工程硕士专业文献翻译及综述Word格式.docx

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MethodsforfunctionaltestingofIEC61850-basedsystemsarepresentedattheendofthepaper.

摘要翻译:

多功能智能电子设备在复杂的变电站或发电厂自动化系统集成，需要一个标准的协议，将满足保护，控制，监测的要求，记录和计量功能的开发。

新兴的IEC61850标准的变电站通信网络和系统标准允许的高速点对点对等通信应用的发展，以及分布在采样模拟价值观为基础的计量，控制和保护解决方案。

本文详细介绍了IEC61850标准通信不同的原则，在多功能智能电子设备和分析的因素，会影响他们的表现为基础的功能。

还讨论了他们的测试要求和原则。

本文最后描述了常规智能电子设备的功能测试和基于智能电子设备的通信测试的对比结果。

本文最后提出了基于IEC61850标准的系统的功能测试的方法。

第二篇

AlexanderApostolov,Multi-agentSystemsandIEC61850.

Abstract-IEC61850isanapprovedinternationalstandardforsubstationcommunicationsthatisbecomingthefoundationofanewgenerationofsubstationautomationsystems.Atthesametimemulti-agentsystemsarebeingconsideredformanydifferentutilityapplications.

ThepaperpresentsandoverviewofthenewIEC61850standardandsomeofitsapplications.Itattemptstodemonstratetherelationshipbetweentheconceptsinthestandardandhowtheycanbeusedindifferentmulti-agentsystemsforprotection,control,monitoringandrecordinginsubstations.

TheSubstationConfigurationLanguageisalsoanalyzedasatoolthatidentifiestherelationshipsbetweenthedifferentcomponentsinamulti-agentbasedsubstationautomationsystem.

IEC61850是针对变电站通信的国际标准，也是新一代变电站自动化系统的基础。

同时，多智能体系统正在考虑许多不同的实用程序。

本文介绍了新的IEC61850标准和在此标准上的一写应用。

试图证明标准中的概念之间的关系，以及如何将变电站中的保护，控制，监测和记录在不同的智能体系统中使用。

变电站配置语言也可以作为一种分析工具，用来标识以变电站自动化系统为基础的多智能体中的不同组成部分的关系。

第三篇

A.Apostolov,D.Tholomier,ImpactofIEC61850onPowerSystemProtection

Abstract-IEC61850isanewinternationalstandardforcommunicationnetworksandsystemsinsubstationsthathasasignificantimpactonthedevelopmentsinpowersystemprotection.Itallowstheimplementationofhigh-speedpeer-to-peercommunicationsbasedapplications,aswellasdistributedprotectionsolutionsusingsampledanalogvalues.

ThepaperdescribestheprinciplesofdifferentIEC61850communicationsbasedprotectionfunctionsandanalysesthefactorsthatwillaffecttheirperformance.

Italsodiscussestheadvantagesofdistributedapplicationsbasedonhigh-speedpeer-to-peercommunicationscomparedwithconventionalhardwiredschemes.

Examplesofcomparisontestingarepresentedattheendofthepaper.

IEC61850标准是一种针对通信网络和变电站系统的新的国际标准，它对电力系统继电保护的发展产生了重大影响。

它允许高速点对点对等通信的实现应用，以及基于采样的模拟值分布式保护解决方案。

本文描述了基于不同的IEC61850标准通信的保护功能并分析影响他们性能的因素。

通过与传统的硬接线方案的比较，本文还谈论了基于高速点对点通讯的分布式应用程序的优势。

本文最后提出了比较测试实例的结果。

二、综述：

数字化水电站的发展和应用

1、意义和目的

发电厂和变电站是数字电力系统的主要信息源和最终执行点，因此实现数字化变发电厂和变电站是实现理想数字电力系统的必要条件。

数字电力系统有助于实现电力系统的科学化管理和决策，有助于对系统状态进行实时评估，改善系统的安全稳定性，制定和实施经济运行策略，有助于电力系统实施紧急控制和反事故控制。

随着计算机技术和通信技术的飞速发展，必然会推动电力系统通信体系结构的变化。

特别是在国际电工委员会制订出的变电站通信协议IEC61850之后，数字化发电厂和变电站中信息的“无缝通信”获得了更全面的理论支持。

随着电子式互感器和光纤通信技术在水电站的逐步推广应用、IEC61850标准的颁布实施，数字化水电站已成为水电站自动化系统的发展方向。

与常规水电站相比，数字化水电站二次系统的构成将实现完全数字化，并具有全站统一的数据建模及数据通信平台，使得水电站二次系统发生了深刻的变革，并由此带来一系列新的技术问题。

