如何从61850中获益

来源:百度文库 编辑:神马文学网 时间:2024/04/30 21:06:30
——国家继电保护及自动化质量监督检验中心 贺春
2008-10-07 15:28:36  来源:2008年度电力自动化行业年鉴  浏览次数:83
摘要:IEC61850标准的颁布,为电力系统自动化打开了新的一扇窗户,同时也给我们带来了更大的挑战,61850以其鲜明的特点和强大的功能吸引了电力用户和制造厂家的目光,但是如何才能尽快地从61850标准中获益呢?为此我们需要做哪些工作呢?结合从多年规约研究经验,作者从技术研究发展规律角度来寻找61850研究、使用的发展规律,从而为我们更快地从61850标准中获益提供更多思路,供广大读者交流。
摘要:IEC61850标准的颁布,为电力系统自动化打开了新的一扇窗户,同时也给我们带来了更大的挑战,61850以其鲜明的特点和强大的功能吸引了电力用户和制造厂家的目光,但是如何才能尽快地从61850标准中获益呢?为此我们需要做哪些工作呢?结合从多年规约研究经验,作者从技术研究发展规律角度来寻找61850研究、使用的发展规律,从而为我们更快地从61850标准中获益提供更多思路,供广大读者交流。
0 引言
对于61850标准这样一个已经不太新的新技术来说,如何能发挥其强大的功能优势,为电力系统自动化服务,这是摆在每一个电力系统自动化工作者面前的课题,那么61850标准到底有哪些值得我们夜以继日地研究和推广价值呢?第1部分将介绍61850的优点和特点。
对于任何一个新技术,从诞生开始到应用成熟都有其发展规律,61850技术也不例外,那么61850技术的发展规律到底是什么样的呢?到底有哪些因素会阻碍61850技术的发展呢?第2部分将进行讨论。
当我们了解了61850技术的发展规律以后,如何能够在规律中寻求突破,尽量减少前进道路上的障碍,使61850研究朝着健康有序的方向发展呢?第3部分将着重探讨这方面问题。
当我们明确了发展方向后,在实际工作中应该如何去做呢?第4部分将从电力用户、制造企业和科研机构三个角度进行说明。
第5部分将向我们展示在61850时代,电力系统自动化将以怎样的方式为我们提供更加高效、可靠的服务,从而让我们享受61850新技术带给我们的快乐。
1 61850技术的特点/优点
61850技术给传统的通信规约和变电站自动化带来了巨大的变革,具有划时代的历史意义。总体来说,它具有如下显著特征:
(1)强大的互操作性,61850技术不光标准化了通信过程,而且信息模型也实现了标准化,其抽象通信服务接口(ACSI)更是使应用过程与通信网络及通信过程相互独立,它的使用,使设备间在信息模型层面可以达到良好的互操作性。这不同于以往的通信规约。信息模型中的信息对象及数据对象实现了自我描述,从而使通信双方对数据对象的理解更加自如。

图161850系统结构图
(2)自由配置能力,由于采用了标准的SCL配置语言来描述模型及参数,使得设备与设备之间、设备与系统之间信息交换更加便捷,这种强大的配置能力使得系统可以实现动态配置、自动配置等功能,大大降低了传统手工方式的工作量,提高了生产效率并降低了错误发生概率。
(3)系统长期稳定性,由于上述原因,无论通信技术如何发展变化,我们的应用系统都会因为ACSI的存在变得相对稳定,不至于受到技术发展的影响。例如,当通信技术发生变化时,我们可以更换服务映射层的内容,从而保证应用模型层面的不变性。
但是在实际的工程应用中,我们暂时可能还没有体会到61850带给我们的全部好处,原因是多方面的,这并不能抹煞61850本身具有的优点,只有按照61850的精神和要求去研究、开发和使用它,61850的优点才会逐渐显现出来。目前我们还处于61850研究的初级阶段,至于工程,更是在摸索中前行,因此会出现一些工作量和劳动强度反而比传统方式还大的情况。
2 61850技术发展规律
任何一项新技术,新产品都有其发展规律,有时候我们会用学习曲线来形象地表示它,所谓“学习曲线”,又称经验曲线,学习总有一定的过程,把学习过程及其效果用曲线图解来表示就叫学习曲线。通过学习曲线可以看出学习过程的效率、速度、准确性等方面的变化和特点。如图2所示,可以发现:
(1)随着我们研究的深入,掌握程度越来越好;
(2)研究开始时,进步比较快,然后趋于饱和;
(3)对于某些难度比较大的技术来说,可能一开始时,进步慢,中间一段时间开始进步快,然后再进入饱和期。我认为61850作为这样一种新技术,具有这样的特征。

