摘要：本文根据水电厂的发展背景，分析了在水电厂监控系统智能化改造中IEC61850标准带来的影响，并且指出了在这个过程中存在的一些问题，并且对IEC61850标准在智能化水电厂中的应用进行了美好的设想。
关键词：IEC61850标准；水电厂监控；智能化
计算机监控系统经过了20多年的发展，在水电厂获得了非常广泛的应用，在安全和自动化水平方面都得到了很大程度的进步。但是目前的缺点是设备和系统之间的接口不统一，对于实现两者的兼容性比较困难，水电厂监控系统的发展也因此进入了瓶颈。国际电工委员会制定了通信的国际标准，并且在水电厂自动化上进行应用，这对于解决计算机接口问题和数据共享方面都提供了很大的支持，对于水电厂监控系统的智能化实现打下了坚实的基础。
1. IEC61850标准在水电厂监控系统智能化改造中的应用
目前大多数的水电厂监控系统都是分层分布，共分为厂站层和现地控制层。厂站层主要是用星形网和环形网两种结构方式，而传送的速率是10/100/1000Mbit/s，采用标准Modbus TCP/IP通信协议。现地控制层使用远程连接的方式来连接各个地方的智能设备，在生产过程中使用继电保护装置和自动化设备等等组成的控制系统都挂在总线上，总线是由光纤和双绞线结合的方式制成的。IEC61850标准是将结构层分为过程层、站控层和间隔层，每层之间使用高速网络进行通信，站控层和间隔层使用以太网进行交换，而利用双绞线作为介质；间隔层和过程层之间也利用以太网，而介质则使用光纤。
水电厂监控的智能化是用IEC61850改造以后通过分层来实现。智能化电气设备主要是指智能化的变送器、传感器和开关等，主要工作是进行信号、参数的检测和测量、统计，以及在过程中的执行和驱动等等，现地层主要是采集数据和处理数据，并且控制设备，利用GOOSE通讯协议来对现地控制层和过程层进行通信，最后由系统层将数据进行汇总，并且实时刷新数据库，将相关的数据送到调度中心，然后接收相关控制命令转换至其它层。
1.1系统层
系统层主要分为上机位和网络安全设备，可以分为生产控制大区和信息管理大区，生产控制大区可以分为两个安全区，信息管理大区则是根据企业的不同安全要求划分安全区。而我们的监控系统属于安全I区。用IEC61850网关完成接口开发，并且支持设备的接入。网关控制是IEC61850接收到数据以后进行监控来实现的。数据库是用同一的对象模式以便实现数据互取，而且SQL是一种描述语言，它包括文件头部、通讯部分和数据模板等等，其中IED逻辑设备是由至少三个逻辑节点组成的，逻辑节点定义的是同一个功能对象的数据和属性。每个厂家提供设备信息SQL文件，通过解析以后自动转换为数据库文件。当文件录入模型库以后想要增加或者删除测点，就要重新导入，但如果只是修改则可以自动更新。在传统的监控系统中，想要调整测点的顺序就要将画面和报表重新进行动态链接，在智能化改造以后，上机位和实际设备测点在顺序上不需要保持一致，所以改动设备的硬接线不会影响上位机测点。为了避免测点变动就要用IEC NAME进行测点的动态连接。
在网络安全设备方面，采用高速的网络通信设备，不会出现常规的重复接口，能够实现资源和数据之间的共享。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在智能化改造以后，信息的交换量变得更大，想要保证数据流通，就需要配置加密装置，保证各区之间的安全稳定。安全分区是根据系统的特性来进行划分，所有的系统都要分置在相对应的安全区内，使用安全加固的操作系统。纵向加密是采用认证、加密等技术实现数据远距离传输和纵向安全的。横向隔离是用不同的安全设备隔离安全区，可以建立内网和外网公共数据区。入侵检测装置则是针对黑客攻击研制的安全设备，通过收集关键点并且进行分析，发现是否有违反安全策略的行为或者是被攻击的现象。入侵检测主要分布在控制网络、两个安全区和生产控制的大区边界。
1.2现地控制层
现地控制层主要包括机组LCU、公用LCU和开关站LCU，采集、汇总并且处理过程层的数据，在智能设备不完善的情况下，可以将过程层的数据接到系统层，并由系统层直接控制过程层的设备。
利用PLC实现IEC61850通信，各PLC厂家可以研制IEC61850通信模块，真正做到智能PLC，或是利用第三方的IEC61850装置来转换通信规约，也可以将采用“触摸屏+通信管理装置”的方法改成平板电脑，然后安装IEC61850来进行上网。
1.3改造监控系统智能化的影响
监控系统结构和现地PLC层在改造智能化模式中会减少大量电缆施放、配线及维护等施工工作和调试工作。对于系统层来说，不需要根据不同的控制层来运行通信驱动，减少了大量维护工作量。在现地控制层下要增加相应的程序段，以支持IEC61850规约。对于系统层和其它如保护、励磁等系统就是要做好相关的协调工作，规划好IP地址，并规划好定义来避免数据重复，建立一个完善的规划图和定义表。而且也要实现现地控制层和系统层的控制闭锁逻辑，输出控制令需要有密切的逻辑，注意判断优先级和一些不合理的逻辑闭锁。系统层是利用测点信息进行判断的，而且使用的二次设备也必须要足够稳定和可靠。
2.水电站监控系统智能化的改造前景
IEC61850标准在智能化水电厂中进行应用将会有一个全新的发展阶段，会有更加完善的接口，并且调试的过程也更加标准，能够很大程度上节省人力和物力。监控系统和励磁、调速、保护、消防、工业电视等系统都需要遵循此标准,以统一所有的数据，并且进行互联，让每个系统之间都能够进行互相作用，减少了通讯的难点和故障发生的概率，并且实现了全部过程的智能化，让全厂的经济效益得到最有效的支持。
结束语：
IEC61850标准在水电厂监控系统上的尝试和推广，改变了我国水电厂的发展方向，让各个地区的水电厂建设都能够发展到顶峰，并且在智能化改造方面打下了非常坚实的基础。
参考文献：
[1] 刘观标，李晓斌等.智能化水电厂的体系结构.水电自动化与大坝监测，2011,35(1),1-3.
[2] 王德宽，张毅等.智能水电厂自动化系统总体构想.水电自动化与大坝监测，2011,35(1),5-9.
作者简介：孙晋东，男，1983年9月出生，电力工程工程师、电子信息工程工程师，国网电力科学研究院有限公司/南瑞集团有限公司、江苏省南京市江宁区诚信大道19号、从事水电厂计算机监控系统工程技术及项目管理10年余。
论文作者:孙晋东
论文发表刊物:《电力设备》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/11
标签：水电厂论文; 监控系统论文; 现地论文; 数据论文; 系统论文; 标准论文; 设备论文; 《电力设备》2017年第32期论文;