高电压等级智能变电站过程层组网探讨

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220kV智能变电站网络结构分析

220kV智能变电站网络结构分析

220kV智能变电站网络结构分析摘要:随着智能变电站的快速发展和大规模建设,其在智能电网中的枢纽地位越来越突出。

智能变电站采用光纤数字通信技术和网络技术代替传统的电缆传输模拟量,相比较而言,智能变电站简化了二次电缆接线,增强了抗干扰能力,提高了系统的互操作性与可拓展性。

而网络结构的优劣则会直接影响到变电站内的网络传输效率、设备配置数量和投资。

基于此,本文主要对220kV智能变电站网络结构进行分析探讨。

关键词:220kV智能变电站;网络结构1、前言随着我国“建成智能化电网”工作的全面铺开,智能化设计已经成为220kV及以上变电站设计的必然趋势。

显然,在继电保护机理及元件都基本不变的情况下,智能化变电站相较于以往综自站最突出的变化就是网络结构的革新。

2、智能变电站系统结构与组网方案结合某新建220kV智能变电站,分析设计智能变电站的网络结构,1.1系统结构根据DL/T860(IEC61850)协议的规定,智能变电站自动化系统可以从功能上划分为3层,分别是站控层、间隔层、过程层。

站控层位于变电站的顶层,包括主机与操作员站、远动通信系统、对时系统等,其主要功能是汇总实时数据,实现全站设备的监视、告警、控制等交互功能,同时执行调度下达的操作命令;间隔层位于站控层与过程层的中间,包括保护、测量、控制和录波等二次装置,其主要任务是通过智能终端对一次设备进行保护和控制,实现本间隔内的操作闭锁,并进行一次电气量的运算和计量;过程层位于智能变电站的最底层,典型设备包括常规/电子式互感器、智能终端(执行单元)、合并单元等,其主要功能是进行一次电气量采集、执行操控命令和检测设备状态。

依据国家电网公司颁布的《110(66)kV~220kV智能变电站设计规范》,智能变电站网络可从逻辑上分为“两网”,即站控层网络和过程层网络。

其中,站控层网络连接了站控层设备与间隔层设备,主要是传输站控层内部、间隔层内部、以及站控层与间隔层之间的数据信息,内容以MMS报文为主。

220kV龙泉智能变电站组网方式分析

220kV龙泉智能变电站组网方式分析

220kV龙泉智能变电站组网方式分析220kV龙泉智能变电站组网方式分析【摘要】根据智能变电站与传统综合自动化变电站的不同,介绍了智能变电站的技术特点和系统结构;结合220kV龙泉智能变电站实际,分析了智能变电站过程层组网方式和技术方案,以使这些智能化设备更好地得到利用、维护,达到更高的运行水平。

【关键词】智能变电站;过程层;组网方式1.引言随着220kV龙泉智能化变电站的投产,开启了保定供电公司智能化变电站时代。

智能变电站定义为采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备,以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求,自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能,并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。

本文旨在以龙泉站为例,介绍和分析其三层两网的组网方式,重点分析过程层结构和技术方案。

2.龙泉站总体介绍220kV龙泉变电站是保定地区第一座智能变电站,本期不上主变,为开关站。

终期建设3台480MV A主变,220kV规划出线10回,本期7回。

220kV为双母单分段接线形式。

220kV二次设备采用三层两网组网形式,实现了智能化。

一次设备采用山东泰开公司的GIS设备,为常规设备,与普通综自站相同。

10kV一次和二次设备均为常规的综自设备,出线2回,为本站提供站变电源。

线路主保护1采用国电南自公司生产的PSL603U型光纤电流纵差保护装置,采用专用光纤通道传输保护信号;线路主保护2采用南瑞继保公司生产的PCS-931型光纤电流纵差保护装置,采用MUX-2MC型2M数字接口复用光纤通道传输保护信号,安装在通信接口柜上。

每回220kV线路配置一台测控装置,采用北京四方公司生产的CSI-200EA 型测控装置,两套保护装置和测控装置采用同屏布置。

每回220kV线路配置2台北京四方公司生产的CSN-15B型合并单元和JFZ-600型智能终端,合并单元通过电缆接受常规互感器输出的模拟信号,智能终端通过电缆与开关机构箱相连,合并单元和智能终端均布置于220kV线路智能组件柜上。

浅析智能变电站网络结构

浅析智能变电站网络结构

浅析智能变电站网络结构摘要:智能变电站网络建设是国家智能电网的最重要、不可或缺的核心组成部分,直接关系到整个电网的可靠性和安全性。

随着智能变电站的建设,网络在智能变电站中的地位越来越重要,文章在能变电站网络特点的基础上,对常见网络结构及其优缺点进行了比较,并理清了变电站总线网络和过程层网络的组网方案及网络结构之间的关系,对于建设高效、可靠的变电站网络结构具有重要意义。

关键词:智能变电站;网络结构;分析随着智能变电站的大规模建设和快速发展,采用网络技术代替传统变电站的电缆传输,解决了很多固有缺陷,加速了信息采集速度,增强了信息抗干扰能力,提高了系统的操作性。

为了增强系统运行的安全性和可靠性,以太网技术在变电站自动化系统中的应用日益广泛,通信网络通常采用不同的网络拓扑结构来提高系统运行的可靠性。

因此,在智能变电站建设初期有必要对各种网络结构进行分析研究,以便在智能变电站网络系统建设中进行正确的网络选型。

1 智能变电站系统基本结构智能变电站自动化系统的基本结构继承了原传统数字化变电站的层次划分,从功能实现上也划分为3层,分别是站控层,间隔层和过程层。

这三层之间的关系如下:站控层位于智能变电站的顶层,包括主机与操作员站、远动通信系统,对时系统等,其主要功能是汇总实时数据,实现全站设备的监视、告警、控制等交互功能,同时执行调度下达的操作命令。

间隔层位置是站控层与过程层中间,其主要任务是汇总过程层实时数据信息,实施对一次设备进行保护和控制功能,实现本间隔操作闭锁,并进行一次电气量的运算和计算。

过程层是智能变电站的最底层,是智能化电气设备的智能化部分。

设备主要包括互感器、执行单元、合并单元等,其功能主要是电气量采集检测、执行操控命令和运行设备状态检测。

2 智能变电站网络特点智能变电站的三个层次共有10类逻辑接口,从逻辑上可并入两个网络总线,即变电站总线网络和过程层总线网络。

其中,变电站总线网络连接了站控层设备与间隔层设备,主要是传输站控层和间隔层内部以及层之间的数据通信,变电站总线网络主要传输MMS 和对时报文。

高电压等级智能变电站过程层组网探讨(1)

高电压等级智能变电站过程层组网探讨(1)

高电压等级智能变电站过程层组网探讨作者:乔永亮来源:《华中电力》2013年第05期摘要:智能站内网络系统的运行状况对智能变电站的可靠、安全运行影响尤为重要。

过程层网络作为智能变电站的基础网络,直接关系到全站数据采集和保护运行的可靠性和实时性。

在数字化变电站发展过程中,独立组网到全站共网再到直采直跳模式等网络结构在GOOSE组网应用中各存优缺点,文章针对不同电压等级变电站配置情况,利用网络记录分析对网络数据流量及延时等重要因素进行了详细的对比分析,比较了各组网模式下的适用情况。

