变电站自动化系统在标准化的基础上，采用分层分布结 构，可以满足高效通信。整个系统分为 3 个层次，即站控层、间 隔 层 、过 程 层 ，各 层 的 具 体 功 能 如 下 ：（1）站 控 层 ：主 要 是 利 用 IEC61850 以太网通信机制，通过监控主机、通信管理设备、通 信交换机等构成站控层的系统主体。监控主机和软件的冗余设 置，可以防止因硬件故障而造成数据损失或不可用。（2）间隔 层：间隔层由具有保护和控制功能的 IED 构成，其全面支持 IEC61850 的各种通信服务模型，利用 GOOSE 通信完成对间隔 层的联锁，以实现变电站信息共享和设备间的相互操作功能， 从而简化了系统维护和配置过程。（3）过程层：主要是完成开关 量 I／O、模拟量的采集和控制指令的传送等这些与一次设备相 关的功能，通过网络与间隔层相互连接，使得整个变电站的设 备和控制系统构成一个整体。 2.3 系统 GOOSE 功能
1 变电站自动化系统概述与结构分析
变电站的自动化控制系统可以看作是一个综合性的控制 系统，其具有简单可靠、可拓展、可兼容的基本特征，随着网络 和计算机技术的普及，在变电站管理中得到了广泛的应用。
目前，变电站自动化系统主要有以下几种结构形式：（1）分 布式结构：这种系统结构是按照变电站控制对象的功能设计的， 利用多台计算机的独立功能加强控制效果，并将其连接起来构 成网络，实现分布式的控制效果，其最突出的特征是将变电站的 自控功能分散给多台计算机。分布式结构通常按照功能进行分 类，利用主要及次要 CPU 共同完成工作，多 CPU 的处理系统提 高了对并发事件的控制性能，从而解决了 CPU 运算中的瓶颈难 题。功能模块由不同的 CPU 负责，它们之间利用网络技术和串 行方式完成数据通信，实现系统整合和功能联动，并改变网络系 统的优先级，从而很好地解决了数据传输问题，提高了系统的实 时控制效果。分布式结构的维护和拓展十分方便，局部故障不会 导致全局功能虚弱。这种模式在安装方面可以形成集中组屏和 分层组屏，适应于中、低变电站的自控。（2）集中式结构：这种系 统结构利用功能强大的核心计算机，并拓展了 I／O 接口，集中采 集、处理和分析变电站的各种数据，分步完成监控、保护、自控等 功能。前置机用于完成数据的输入输出、保护、监控、检测等基本 功能，而后台机则负责数据的分析处理、显示、打印、上传等功 能。目前，这种系统在实际应用中也较为常见，但是由于前置机 的工作较繁重且引线多，降低了整个系统的可靠性，一旦出现故 障会直接影响系统的工作。此外，系统软件复杂，调试繁琐，一旦 出现问题维护工作量大。（3）分层分布结构：这种系统根据变电 站的控制层次和对象来设置系统的控制级别，可以分为 2 层结 构，即全站控制级和就地控制级；也可分为 3 个层次，即变电站 层、通信层和间隔层。与集中式系统相比，其可靠性较高，任一个 部分出现故障只会影响局部系统，将风险分散到不同层级中。例 如，变电站级故障只会影响到监控部分，而重要的保护和控制功 能在其他层级中可以继续工作；就地控制级的单元性故障不会 导致全网的通讯中断，从而保证主体通信网络的顺畅。该系统的 可拓展性和开放性高，有利于工程性设计和应用，并且二次设备 所需的电缆数量少，节约了开支，简化了调试和维护过程。
61850 标准是一种国际标准，其主要特征是：面向设备和对象建 模，面向应用进行开放的自我描述；采用抽象通信服务接口，网 络的应用协议和传输协议相对独立；具有符合电力系统特点的 通信服务，信息对象在信息源处唯一定义，数据对象统一建模； 利用 XML 的配置技术等。 2.2 基 于 标准 化 的 自动 化 系 统构 成
基于以上分析，本文以分层分布式的自动化系统结构为基 础，采用 IEC61850 标准完成自动化控制系统的设计和实现。
2 标准化简介与系统特征细分
2.1 61850 标准化简介 标准化是自动化系统设计和实现必须遵循的基本原则，即
利用一个统一的数据通信和接口标准来统一定义信息及数据 建模，从而实现系统数据的通用化，方便拓展和业务处理。
在标准化设计变电站自动化系统时，面向通用对象的变电 站事件模型是其中一个重要的应用。采用发布者 / 订阅者的通 信结构完成对多个通信节点的数据传输，即通过点对点的通信 形式实现一个或多个信息发布者与多个接收者之间数据传输 的最佳模式，尤其适用于数据量大且要求实时性的数据通信系 统，如 IEC61850 标准化的变电站自动化系统。 2.4 自 动 化数 字 变 电站 工 程 的实 践
3 基于标准化的通信模型实现
基于标准化的变电站自动化系统应支持 IEC61850 抽象通 信ห้องสมุดไป่ตู้务模式，包括服务器模型、应用连接模型、逻辑节点模型、
从系统设计上来看，IEC61850 并不仅仅是一个通信标准，而 是一个适应整个变电站集成和实施的标准，其对工程实施的过 程、支持工具、组态配置等都提出了相应的要求。工程实施中利用 IED 配置工具可完成对文件的统一化，形成的 ICD 文件可以描述 装置的数据模型和功能，如逻辑数据、逻辑节点、数据定义、控制 块定义等。在工程实施中，利用配置工具生成的变电站一次系统 的描述文件（SSD），包括一次设备的单线图、逻辑节点等。以变电 站中各种二次设备的 ICD 文件和 SSD 文件作为输入，通过 SCD 配置工具生成变电站的数据 SCD 文件，包括一次系统配置、二次 设备配置、网络参数配置等。再利用配置工具从 SCD 文件中导出 装置运行需求的 CID 文件，从而实现对变电站的运行控制。
设计与分析◆Sheji yu Fenxi
基于标准化的变电站自动化设计与实现
潘李兴 刘文婷
（江苏省电力公司苏州供电公司，江苏 苏州 215000） 摘 要：介绍了自动化系统的基本概念和结构，对“IEC61850 标准”在变电站自动化系统设计与实现中的应用情况进行了分析。标准 化有助于实现自动化系统数据处理的统一和通信畅通，对变电站的自动化实施有着重要的现实意义。 关键词：自动化；系统结构；标准化；系统设计；功能实现