專利名稱：一種微網(wǎng)遠(yuǎn)動(dòng)通信單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種微網(wǎng)遠(yuǎn)動(dòng)通信單元，具體涉及一種基于IEC61850的微網(wǎng)遠(yuǎn)動(dòng)通信單元。
背景技術(shù)：
分布式電源一般是指發(fā)電功率在數(shù)千瓦至50兆瓦的小型化、模塊化、分散式、布置在用戶附近為用戶供電的連接到配電系統(tǒng)的小型發(fā)電系統(tǒng)。分布式電源按其發(fā)電能源是否可再生分為兩類一類利用可再生能源，主要包括風(fēng)能、太陽能、水能、地?zé)崮?、海洋能等發(fā)電形式；另一類利用不可再生能源，主要包括微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電、燃料電池發(fā)電等發(fā)電形式。微網(wǎng)是指由分布式電源、儲(chǔ)能裝置、能量變換裝置、相關(guān)負(fù)荷和監(jiān)控、保護(hù)裝置匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng)，是一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護(hù)和管理的自治系統(tǒng)，既可以與大電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，也可以孤立運(yùn)行。現(xiàn)有研究和實(shí)踐已表明，將分布式電源以微網(wǎng)的形式接入大電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，與大電網(wǎng)互為支撐，是發(fā)揮分布式電源效能的最有效方式。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)是世界上第一個(gè)用于變電站自動(dòng)化系統(tǒng)信息模型和信息交換的全球性標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過世界各地的研究機(jī)構(gòu)、設(shè)備供應(yīng)商以及各大電力公司的努力，近年來 IEC61850應(yīng)用于變電站自動(dòng)化系統(tǒng)已日臻成熟。隨著IEC61850技術(shù)的逐漸成熟和廣泛應(yīng)用，其技術(shù)和方法逐漸推廣至變電站自動(dòng)化以外的其它應(yīng)用領(lǐng)域。在IEC61850第二版中，分布式電源(DER)通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的制定由TC57的WG17負(fù)責(zé)，其標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)納入IEC61850-7中，作為IEC61850-7-420標(biāo)準(zhǔn)出版，IEC61850-7-420為以邏輯節(jié)點(diǎn)為基礎(chǔ)的分布式電源定義了對(duì)象模型，對(duì)除風(fēng)電以外的DER定義了各種邏輯裝置和邏輯節(jié)點(diǎn)，這些DER系統(tǒng)包括光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)、燃料電池、電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)等。 此外，WG17正在為分布式饋線和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(如開關(guān)設(shè)備、電容器組和重合器等)擴(kuò)展定義其對(duì)象模型。此外，該標(biāo)準(zhǔn)也包含DER中的能量轉(zhuǎn)換、儲(chǔ)能和換流裝置的邏輯節(jié)點(diǎn)應(yīng)用。IEC61400-25系列標(biāo)準(zhǔn)是IEC61850標(biāo)準(zhǔn)在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域內(nèi)的延伸，專門面向風(fēng)力發(fā)電廠的監(jiān)控系統(tǒng)通信。IEC61400-25系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了風(fēng)力發(fā)電廠的專用信息、信息交換機(jī)制以及向通信協(xié)議的映射，并通過面向?qū)ο蟮母拍铌U述了風(fēng)力發(fā)電廠信息模型、信息交換模型及其建模方法，并對(duì)如何映射到特定通信協(xié)議進(jìn)行建模。在IEC61850標(biāo)準(zhǔn)體系中，已新增IEC61850-80-1作為IEC61850和 IEC60870-5-101/104的映射標(biāo)準(zhǔn)，這是考慮到目前變電站和控制中心之間廣泛使用 IEC60870-5-101/104規(guī)約，為了簡化它們與IEC61850之間規(guī)約轉(zhuǎn)換而制定的信息交換的導(dǎo)則。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)由于開放式技術(shù)、采用面向?qū)ο蟮慕＜夹g(shù)、提供互操作性等特性， 已開始逐漸滲透至整個(gè)能源供應(yīng)鏈的自動(dòng)化領(lǐng)域，將成為未來電力系統(tǒng)通信乃至智能電網(wǎng)、分布式能源領(lǐng)域的主要標(biāo)準(zhǔn)。然而，盡管IEC61850標(biāo)準(zhǔn)將是未來分布式能源領(lǐng)域的主要通信標(biāo)準(zhǔn)，但傳統(tǒng)的遠(yuǎn)