关键词:智能变电站直采直跳组网模式一引言智能变电站由智能化一次设备和网络化二次设备分层构建,一、二次设备的互联、互通是以集成通信技术为基础的,而要实现集成通信,必须使用通用的标准。

以IEC61850标准为基础的通信体系,具有突出的技术特点:使用面向对象建模技术,使用分布、分层体系,使用ACSI、SCSM技术,使用MMS技术,具有互操作性,具有面向未来的开放的体系结构,因此能够实现数字化变电站内智能电气设备间信息共享和互操作。

在实际工程应用时,应根据电压等级、网络负载量、网络通信介质、经济性、安全性等因素确定GOOSE 的组网方式[1,2]。

二简介常见组网形式1.“多网融合”模式全站三层设备设置一层网络,单网结构,并按照IEC61850协议进行系统建模及信息传输,通信介质采用光纤。

站控层设备、智能组件及主变保护测控装置均接入该层网络。

采用MMS、GOOSE、SV和IEEE1588四网合一方式。

MMS、GOOSE、SV和1588全部在一个以太网中传输,简化了网络及交换机配置。

保护仍然采用直采直跳方式,即保护所需模拟量、开关量和跳闸信息均通过专用光纤直联,通信规约采用IEC61850-9-2。

闭锁信息、母线保护所需数据通过网络方式传输。

GOOSE是一种突发式的高实时低带宽流量,在间隔内和最大情况下只有10%负载,与采样值交换机共网运行完全不会影响GOOSE的实时性。

220kV智能变电站组网保护信号分析与验收

220kV智能变电站组网保护信号分析与验收

220kV智能变电站组网保护信号分析与验收摘要:智能变电站有两种信息通信方式,一种是直采直跳(“直接采样”、“直接跳闸”)方式,另一种是组网(GOOSE网络传输)方式。不同电压等级变电站保护配置、信息类型、信息量等不同,本文以220kV智能变电站为研究对象,对组网保护信号进行了梳理分析,提出了组网保护信号的验收方法,以母线保护启动远跳线路纵差保护为例,对提出的验收方法进行了现场实践。关键词:智能变电站,组网保护信号,验收试验1组网保护信号分析1.1智能变电站信息通信原则1)“保护应直接采样,对于单间隔的保护应直接跳闸”;交流采样信息从合并单元到保护装置之间以直连光纤方式(不经过过程层网络交换机)进行物理连接,以SV点对点方式进行采样数据传输,即直采(“直接采样”)方式实现交流采样。保护动作开出跳闸信号从保护装置到本间隔智能终端之间以直连光纤方式(不经过过程层网络交换机)进行物理连接,以GOOSE点对点方式进行开出(包括开入)信号传输,即直跳(“直接跳闸”)方式实现跳闸。2)“继电保护之间的联闭锁信息、失灵启动等信息宜采用GOOSE网络传输方式”[5],即采用组网方式(经过过程层交换机)进行信号传输。1.2智能变电站保护信号的类型智能变电站有两种信息通信模式,一种是直采直跳模式主要是(直接采样、直接跳闸),而另一种是组网模式主要是以(GOOSE网络传输)进行传输,在智能变电站信号保护中不同电压等级、信息类型、信息等需要使用不同等级的电压进行配置的保护。

2合并单元特殊信号分析及预判处理(1)同步异常信号。当GPS对时失败就会出现同步异常告警信号,出现这种信号运维人员要及时做好对时光纤检测,检查是否出现损坏,反之则需要检查对时装置是否正常运作。(2)采样异常信号。如果AD模数转换板以及合并单元CPU无法正常通信,则会发出采样异常信号,甚至会影响保护装置的正常采样,导致保护装置闭锁,严重影响电力系统安全运行。出现这种信号要求运维人员及时检查背板插件是否接触不良,反之则需要练习设备厂家检测装置。(3)硬件自检以及配置文件出错信号。这种特殊信号诱因较多,如合并单元CPU 板自检、DSP硬件自检等。配置文件出错信号通常会发生在变电站投入运行一段时间之后,如果擅自更改运行装置则很容易出错。硬件自检信号处理要求设备厂家完成;配置文件出错则需要将装置配置归位。(4)GOOSE异常信号。过程层合并单元作业过程中,需要通过GOOSE网接收母线闸刀位置信号,母线电压信号接收则是由级联FT3完成,任何一个信号接收异常都会引起GOOSE异常信号。这种异常信号的处理需要对GOOSE网接收口以及发送口进行仔细检查,看是否接反,如若正常则需要检查FT3级联光纤是否被损坏。(5)操作箱不一致和PT失压告警信号。合并单元间隔母线侧闸刀位置信号接收需要经过GOOSE网,过程中该间隔智能终端即为此位置的上送装置,如果仅仅检修智能终端,忽视合并单元检修,则会产生异常告警信号,此异常信号处理只需要检查该间隔智能终端是否检修。合并单元在切换电压阶段如果两个闸刀处于分位则会出现PT失压信号。3组网保护信号验收方法第一步梳理所要验收变电站涉及组网数据走向的保护功能配置,包括类型和数量组网走向保护信号是指一般情况下220kV智能变电站所包含的组网走向数据类型和数量,但在有些变电站不包含某些功能配置,只需要预留接口。例如保护跳闸GOOSE类型的主变保护跳母联(分段)断路器信号在220kV电网运行是环网运行条件下,220kV主变保护跳220kV母联断路器的功能不予实现,因为跳母联断路器可能会破坏220kV环网运行状态,但是要预留220kV主变保护跳220kV母联断路器的物理接口,以备将来随着电网的发展逐渐形成500kV电网的环网运行状态,此时220kV电网开环运行;此时需要配置220kV主变保护跳220kV母联断路器的保护功能配置。又如保护逻辑功能配合GOOSE类型的母线保护启动远跳线路纵差保护信号在220kV线路只带终端用户负荷的情况可不予实现,因为此220kV线路的对侧无电源,不会发生在本侧的电流互感器和断路器之间发生故障时,母线保护跳开本线路断路器而对侧仍然能提供故障电流的情况。第二步,根据第一步确定的变电站涉及组网数据走向的保护功能配置(类型和数量)检查变电站的SCD(SubstationConfig-urationDescription,全站系统配置文件)文件,如与变电站的保护配置不符,则需要联系系统集成商重新配置SCD文件。第三步,进行现场试验验证。若有问题,首先利用通信数据抓包工具对相关联路进行抓包检查,查看通信报文是否正确;抓包工作所采集到报文段是某段时间内的动态通信交互数据,若正确,则证明物理链路和逻辑链路正确,则需要检查试验条件和试验方法是否得当,然后再次进行试验。若报文数据不正确或无报文数据,则需要进一步检查物理链路和逻辑链路。检查物理链路是指检查从发送端到接收端的光纤接口、光纤损耗、光交换机是否符合要求。检查逻辑链路是指检查虚端子、虚连线、MAC地址、交换机的VLAN划分等是否正确。如物理链路和逻辑链路不正确,则需要重新设置物理链路,重新配置逻辑链路,然后重新进行现场试验验证,直至现场验收试验正确,验收结束。4线路保护装置告警信号分析和处理(1)过程层A网GCBO号GOOSE信号接收中断。以220kV电压等级智能变电站为例,该智能变电站使用A、B双网配置。保护装置通过GOOSE网所接收的位置信号、闭锁重合站信号并不是来自于同一个GCB上送的,所以一旦控制块出现断链现象,就会出现GOOSE信号接收中断。同时智能终端主要是利用同一根光纤发送控制块数据信号,所以一旦控制块出现断链现象,其他的控制块同样也会出现断线问题。因此,这种线路保护装置告警信号的处理需要在后台完成。(2)复采异常信号。智能变电站与常规变电站很大区别在于,其保护装置能够自检,同时会产生很多软信号,而由于设备构造或者是设备厂家的差异导致信号之间存在一定的差别,所以在复采过程中,如果和主采样存在差异,而且不能满足电力系统百分比要求的情况下,线路保护装置就会发出告警信号,同时也会启动闭锁保护功能。对于这种异常信号的处理,由于问题出自于设备方面,所以必须由设备供应商派专业技术人员对变电站合并单元复采输出做详细检查,看是否出现异常作业状况。(3)GOOSE网络风暴报警信号。如果线路保护装置在接收信号的过程中,连续收到两帧相同的GOOSE报文,则会发出网络风暴报警信号,当线路保护装置发出这种告警信号,运维人员需要根据GOOSE工作原理以及线路保护装置构造,重点的检测GOOSE交换网络是否出现异常情况,如果交换网络正常运行,则需要查看网络对端装置信号发送是否有异常情况。5结语以母线保护启动远跳线路纵差保护为例,对提出的验收方法进行了现场实践,结果证明所提出的验收方法简单、有效,并且本验收方法已经成功应用于多个220kV 智能变电站的验收中,取得良好效果。参考文献[1]倪兆瑞,王延安.智能变电站合并单元延时特性现场测试仪的设计[J].电力系统保护与控制,2014,5(10):119-124[2]DL/T5149-2001220~500kV变电所计算机监控系统设计技术规程[S].北京:中国电力出版社,2001。