数字化水电站的实现，是针对全世界共同面临的可持续发展问题以及国家重大需求而建设的。

在国内，水电企业正面临着前所未有的深刻变化：

电力市场化、业务流程重组、管控一体化等，这些变化改变了水电厂企业运作的规律；

另一方面，新技术不断涌现并迅速应用于发电企业，如现场总线控制技术、信息技术等加速了水电站信息化建设的步伐。

可见，采用信息技术提升水电站竞争力时水电站发展的必由之路，数字化水电站的建设具有重要的战略意义。

数字化水电站技术是未来电力自动化发展的趋势，且是智能电网的重要组成部分。

在不久的将来将会成为电力自动化的统一标准。

但是我们知道一种新技术从它的诞生、可行性的验证到最终的普及推广都是一个漫长的过程。

而在这过渡阶段的相应的解决方案也是值得我们研究和比对的。

通过研究和比对，我们能探寻出适合水电站数字化过渡阶段的解决方案。

使得水电站综合自动化从常规到数字化的过渡能更加平顺。

实现数字化水电对于我国水电站的自动化运行和管理将带来深远的影响和变革，具有非常重大的技术和经济意义：

在技术上，实现数字化水电站可以减少设备的退出次数和退出时间，提高设备的使用效率；

减少自动化设备数量，简化二次接线，提高系统的可靠性；

设备具有互操作性，方便了设备的维护和更新，减少投运时间，提高工作效率；

可以方便水电站的扩建及自动化系统的扩充。

在经济上，可以实现信息在运行系统和其他支持系统之间的共享，减少重复建设和投资；

减少站地面积，从而减少建设投资；

减少水电站寿命周期内的总体成本，包括初期建设成本和运行维护成本。

2、数字化变电站与水电站概述

我国变电站与水电站自动化技术经过十多年的发展已经达到一定的水平。

新建变电站与水电站，无论电压等级高低，基本都采用综合自动化系统。

许多老变电站与水电站也通过改造实现综合自动化，进而实现无人职守，少人值班。

变电站与水电站综合自动化技术的广泛采用提高了电网建设的现代化水平，增强了电网输配电能力和电网调度的能力，降低了变电站建设的总造价和人工费用。

随着智能化开关、光电式电流电压互感器、一次运行设备在线状态检测、变电站与水电站运行操作培训仿真等技术日趋成熟，以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用，变电站与水电站中所有信息的采集、传输和处理全部数字化将成为变电站与水电站自动化建设的必然趋势[1]。

数字化变电站是以变电站一、二次设备为数字化对象，以高速网络通信平台为基础，通过对数字化信息进行标准化，实现信息共享和互操作，并以网络数据为基础，实现继电保护、数据管理等功能、满足安全稳定建设经济等现代化变电站建设要求的变电站。

具备IEC61850标准的变电站通信网络和系统、智能化的一次设备（如电子式互感器、智能化开关等）、网络化的二次设备、自动化的运行管理系统，都是其主要的技术特征。

从长远发展来看，面向数字化电网的需求，数字化变电站技术还将涉及的内容有：

变电站之间、变电站与控制中心之间的信息交互技术、信息安全技术、广域同步采样技术、实时动态监测技术，电能质量在线监测技术、实时分析技术以及一、二次系统的技术融合。

IEC61850标准的酝酿和编制工作从1994年开始启动，1998年确定以美国电科院EPRI的UCA2.0作为指定标准的基础，至2004年，IEC61850标准的1.0版本全部出版。

2008年起，IECTC57又在IEC61850标准1.0版本的基础上制修，陆续起草和发布了IEC61850标准2.0版本以及新增标准。

新版标准以“Communicationnetworksandsystemsforpowerutilityautomation（功用电力事业自动化的通讯网络和系统）”为标题，明确将IEC61850的覆盖范围扩展至变电站以外的所有公用电力领域，这意味着IEC61850的应用范围将不限于变电站，有可能拓展至变电站以外的、整个电能供应链的其他领域。

基于以上，我们在本文中提出数字化水电站的概念，并将IEC61850标准的应用延伸到水电站中，探讨在水电站中实施IEC61850标准应用的可行性。

数字化水电站是一种无逢连接的开放式结构，其特征是采用基于IEC61850协议，通过设备的功能接口和通信的标准化，为自动化系统提供了一个开放的统一平台，满足不同类型监测、保护、控制与调节设备的集成和交互。

