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摘要：随着智能变电站的发展，一体化电源监控系统迫切需要建立符合IEC61850标准的模型以满足互联互通的要求。在介绍了智能一体化电源监控系统的系统架构和IEC61850技术特点的基础上，给出了智能一体化电源监控系统的数据模型，进而在系统数据模型的基础上，对系统进行IEC61850建模，实现了IEC61850信息模型和服务模型。本文所提出的符合IEC61850标准的智能一体化电源监控系统已经在现场得到应用。
关键词：智能一体化电源，IEC61850，模型，监控系统
0、引言
随着变电站自动化水平的不断提高，电源系统在智能化水平、资源整合、管理模式等方面都得到了长足的发展。为减少电源系统设备的重复配置，建立电源信息共享平台，实现信息的数字化传输，智能一体化电源监控系统应运而生。同时，为满足智能变电站的要求，智能一体化电源监控系统还必须满足IEC61850标准。该标准具有面向对象、面向应用的分层分布式等技术特点，是唯一的变电站网络通信标准，也将成为电力系统中变电站和控制中心之间无缝通讯的标准，因此对智能一体化电源监控系统进行IEC61850建模也显得尤为重要。
1、智能一体化电源监控系统架构
电源系统是变电站系统的重要组成部分，也是其安全稳定运行的基础。通过对传统直流电源、交流电源、逆变电源及通信电源等的一体化设计、一体化配置及一体化监控，将电源系统实时数据和运行工况等信息通过智能一体化电源监控系统转换为符合IEC61850标准的数据接入变电站自动化系统并上传至远方监控中心，这种智能化、一体化、集约化的设计理念对于提高变电站电源系统的运行管理水平具有重要意义。
图1智能一体化电源监控系统架构
如图1所示，智能一体化电源监控系统的架构其由主监控、直流监控、交流监控、UPS监控和DC/DC通信电源监控等单元组成。直流监控单元在工程应用中又分为开关量监控模块、综合测量模块、电池巡检模块和绝缘监测模块，交流监控、UPS电源监控和DC/DC通信电源监控分别包括各自的综合测量模块和开关量模块。
智能一体化电源监控系统架构设计中的主监控单元，在智能一体化电源监控系统组网过程中具有承上启下的作用，主监控单元具有丰富的通信接口，通过对直流监控、交流监控、UPS监控和通信电源监控的实现模块即相关监控单元的开关量监控模块、综合测量模块、电池巡检模块和绝缘监测模块等子模块建立数据模型和通信通道，实时采集各监控子模块的监测数据，根据应用需求做出相应的数据分析和管理，可通过IEC61850协议与变电站自动化系统及信息一体化平台通信，最终实现对一体化电源系统的综合监控和智能管理的功能。
2、智能一体化电源监控系统建模
2.1IEC61850技术特点
IEC61850标准包括配置描述、公用数据类、抽象通信服务接口、特定服务映射、一致性测试等十个部分，其技术特点有：（1）分层建模的思想，IEC61850除了将变电站自动化系统分成变电站层、间隔层、过程层之外，每个物理装置又由服务器和应用组成，将服务器又分为逻辑装置LD，逻辑节点LN，数据对象DO和数据属性DA；（2）抽象通信服务接口，IEC61850总结了电力生产过程特点和要求，归纳出电力系统所必须的信息传输的网络服务，设计出独立于具体网络应用层协议的抽象通信服务接口；（3）面向对象的自我描述方法，采用面向对象的自我描述方法，同时传输到调度控制中心的数据都带有自我解释说明，可以方便的建立数据库，数据库维护工作量也大为减少；（4）方便系统的配置管理，IEC61850提供了直接访问现场设备的功能，对各个制造厂的设备用同一种方法进行访问。这种方法可以用于重构配置，很容易获得新加入设备的名称并用于管理设备属性；（5）数据对象统一建模，IEC61850规定逻辑设备、逻辑节点等相关数据类型，方便各种设备厂家统一建模，实现无缝互联；（6）开放的体系结构，IEC61850定义了一套完善的数据体系扩展机制，可以方便地定义日后新领域中出现的新数据。
2.2系统数据模型
智能一体化电源监控系统的数据模型有两种表现方式。
第一种方式：根据系统接入的交流监控、直流监控、UPS电源监控、通信电源监控等监控单元进行数据建模，例如交流监控单元的部分數据模型如表1所示。