110kV智能变电站过程层建网方案

110kV智能变电站过程层建网方案

中图分类号:T 6 文献标识码 :A 文章编号:10 — 15 2 1) 2 0 2— 5 M3 0 73 7 (0 i 1— 0 6 0
Pr c s ye nsr to S he e0 1 V m a tSu t to o e sLa rCo t ucin c m f1 0k S r bsa in
W U n ’ LILi 。 LI a g Ga g n Xi n
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( ni 1 Najn o e S p yC m a y Najn 1 0 8 C ia 2S aeG i o e R s a c n t ue Najn 0 1 C ia gP w r upl o p n , ni g2 0 0 , hn ; tt r dP w r e e rhI s t t i , ni g2 0 6 . hn ) J
Ab t a t n t e t e —a e ewo k c nf u a i n o ma ts b t o t e p o e sl y r i t e b s s r c :I h hr e ly rn t r o i r to fs r u s min, r c s a e sh o om i h i r c l o n c e o t g h wh c sdi ty c n e t d t he e pr ay e u p e t n s i f r to e u r sc r e t r l b e a d f s ta s iso . i r q i m n d i n o ma i n r q ie o r c , e i l n a t r n m s i n Anay i wa d h r c s y rn t m a t a l s s sma et t ep o e sl e e wor p — o a k t oi o og tu t r , a l g vau r n mis o r t c l aa ta s s in c y sr cu e s mp i l e ta s s i n p o o o ,d t n mis o ommu ia i n mo e , e wo k l a u n i n r t c i e“d r c n r n c t d l n t r o d q a t y a d p o e t o t v ie t s mp i g d r c r i g a ln ie tti n ”meho Co i e t c u l x mpls t sp p rr ie o sr c i n n t r c e so V n pp t d. mb n d wi a t a a h e e , hi a e a s d c n tu to e wo k s h me fS a d GOOSE p o・ r c s a e s i O k s r u sa i ns Th wo n t r swe n e e d nt r m a h o h ro h is d p i g sa y e t p l g tu — e sl y r n 1 V ma ts b t t l o . e t ewo k r i d p n e o e c t e n p ysc ,a o t t r p o o o y sr c e f n t t r n o b e ip st n, ih m e t r l y p o e to oit t o n di c a l g d r c rp i g ;a d t r c s e o p ee y u e a d d u l d d s o i o wh c e s e a r t c i n p n o p i t“ r ts mp i ie tti p n ” n wo p o e s s c m lt l i e n i d p n e t rn i l f e a r t c in d u e ip i o n e e d n i c p e o r ly p o e to o bld d s ost n. p i Ke r :s r u s a in; r c s a e ; y wo ds ma s b t to p o e sly r GOOS n t r I t E e wo k; EC 8 0 p o o o 61 5 r t c l

