80年代，随着计算机技术的发展，远动终端、当地监控、故障录波等装置 相继实现了微机化，这些装置功能不同，但其硬件结构相似，因而变电站二次回路功 能的集成化受到了人们的重视。这时的变电站自动化系统就是远动终端加一台当地监 控系统，不实现继电保护功能，保留传统控制屏，这是国内变电站自动化系统发展的 第一阶段。 20世纪90年代初，变电站自动化系统是在控制室内设置计算机作为变电站自动化 的心脏，另设置数据采集和控制系统采集数据和发出控制命令。微机保护除保护元件 外，每柜设管理单元，其串口与变电站自动化系统数据采集和控制部件相连，传送保 护装置的各种信息和参数，整定和显示保护定值，投/停保护装置，这种集中式变电站 自动化系统是国内变电站自动化系统发展的第二阶段。 20世纪90年代中期，随着计算机、网络技术及通信技术的发展，分散式变电站自 动化系统纷纷投运。·分散式系统按变电站控制和对象划分为变电站层和间隔层的两层。 其特点是现场输入输出单元部件分别安装在中低压开关柜或高压一次设备附近，现场 单元部件可以是保护和监控功能的二合一装置，各保护和监控部件保持独立。在变电 站控制室内设置计算机系统，采用常用的RS232、RS485串行通信与现场单元通信， 随后推出的分散式系统更多采用如Lonworks或CAN等的现场总线技术，变电站自动
西南交通大学工程硕士研究生学位论文 第1页 ● II 1．1引言 第1章绪论 计算机技术、网络通信技术的发展为现代电网提供了信息传输和处理的技术支撑， 电网运行的可靠性、安全性越来越依赖于变电站自动化系统等电网控制系统的可靠性 与安全性。 变电站自动化系统是基于计算机、网络通信技术和微电子技术的智能电子设备匝D (Intelligent Electronic Device)与后台监控系统组成的变电站运行控制系统，包含了保 护、监控、电能质量监测与控制等多个子系统，各子系统又由多个智能电子设备组成， 这些不同厂家提供智能电子设备接口与功能各不相同，数据格式多样，设备间信息不 能共享，难以保证数据的一致性。为了解决这些问题，研究以实现互操作性为目标的 基于IEC61850标准的数字化变电站自动化系统便有着十分重要的工程意义。 1．2变电站自动化系统国内外发展与研究现状 当前的变电站自动化系统是将微机保护、监控等装置通过网络和通信技术集成为 一体的自动化系统，它取消了传统的控制屏、计量、仪表等常规设备，节省了大量二 次电缆和占地面积ll训。 20世纪80年代，随着计算机技术的发展，远动终端、当地监控、故障录波等装置 相继实现了微机化，这些装置功能不同，但其硬件结构相似，因而变电站二次回路功 能的集成化受到了人们的重视。这时的变电站自动化系统就是远动终端加一台当地监 控系统，不实现继电保护功能，保留传统控制屏，这是国内变电站自动化系统发展的 第一阶段。 20世纪90年代初，变电站自动化系统是在控制室内设置计算机作为变电站自动化 的心脏，另设置数据采集和控制系统采集数据和发出控制命令。微机保护除保护元件 外，每柜设管理单元，其串口与变电站自动化系统数据采集和控制部件相连，传送保 护装置的各种信息和参数，整定和显示保护定值，投／停保护装置，这种集中式变电站 自动化系统是国内变电站自动化系统发展的第二阶段。 20世纪90年代中期，随着计算机、网络技术及通信技术的发展，分散式变电站自 动化系统纷纷投运。’分散式系统按变电站控制和对象划分为变电站层和间隔层的两层。 其特点是现场输入输出单元部件分别安装在中低压开关柜或高压一次设备附近，现场 单元部件可以是保护和监控功能的二合一装置，各保护和监控部件保持独立。在变电 站控制室内设置计算机系统，采用常用的RS232、RS485串行通信与现场单元通信， 随后推出的分散式系统更多采用如Lonworks或CAN等的现场总线技术，变电站自动