第二种方式：根据系统中接入的数据类型进行建模，系统中的数据分为遥测数据、遥信数据、遥控数据和定值四种类型。针对遥测数据可以继续划分为与交流监控相关的遥测数据及与直流监控相关的遥测数据等。例如与直流监控相关的遥测数据的建模如表2所示。
在智能一体化电源监控系统建立数据模型时，为了清晰的梳理系统中的数据，首先采用第一种方式获得交流监控、直流监控、UPS电源监控、通信电源监控等各个监控单元的数据，然后按照第二种方式划分为遥测、遥信、遥控、定值四类数据，以便按照IEC61850标准选择合适的逻辑节点类型并进行实例化。
2.3IEC61850系统建模
根据智能一体化电源监控系统架构可知，IEC61850模型文件和程序将运行在主监控模块即通讯管理模块中，该模块对各监控子模块建立数据模型，在此基础上进而建立IEC61850信息和服务模型，实现数据的IEC61850通信。
智能一体化电源监控系统建模为一个IED设备对象，该对象是一个容器，包含server对象，server对象中包含一个LD对象，LD对象中又包括LLN0、LPHD和若干应用逻辑节点（LN）。server描述了该系统对外可访问的行为，其有一个访问点（AccessPoint），该访问点体现通信服务。该系统的IEC61850模型的部分定义如表3所示。
智能一体化电源监控系统的建模过程大致分为三个步骤： 1）對系统中主监控及交流监控、直流监控、UPS电源监控和通信电源监控等监控模块中的数据进行分层建模，完成类模板DataTypeTemplates中LNodeType、DOType、DAType和EnumType的选择和定义。该系统中包括的监控模块种类和数目较多，监控的实时数据量很大，例如直流监控中电池巡检模块的单个电池组就有112块电池，每块电池的电压都需监控，而标准中定义的电池逻辑节点类型ZBAT中“被测量”只有一个电池电压Volt，如果直接采用标准中ZBAT类型建模，则需要实例化112个LN。如果按照这种方式，模型文件中的LN将会非常多，不便于使用和维护。因此在实际建模过程中是采用对逻辑节点类型ZBAT进行扩充的办法，将该节点类型中电池电压Volt扩展为128个，节点类型lnType命名为ZBAT_MEAS，这样在建模时只需实例化1个LN即可。
2）根据一体化电源监控系统中实际挂接的子监控模块类型和数量，以及每个监控模块监测的数据量和数据类型，可以获得整个系统的数据模型。在实际工程应用中，采用了数据模型的第二种方式，即按照系统中遥测数据、遥信数据、遥控数据和定值四类量分别在DataTypeTemplates选择相应的LN，然后按照实际情况进行实例化，并初始化相关数据对象DO和数据属性DA。
3）根据各类节点的特征采用相关服务来实现数据的传输。例如对于系统中的相关告警建立数据集，通过报告控制块服务实现告警信息的实时上传，而对于系统中的定值则构建定值组，通过定值控制块服务实现定值召唤、修改及定值组切换功能。
3、结语
智能一体化电源监控系统解决了传统应用中监控设备种类繁杂，信息共享困难，资源严重浪费的情况。该系统采用分层分布监控和集中管理的形式带来了系统模型清晰，动态配置灵活，数据管理方便等优势。本文分析了建立一体化电源监控系统数据模型的方式，阐述了一体化电源监控系统LN类型选择和扩展的实际应用，并为该系统建立了信息模型，实现了与其他系统的互联互通。本文研究的符合IEC61850标准的智能一体化电源监控系统已经在在江苏220kV海工变和安徽220kV滨湖变投入运行，为变电站内的电源安全稳定运行提供了可靠的监控手段。
作者简介：
张令意（1981-），女，河北衡水，硕士研究生，工程师，主要研究方向：变电站设备通信；
杨晓旭（1972-），男，内蒙古，硕士研究生，高级工程师，主要研究方向：电力系统及自动化；
王成进（1980-），男，安徽安庆，硕士研究生，工程师，主要研究方向：控制理论与控制工程
张可（1983-），男，安徽安庆，硕士研究生，工程师，主要研究方向：电路与系统
参考文献：
【1】 任雁铭，操丰梅.IEC61850新动向和新应用[J].电力系统自动化，2013，37（2）：1-6.
【2】 王德文，邸剑，张长明.变电站状态监测IED的IEC61850信息建模与实现[J].电力系统自动化，2012，36（3）：81-86.