某水电厂500kV智能变电站过程层组网分析

某水电厂500kV智能变电站过程层组网分析

某水电厂 500kV智能变电站过程层组网分析摘要:某水电厂对原有500kV开关站进行智能化改造,过程层网络采用GOOSE网与SV网合网运行方式。

本文对该水电厂500kVGIS智能变电站的过程层组网方式及保护功能实现进行分析,并对继电保护运维工作在新技术条件下需要改进的内容进行探讨。

关键词:智能变电站;过程层网络;组网引言如今,我们不仅注重经济建设,而且注重绿色低碳建设的理念。

对于电网来说,智能电网的建设是低碳环境的环保解决方案。

智能电网建设对于实现节能和电网稳定运行,确保我们电网的可持续性至关重要。

发电厂是电网不可或缺的组成部分,智能电网的关键技术和结构创新为电网安全提供技术支持和保障。

利用信息技术智能地管理电网中的数据,从而能够通过电网收集和控制数据,从而降低设施建设成本和运营功耗。

1变电站过程层概述智能变电站是当前发电的产物。

智能发电厂结合采样技术、网络传输技术和集成信息处理技术,能够高效数字化信息,并具备采集、信息共享和数据处理功能。

Kiosk由控制站、间隔层和流程级别组成。

程序层位于自动化系统的最低层,主要由具有简单设备(如变压器、断路器、隔离开关、电源、电压传感器)的智能组件组成,其主要功能是监控设备状态和执行相关命令。

处理级别与单个设备密切相关,其运行状态直接影响电厂整体运行的安全性和可靠性。

2智能变电站的价值体现构建智能线路模块不仅能保证电网正常运行的可靠性,而且能很好地进行设备故障排除。

完全构建Smart Line模块可确保更稳定、更安全的电源供应,并且其自身的设备故障诊断功能可确保及时消除电源故障。

采用智能技术对电厂运行过程中的干扰进行智能处理和维护,以简化和优化电厂的运行。

通过与电网智能同步,整个电网可以变得更加稳定和流畅。

智能电源利用信息技术实现电网的智能数据管理,对电网进行检测和控制,并有效地改变过去因降低电厂建设成本和能耗而可能产生的不确定性和不稳定性等因素。

3过程层网络特点分析(1)网络拓扑。

智能变电站过程层组网方案研究

智能变电站过程层组网方案研究


I - - - — - 一

报文通过网络传输实现了智能变 电站采样数据的数据共享。 利用过
程层 网络获得采样值 , 通 常再通过组播 、 V L AN 等技术手段减少 采 样值传输流量对过程层网络通信性 能的影响。 ( 2 ) 面向对 象的变 电站事 件报 文( GO O S E ) 以发布者 可 阅者 的 模 式在通信协议栈 的数据链路 层通信 ,依据I E C 6 1 8 5 0 — 8 一l标准, GO O S E 报 文传输采用超时重传机制 ,突 发GO OS E 变位时产生瞬
据实时 洼需求, 针对其大数据量 、 高实时 性要求, 提出适合于智能变
电站 网络 组 网方 案 。
基于I E C 6 1 8 5 0 —9 —2工程 中实 际报文长度( S VL D为变长量) , 依据 采样值报 文格 式如下 图1 所示 及变电站实 际业 务需 求单间隔 S MV 最大计 算流量为 :
过程层 网络结构主要有装置交换机环形 网和星形网, 各有其优 缺点 :
般都采 用AD采样 。 即l 2 2= 2 4 个通道 , 另外有三相 测量 电流
及零序 电流和间歇 零序 电流。 总共2 9 个通道 。 而 电能质量等计量类
装置 只需要 电压 和 电流 , 不可能超过2 9 个通道 , 按照最大2 9 个通道
j 4 , 6 7 8 9 ∞ n B H " 堪 悖 丑 ” 弼 n
2智 能变 电站过 程层 网络业 务流 量分 析
流人交换机 的数据决定 了智能变 电站过程层交换 机数据吞吐 总量, 数据流量的大小决定了网络( 延时胜 能, 理论上 流人数据都可 以正确 流出。 网交换机上 流入的数据主要包括单问隔或跨间隔保护 需要的数据 , 如失灵保 护、 母线保护等需要的数据 和电能质量终端 及计量终端需要的计 量数据 , 另外根据 新一代智能变 电站 关键技

基于IEC61850标准的智能变电站过程层网络性能探究

基于IEC61850标准的智能变电站过程层网络性能探究

( 1 ) 报文传 输流程 的分析。 基于I E C 6 1 8 5 0 的智能变电站 自 动化 系统中报文 的传 输, 开始于报文发送方 将数 据信息置 于其
过程 层

I .

隔 离开关
0 断 路 器 I 詈 鎏 三 墓 霎 l 断 路 器 l 隔 离 开 关 电 流 压 互 感 器
连续同步数据流 , 其中交叉 着其他智能电子设备的输出数据 。

智能变电站 自动化 系统的逻辑 结构
随着 电子式电流电压互 感器 、 智能 化开关和变 电站运 行操 作 培训 仿真等设 备的不断完善和应用 , 基于新 的物理 测量原 理
第五类 是时间 同步报 文 , 主要用 于对 智能变 电站 自 动化 系 统中智能 电子设备 的内部 时钟进行 同步, 同步 时需要 根据 智能 电子设备的具体用途 来采取不 同级 的时 间同步。
变 电站层
输, 因此对信息传输 的安全性要求较高。
间隔层
I I 竺 I I

j I 竺 I 双 以 太 网
I . 1 . I . I
2 . 基 于I E C 6 1 8 5 0 标 准 的 智能 变电站 过 程 层 网络 的传 输延 时
I E C 6 1 8 5 0 标 准对 智能变 电站过 程层所 涉及 的通 信服务有 着详细的划 分, 通信 报文的类型和性 能级的规定如下所示 : 第一类 是快速 报文 , 主要包 括命令、 数 据和单一报 文 的简
的智 能变电站 自动化 系统的逻辑 机构分为 变电站层 、 间隔层和
据 文件等 的传输 , 在 传输 时要将 数据 分为有 限长 度的块 , 总传
输 时间没有具体 的规 定的限制 。 第 七类是访 问控制命令报 文, 主要用于各种 控制 命令 的传

试述智能变电站过程层组网改进方案

试述智能变电站过程层组网改进方案

试述智能变电站过程层组网改进方案摘要:随着能源结构的转变和清洁能源的大规模接入,电力系统的运行和控制面临新的挑战。

采用先进的信息传输和数据处理技术,实现智能化的变电站运行和管理已经成为现代电力系统的发展趋势。

智能变电站在提高电力系统的可靠性、安全性和效率方面具有重要意义。

关键词:智能变电站;程层组网;改进方案本文阐述了现有的组网方式及其优缺点,并提出了组网方式选择的原则和依据;之后,重点分析了VALN帧格式及传输规则,包括VLAN帧格式及特点、VALN 传输规则及优势分析;然后,对过程层网络流量进行了详细的分析,包括网络流量现状及问题、流量优化方案及其效果预测;最后,提出了一种改进的过程层组网方法,并对其进行了详细的论述。

1.现有组网方式及其优缺点分析目前,智能变电站过程层组网主要有两种方式:直接采样方式和网络采样方式。

直接采样方式是指将模拟量数据直接从一次设备传输到二次设备,这种方式简单直观,但受限于传输距离和信号干扰问题。

网络采样方式则是指将一次设备采样后的数字信号通过工业以太网传输到二次设备,这种方式可以克服传输距离和信号干扰问题,但增加了网络负担。

2.VLAN帧格式及特点虚拟局域网(VLAN)技术是一种重要的网络技术,其主要目的是将网络划分为多个逻辑工作组,从而实现网络资源的灵活管理和分配。

在智能变电站中,VLAN技术也被广泛应用,其帧格式和传输规则对于网络的性能和安全性具有重要影响。

在VLAN帧格式中,主要包括以下字段:目的MAC地址(DMAC):用于指示帧的目的地。

源MAC地址(SMAC):用于指示帧的发送者。

类型/长度(Type/Length):用于指示帧的类型和长度。

VLAN标识符(VLANID):用于指示VLAN的ID,用于标识不同的VLAN。

优先级指示(Priority):用于指示帧的优先级。

校验和(CRC):用于指示帧的校验和。

VLAN帧具有以下特点:可以将网络中的设备划分为不同的组,实现网络资源的灵活管理。

智能变电站过程层组网方案分析_樊陈

智能变电站过程层组网方案分析_樊陈

智能变电站过程层组网方案分析樊 陈,倪益民,窦仁辉,沈 健,高春雷,黄国方(国电南瑞科技股份有限公司,江苏省南京市210061)摘要:智能变电站是智能电网建设的重要环节,过程层网络则是智能变电站的重要基础,直接关系到全站数据采集和开关控制的可靠性和实时性。

总结分析了智能变电站建设过程层设备所涉及的网络报文,针对数据采样和通用面向对象变电站事件(GOOSE)通信的不同组合方式所形成的网络方案进行了对比分析,讨论了采用IEEE 1588标准对时的三网合一组网方案和混合模式组网方案,针对500kV等级变电站过程层组网方式进行了实例讨论,最后介绍了虚拟网络划分所涉及的虚拟局域网(VLAN)和组播注册协议(GMRP)技术。