西南交通大学工程硕士研究生学位论文 第2页 化系统还将遥测遥信采集及处理、遥控命令执行和继电保护功能均由现场单元部件独 立完成，并将这些信息通过网络送至后台，变电站自动化的综合功能均由后台主机系 统完成，这是国内变电站自动化系统发展的第三阶段。 1.3基于1EC61850的变电站自动化系统概述 1.3.11EC61850标准概述 正C61850标准是国际电工委员制定的关于变电站自动化通信网络和系统的标准， 其目的是实现不同厂家产品的互操作性。该协议采用自顶向下的方式对变电站自动化 系统进行系统分层、功能定义和对象建模，并对一致性检测做了详细定义。正C61850 包括面向对象的标准、通信网络性能要求、接口和映射、系统和项目管理、一致性测 试等详细内容2-列，EC61850的系列文档如图1-1所示为。 概论（标准系列介绍与概述） Part1 术语（术语解释） Part2 总体要求（质量要求、环境要求和供电等） Part3 系统和项目管理（工程要求和系统生命周期等） Part4 功能和设备的通信要求等 Part5 与变电站有关的ED的通信配置描述语言 Part6 变电站和馈线设备的基本通信结构 Part7 SCSMA SCSMX Part8 & Stack A StackX Part9 一致性测试 Part 10 图1-1.IEC61850系列文档 与传统通信协议体系相比，EC61850有如下突出技术特点B4: (1)面向对象分层与统一建模 EC61850标准采用面向对象的方法描述变电站及其设备信息，建立基于对象的变 电站设备数据模型，采用Client/Server模式建立通信模型，每个ED由服务器和应用 两部分构成，服务器包含了逻辑设备、逻辑节点、数据对象和数据属性。 (2)数据自描述 EC61850-6定义了用于描述变电站ED、变电站系统及变电站网络拓扑的变电 站配置语言SCL来建立变电站、变电站设备和通信系统对象模型。在应用层，也可描 述开关间隔拓扑及正D中描述变电站自动化功能的逻辑节点之间的关系。SCL允许将
西南交通大学工程硕士研究生学位论文 第2页 化系统还将遥测遥信采集及处理、遥控命令执行和继电保护功能均由现场单元部件独 立完成，并将这些信息通过网络送至后台，变电站自动化的综合功能均由后台主机系 统完成，这是国内变电站自动化系统发展的第三阶段。 1．3基于l E061 850的变电站自动化系统概述 1．3．1 I EC61 850标准概述 班C 61850标准是国际电工委员制定的关于变电站自动化通信网络和系统的标准， 其目的是实现不同厂家产品的互操作性。该协议采用自顶向下的方式对变电站自动化 系统进行系统分层、功能定义和对象建模，并对一致性检测做了详细定义。IEC 61850 包括面向对象的标准、通信网络性能要求、接口和映射、系统和项目管理、一致性测 试等详细内容【2吲，IEC61850的系列文档如图1．1所示为f4】。 概论(标准系列介绍与概述) I Part 1 术语(术语解释) }Part 2 总体要求(质量要求、环境要求和供电等) l Part3 系统和项目管理(工程要求和系统生命周期等) Part 4 功能和设备的通信要求等 Part 5 与变电站有关的IED的通信配置描述语言 Part 6 变电站和馈线设备的基本通信结构 Part 7 Part 8 & Part9 一致性测试 Part 10 图1．1．IEC 61850系列文档 与传统通信协议体系相比，IEC 61850有如下突出技术特点【3卅： (1)面向对象分层与统一建模 IEC61 850标准采用面向对象的方法描述变电站及其设备信息，建立基于对象的变 电站设备数据模型，采用Client／Server模式建立通信模型，每个IED由服务器和应用 两部分构成，服务器包含了逻辑设备、逻辑节点、数据对象和数据属性。 (2)数据自描述 mC 61850．6定义了用于描述变电站IED、变电站系统及变电站网络拓扑的变电 站配置语言SCL来建立变电站、变电站设备和通信系统对象模型。在应用层，也可描 述开关间隔拓扑及IED中描述变电站自动化功能的逻辑节点之间的关系。SCL允许将
