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摘要：随着常规能源的逐渐衰竭和环境污染的日益加重，大规模发展基于可再生能源的分布式发电技术己是必然趋势。IEC61850构建了一种公共的通信标准，并提出设备互操作的要求，使得不同的光伏发电系统设备间数据模型的统一变得尤为关键。
1基于IEC61850的光伏组件逻辑节点和数据分类
IEC61850标准建模方式为面向对象建模，逻辑节点LN（Logical Node）是面向对象建模概念的集中体现，逻辑节点是建模的的关键部件。电力系统设备通信实现具体实施都归结到逻辑节点上，逻辑节点包含不同数据，这些数据涵盖了电力设备部件的状态、控制等属性信息，反应了实际设备的运行状态。
将电力系统组件进行分解，得到不同组件的模块化信息，每个逻辑节点就是一个功能模块，多个节点协同工作，完成电力组件的控制、保护、测量及其他功能。IEC61850－7－4标准定义了包含电力设备控制、保护、测量、计量等功能类近90个逻辑节点。为了满足光伏组件应用需要，可以将光伏组件分的逻辑节点分类。
2光伏组件逻辑设备的分层建模
根据光伏单元设备的功能和要求，可以将其信息模型抽象为3个逻辑层。3个逻辑层分别为：人机接口层、间隔层和逻辑设备层。分层信息模型中，各个层均有不同逻辑节点构成。
2．1人机接口层
人机接口层完成光伏组件的数据显示。本层有两个逻辑节点组成：IHMI实现人机界面，用于显示测量值和进行设备各种操作；IARC将历史数据进行存档，以供将来调阅查看。
2．2间隔层
依照IEC61850标准建模思路，可以将光伏组件抽象建立一个概念性的线路间隔模型。线路间隔层负责功能主要有：断路器控制、光伏保护以及各种电能参数的计量和测量。
2．3功能组件设备层
根据光伏组件的功能及需求，可以将光伏组件功能实现部分抽象为4个逻辑设备。包括：光伏发电组件、能量转换器、直流转换器和电池系统等。各个逻辑设备各司其职又相辅相成，组成光伏系统的功能基础。对不同的逻辑设备均分配了相应的逻辑节点以实现其功能。
3光伏组件IED信息通信服务器构建
3．1 MMS通信
为了实现网络环境下不同制造商设备之间的互操作性，MMS（Manufacture Message Speci-fication），应运而生。MMS由ISO国际标准组织工业自动化技术委员会TC184制定的国际标准，被IEC618501引入。
MMS通信为了隐藏各类装置的技术细节，采用构建虚拟设备VMD（虚拟制造设备）的方法。虚拟制造设备由实际设备映射得到，和具体装置的细节无关。光伏系统的MMS通信可以采用经典的客户端／服务器模式进行。客户端作为控制中心，运行监视系统，服务器由间隔层的间隔装置和功能组件层的4个逻辑设备通过与虚拟设备相互映射组成。
3．2光伏设备信息与虚拟对象的程序映射
虚拟设备构造的目的是为了统一实际设备通信规范和通信方式。实际通信时，实际变量和客户端之间相互隔离。实际装置需要严格遵循MMS建模方式与通信规范，就能够实现通过虚拟设备表述实际对象。虚拟制造设备可以看做实际MMS对象的容器。
4光伏系统模型配置描述文件构建
光伏系统作为可以与变电站进行通信的智能子设备，需要构建配置文件提供给监控后台、远动子站的配置工具使用，才能够完成通信任务。IEC61850－6定义了标准变电站配置描述语言SCL（Substation Automation System Configuration Lan-guage）。SCL是基于可扩展标记语言产生，实现不同智能电子设备的配置数据之间相互交换。需要遵循变电站标准的描述语言来构建配置文件。
智能子设备通过SCL语言描述可以生成4类配置文件：设备性能描述文件ICD、系统规范文件SSD、系统配置文件SCD和实例配置文件CID。这四种文件中，SCD／SSD由变电站系统集成商提供。本文研究光伏系统装置的IEC61850规约服务模型，需要对光伏系统装置进行ICD／CID配置文件描述。
4．1光伏系统装置中ICD／CID文件结构
光伏系统装置的ICD配置文件是系统的功能自描述文件，包括Header、IED和Datatypetemplates三个部分。CID作为ICD文件的扩展，又增加了Communication部分。
1）Header部分保护配置文件修订信息，包括修订时间、原因、修改人等。
2）Communication部分至少包括了设备的MMS通信子网。由于MMS服务运行于TCP／IP协议之上，所以IP地址和子网掩码是必不可少的信息。
3）Datatypetemplates部分是针对系统配置中的数据类型的一个实例化模板，具体类型在IEC61850－6部分有明确定义。
4）IED部分是光伏系统模型配置的核心部分，包含私有信息private、服务能力表service以及访问点Accesspoint三个部分。
4．2逻辑节点的SCL语言描述实例
如前文所述，每个逻辑设备都有若干个逻辑节点，所以整个系统装置的SCL模型建立是一个非常大的工程。本文选取能量转换器中的直流测量逻辑节点GGIO进行SCL描述。光伏系统装置没有与采样电阻或霍尔传感器对应的特定逻辑节点，因此以通用过程接口IO逻辑节点GGIO来完成直流电气量的采集，由MMDC逻辑节点完成直流功率、电阻等量的计算。GGIO逻辑节点SCL描述如图所示。
GGIO逻辑节点SCL语言描述
5结束语
IEC61850标准是电力系统自动化领域唯一的全球通用标准，它提出了一种公共的通信标准，使得智能变电站的工程实施能够具有统一的协议接口。IEC61850的出现能够让不同的电力系统设备相互通信，对于智能化变电站发展具有不可替代的作用，使得电力系统设备通信规范化。
参考文献：
［1］韩国政，徐丙垠．基于IEC61850标准的智能配电终端建模［J］．电力自动化设备，2011（2）
［2］石文江，冯松起，夏燕东．新型智能配电自动化终端自描述功能的实现［J］．电力系统自动化，2012（4）
［3］余晓鹏，李琼林，杜习周，等．基于IEC 61850的电能质量监测终端数据分析及模型实现［J］．电力系统自动化，2011（4）
论文作者:胡云鹏
论文发表刊物:《基层建设》2017年第31期
论文发表时间:2018/1/31
标签：逻辑论文; 节点论文; 光伏论文; 设备论文; 组件论文; 通信论文; 系统论文; 《基层建设》2017年第31期论文;