关键词:智能变电站;IEC 61850;过程层;IEEE 1588;VLAN;GMRP收稿日期:2011-03-03;修回日期:2011-06-22。

国家电网公司科技项目(SG11002,SG11004)。

0 引言中国的智能电网建设包含发电、输电、变电、配电、用电和调度6个环节,变电站是其中的重要节点之一。

早期国内基于IEC 61850标准建设的变电站统称为数字化变电站,智能电网建设为变电站的发展提出了新的要求,这些新要求和新功能与数字化变电站相融合,产生了智能变电站的概念。

所谓智能变电站,就是采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备,以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求,自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能,并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站[1]。

建设好安全可靠的智能变电站对智能电网的发展至关重要。

国家电网公司为指导其建设专门制定了《智能变电站技术导则》,该规范于2009年12月正式颁布实施。

过程层作为智能变电站3层结构的最底层,涉及变电站一次设备的数据传输和设备的实时控制,如数据采集和保护跳闸等,过程层网络结构设计的合理性在很大程度上决定了变电站全站运行的稳定性和可靠性,意义重大。

浅谈智能变电站过程层组网原理

浅谈智能变电站过程层组网原理

浅谈智能变电站过程层组网原理作者:马天龙吕利旭侯果山吴鹏超来源:《科技资讯》2017年第19期摘要:随着智能变电站不断的发展,智能变电站已经成为主流。

该文结合现场实际调试经验,对智能变电站过程层组网的原理进行了简单的分析,并简单介绍了过程层组网的步骤。

关键词:过程层组网 GOOSE SV中图分类号:TM464 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2017)07(a)-0059-031 过程层设备概念的由来智能变电站是采用先进、可靠、集成、环保的智能设备,以全站信息数字化、通信平台网络化和信息共享标准化为基本要求,自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和检测等基本功能,同时支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策和协同互动的高级功能的变电站。

这里的“智能设备”就是相对于常规变电站而言的,也就是智能变电站中的过程层设备——即智能终端和合并单元。

有了过程层设备,常规变电站里数以万计的电缆被光缆、光纤所取代。

由于智能变电站中供货厂家众多,在组网过程中各个厂家都有自己的软件,但是其中共性是存在的,不然,组网都成问题的话,智能变电站就不智能了。

我们先来说说由GOOSE和SV构成的过程层网络的要素。

2 GOOSE网络的形成要素GOOSE是IEC61850中的一种快速报文传输机制,用于传输变电站内IED之间重要的分合闸等实时信号。

我们可以把GOOSE网络看成是一个集合,借鉴数学中对集合的定义来理解GOOSE网络形成的要素,如下所示为GOOSE网络的集合表达形式:GOOSE={g(iedname,逻辑设备,mac地址,APPID)| g(iedname,逻辑设备,mac地址,APPID)属于访问点G1}。

这个名为GOOSE的集合,它的构成元素是g,其共同特征就是属于G1访问点,g代表goose控制块,它具有(iedname,逻辑设备,mac地址,APPID)的属性。

如图1所示,为GOOSE集合的示意图,我们理解了这个集合的具体含义也就理解了GOOSE网络通讯的原理,对于理解过程层组网很有帮助。

智能变电站过程层采样数据组网传输分析

智能变电站过程层采样数据组网传输分析
摘 要 : 介 绍 了智 能变 电站过程 层采样 数据传输 方式 ,对 IC6 8 0 9 2定义 的组 网传 输方式进 E 1 5 — —
行 了分 析,讨论 了报文优 先级 、 L N技 术和报文组播 的实现 。通过 S V报文组帧和 排队论 的理论分析 , VA M 利用 0 N T M d l r 真软件对 变压器 间隔进行模 型搭建和 配置 ,验证 了组 网传输 方式 下提 高交换机 PE oe e 仿 包转发率 可减小延 时和 延时抖动 。 关键词: 采样数据 ;组 网传输 ;排 队论 ;延时抖动 中图分类号 :T 6 M3 文献标识码 :A 文章编号:
0 引 言
智 能变 电站 的设计 与建 设是实 现坚 强智 能 电网 的 重要 环 节 , 需遵 循 国家 电 网公 司制 定 的统 一 规 划 、统 一 准 、统 一建 设原 则 。智 能变 电站在 数字 标 化变 电站 的基础上 强 调 了设备 的在 线监测 和状 态检 修功 能,是 实现 高 效无人 值班管理 的重 要标 志 。根 据 ( / D 4 - 2 1 ( G W4 l 0 0智 能变 电站 继 电保 护 技术 规 Q
电工电气 (0 2 o5 2 1 . N )
智能变电站过程 罢采样数据组嘲传输 分析
智 能变 电站过程 层采样数据组 网传输 分析
蒋博 文志 ,徐 ,杨坤 ,徐皇 清 ,崔建强
( 1西南交通 大学 电气工程学院 ,四川 成都 6 3; 101 0
2 山东华鲁恒升化 工股份有 限公 司,山东 德 州 2 2) 04 5 3
M o l rSi l to o t r sus d t a r u de ui i g a d d s o i o o r n f r rb y I s v rfe h tu de r u de e mu a i n s f wa e wa e o c r y o tmo l b l n n i p s t n f rt a s o me a . ti e i d t a n r g o p d i i

智能变电站组网实例分析

智能变电站组网实例分析
络和 G OO S E 网络 采 用 共 网模 式 。
每套 保护 和对 应合智一 体装 置在 直连 的同 时都
1 1 1 W WW. a u t o — a p p l y . c o m i自动 化 应 用
电 力 专 栏
交 换 机 ,测 控 通 过过 程 层 A B 网 中心 交 换 机 与合 智 一
电 力 专 栏
智能变 电站组 网实例 分析
曲全 方 , 汤锋 , 关红旗
( 许 继 电气股份 有 限公 司 , 河南 许昌 4 6 1 0 0 0 ) 摘 要 : 为 了 实现 高 效 的 无 人 值 守 变 电 站 , 以某 2 2 0 k V 智 能 变电站 实际组 网为 例 , 介 绍三 层 两 网的组 网方式 , 重
3某 2 2 0 k V智 能 变 电站 实 际组 网分 析
该2 2 0 k V变 电 站 全 站 二 次 设 备 采 用 三 层 两 网 组 网形 式 。三 层 结 构 分 别 为 过 程 层 、 间隔层 、 站 控 层 。过 程层 包括合 并单元 、 智 能终端 。 该 站 使 用 的 是 合 并 单
组. 本 期 4组 , 6 6 k V 也 为 双 母 线 单 分段 接 线 形 式 。全
站二次设备采 用三层两 网组 网形式 。 2 2 0 k V一次设备 使用 常规设 备 。 6 6 k V除一个科研 项 目为真空 断路器
设备外 , 其 他 间 隔 使 用 常 规 设 备 。6 6 k V 站 用 变 2个 ,
为 全 站 提供 站 用 变 电 源 。
元与智能终端 一体 的装置 。间隔层包 括保护装 置 、 测 控装置 、 电度 表 、 故障录波器 、 网络 分析仪 、 备 自投 、 稳