西南交通大学工程硕士研究生学位论文 第3页 ED配置描述传给通信和应用系统管理工具，也可将整个系统的配置描述传给ED配 置工具。 与采用面向点的数据描述不同，EC61850标准采用面向对象自我描述的方法，在 数据源就对数据进行自我描述，传输到接收方的数据都带有自我说明，不需要再对数 据进行工程物理量对应、标度变换等工作，这样可以不受预先定义的限制进行信息的 传输，使现场验收工作简化，减少数据库维护工作量1。 (3)ACSI和SCSM技术 EC61850归纳了变电站信息传输所必需的服务，定义了独立于网络和应用层协 议的ACSI(Abstract Communication Service Interface),使EC6l850标准独立于具体通 信网络，实现通信开放。 EC61850引入特殊通信服务映射SCSM(Special Communication Service Mapping),将抽象通信服务接口定义的服务、对象和参数映射到应用层如制造报文规 范MMS(Manufacturing Message Specification)、TCTP等特定通信协议上，实现应用的 普遍性。该映射模型可以使数据对象和ACSI服务更加灵活，其改变不受OI七层模 型影响。针对不同网络类型只需更改SCSM,而不需修改ACSI 1.3.2基于1EC61850的变电站自动化系统现状与发展趋势 随着特高压和大容量电网的逐渐形成，对保障电网安全运行的变电站自动化系统 提出了更高的要求，这为基于正C61850标准的数字化变电站自动化系统研究和应用提 供了前所未有的机遇。 在变电站自动化领域，随着数字化、智能化电气设备的出现，特别是智能开关、 光电互感器等设备的出现，变电站自动化技术已经进入数字化阶段。在基于EC61850 数字化变电站中，智能一次设备的信号输出和控制输入采用了数字技术，用软件编程 代替了变电站二次回路中的电磁继电器，用数字信号代替传统模拟信号，用光纤代替 传统电缆接线，对数字化信息统一建模，将物理设备虚拟化，采用标准化的网络通信 平台，实现了信息共享与互操作。 基于正C61850的变电站自动化系统在物理结构上可分为智能化的一次设备和网 络化的二次设备；在逻辑结构上可分为过程层、间隔层、站控层，数字化变电站自动 化系统的研究正在自下而上逐步进展。目前研究的主要内容集中在过程层方面和间隔 层智能电子设备，诸如智能开关、光电互感器、状态检测、基于EC61850标准的保护 测控ED等的研究开发。国外已有一定的成熟经验，国内的高校、科研所及有关厂家 都在进行这方面的研究开发，并且取得实质性进展。目前国内电力系统已经搭建起了 好几个数字化变电站平台，并进入试运行阶段，但是这些变电站都只是部分数字化， 远远不满足数字化变电站要求
西南交通大学工程硕士研究生学位论文 第3页 i ii F ii IED配置描述传给通信和应用系统管理工具，也可将整个系统的配置描述传给IED配 置工具。 与采用面向点的数据描述不同，IEC61850标准采用面向对象自我描述的方法，在 数据源就对数据进行自我描述，传输到接收方的数据都带有自我说明，不需要再对数 据进行工程物理量对应、标度变换等工作，这样可以不受预先定义的限制进行信息的 传输，使现场验收工作简化，减少数据库维护工作量f1~251。 (3)ACSI和SCSM技术 IEC61850归纳了变电站信息传输所必需的服务，定义了独立于网络和应用层协 议的ACSI(Abstraet CommunicatiOil Service Interface)，使IEC61 850标准独立于具体通 信网络，实现通信开放。 