从另一角度来说，开放式的水电站自动化建立在供应商的产品软硬件接口的标准化基础之上，不同厂家的产品可以在本地交互或者与远方系统进行交互和信息共享。

开放式的水电站自动化系统给电站带来的好处是降低投资风险和降低投资成本，允许现有水电站系统逐步升级改造而不是完全抛弃原来投资，而且为将来的系统改造也带来便利。

开放式系统带来的好处还有延长系统寿命、电站系统的功能易于扩展和兼容第三方产品等。

3、国内外研究情况

随着变电站自动化技术的发展，近年来“数字化变电站与水电站”越来越多地成为业内讨论的话题。

我国无人职守，少人值班的变电站与水电站综合自动化技术在各级变电站和水电站中得到了广泛的应用。

我国传统的变电站与水电站自动化技术水平与国际先进水平已经大大缩小了差距，包括继电保护在内的某些方面甚至已经达到国际领先。

但是，对于数字化变电站技术研究，国外再次走在前面[2]。

自2002年9月美国UtilityInitiative会议上进行的第一次IEC61850标准的互操作试验以来，随着IEC61850标准逐渐完善，国内外数以百计基于IEC61850标准的变电站自动化系统得到了试点运行。

IEC61850作为电力系统重要的技术标准，标准的出版引起了国内外各大电力公司、研究机构的高度重视，积极调整产品研发方向，力图和新的国际标准接归，以适应未来的发展方向。

数字化变电站是基于IEC61850标准。

国外针对IEC61850标准的应用和研究开始较早，相应的示范工程在制定IEC61850的过程中就开始实施。

美国、德国、荷兰等国都有示范工程，用以验证标准，通过实践来促进标准的进一步完善[16-17]。

据报道，到2010年，IEC61850标准的扩展及其应用得到了很大的发展，基于间隔层IEC61850的变电站自动化系统，在全世界各地开始大量推广，全世界已经有上千个基于IEC61850的变电站投入运行；

而基于IEC61850-9-1和9-2过程层的变电站自动化系统，在国外也已经有多哥示范性项目投入运行。

美国第一个多供应商61850联调工程是2008年田纳西500kVBradley变电站。

我国引进IEC61850的工作于2001年开始。

我国的各主要电力设备制造商也积极研究符合IEC61850标准的变电站一次和二次设备，己有不少产品通过了鉴定和投入运行。

同时，一些研究机构和试验仪器制造商也正在研制数字接口的一次和二次设备的测试仪器。

2005-2007年，国调中心主持进行了6次IEC61850标准互操作试验，IEC61850标准体系庞大，六次互操作暴露出很多问题：

一是IEC61850标准本身描述不完全一致，；

二是各厂家对标准理解不完全相同；

三是对应用时的一些细节未做要求（系统结构、网络冗余问题、保护装置定值的建模问题等）。

但通过互操作实验，促进了标准的进一步完善；

国内主要厂商通过参与试验，对IEC61850标准的研究和开发取得了重大进展；

国内各厂家开发生产的设备实现了IE61850标准中规定的基本模型、服务和功能，与国内外主要厂家的设备顺利完成了互连互通，国内大多数厂家的研究水平与国外厂家已处于同一水平；

经过施加参与测试，国内的检测中心积累了大量检测经验，掌握了IEC61850的检测技术，为IEC61850在中国的推广和应用做好了检测准备。

2005年1月29日，第一个采用国产设备的数字化变电站——山东110kV阳谷冷扎薄板厂变电站顺利投入运行；

2006年1月15日，南方电网云南曲靖110kV翠峰变投入运行；

2006年12月12日，内蒙古四子王旗的杜尔伯特变电站投运成功；

2006年12月30日，江苏无锡110kV圆石变投入运行。

2007年后，数字化变电站进入了全面试点阶段。

由于我国水电开发的规模和特点，以及以西南巨型水电站群为中心的水电与全国互联电力系统的逐步形成，使得数字化水电站的地位和作用凸现出来。

国内数字化技术的广泛使用，尤其是在水电能源领域的应用，尚处在起步阶段。

我国的水电与国际先进水平的差距表现在：

水能资源的开发程度低，进行流域梯级最优规划及优化调度的工作尚不普遍和深入，尤其是数字化技术与先进国家差距较大；

在大型水电站控制以及安全经济运行采用先进的数字化技术等方面的问题更急待发展和开发。

4、传统水电站综合自动化系统

水电站综合自动化其实质是以计算机技术为核心，通过将水电站原有的保护、仪表、中央信号、远动装置等二次设备系统及功能重新分解、组合、互连、计算机化而形成，集水电站保护、测量、监视、和远方控制于一体。

早期水电站综合自动化系统大部分是基于工控机的，向下和间隔层设备通讯，处理间隔层设备上送的各种信息；

向上还要和远方调度主站进行通讯，承担了调度子站的功能；

同时，本身作为水电站监控层，承担变电站内人机接口、监视、管理、控制等任务，为当地运行人员的人机交互窗口，以图形显示、报表打印、语音报警等各种方式实现当地“四遥”，以及继保信息处理等功能。

目前常规水电站综合自动化技术的运用还存在着各种各样的局限性。

一次电气设备和二次装置之间的信息交互还是依靠强电控制、模拟信号传送和硬节点输入，开关站一次电气设备和二次装置之间需要敷设大量的二次电缆，无论是电力设计、电建施工还是运行维护，都存在很大的工作量。