3動(dòng)規(guī)約由于沒有建立信息模型且采用面向過程的數(shù)據(jù)打包方式，使得遠(yuǎn)動(dòng)通信單元存在以下問題1)不具備互操作能力；2)不具備自描述功能；3)不能即插即用;4)沒有標(biāo)準(zhǔn)的配置及工程實(shí)施流程。微網(wǎng)遠(yuǎn)動(dòng)通信單元是微網(wǎng)系統(tǒng)信息交互的樞紐，如果在其上實(shí)現(xiàn)IEC61850信息模型，并根據(jù)IEC61850-80-1導(dǎo)則映射到遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約IEC60870-5-101/104上，實(shí)現(xiàn)基于CDC 模型的信息交換機(jī)制，可以將IEC61850固有的開放性、互操作性、面向?qū)ο蟮慕＜夹g(shù)等特性引入微網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)遠(yuǎn)動(dòng)通信單元的智能化。正是基于以上考慮，本設(shè)計(jì)人對(duì)現(xiàn)有的微網(wǎng)遠(yuǎn)動(dòng)通信單元進(jìn)行研究改進(jìn)，本案由此產(chǎn)生。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的主要目的，在于提供一種微網(wǎng)遠(yuǎn)動(dòng)通信單元，其可解決現(xiàn)有遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約存在的缺陷，拓展IEC61850在分布式電源領(lǐng)域的應(yīng)用。本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題，所采用的技術(shù)方案是一種微網(wǎng)遠(yuǎn)動(dòng)通信單元，包括主CPU、至少2個(gè)以太網(wǎng)卡和至少1個(gè)串口卡，其中， 主CPU通過PCI總線與以太網(wǎng)卡、串口卡連接，且其中1個(gè)以太網(wǎng)卡經(jīng)由路由器連接調(diào)度中心，而另外的以太網(wǎng)卡連接支持以太網(wǎng)通信的間隔層保護(hù)測(cè)控裝置和分布式電源控制器， 串口卡連接支持串口通信的間隔層保護(hù)測(cè)控裝置和分布式電源控制器，可根據(jù)所需通信通道數(shù)量和冗余配置情況擴(kuò)展以太網(wǎng)卡和串口卡，用以連接間隔層保護(hù)測(cè)控裝置和分布式電源控制器。上述以太網(wǎng)卡經(jīng)由屏蔽雙絞線或光纖連接支持以太網(wǎng)通信的間隔層保護(hù)測(cè)控裝置和分布式電源控制器。上述串口卡經(jīng)由RS232/RS485總線連接支持串口通信的間隔層保護(hù)測(cè)控裝置和分布式電源控制器。前述結(jié)構(gòu)中，面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫管理模塊實(shí)現(xiàn)接入的各微網(wǎng)分布式電源控制器及其他裝置的IEC61850信息模型，對(duì)于分布式電源控制器，建模遵循IEC61850-7-420 及IEC61400-25，對(duì)于其它站內(nèi)保護(hù)測(cè)控裝置，建模遵循IEC61850-7-4 ；IEC61850-80-1 映射模塊在IEC61850-80-1導(dǎo)則的框架下將IEC61850信息模型映射到遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約 IEC60870-5-101/104上，實(shí)現(xiàn)了基于CDC模型的信息交換機(jī)制。采用上述方案后，本實(shí)用新型的有益效果為根據(jù)IEC61850-7-420及 IEC61400-25拓展了 IEC61850在分布式電源領(lǐng)域的應(yīng)用，將IEC61850固有的開放性、互操作性、面向?qū)ο蟮慕＜夹g(shù)等特性引入微網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域。遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約在IEC61850-80-1導(dǎo)則的框架下，實(shí)現(xiàn)了基于CDC模型的信息交換機(jī)制。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；[0024]圖2是本實(shí)用新型的信息處理流程圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)說明。