【3】 陈爱林，叶锋，耿明志，等.一种IEC61850通用数据类数据库信息模型的建模方法[J].电力系统自动化，2013，37（13）：88-92.
【4】 陈羽，刘东，徐丙垠.基于IEC61850的行波测距装置建模[J].电力系统自动化，2013，37（2）：86-90.
关键词：智能一体化电源，IEC61850，模型，监控系统
0、引言
随着变电站自动化水平的不断提高，电源系统在智能化水平、资源整合、管理模式等方面都得到了长足的发展。为减少电源系统设备的重复配置，建立电源信息共享平台，实现信息的数字化传输，智能一体化电源监控系统应运而生。同时，为满足智能变电站的要求，智能一体化电源监控系统还必须满足IEC61850标准。该标准具有面向对象、面向应用的分层分布式等技术特点，是唯一的变电站网络通信标准，也将成为电力系统中变电站和控制中心之间无缝通讯的标准，因此对智能一体化电源监控系统进行IEC61850建模也显得尤为重要。
1、智能一体化电源监控系统架构
电源系统是变电站系统的重要组成部分，也是其安全稳定运行的基础。通过对传统直流电源、交流电源、逆变电源及通信电源等的一体化设计、一体化配置及一体化监控，将电源系统实时数据和运行工况等信息通过智能一体化电源监控系统转换为符合IEC61850标准的数据接入变电站自动化系统并上传至远方监控中心，这种智能化、一体化、集约化的设计理念对于提高变电站电源系统的运行管理水平具有重要意义。
图1智能一体化电源监控系统架构
如图1所示，智能一体化电源监控系统的架构其由主监控、直流监控、交流监控、UPS监控和DC/DC通信电源监控等单元组成。直流监控单元在工程应用中又分为开关量监控模块、综合测量模块、电池巡检模块和绝缘监测模块，交流监控、UPS电源监控和DC/DC通信电源监控分别包括各自的综合测量模块和开关量模块。
智能一体化电源监控系统架构设计中的主监控单元，在智能一体化电源监控系统组网过程中具有承上启下的作用，主监控单元具有丰富的通信接口，通过对直流监控、交流监控、UPS监控和通信电源监控的实现模块即相关监控单元的开关量监控模块、综合测量模块、电池巡检模块和绝缘监测模块等子模块建立数据模型和通信通道，实时采集各监控子模块的监测数据，根据应用需求做出相应的数据分析和管理，可通过IEC61850协议与变电站自动化系统及信息一体化平台通信，最终实现对一体化电源系统的综合监控和智能管理的功能。
2、智能一体化电源监控系统建模
2.1IEC61850技术特点
IEC61850标准包括配置描述、公用数据类、抽象通信服务接口、特定服务映射、一致性测试等十个部分，其技术特点有：（1）分层建模的思想，IEC61850除了将变电站自动化系统分成变电站层、间隔层、过程层之外，每个物理装置又由服务器和应用组成，将服务器又分为逻辑装置LD，逻辑节点LN，数据对象DO和数据属性DA；（2）抽象通信服务接口，IEC61850总结了电力生产过程特点和要求，归纳出电力系统所必须的信息传输的网络服务，设计出独立于具体网络应用层协议的抽象通信服务接口；（3）面向对象的自我描述方法，采用面向对象的自我描述方法，同时传输到调度控制中心的数据都带有自我解释说明，可以方便的建立数据库，数据库维护工作量也大为减少；（4）方便系统的配置管理，IEC61850提供了直接访问现场设备的功能，对各个制造厂的设备用同一种方法进行访问。这种方法可以用于重构配置，很容易获得新加入设备的名称并用于管理设备属性；（5）数据对象统一建模，IEC61850规定逻辑设备、逻辑节点等相关数据类型，方便各种设备厂家统一建模，实现无缝互联；（6）开放的体系结构，IEC61850定义了一套完善的数据体系扩展机制，可以方便地定义日后新领域中出现的新数据。
2.2系统数据模型
智能一体化电源监控系统的数据模型有两种表现方式。
第一种方式：根据系统接入的交流监控、直流监控、UPS电源监控、通信电源监控等监控单元进行数据建模，例如交流监控单元的部分數据模型如表1所示。
第二种方式：根据系统中接入的数据类型进行建模，系统中的数据分为遥测数据、遥信数据、遥控数据和定值四种类型。针对遥测数据可以继续划分为与交流监控相关的遥测数据及与直流监控相关的遥测数据等。例如与直流监控相关的遥测数据的建模如表2所示。