一次电气设备模拟信号和状态信号的数字化处理还是依靠二次装置来完成，这样就无法做到一次电气设备和二次装置的电气隔离。

常规的水电站数据采集采用传统的电流和电压互感器设备，然后各智能设备对交流模拟信号进行模数转换后，实现数字化，各自进行功能分析和判断，完成和实现电网保护、控制、测量、信号等功能。

现有的二次智能装置（无论是测控装置还是保护装置）支持不同的、各种各样的通信协议和传输介质，致使水电站内智能装置的互操作性成为一个严峻的问题，于是各种规约转换技术问世，增加了水电站内调试和运行维护的工作量，也为系统的稳定运行埋下隐患。

5、数字化水电站的特点

数字化水电站的基本特征是“一次设备智能化、二次设备网络化、符合IEC61850标准”。

如今计划实施的数字化水电站具有以下特点：

（1）智能化的一次设备的应用

在数字化水电站中，智能一次设备的信号输出和控制输入采用了数字技术，水电站二次回路设计中常规的继电器及其逻辑回路被可编程软件代替，常规的模拟信号被数字信号代替，常规的控制电缆被光缆代替，简洁的二次回路设计使水电站自动化系统的可靠性得到了进一步提高。

（2）智能设备的互操作性

数字化水电站的智能设备采用了对象建模技术、抽象通信接口技术和设备自描述规范，智能设备之间实现了通信协议和通信接口的一致性，具有比现在更好的互操作性。

（3）水电站信息共享

数字化水电站对一次设备进行统一建模，水电站站内及水电站与控制中心之间实现了无缝通信体系，真正实现了信息共享。

（4）支持系统与运行系统协调工作

数字化水电站中，基于信息共享的各种运行支持系统（如一次设备运行状态检测系统等）可以功能优化并与水电站的运行系统协调工作。

（5）数据采集数字化

数字化水电站的主要标志是采用数字化电气量测系统（如光电式互感器或电子式互感器）采集电流、电压等电气量，实现了一、二次系统在电气上的有效隔离，增大了电气量的动态测量范围并提高了测量精度，从而为实现常规变电站装置冗余向信息冗余的转变以及信息集成化应用提供了基础[6-10]。

（6）系统分层分布化

水电站自动化系统的发展经历了从集中式向分布式的转变，第二代分层分布式水电站自动化系统大多采用成熟的网络通信技术和开放式互连规约，能够更完整地记录设备信息并显著地提高系统的响应速度。

IEC61850提出了变电站过程层、间隔层、站控层的三层结构模型[11]，建议采用面向对象建模、软件复用、高速以太网、嵌入式实时操作系统（rea1-timeoperatingsystem，RTOS）以及XML（extensiblemarkuplanguage）等技术，以便满足电力系统对实时性、可靠性的要求，同时有效地解决异构系统之间的信息互通、装置的自我描述和互操作以及系统的扩展性等问题，为实施水电站分层分布式方案提供了可靠的技术基础。

（7）系统结构紧凑化

数字化电气量测系统具有体积小、重量轻等特点，可以将其集成在智能开关设备系统中，按水电站机电一体化设计理念进行功能优化组合和设备布置。

在高压和超高压变电站中，保护装置、测控装置、故障录波及其它自动装置的I／O单元（如A／D变换、光隔离器件、控制操作回路等）作为一次智能设备的一部分，实现了IED的近过程化设计；

在中低压变电站可将保护及监控装置小型化、紧凑化并完整地安装在开关柜上。

（8）系统建模标准化

IEC61850确立了电力系统的建模标准，为变电站自动化系统定义了统一、标准的信息模型和信息交换模型，我们可将这一标准直接引入到水电站自动化系统中去，其意义主要体现在：

1）实现智能设备的互操作性。

采用对象建模、抽象通信服务接口（abstractcommunicationserviceinterface，ACSI）以及设备自我描述规范，使水电站自动化功能在语法及语义上都得以标准化，并使功能完全独立于具体的网络协议，进而实现了智能设备的真正的互操作。

2）实现水电站的信息共享和简化系统的维护。

对一、二次设备统一建模，采用全局统一规则命名资源，使水电站内及水电站与控制中心之间实现了无缝通信。

3）简化系统的维护、配置和工程实施。

设备功能、系统配置以及网络连接都可采用基于XML的变电站配置语言（substationconfigurationlanguage，SCL）进行描述、存储、交换、配置和管理。

（9）信息交互网络化

数字化水电站采用低功率、数字化的新型互感器代替常规互感器，将高电压、大电流直接变换为数字信号。

变电站内设备之间通过高速网络进行信息交互，二次设备不再出