智能变电站过程层网络技术

智能变电站过程层网络技术

智能变电站过程层网络技术1引言随着IEC61850变电站网络与通信协议标准的发展和广泛应用,智能变电站实现了全站信息的数字化、通信平台网络化以及信息共享标准化。

IEC61850将智能变电站自动化系统从功能逻辑上分为变电站层、间隔层和过程层三层结构。

过程层是智能变电站区别于传统变电站的特点之一,智能变电站的过程层是一次设备与二次设备的结合面,能够更加有效地解决设备易受干扰、高低压无法有效隔离、信息不能共享等缺点。

但是由于智能变电站的信息数据量庞大,对数据传输的可靠性、实时性要求很高,过程层又大量应用了新设备、新技术,而相关设备和技术的运行业又不是很成熟,因此随之产生的安全性和可靠性方面的问题不容忽视[2-3]。

本文提出了几种典型的过程层网络构建方案,并结合实际案例分析研究了其中的关键性技术。

2过程层组网设计方案2.1方案一本方案又被称为常规互感器方案,即是利用采集单元帮助常规互感器实现采样值的数字化。

下面以线路保护为例来进行说明。

该方案的实现与传统变电站的电缆连接方式相似,点对点采用光缆直连,其结构示意图如图1所示。

整个过程层网络的设计基于IEC61850标准,采集单元独立配置是本方案的优点,这方便后期工程进行改造,同时系统中的继电保护装置不必经过交换机直接进行采样,可通过GOOSE网络直接跳断路器,启动断路器失灵、重合闸。

但是本方案有个缺点,就是增加了采集单元,这提高了过程层网络的结构复杂度,同时常规电流互感器的饱和问题不易解决。

2.2方案二本方案建立在IEC61850标准基础上,电压、电流互感器采用电子式。

优点是传输延时固定,由继电保护装置利用插值法对数据进行同步,可以不依赖于外部时钟。

采样值和信息传输采用网络模式,按电压等级进行组网分类。

本过程层组网方案采用IEEE1588或IRIG-B码方式对时,所有的保护都要求配置主后备功能。

另外有几点需要说明的是,变压器中性点的电流和间隙电流要并入相应侧MU;跳母联、分段断路器及闭锁备自投和启动失灵等变压器保护采用GOOSE网络传输。

智能变电站过程层网络性能测试与分析

智能变电站过程层网络性能测试与分析

智能变电站过程层网络性能测试与分析摘要:智能变电站是坚强智能电网的重要支撑节点,从技术上重点体现了全站信息数字化、通信平台网络化、信息交互标准化和高级应用互动化特征,智能变电站中所有的控制、保护以及电流、电压信号都是在网络中传递的。

通信网络作为智能变电站信息交换的枢纽,系统网络的性能对控制、保护系统的功能起了决定性作用,是智能变电站安全、可靠运行的基础。

本文分析智能变电站过程层概念及组成,对某智能变电站进行了多次专项测试,最终验证提出三网合一技术方案性能指标完全满足智能变电站技术规范,保证智能变电站安全、可靠的运行。

关键词:智能变电站;系统网络;性能测试目前智能变电站的建设来看,智能变电站已经成为了未来变电站的重要发展趋势。

通过了解发现,智能变电站的核心技术主要是过程层具有较大的技术优势,这一技术优势决定了智能变电站比普通变电站具有更强的应用特性。

所以,我们在针对智能变电站的研究中,要积极展开过程层的研究与分析,要将过程层的网络性能测试技术作为主要的技术要点进行研究,把握过程层网络性能测试技术的要点,保证过程层的网络性能测试技术能够发挥积极作用。

因此,我们有必要对智能变电站过程层的概念及组成进行分析,明确智能变电站过程层的组成要求,对过程层网络性能测试技术进行积极的试验和测试,保证该技术能够发挥积极的作用,提高智能变电站过程层网络性能测试技术研究的最终效果。

一、智能变电站过程层概念及组成分析对于智能变电站而言,过程层是其重要组成部分,也是智能变电站与传统变电站的重要区别,所以我们要对智能变电站过程层的概念有准确的了解。

就智能变电站来说,主要采用了分层网络系统、分布网络系统、开放式网络系统实现系统连接,其中过程层是最底层的系统,属于一次设备和二次设备相结合的层面,其任务主要是对设备的状态进行监测,并执行系统的操作和控制命令,同时对运行的电气量进行采集,并完成系统基本状态变量的输入和输出,保证信号数字化。

浅析智能变电站过程层组网模式

浅析智能变电站过程层组网模式

浅析智能变电站过程层组网模式摘要:智能变电站是智能电网建设的重要环节,过程层网络则是智能变电站的重要基础,直接关系到全站数据采集和开关控制的可靠性和实时性。

本文通过浅析智能变电站中过程层组网模式中直采直跳、网采网跳、直采网跳的模式,对继电保护直采直跳方案、网跳网跳和直采网跳三种方案的优点缺点对比,对延时、可靠性、经济性等方面进行分析。

通过比较建议智能变电站继电保护采用直跳与网跳两种方案相结合的模式即可保证网络跳闸的可靠性,也可验证网络跳闸的可行性,推动智能变电站技术的发展。

关键词:智能变电站;组网模式;;直采直跳;网采网跳;直采网跳1、智能变电站过程层的组网模式所谓智能变电站,就是采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备,以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求,自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能,并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。

过程层网络,是一种用来连接间隔层设备与过程层设备的中枢网络。

过程层网在智能变电站系统中,有十分重要的作用。

在过程层网络上传输的数据,主要包括传输采样值、面向对象的变电站通用事件等等。

其模式是总线型、环形和星形这三种。

首先,总线形的网络连线方式相比较来说十分简单,以便于日后的施工。

但是其缺点是传输时间和网络延时比较长,由于是总线型的连接方式,所以总线中的任何线路出现连接故障,都会影响整个总线的信息传输使用。

其次是环形结构,这种结构的成本投资高,但是其硬件传输的可靠性强。

最后是星形连接方式,主要是将各子交换机之间都直接接入到主干网的交换机中,以便于减少交换机流量,提高了网络可靠性。

综上所述,星形网是过程层网络模式中的最佳选择。

2、组网方式GOOSE:主要包括开关/刀闸位置,控制开关位置,异常/告警信号,闭锁信号等。

GOOSE链路相当于传统站中的直流控制和信号电缆,传输的是控制指令和信号。

110kV智能变电站组网方案的探讨

110kV智能变电站组网方案的探讨

110kV智能变电站组网方案的探讨【摘要】智能变电站一体化监控系统的体系架构、系统配置、数据采集与信息传输是智能变电站建设的重要环节,网络结构直接关系到数据采集和控制的可靠性,分析了智能变电站110kV的组网方案的技术特征,对不同组网方案进行了分析对比。

【关键词】智能变电站;IEC61850 ;网络结构引言按照国家电网公司《智能变电站技术导则》的定义,智能变电站自动化由一体化监控系统和输变电设备状态监测、辅助设备、时钟同步、计量等共同构成。

一体化监控系统纵向贯通调度、生产等主站系统,横向联通变电站内各自动化设备,是智能变电站自动化的核心部分;建设好安全可靠的智能变电站对智能电网发展至关重要,变电站组网涉及变电站一次设备传输和设备的实时控制,如数据采集、保护跳闸和数据应用等,组网结构的合理性在很大程度上决定变电站全站运行的的稳定性和可靠性,意义重大。