在智能一体化电源监控系统建立数据模型时，为了清晰的梳理系统中的数据，首先采用第一种方式获得交流监控、直流监控、UPS电源监控、通信电源监控等各个监控单元的数据，然后按照第二种方式划分为遥测、遥信、遥控、定值四类数据，以便按照IEC61850标准选择合适的逻辑节点类型并进行实例化。
2.3IEC61850系统建模
根据智能一体化电源监控系统架构可知，IEC61850模型文件和程序将运行在主监控模块即通讯管理模块中，该模块对各监控子模块建立数据模型，在此基础上进而建立IEC61850信息和服务模型，实现数据的IEC61850通信。
智能一体化电源监控系统建模为一个IED设备对象，该对象是一个容器，包含server对象，server对象中包含一个LD对象，LD对象中又包括LLN0、LPHD和若干应用逻辑节点（LN）。server描述了该系统对外可访问的行为，其有一个访问点（AccessPoint），该访问点体现通信服务。该系统的IEC61850模型的部分定义如表3所示。
智能一体化电源监控系统的建模过程大致分为三个步骤： 1）對系统中主监控及交流监控、直流监控、UPS电源监控和通信电源监控等监控模块中的数据进行分层建模，完成类模板DataTypeTemplates中LNodeType、DOType、DAType和EnumType的选择和定义。该系统中包括的监控模块种类和数目较多，监控的实时数据量很大，例如直流监控中电池巡检模块的单个电池组就有112块电池，每块电池的电压都需监控，而标准中定义的电池逻辑节点类型ZBAT中“被测量”只有一个电池电压Volt，如果直接采用标准中ZBAT类型建模，则需要实例化112个LN。如果按照这种方式，模型文件中的LN将会非常多，不便于使用和维护。因此在实际建模过程中是采用对逻辑节点类型ZBAT进行扩充的办法，将该节点类型中电池电压Volt扩展为128个，节点类型lnType命名为ZBAT_MEAS，这样在建模时只需实例化1个LN即可。
2）根据一体化电源监控系统中实际挂接的子监控模块类型和数量，以及每个监控模块监测的数据量和数据类型，可以获得整个系统的数据模型。在实际工程应用中，采用了数据模型的第二种方式，即按照系统中遥测数据、遥信数据、遥控数据和定值四类量分别在DataTypeTemplates选择相应的LN，然后按照实际情况进行实例化，并初始化相关数据对象DO和数据属性DA。
3）根据各类节点的特征采用相关服务来实现数据的传输。例如对于系统中的相关告警建立数据集，通过报告控制块服务实现告警信息的实时上传，而对于系统中的定值则构建定值组，通过定值控制块服务实现定值召唤、修改及定值组切换功能。
3、结语
智能一体化电源监控系统解决了传统应用中监控设备种类繁杂，信息共享困难，资源严重浪费的情况。该系统采用分层分布监控和集中管理的形式带来了系统模型清晰，动态配置灵活，数据管理方便等优势。本文分析了建立一体化电源监控系统数据模型的方式，阐述了一体化电源监控系统LN类型选择和扩展的实际应用，并为该系统建立了信息模型，实现了与其他系统的互联互通。本文研究的符合IEC61850标准的智能一体化电源监控系统已经在在江苏220kV海工变和安徽220kV滨湖变投入运行，为变电站内的电源安全稳定运行提供了可靠的监控手段。
作者简介：
张令意（1981-），女，河北衡水，硕士研究生，工程师，主要研究方向：变电站设备通信；
杨晓旭（1972-），男，内蒙古，硕士研究生，高级工程师，主要研究方向：电力系统及自动化；
王成进（1980-），男，安徽安庆，硕士研究生，工程师，主要研究方向：控制理论与控制工程
张可（1983-），男，安徽安庆，硕士研究生，工程师，主要研究方向：电路与系统
参考文献：
【1】 任雁铭，操丰梅.IEC61850新动向和新应用[J].电力系统自动化，2013，37（2）：1-6.
【2】 王德文，邸剑，张长明.变电站状态监测IED的IEC61850信息建模与实现[J].电力系统自动化，2012，36（3）：81-86.
【3】 陈爱林，叶锋，耿明志，等.一种IEC61850通用数据类数据库信息模型的建模方法[J].电力系统自动化，2013，37（13）：88-92.
【4】 陈羽，刘东，徐丙垠.基于IEC61850的行波测距装置建模[J].电力系统自动化，2013，37（2）：86-90.