图2一般技术的学习曲线
对于一个比较成熟的技术而言,它的目标比较明确,发展规律像图2所示过程,但是对于一个像61850这样的不断发展的新技术而言,它的技术本身处于变化中,认知目标处于不断变化中,将导致它的学习曲线呈现如图3所示的规律,它呈现一个波浪上升的过程,在上升过程中,有拐点出现,会出现短时的倒退,然后再向上。

图361850技术的学习曲线
导致这种情况发生可能的原因如下:
(1)61850标准的修订,由于61850技术本身的发展,会导致我们的应用需要兼顾前后,即使标准的修订考虑了版本兼容问题,也会对我们的应用造成一定影响。
(2)认知能力限制,由于我们在应用61850技术上处于初级阶段,有许多做法需要实践的检验,例如我们在开发、研究过程中可能会关注互操作要求,但是哪些做法对互操作有影响是我们未知的,只有通过不断实践才能发现。如果没有完全领会61850精神和长远发展的眼光,有可能出现追求一些短期目标,而这些短期目标可能不是61850本身的目标。这就好比在控制论中的寻找最优化控制过程,当对目标未知时,有可能我们得到的最优化结果是一个局部最优,而非全局最优,只有通过不断调整控制策略,使目标从局部最优向全局最优发展。
(3)短期行为,例如目前我们以实现61850装置和系统为目标,虽然也考虑其互操作性等要求,但是61850众多的特点和优点我们还顾不上实现,主要目标就是快速推出产品,占领市场,那么当我们完成了这一阶段的工作后,可能会发现不同厂家的设备之间互操作存在问题,需要重新进行协调,于是会出现一个短暂的拐点;
(4)应用目标的提升,随着61850的应用,电力用户也在不断地成长、提高,它们对61850的应用要求也是不断变化的。例如,目前首要解决的是具备61850系统问题,今后可能出现的要求还有:
①从电力日常运行管理和维护管理需要角度,可能会对61850系统提出一些新的功能要求。
②具备配置能力和标准化配置工具,设计院可以用来对系统进行配置,而不是完全由系统集成商来完成这个工作。
③功能自由分配要求,61850系统一个特点就是功能的实现不依赖于硬件,可以根据需要进行灵活的功能分配,我们的产品是否支持这一功能?当不支持时需要进行改进、提高。
④可靠性要求,从能用到好用,再从好用到耐用,这是一个相对漫长的过程,不管我们使用什么技术,可靠性将是最重要的一个目标,从其他技术(目前的传统变电站自动化技术)的要求发展来看,一些地区的电力用户开始更加强调可靠性要求和可靠性试验。对于61850也不例外,当61850得到普遍应用后,这一要求将显得格外重要。
基于以上分析,我认为61850的发展将呈现波浪式的上升发展规律,并且一浪高过一浪。研究61850技术发展规律的目的是为了指导我们更好地从事研究、生产和实践,尽量少走弯路,从而也减少浪费。
3 排除困难,快速推进61850研究
基于以上分析,不管是作为用户还是61850产品的开发企业,我们应该尽量少走弯路,如下图虚线所示:

