智能变电站组网传输采样值光纤差动保护同步方案研究

阐述智能变电站中组网传输采样值系统结构,分析了基于组网方式传输采样值的电子式互感器采样时序及站内采样同步的关键技术,在此基础上提出一种基于组网传输采样值的纵联光纤差动保护同步方案。该方案将纵联光纤差动采样同步下放至合并单元中完成,根据计算出的两侧采样时刻偏差和本侧重采样时刻对对侧采样数据进行重采样,最终在合并单元中完成两侧采样数据的同步,并将同步之后的对侧数据以IEC61850-9-2方式发送至过程层网络。通过理论分析和仿真验证可知,该采样同步方案不依赖同步时钟源、同步精度高、运算量小、易于实现、并具备工     

基于IEC 61588和GOOSE的交互式采样值传输机制

IEC 61850对采样值的同步提出了较高要求,但并没有给出实现方案。针对现有采样值同步方案的不足,文中研究了一种基于IEC 61588和通用面向对象变电站事件(GOOSE)的交互式采样值传输机制。间隔层智能电子设备采用IEC 61588精确对时协议与相关合并单元的采样值控制块对应的从时钟进行同步,并通过GOOSE协议对采样值控制块进行采样控制。该机制可以不依赖外部对时,实现高精度同步采样。     

一种不依赖MU同步的采样值网络传输方案

IEC 61850标准的组网采样值传输方案由于依赖统一同步网络,降低了数字化站可靠性。点对点采样值传输方案虽然解决了对同步源的依赖问题,但因二次接线复杂且损失了数据共享优势,降低了数字化站可维护性。本文采用不依赖MU同步的网络传输方案,通过特殊交换机记录网络传输延时并将延时反映在报文的特定字段中,实现了采样值的同步计算。经测试,该方案时间同步精度误差为ns级别,满足采样精度要求的同时具备了与传统组网方案相当的实时性。该方案不仅解决了跨间隔采样对同步源依赖的问题,提高了智能数字化系统的总体可靠性,并兼顾了数字化变电站运行维护方便的特征,因此在智能电网和数字化变电站的实际应用中具有很好的应用前景。     

基于分布式同步方法的智能变电站采样值组网技术

通过对国内外智能变电站过程层采样值传输组网方式的研究,重点对点对点传输方式和交换机组网传输方式加以分析,总结分析了常见组网方式的特点,并针对其不足,提出了智能变电站分布式同步采样值组网技术方案。与原组网方案相比,新方案的主要长处在于不依赖全局同步系统,从而进一步提高了过程层网络的可靠性。该方案的研究成果已应用于苏州110kV沈巷变电站智能化改造。     

基于IEC 61850-9-2的合并单元研究

合并单元是一次电压/电流互感器设备与二次保护测控单元的关键接口,是变电站过程层数据数字化、共享化的核心单元.介绍了基于IEC 61850-9-2及UCAIug IEC61850-9-2LE的合并单元设计思路,讨论了合并单元的采样值组帧方法及其互操作问题,给出了合并单元的数据建模、时钟同步以及采样值传输的实现方法.对基于IEC61850-9-2LE的合并单元样机测试,实验数据表明该样机各项参数令人满意.     

IEEE 1588时钟同步系统应用分析与现场测试

介绍了数字化变电站IEEE1588同步对时系统的结构及特点,重点分析了不同模式情况下的实现机制与差别,提出了合并单元同步性能、主备时钟切换性能等项目的测试方法,通过实际工程测试得出了2个合并单元输出的采样值角差的变化以及主备时钟切换各环节延时等数据。最后结合测试中遇到的问题,提出了过程层网络主备时钟切换试验的重要性,并给出了对于合并单元的一些建议。     

智能变电站合并单元时钟同步方法

介绍了合并单元的同步方法和IEEE1588时钟同步系统的授时原理。利用卫星时钟和本地时钟互补的特点,把IEEE1588秒脉冲与本地晶振时钟相结合进行锁相处理产生高精度同步时钟,再将该时钟进行倍频处理后向高压侧设备发送同步采样命令。分析了异常情况时的处理方法,并针对合并单元进行组网。该方法理论上可以满足智能变电站对时钟精度的要求。     