本文重点就组网方案进行讨论。

1.智能变电站对传统变电站的改变1.1 信息传输方面智能变电站保护功能相关信息传输:光纤代替电缆,自动化信息传输:网络代替电缆,信息共享。

1.2 通信标准早期国内基于IEC61850标准建设的变电站称为数字化变电站,智能变电站站内通信规约采用IEC 61850,替代了传统综自站站内通信规约IEC60870-5-103,IEC 61850通信协议和信息模型,支持传统采样值,和实时开关量,具有高度互操作性,支持高级应用。

它规范了变电站内智能电子设备之间的通信行为和相关的系统要求,IEC 61850系列是一种新的变电站自动化方法,一种影响工程、维护、运行和电力行业组织的新方法,它采用面向对象的建模技术,面向未来通讯的可扩展架构,来实现“一个世界,一种技术、一个标准”的目标。

1.3 端子连接智能变电站的一次设备和二次设备间采用计算机网络通信技术,虚端子代替常规变电站物理端子,逻辑连接代替常规变电站物理连接,大幅度减少了二次接线的数量和复杂度。

智能变电站过程层组网优化配置 倪思远

智能变电站过程层组网优化配置 倪思远

智能变电站过程层组网优化配置倪思远摘要:随着社会经济的不断发展,国民生活水平不断提高,对用电需求和用电质量都提出了更高的要求,基于这种大环境,智能变电站正在全面的进行推广建设,过程层组网是智能变电站中的重要环节,而过程层的设计结构其是否具有合理性,则在很大程度上决定了智能变电站的运行是否稳定和可靠,,因此对现阶段过程层组网进行优化,使其合理化,能充分发挥智能变电站进行站内信息共享的优势,并有效避免投资成本大幅增加及直连光纤和光接收模块的大量消耗,促进变电站智能化建设的完善。

由此,本文将通过对智能变电站过程层的线路连接方式、组网结构进行分析,并提出相应的优化配置。

关键词:智能变电站;过程层;组网;优化一、智能变电站过程层组网优化的重要性智能变电站是运用较为先进的智能设备,这些智能设备具有有可靠、环保、低碳、集成的特点,并以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化做为基本要求,对数据进行自动采集、测量、保护、计量和监测,同时支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的一种变电站,建设好安全可靠的智能变电站对智能电网的发展至关重要。

而过程层作为智能变电站3层结构的最底层,涉及变电站一次设备的数据传输和设备的实时控制,主要是对运行设备的状态进行监测、控制命令的执行和进行运行电气量的采集,实现基本状态量和模拟量的数字化输入和输出,并具有信息流量大、共享程度高、实时性高的特点,过程层网络结构设计的合理性在很大程度上决定了变电站全站运行的稳定性和可靠性,意义重大。

二、过程层组网的线路连接方式过程层网络是连接间隔层设备和过程层设备的中枢网络,在智能变电站自动化系统中的地位尤为突出。

常见的组网线路连线方式有以下几种:(一)、总线形总线形网络具有连线操作简单、易于施工的特点,安装成本相对较低。

但其的缺点在于,在传输过程中产生的网络延时较长,并且当总线中的任一环节出现连接故障时,整个线路的信息传输都会受到影响,整体的运行稳定性和可靠性较低。

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高电压等级智能变电站过程层组网探讨作者:乔永亮来源:《华中电力》2013年第04期摘要:智能站内网络系统的运行状况对智能变电站的可靠、安全运行影响尤为重要。

过程层网络作为智能变电站的基础网络,直接关系到全站数据采集和保护运行的可靠性和实时性。

在数字化变电站发展过程中,独立组网到全站共网再到直采直跳模式等网络结构在GOOSE组网应用中各存优缺点,文章针对不同电压等级变电站配置情况,利用网络记录分析对网络数据流量及延时等重要因素进行了详细的对比分析,比较了各组网模式下的适用情况。

关键词:智能变电站直采直跳组网模式一引言智能变电站由智能化一次设备和网络化二次设备分层构建,一、二次设备的互联、互通是以集成通信技术为基础的,而要实现集成通信,必须使用通用的标准。

以IEC61850标准为基础的通信体系,具有突出的技术特点:使用面向对象建模技术,使用分布、分层体系,使用ACSI、SCSM技术,使用MMS技术,具有互操作性,具有面向未来的开放的体系结构,因此能够实现数字化变电站内智能电气设备间信息共享和互操作。

在实际工程应用时,应根据电压等级、网络负载量、网络通信介质、经济性、安全性等因素确定GOOSE 的组网方式[1,2]。

二简介常见组网形式1.“多网融合”模式全站三层设备设置一层网络,单网结构,并按照IEC61850协议进行系统建模及信息传输,通信介质采用光纤。

站控层设备、智能组件及主变保护测控装置均接入该层网络。

采用MMS、GOOSE、SV和IEEE1588四网合一方式。

MMS、GOOSE、SV和1588全部在一个以太网中传输,简化了网络及交换机配置。

保护仍然采用直采直跳方式,即保护所需模拟量、开关量和跳闸信息均通过专用光纤直联,通信规约采用IEC61850-9-2。

闭锁信息、母线保护所需数据通过网络方式传输。

GOOSE是一种突发式的高实时低带宽流量,在间隔内和最大情况下只有10%负载,与采样值交换机共网运行完全不会影响GOOSE的实时性。

交换机技术和VLAN技术的不断发展,使得“四网”合一变得可能。

1)网络延时不稳定,对保护快速动作造成不利影响;2)对交换机的依赖性较强,当交换机发生故障时存在造成保护误动的风险;3)对GPS的同步信号依赖性很强,当同步信号丢失后,可能会造成各侧的采样不同步,对保护运行带来极大风险。

由于过程层采样均为80点采样,数据运算量较大,因此高电压等级变电站中对网络稳定性、可靠性要求较高,网络造价十分庞大[3,4]。

2.单独组网模式站内各层网络内部以及层次之间采用高速通信网络。

图图2-1展示了一个典型智能变电站结构方案。

图2-1 常见单独组网模式a. GOOSE 独立组网。

基于GOOSE 传送的信息对实时性以及可靠性的要求,GOOSE 网络采用独立组网,IED 装置具备独立的GOOSE 通信口。

独立组网优点在于:避免了与不同优先级数据的同网传输,保证了数据传输的可靠性;数字化变电站内部网络之间基于物理隔离,某一网络故障不会影响到另一网络的运行,提高了数字化变电站的安全性。

b. SMV单独组网数字化变电站内共用网络方式。

随着网络通信技术的发展,采样报文基于IEC61850-9-2 标准,过程层网络与变电站层网络合并是数字化变电站组网方式发展的目标。

这种组网方式的优点在于:间隔层智能设备仅需一个通信口,降低了智能设备的成本,同时降低了数字化变电站的网络建设成本。

3. GOOSE组网+直采直跳模式针对IEC61850-9-2模式存在的不利因素,出于电网安全可靠性的要求,智能变电站技术导则提出了直采直跳模式(即点对点模式),直接采样是指智能电子设备间不经过以太网交换机而是以点对点光纤直联方式进行采样值传输,直接跳闸是指智能电子设备间不经过以太网交换机而以点对点光纤直联方式进行跳合闸信号的传输,而继电保护之间的联闭锁信息、失灵启动等信息宜采用GOOSE网络传输方式。