如圖1所示，本實(shí)用新型提供一種微網(wǎng)遠(yuǎn)動(dòng)通信單元，其硬件結(jié)構(gòu)采用嵌入式工控機(jī)實(shí)現(xiàn)，包括主CPU、至少2個(gè)以太網(wǎng)卡和至少1個(gè)串口卡，其中，主CPU通過PCI總線分別與以太網(wǎng)卡、串口卡相連，其中的一個(gè)以太網(wǎng)卡經(jīng)由路由器與遠(yuǎn)方的調(diào)度中心相連；支持以太網(wǎng)通信的間隔層保護(hù)測(cè)控裝置和分布式電源控制器可以通過屏蔽雙絞線或者光纖接入微網(wǎng)遠(yuǎn)動(dòng)通信單元中的其它以太網(wǎng)卡，支持串口通信的間隔層保護(hù)測(cè)控裝置可以通過 RS232/RS485總線接入微網(wǎng)遠(yuǎn)動(dòng)通信單元的所有串口卡。在應(yīng)用中，軟件運(yùn)行于Linux操作系統(tǒng)，軟件結(jié)構(gòu)采用模塊化設(shè)計(jì)，包括 IEC61850-80-1映射模塊、面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫接口模塊、接入規(guī)約數(shù)據(jù)映射模塊、遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約模塊、通信接口驅(qū)動(dòng)模塊和至少一個(gè)接入規(guī)約模塊。各軟件模塊以動(dòng)態(tài)鏈接庫形式實(shí)現(xiàn)，通過接口函數(shù)與主進(jìn)程交互信息。首先介紹IEC61850-80-1的映射原則及方法。在IEC61850-80-1中，定義了 IEC61850面向?qū)ο蟮男畔⒛Ｐ偷?IEC60870-5-101/104的映射原則及具體映射方法。映射原則是1)將IEC61850信息模型中的邏輯設(shè)備(LD)映射到IEC60870-5-101/104中的 ASDU公共地址(CASDU)；2)將IEC61850信息模型中的邏輯節(jié)點(diǎn)(LN)實(shí)例ID和數(shù)據(jù)屬性的索引映射到 IEC60870-5-101/104中的信息對(duì)象地址(IOA)；3)將IEC61850信息模型中的公共數(shù)據(jù)類(CDC)映射到ASDU類型(Tl)。具體映射方法是在IEC61850-80-1中對(duì)變電站配置語言(SCL)進(jìn)行了擴(kuò)展，針對(duì) IEC60870-5-101/104分別定義了命名空間及Private元素的khema定義。遵循khema定義，就可以在裝置配置文件ICD文件中包含IEC61850信息模型到IEC60870-5-101/104的映射信息。通過符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)體系的配置文件及配置流程，可以有效地實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)遠(yuǎn)動(dòng)通信單元的自描述功能。以下將介紹接入規(guī)約的映射原則及方法。由于分布式電源產(chǎn)業(yè)為新興產(chǎn)業(yè)，不屬于傳統(tǒng)意義的電力設(shè)備制造產(chǎn)業(yè)，分布式電源制造商對(duì)電力行業(yè)的通信標(biāo)準(zhǔn)，尤其是IEC61850通信標(biāo)準(zhǔn)關(guān)注度不高，目前幾乎沒有具備IEC61850通信能力的分布式電源控制器。而常規(guī)的保護(hù)測(cè)控裝置則大多都具備 IEC61850通信能力。在接入微網(wǎng)的配電變電站中將出現(xiàn)不具備IEC61850通信能力的裝置和具備IEC61850通信能力的裝置共存的局面。不具備IEC61850通信能力的裝置接入規(guī)約的映射原則及方法為1)為裝置創(chuàng)建IEC61850信息模性，對(duì)于分布式電源控制器，建模遵循 IEC61850-7-420 及 IEC61400-25，對(duì)于其他站內(nèi)裝置，建模遵循 IEC61850-7-4 ；2)建立接入規(guī)約的私有地址到IEC61850信息模型對(duì)象索引之間的映射關(guān)系，將私有地址保存在ICD文件中相應(yīng)IEC61850信息模型對(duì)象索引的DAI (對(duì)象屬性實(shí)例)元素 WsAddr (短地址)屬性中。具備IEC61850通信能力的裝置接入規(guī)約的映射原則及方法為采用邏輯設(shè)備直接映射的原則，將裝置的各邏輯設(shè)備一一映射到微網(wǎng)遠(yuǎn)動(dòng)通信單元的相應(yīng)邏輯設(shè)備，邏輯設(shè)備的信息模型保持不變，邏輯設(shè)備實(shí)例名稱的轉(zhuǎn)換遵循固定的命名規(guī)則且必須保證其唯一性。以下將介紹信息處理流程。如圖2所示，監(jiān)視方向的信息處理流程為1)通信接口管理模塊接收到來自分布式電源控制器或其它裝置的監(jiān)視方向通信報(bào)文；2)通信接口管理模塊根據(jù)通信接口地址(IP地址或串口地址)將通信報(bào)文傳遞給相應(yīng)的接入規(guī)約模塊；3)接入規(guī)約模塊解析出通信報(bào)文中包含的監(jiān)視信息的私有地址和信息實(shí)際值，將解析內(nèi)容傳遞給接入規(guī)約數(shù)據(jù)映射模塊。4)按照監(jiān)視信息私有地址，根據(jù)接入規(guī)約的映射原則，接入規(guī)約數(shù)據(jù)映射模塊檢索出監(jiān)視信息的IEC61850信息模型對(duì)象索引，通過面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫管理模塊將信息實(shí)際值按對(duì)象索引寫入數(shù)據(jù)庫并進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理。