IEC6 1 850引入特殊通信服务映射SCSM(Special Communication Service Mapping)，将抽象通信服务接口定义的服务、对象和参数映射到应用层如制造报文规 范MMS(Manufacturing Message Specification)、TCT／IP等特定通信协议上，实现应用的 普遍性。该映射模型可以使数据对象和ACSI服务更加灵活，其改变不受OSI七层模 型影响。针对不同网络类型只需更改SCSM，而不需修改ACSI。 1．3．2基于l EC61 850的变电站自动化系统现状与发展趋势 随着特高压和大容量电网的逐渐形成，对保障电网安全运行的变电站自动化系统 提出了更高的要求，这为基于IEC61850标准的数字化变电站自动化系统研究和应用提 供了前所未有的机遇。 在变电站自动化领域，随着数字化、智能化电气设备的出现，特别是智能开关、 光电互感器等设备的出现，变电站自动化技术已经进入数字化阶段。在基于IEC61850 数字化变电站中，智能一次设备的信号输出和控制输入采用了数字技术，用软件编程 代替了变电站二次回路中的电磁继电器，用数字信号代替传统模拟信号，用光纤代替 传统电缆接线，对数字化信息统一建模，将物理设备虚拟化，采用标准化的网络通信 平台，实现了信息共享与互操作。 基于IEC61850的变电站自动化系统在物理结构上可分为智能化的一次设备和网 络化的二次设备；在逻辑结构上可分为过程层、间隔层、站控层，数字化变电站自动 化系统的研究正在自下而上逐步进展。目前研究的主要内容集中在过程层方面和间隔 层智能电子设备，诸如智能开关、光电互感器、状态检测、基于IEC61850标准的保护 测控IED等的研究开发。国外已有一定的成熟经验，国内的高校、科研所及有关厂家 都在进行这方面的研究开发，并且取得实质性进展。目前国内电力系统已经搭建起了 好几个数字化变电站平台，并进入试运行阶段，但是这些变电站都只是部分数字化， 远远不满足数字化变电站要求
西南交通大学工程硕士研究生学位论文 第4页 1.4论文研究的主要内容 本文主要工作是在分析传统变电站自动化系统功能、结构及设计原则基础上，提 出传统变电站自动化系统存在的问题，在对EC61850标准数字化变电站体系分析基础 上，以实际设备及工程进行建模和设计。 论文的研究内容包括： 1.分析传统变电站自动化的发展，介绍EC61850数字化变电站研究现状。 2.分析传统变电站自动化系统分类及设计原则，分析传统变电站自动化系统和基于 61850变电站自动化系统结构，并进行优缺点比较。 3.分析基于EC61850的变电站自动化系统通信模式及组网方案，介绍数字化变电站 网络对时。 4.分析标准ED建模的思想与方法，以变电站动力变保护装置为例进行ED建模。 5.以四川绵阳南塔10kV既有变电站数字化改造为例，提出数字化变电站配置原则 及设备清单。 1.5总结 本章主要介绍了目前国内外变电站自动化系统的发展现状，介绍了EC61850标准 的整体内容和数字化变电站的发展现状，最后提出了本文所要完成的主要内容和工作 步骤
西南交通大学工程硕士研究生学位论文 第4页 1．4论文研究的主要内容 本文主要工作是在分析传统变电站自动化系统功能、结构及设计原则基础上，提 出传统变电站自动化系统存在的问题，在对IEC61850标准数字化变电站体系分析基础 上，以实际设备及工程进行建模和设计。 论文的研究内容包括： 1．分析传统变电站自动化的发展，介绍IEC61850数字化变电站研究现状。 2．分析传统变电站自动化系统分类及设计原则，分析传统变电站自动化系统和基于 61850变电站自动化系统结构，并进行优缺点比较。 3．分析基于IEC61850的变电站自动化系统通信模式及组网方案，介绍数字化变电站 网络对时。 4．分析标准IED建模的思想与方法，以变电站动力变保护装置为例进行IED建模。 5． 以四川绵阳南塔110kV既有变电站数字化改造为例，提出数字化变电站配置原则 及设备清单。 1．5总结 本章主要介绍了目前国内外变电站自动化系统的发展现状，介绍了IEC61850标准 的整体内容和数字化变电站的发展现状，最后提出了本文所要完成的主要内容和工作 步骤