相对于传统的基于IEC61850-9-2组网接入方式,SV直采方式省去了间隔交换机,MU的数据经光纤接入保护装置,且MU为保护提供的电流数据不再需要同步脉冲信号,所以就降低了对外部同步脉冲信号的依赖性,同时由于过程层采样数据运算量较大,对合并单元硬件设备要求较高,目前以220kV云会变实际应用来看,采用400MHz采样CPU可以达到理想效果[5]。

全站时钟源采用GPS和“北斗”双时钟源配置,对时方式采用B码或IEEE1588网络对时,使对时精度达到毫秒级以上,满足计量和故障测距及PMU的要求。

三网络对比分析直采直跳方案采用了设备分层(站控层、间隔层和过程层)、网络分开(GOOSE、SV和MMS)、对时分类(站控层采用SNTP对时,过程层采用B码对时),各保护与合并单元和智能终端交换数据没有采用网络方式,但各装置对时大量采用IRIG-B码串口对时,导致增加大量光缆和电缆,且由于各层网络的独立设置,必须为此增加更多的网络交换机。

使得变电站设备冗余,投资增加,在电压更高等级的变电站中,出于电网安全和可靠性的考虑,增加这些设备和投资显得必要。

图2-2 GOOSE/SV直采直跳示意图SMV点对点+GOOSE网易于实现,点对点的光纤网络布线过于复杂,且信息共享程度较低,IEC60044-8和IEC61850-9-1已被国际电工委员会废除。

SMV网、GOOSE分别单独组网,交换机投资较大,而且实际上对于保护来说即使单独组网,其任何采样值(输入)还是GOOSE(输入输出)故障都将影响保护的判别,因此单独组网意义不大。

SMV与GOOSE共网,主要取决于网络的流量,需根据变电站的电压等级、规模合理组网[6,7]。

表3-1 各种组网形式优缺点分析组网方式描述优点缺点SMV点对点+GOOSE网采样值点对点技术上易于实现采样值数据无法共享,跨间隔功能实现困难,不符合智能电网的标准化、开放性要求。

SMV网+ GOOSE网采样值数据与GOOSE信号完全独立传输技术上易于实现,SMV数据与GOOSE信号传输完全独立。

网络结构复杂,运行维护不方便,交换机数量多,若再考虑网络冗余方式,交换机的投资巨大。

SMV、GOOSE时钟同步共网采样值数据、GOOSE和时钟同步信号在同一物理网络上传输网络结构简单,SMV、GOOSE、同步信号共网,运行简单,维护方便,交换机投资少。

对交换机、合并单元、智能单元、保护测控等装置数据处理能力要求高,需支持IEC6 1588,对网络结构和交换机的配置方式要求较高,尤其是故障录波器、母差等全站式应用装置需要具备多个百兆流量处理能力。

四实际工程样例1.110kV大侣变动模试验大侣变配置6台交换机组建SMV+GOOSE网,采用1588V2.0对时协议。

田乐变配置一台交换机组建SMV+GOOSE网,采用统一B码对时。

站控层则采用SNTP网络协议对时。

2)SMV+GOOSE网和MMS网均采用100M以太网。

3)大侣变SMV+GOOSE网采用罗杰康的RSG2288型交换机。

由于采样频率为4000Hz/s,数据流量非常大,交换机设备负荷较大。

大侣侧采用的GMRP和1588V2技术第一次在过程层网络应用。

所有的数据采集合并单元都依赖于网络对时,且大多数主保护都依赖于合并单元的同步,其1588功能的稳定与精确非常重要。

图4-1 Follow_Up报文中Correction值对Follow_Up报文中的Correction(由交换机测量的驻留时间及链路延时组成)的值进行长时间监视,图4-1为其在30分钟左右时间内的变化曲线,可以看到,在大多数时间内,1588 Sync报文在过程层网络中传输的延时是比较小的,一般低于50ms,但由于做试验过程中,网络负荷变化较大,从而造成报文延时时间加大,可达800ms[8]。

2. 220kV云会变过程层网络220kV云会变220kV部分为四进线双母接线,110kV单母分段五条出线,远景11条,采用过程层GOOSE组网+直采直跳模式,每个间隔配置100M MOXA工业交换机,对时采用光纤B码对时,采样值传输协议采用IEC61850-9-2LE标准。

对于保护用数据(线路保护、母差保护测控、故障录波、计量、报文记录分析)采用双A/D,80 点/周波采样率,对于同步测量分析用数据(PMU、电能质量分析等)采用200点/周波采样率,两种采样率数据在合并单元共网口输出。

通过报文数据分析仪监测,单间隔采样数据在900~980kb/s,网络延迟在几个ms级,即使在动态过程中,由于采样网与GOOSE跳闸为直连模式,在过程层GOOSE网流量增加并不明显。

五结语本文对智能化变电站及IEC61850的应用情况进行了概述,对目前国内常见智能变电站过程层组网形式进行了总结。

(1)着重对直采直跳组网模式网络运行情况加以分析,共同组网模式较适用于低电压等级采样数据较少变电站;直采直跳模式试点的成功,更适用于高电压等级变电站,较好地兼顾了实时性与成本预算, 220kV及以上电压等级变电站若采用SV组网模式,必须考虑使用千兆交换机及组播技术,且还要兼顾变电站扩建带来的瓶颈限制,成本难以控制。

(2)针对杭州220kV云会变的工程实例,对各种组网形式进行了对比分析,现场运行情况良好且日后扩建较为容易。

本工程的实施对高电压等级传统变电站智能化改造中网络系统设计应用具有一定的参考意义。

参考文献:[1]肖韬,林知明,田丽平.关于变电站GOOSE通信方案的研究[J] .华东交通大学学报,2008,25(4):66-70.[2]曹海欧,严国平,徐宁,李澄. 数字化变电站GOOSE组网方案[J].电力自动化设备,2011,31(4):143-150.[3]徐成斌,孙一民.数字化变电站过程层GOOSE[J] .电力系统自动化,2007,31(19):91-94.[4]宋丽君,王若醒,狄军峰,等.GOOSE机制分析、实现及其在数字化变电站中的应用[J].电力系统保护与控制,2009,37(14):31-35.[5]魏勇罗思需,施迪.基于IEC61850-9-2及GOOSE共网传输的数字化变电站技术应用与分析[J] .电力系统保护与控制2010,12,38(24):146-152.[6]宋小会. 数字化变电站过程层网络分析[R] .许昌:许继电气技术中心, 2008..[7]王松. 数字化变电站继电保护的GOOSE网络方案[J] .电力系统自动化,2009, 33(3):55-58,107.[8] 110 kV大侣智能化变电站保护及二次组网动模试验报告[R].绍兴:绍兴市电力局,2010.作者简介:乔永亮(1983-),男,硕士,工程师,研究方向为电力系统安全性与稳定性;E-mail:qyl_tju@。

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