基于IEC61850标准的智能变电站通信接口的研究与设计

摘要

随着物联网的不断发展，越来越多的设备需要接入物联网，电力行业也慢慢地需要接入物联网，特别是变电站需要智能化，将变电站的电压电流等信息上传到物联网后台软件。于是将传统变电站智能化变成了当前热门的话题，在电力行业，传统的变电站依然采用的是RS485接口的通信方式传送后台数据，不同的厂商设备采用的不同协议，例如，Modbus协议、IEC103协议以及CDT91协议等，由于各个厂商设备采用的不同的协议，不具备互操作性，因此很难将所有厂商的数据都统一上传。而此时统一协议标准，让各大厂商的设备具有互操作性变得非常有价值了。　　IEC61850 标准作为国外变电站主流的通信标准，规范定义了各个电力数据量的信息，统一了各个厂商设备的标准，彻底解决了厂商设备之间互操作性的问题，同时大大降低了设备配置的复杂度，提高了设备的可维护性，节约了大量的人力成本。在当前形势下，IEC61850标准正好迎合国内变电站的迫切需求，因此IEC61850标准近几年逐步成为了国内智能变电站的通用标准。但是由于国内还存在很多旧的变电站，重建成本高，难度大，因此需要将旧的变电站改造为智能变电站，本文正是基于该课题通过采用协议映射以及数据预测的方法对智能变电站通信接口进行了研究与设计，最终实现了IEC61850智能变电站通信接口能匹配到对应的厂家并进行数据转换的功能。　　本文主要包括以下内容：　　1) 对IEC61850标准以及关键技术进行了研究，包括标准的结构、建模技术、MMS协议以及一致性测试等。　　2) 提出了Modbus RTU协议与IEC61850映射的方法并进行了研究与设计。　　3) 提出了基于并行回火受限玻尔兹曼机算法对IEC61850数据进行预测的方法并进行了研究与设计。　　4) 完成了IEC61850通信接口的硬件设计和软件设计。　　5) 完成了IEC61850数据模型的配置并通过IEDScout软件对通信接口进行了互操作性测试，实验结果达到了设计的要求。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 IEC61850标准国外研究现状

1.3 IEC61850标准国内研究现状

1.4 论文的主要研究内容

1.5 论文的组织结构

第二章 IEC61850标准

2.1 IEC61850标准的概述

2.2 IEC61850标准的结构

2.2.1 IEC61850定义的智能变电站通信接口模型

2.2.2 IEC61850标准的面向对象建模

2.2.3 IEC61850标准的变电站配置语言（SCL）

2.2.4 IEC61850标准的一致性测试

2.3 本章小结

第三章 Modbus RTU规约与IEC61850标准智能转换方法的研究

3.1 Modbus RTU协议与IEC61850映射方法

3.1.1 Modbus协议介绍

3.1.2 Modbus协议传输模式

3.1.3 Modbus RTU协议数据报文结构

3.1.4 IEC61850与Modbus RTU协议之间的服务映射

3.2 基于并行回火受限玻尔兹曼机算法的电力IEC61850数据预测

3.2.1 方案的提出

3.2.2 受限玻尔兹曼机

3.2.3 并行回火蒙特卡罗算法

3.2.4 实验结果与分析

3.2.5 结论分析

3.3 本章小结

第四章 IEC61850通信接口模块的设计

4.1 IEC61850通信接口的硬件设计

4.1.1 硬件总体设计方案

4.1.2 硬件核心模块设计

4.2 IEC61850通信接口的软件设计

4.2.1 嵌入式Linux平台软件原理介绍

4.2.2 系统软件架构

4.2.3 软件核心模块设计

4.3 IEC61850互操作性测试

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

攻读学位期间主要的研究成果

致谢