西南交通大学工程硕士研究生学位论文 第5页 第2章变电站自动化系统结构 2.1变电站的分类及设计原则 2.1.1变电站分类 目前，按照电压等级、在电网的地位、控制方式、运行模式等方法可以将变电站 分为以下几类5： 1、按电压等级分类 1)特高压变电站：750kV和1000kV电压等级变电站。 2)超高压变电站：500kV和330kV电压等级变电站。 3)高压变电站：220kV、110kV和35kV电压等级变电站。 4)中低压变电站（又称配电站）：10kV及以下电压等级变电站。 2、按在电网的地位分类 1)枢纽站：网架结构和负荷水平在电网中都处于极其重要的位置。 2)终端站：只有高压进线，位于电网线路的末端。 3)中转站：有两路高压进线，位于线路中间。 3、按控制方式分类 1)集控站（基地站）：受调度中心控制，并对其周围子站负有调度操作任务。 2)受控站（子站）：与终端站类似，但有可能处于环形网中，受集控站控制。 3、按运行模式分类 1)有人值班：变电站有运行人员实时监控变电站设备正常运行。 )无人值班：没有固定的运行值班人员，仅保留个别守卫人员，负责站内安全保 卫工作及事故异常情况的紧急处理。 3)无人值守：真正意义上的无人站，在发达国家常见。 2.1.2变电站自动化系统设计原则 变电站自动化系统作为电网调度子系统，其设计应服从电网调度自动化总体设计， 配置、功能及设备布置应满足电网安全、可靠、经济运行和信息分层、资源共享原则。 目前，国内外变电站自动化系统的设计一般遵循以下原则0-山： 1.变电站自动化系统体系结构由传统单一集中模式向相对分散、分层分布分散式体系 结构转变，由传统面向单个测量、控制对象向面向电网元件（如进线、出线、变压 器、母线、电容器等)转变，由单独考虑各功能向综合考虑系统功能转变。 2. 系统采用的总线结构由专用、低速向通用、标准、高速转变，将原来的位总线
西南交通大学工程硕士研究生学位论文 第5页 第2章变电站自动化系统结构 2．1变电站的分类及设计原则 2．1．1变电站分类 目前，按照电压等级、在电网的地位、控制方式、运行模式等方法可以将变电站 分为以下几类【5卅： 1、按电压等级分类 1) 特高压变电站： 750kV和1000kV电压等级变电站。 2) 超高压变电站：。500kV和330kV电压等级变电站。 3) 高压变电站：220kV、110kV和35kV电压等级变电站。 4) 中低压变电站(又称配电站)：lOkV及以下电压等级变电站。 2、按在电网的地位分类 1) 枢纽站：网架结构和负荷水平在电网中都处于极其重要的位置。 2) 终端站：只有高压进线，位于电网线路的末端。 3) 中转站：有两路高压进线，位于线路中间。 3、按控制方式分类 1) 集控站(基地站)：受调度中心控制，并对其周围子站负有调度操作任务。 2) 受控站(子站)：与终端站类似，但有可能处于环形网中，受集控站控制。 3、按运行模式分类 1) 有人值班：变电站有运行人员实时监控变电站设备正常运行。 2) 无人值班：没有固定的运行值班人员，仅保留个别守卫人员，负责站内安全保 卫工作及事故异常情况的紧急处理。 3) 无人值守：真正意义上的无人站，在发达国家常见。 2．1．2变电站自动化系统设计原则 变电站自动化系统作为电网调度子系统，其设计应服从电网调度自动化总体设计， 配置、功能及设备布置应满足电网安全、可靠、经济运行和信息分层、资源共享原则。 目前，国内外变电站自动化系统的设计一般遵循以下原则[mll】： 1．变电站自动化系统体系结构由传统单一集中模式向相对分散、分层分布分散式体系 结构转变，由传统面向单个测量、控制对象向面向电网元件(如进线、出线、变压 器、母线、电容器等)转变，由单独考虑各功能向综合考虑系统功能转变。 2．系统采用的总线结构由专用、低速向通用、标准、高速转变，将原来的位总线