图4理想的61850发展曲线
要做到这一点,就需要考虑如下问题:
(1)对于标准本身的变化,可能我们缺乏应变的对策,但是,无论标准怎么变化,我们在研究标准的时候一定要把握标准的思想精神和灵魂,这样,即使标准再发展、变化,对我们的影响都不应该太大。建立在分层基础上的61850,更加考虑了这种灵活性,但是如果在开发过程中,我们无法将这种思想体现在产品上,仍然按照传统方式进行,那么标准的变化一定对产品有很大的影响。
(2)对于认知能力的限制,只有通过不断学习、实践和交流,才能得到改善。当然,有些内容可以通过学习来掌握,但是有些经验一定要靠实践来增长,因此大量的实践机会对于厂家和研究机构来说非常重要。这个需要电力用户提供更多的机会,因为对于这种需要不同厂家沟通、协调的新技术,只有电力用户有这样的号召力。但是要注意另外一个极端,就是急功近利,将试验变成了取得政绩的手段,那不光对认知没有任何帮助,可能还会将我们前进的方向搞偏,导致更多的拐点出现在我们前方。
(3)短期行为的产生是多方面因素造成的,有认知限制的原因,也有企业自身发展要求的原因,作为企业,快速开发出61850产品占领市场是他们的重要目标,而对于61850技术本身应该具备的优点和特点,鉴于时间限制就考虑的比较少,等产品开发基本完毕后才会考虑有关多个厂家互操作、产品性能、可靠性等方面的问题,这是完全可以理解的。但是能否在产品开发的同时,更多地兼顾好其他目标呢?这对于厂家来说,是一个挑战。当然造成短期行为的原因也有来自用户的问题,为了追求中国第一,国内首创而搞出来的项目,有时候会存在一些问题,对今后的应用有影响。美国一个由多个厂家共同参与的61850工程,前后用了2年多时间,期间进行了多次试验,目的是为了提高多个厂家产品的互操作性和配置能力。这说明要想成为第一,不光是时间上的第一,而是一个全面、成功的61850系统第一。
(4)在61850使用过程中,电力用户的水平在不断提高,从而对61850系统不断提出更多、更高的应用要求,在这个过程中,可能某些要求存在问题,会导致厂家走一些弯路,因此要彻底解决这个问题,只有电力用户不断与厂家和科研机构多交流,然后从应用上与厂家进行沟通。作为厂家,也要积极地帮助电力用户一起分析应用,不管提高对系统的要求,不能单纯为了占领市场而简化产品要求,这样做的结果最后受苦的还是厂家自己。
4 三方合作,推动61850应用
61850作为一个新技术,需要投入大量的人力、物力和财力,需要各种人才的配合,只有用户、厂家和研究机构共同努力,才能充分利用各方资源,在研究过程中保持高度的统一,从而为61850的建设节约时间和资源。为此,需要各方做好如下工作[1]:
4.1电力用户要做的工作
作为61850的使用者—电力用户一定要与时俱进,与61850的建设保持同步。为此应该从以下方面进行考虑:
(1)与制造企业和科研机构合作,探讨、研究61850技术。
(2)以61850为核心,结合实际工作需求,与各使用部门进行充分地协商,制定针对61850特点的切实有效的用户需求,为制造企业设计、研发产品提供依据。
(3)结合61850的特点和对工作产生的影响,指定相应的管理规范和工作规范,以配合数字化变电站建设的需要。
(4)考虑到61850系统对一次、二次信息的需要,制定相应的设备管理规范和编码规范。
(5)加强技术人员的基础知识培训。
4.2制造企业要做的工作
(1)积极与科研机构和电力用户进行技术交流,使各方面技术发展保持基本同步,了解用户需求。
(2)一次设备、二次设备制造企业要进行积极有效的技术沟通,因为61850涉及从一次到二次、从保护到控制、从通信到系统模型等多方面,如果某个企业或者企业中的某个部门从自己工作的角度进行设计、研发,而不考虑与其他环节配合,那么势必会在以后的工作中遇到不兼容的地方需要进行调整,另外这种技术发展的不平衡也会制约企业设计、研究的发展。
(3)当遇到标准中未规定的新情况时,通过行业协会、或者跨行业的协会组织一起进行交流和讨论,然后制定相应的规范,使61850的发展更加健康、有序。
4.3科研、检测结构要做的工作
(1)积极与制造企业和电力用户进行技术交流,使各方面技术发展保持基本同步,了解用户需求。
(2)努力研究新的检验方法和检验项目,满足61850标准的要求,为电力用户提供良好的产品质量保证手段。
(3)积极配合变电站自动化系统项目的研究和建设,为系统开发和建设提供宝贵的意见和建议。
5 61850带给我们的快乐
通过我们共同的努力,我们有理由相信,未来的61850系统将体现出下列强大的功能:
(1)配置与设计独立进行,设计院根据系统功能需求,使用配置工具完成变电站设计,提供给工程配置使用。
(2)配置自动化,通过系统配置工具,按照系统设计规范文件内容,完成系统自动配置,自动配置除了降低工作量,还可以提高配置的准确性,降低错误发生概率。
(3)工程安装、调试更加方便,由于设备之间基于相同的模型,产品通信具有良好的互操作性,设备支持在线信息读取,这样系统安装调试过程更加便捷,降低劳动强度。
(4)灵活的系统配置。
(5)方便的系统维护,当系统中某些部件发生故障时,可以通过系统工具和装置配置工具,将这个设备所完成的功能在线地移动到其他设备中(资源允许的情况下),然后就可以将设备从系统中拆除下来进行维修、更换,当设备更换完成后,可以再将原功能通过配置工具移动回更换后的设备,这样可以提高系统的可用性。
(6)验收试验更加方便,当进行定期维护试验或者新设备入网试验时,可以在现有系统上直接进行,将系统或者设备运行模式切换到试验,然后进行更为真实的试验,试验完成后再切换回运行模式即可。
(7)设备管理、文档管理自动化、电子化,从而可以节约大量纸张和保存空间,当然同时也对设备管理和文档管理提出了更高要求。
6结论
61850正在影响、推动着电力系统自动化的发展,用户、厂家和研究机构应该踏踏实实地按照技术发展的规律进行研究、开发,使基于61850技术的新一带变电站自动化系统早日发挥其应有的作用,为中国电力事业做贡献。