智能变电站采样值组网分布式同步技术及应用

在分析常规采样值组网技术的基础上,提出了一种智能变电站过程层采样值组网分布式同步技术。该技术的具体思路为:每个采样值输出设备内具有1个IEEE 1588主时钟,该时钟无需接受外同步,按本地晶振频率运行;采样值接收设备中各从时钟对应跟踪相应的主时钟,在接收到采样值输出设备的采样值后,利用回溯插值算法实现采样数据的同步。与常规的采样值组网方式相比,该技术省去了全局外同步系统,可靠性更高。现场测试结果表明,所提技术可以保证采样的同步性,性能稳定。     

集中式保护测控系统中母线保护同步方案

在220 kV变电站数字化改造过程中,提出了一种应用于集中式保护测控系统的母线保护同步实现方案。介绍了集中式保护测控系统的整体方案,着重研究了母线保护多间隔的数据同步问题,并提出了采用外部时钟源对时方案解决各合并单元与保护装置间的同步问题,采用主从对时方案解决各保护装置间的重采样时刻的同步问题。通过动模试验验证了该方案的可行性。该方案大幅减少了投资,但系统集成复杂。     

基于交换机数据传输延时测量的采样同步方案

由于采样值(SV)报文在交换机内的传输延时具有不确定性,目前主要通过全站合并单元(MU)接入统一同步时钟实现采样同步,造成网络采样同步严重依赖于外部时钟,也违反了保护功能不应依赖于外部对时系统的基本原则。采样同步技术是"网采"模式能否真正走向实用,以及智能变电站网络结构能否得到大幅度简化的关键。文中详细分析了各种采样方式的优劣,提出了基于交换机数据传输延时测量的新型采样同步原理,该方案原理简单可靠,可通过对等效MU数据接收时刻进行合理性校验实现对交换机转发延时正确性的校验,方案具有很好的推广前景。     

智能变电站继电保护数字量采样技术研究

数字量电流电压信号的相位同步是智能变电站继电保护进行数字量采样时必须解决的核心问题,它决定着智能变电站过程层的组网方案。目前正在使用的方案主要有"点对点"直接采样和基于外部同步时钟的网络采样两种。本文从数字量信号的相位同步原理出发,分析了这两种采样方案的特点与不足,探讨了网络采样摆脱对外部同步时钟依赖的途径,提出了通过改造网络交换机,由交换机自行测定采样值(SV)数据包的驻留时间,以实现精确测量SV报文传输延时的思路。     

SV跟踪式光纤纵联电流差动保护同步技术研究

介绍了智能变电站中采用点对点方式传输采样值的光纤差动保护的应用环境,提出了一种SV 跟踪式的采样同步技术方案.该方案介绍了装置时钟在同步和失步情况下通道延时的计算方法,详述了 SV 和光纤数据报文的处理方式,提出了一种利用“时间补偿”实现两侧设备同步的方式.最后对这种同步方案的误差进行了理论分析和实际测试,结果表明该采样同步方案可不依赖同步时钟源,算法简单、同步精度高。     

SV跟踪式光纤纵联电流差动保护同步技术研究

介绍了智能变电站中采用点对点方式传输采样值的光纤差动保护的应用环境,提出了一种SV跟踪式的采样同步技术方案。该方案介绍了装置时钟在同步和失步情况下通道延时的计算方法,详述了SV和光纤数据报文的处理方式,提出了一种利用"时间补偿"实现两侧设备同步的方式。最后对这种同步方案的误差进行了理论分析和实际测试,结果表明该采样同步方案可不依赖同步时钟源,算法简单、同步精度高。     