5)接入規(guī)約數(shù)據(jù)映射模塊將檢索出的監(jiān)視信息的IEC61850信息模型對(duì)象索引傳遞給IEC61850-80-1映射模塊。6)按照監(jiān)視信息的IEC61850信息模型對(duì)象索弓丨，根據(jù)IEC61850-80-1的映射原則，IEC61850-80-1映射模塊檢索出監(jiān)視信息的ASDU公共地址(CASDU)、信息對(duì)象地址 (IOA)和ASDU類型(Tl)，通過面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫管理模塊取出監(jiān)視信息的實(shí)際值及其他相關(guān)信息，將這些監(jiān)視參數(shù)傳遞給IEC60870-5-101/104遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約模塊；7) IEC60870-5-101/104遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約模塊根據(jù)接收到的監(jiān)視參數(shù)組織 IEC60870-5-101/104通信報(bào)文，傳遞給通信接口管理模塊。8)通信接口管理模塊將IEC60870-5-101/104通信報(bào)文按照指定的通信地址發(fā)送
給遠(yuǎn)方調(diào)度中心。 控制方向的信息處理流程為1)通信接口管理模塊接收到來自遠(yuǎn)方調(diào)度中心的IEC60870-5-101/104控制方向通信報(bào)文，傳遞給IEC60870-5-101/104遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約模塊；2) IEC60870-5-101/104遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約模塊解析出通信報(bào)文中包含的控制地址和控制參數(shù)，傳遞給IEC61850-80-1映射模塊。控制地址包含ASDU公共地址(CASDU)和信息對(duì)象地址(IOA)控制參數(shù)包含控制類型、控制值、控制時(shí)間等；3)按照控制信息的控制地址，根據(jù)IEC61850-80-1的映射原則，IEC61850-80-1映射模塊檢索出IEC61850信息模型對(duì)象索引，連同控制參數(shù)一起傳遞給接入規(guī)約數(shù)據(jù)映射模塊；4)按照IEC61850信息模型對(duì)象索引，根據(jù)接入規(guī)約的映射原則，接入規(guī)約數(shù)據(jù)映射模塊檢索出控制信息的規(guī)約私有地址，連同控制參數(shù)一起傳遞給相應(yīng)的接入規(guī)約模塊；5)接入規(guī)約模塊根據(jù)接收到的控制信息的規(guī)約私有地址和控制參數(shù)組織通信報(bào)文，傳遞給通信接口管理模塊。 6)通信接口管理模塊將接入規(guī)約通信報(bào)文按照指定的通信地址發(fā)送給分布式電源控制器或其他裝置。
權(quán)利要求1.一種微網(wǎng)遠(yuǎn)動(dòng)通信單元，其特征在于包括主CPU、至少2個(gè)以太網(wǎng)卡和至少1個(gè)串口卡，其中，主CPU通過PCI總線與以太網(wǎng)卡、串口卡連接，且其中1個(gè)以太網(wǎng)卡經(jīng)由路由器連接調(diào)度中心，而另外的以太網(wǎng)卡連接支持以太網(wǎng)通信的間隔層保護(hù)測(cè)控裝置和分布式電源控制器，串口卡連接支持串口通信的間隔層保護(hù)測(cè)控裝置和分布式電源控制器。
2.如權(quán)利要求1所述的一種微網(wǎng)遠(yuǎn)動(dòng)通信單元，其特征在于所述以太網(wǎng)卡經(jīng)由屏蔽雙絞線或光纖連接支持以太網(wǎng)通信的間隔層保護(hù)測(cè)控裝置和分布式電源控制器。
3.如權(quán)利要求1所述的一種微網(wǎng)遠(yuǎn)動(dòng)通信單元，其特征在于所述串口卡經(jīng)由RS232/ RS485總線連接支持串口通信的間隔層保護(hù)測(cè)控裝置和分布式電源控制器。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種微網(wǎng)遠(yuǎn)動(dòng)通信單元，包括主CPU、至少2個(gè)以太網(wǎng)卡和至少1個(gè)串口卡，其中，主CPU通過PCI總線與以太網(wǎng)卡、串口卡連接，且其中1個(gè)以太網(wǎng)卡經(jīng)由路由器連接調(diào)度中心，而另外的以太網(wǎng)卡連接支持以太網(wǎng)通信的間隔層保護(hù)測(cè)控裝置和分布式電源控制器，串口卡連接支持串口通信的間隔層保護(hù)測(cè)控裝置和分布式電源控制器。此結(jié)構(gòu)可解決現(xiàn)有遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約存在的缺陷。
文檔編號(hào)H04L29/08GK202268746SQ201120398520
公開日2012年6月6日 申請(qǐng)日期2011年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月19日
發(fā)明者喬峰, 劉云, 吉小鵬, 吳家宏, 黃巍松 申請(qǐng)人:南京四方億能電力自動(dòng)化有限公司