智能变电站过程层网络同步对时方案优化

为解决网络采样模式下继电保护对时钟设备的依赖,分析了过程层直采直跳和网络采样模式下的同步原理,找出了网络采样模式下出现同步问题的原因,并提出了网络采样模式下时钟系统的改进方案。在主时钟系统架构方面提出了冗余配置方案;在时间调整机制方面提出了时间逐步调整方案;针对IEEE-1588对时技术提出了交换机边界时钟方案。通过实际工程的测试,验证了该方案在同步可靠性、同步精度和长时间运行误差方面均满足继电保护的要求。该同步方案的应用将提高网络采样模式下继电保护的独立性和可靠性,为过程层网络采样的同步系统提供了改进方案。     

500kV变电站统一同步时间系统设计及实施

阐述了同步时间系统在电力系统中的应用,现有同步时间系统在500 kV变电站中应用的情况及不足.针对不足给出了解决方案,方案使用国际通用的包含全时间信息的IRIG-B对时方式;考虑传输通道时延,设计中采用同步时钟主钟互备,多种外信号、内信号之间互备;根据实际情况采取单通道和双通道组网模式,针对不同小室,安装同步扩展时钟等方法保证对时准确性.     

智能变电站光纤纵差保护装置同步方案比较

针对智能变电站中电流的采集与处理分装置、分CPU的特点,结合采样时刻调整法,提出了3种线路光纤纵差保护装置采样同步方案:同步源、锁相环、插值同步.就每种同步方案从适用场合、实现原理以及优缺点等方面进行了详细的分析比较.最后得出结论:同步源方案因为对同步源装置的依赖而具有一定的使用局限性;锁相环方案抗报文抖动性较强,适用于采样值组网方式;而插值同步方案适用于智能变电站中合并单元与保护装置的点对点方式.     

站域信息实时同步采集中同步采样时钟的设计

站域信息实时同步采集是智能变电站中实现全景信息采集的关键技术。在研究基于全球定位系统(GPS)采样数据同步的基础上,针对合并单元同步采样时钟对晶振依赖性强,及在晶振老化、频率准确度降低的情况下输出误差较大等不足,提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的同步采样时钟闭环校正实现方法。通过对2种同步采样时钟输出误差的定量分析,证明可通过软件补偿改善输出误差,并在提高同步采样脉冲输出精度的同时,保证输出相位的一致性。实验验证表明,该方法在使用普通石英晶振时,合并单元的同步采样值能达到0.2s级精度,体现了良好的同步性能。     

IEC 61850-9-2过程总线上的同步技术研究

在遵循IEC 61850-9-2标准的数字化变电站过程总线上,采样值(sampled measurement values,SMV)报文的同步性能影响着整个系统的稳定性和可靠性。为保证过程总线上的SMV报文实时、可靠、准确地传输到间隔层的保护测控装置,设计了过程层的同步组网方案,并以此为基础分析了电子式互感器的信号处理通道和以太网通信信道对采样值传输延时的影响。提出一种可以在现场可编程门阵列(field-programmable gate array,FPGA)中实现的数字化同步技术。该技术以过采样技术、线性相位的移相技术、动态的内插重采样技术为核心,解决了IEC 61850-9-2过程总线上采样值报文的精确同步问题。现场测试表明提出的方法是可行的,能够应用到工程实践中。     

合并单元采样同步的一种实现方法

结合数字化变电站工程应用现状对采样同步相关的问题、实现方法和应用需求进行了分析和总结。提出了基于路径延时法的合并单元采样同步实现方法,采用该方法设计的合并单元输出数据报文既包含采样计数值也包含采样额定延时时间。     

智能变电站过程层交换机延时测量方案设计

智能变电站过程层网络SMV报文组网的传输方式已成为一种趋势。SMV报文组网的传输方式具有信息共享便捷的优势,但是SMV报文在网络交换设备交换机中传输的延时具有不确定性,这样就需要可靠的时钟源来进行同步,而且合并单元需要具备一定的守时能力。为了使SMV报文组网的传输方式不依赖外部时钟源,尝试对交换机进行改进,给出了一种基于FPGA的过程层SMV报文传输延时可测的交换机架构,提出了一种利用IEC 61850-9-2帧结构中Reserved字段测量并记录传输延时的方案。经过验证,该架构和方案可以准确地测量SMV报文在网络中传输的延时。