智能配电变电站过程总线信息共享通信特性分析

数字化配电变电站中利用多间隔数据的实时共享融合能有效提高变电站的保护测控性能,但需要解决变电站过程总线中跨间隔数据交换的高度实时性和稳定可靠性问题。文中从配电变电站继电保护对数据共享需求的角度出发,评估＂面向间隔＂、＂面向位置＂设置过程总线传输采样值（SAV）和通用面向对象变电站事件（GOOSE）报文时的通信特性,并分析讨论了＂面向功能＂设置过程总线通信时存在的问题和解决方案。研究表明：在网络流量位于运行范围内,各间隔报文长度相同时,所能实现数据共享的最大间隔数与单间隔信号采样率近似成反比;100Mbit/s网络下,面向间隔和面向位置的过程层组网方式基本能够满足每周期400点以下采样率的数据共享,主要时延及数据共享限制取决于交换机的性能。     

智能配电变电站集成保护控制信息共享分析

分布式新能源的大量馈入及用户供电质量的提高要求智能配电变电站提供更加灵活、快速、可靠的保护与控制功能.跨间隔信息的实时共享融合能有效提高变电站的保护测控性能,但需要解决过程总线站域保护控制信息交换的高度实时性和稳定可靠性.针对智能配电变电站站域保护控制通信的需求,基于OPNET软件仿真建模,并基于实际开发的集成保护试验平台测试了过程总线多间隔信息共享的通信特性,分析了延时原因,给出了满足实时性和可靠性要求的最大跨间隔信息共享数量,提出了跨间隔信息共享通信的改进措施.该研究结果对智能变电站站域保护控制系统的实现奠定了通信基础.     

面向智能变电站的无主站式环网母线保护实现方案

提出了一种无主站式环网分布式母线保护实现方案,在借鉴高可靠性无缝冗余环网(HSR)技术基础上,设计了一种新型的环网同步方案,既可以实现各间隔节点的精准对时,又为组网方式下的采样值同步提出了一种新的解决方案。通过在环网报文设置报文延时修正域,每经过一个环网节点后添加相应节点的驻留延时和传输延时,到达接收节点后根据报文延时修正值推算出对应采样点时刻,从而实现插值同步。环网内各间隔节点采用相同的软硬件配置及保护算法,可以与其他间隔保护就地化安装,满足新一代智能化变电站对母线保护的要求。     

基于GOOSE的区域保护控制系统站间通信技术

传统的电力系统安全稳定控制系统站间通信方案已不能适应区域保护与控制系统的要求,基于此,根据电力系统通信网络的发展现状和区域保护控制系统的架构和通信需求,借鉴智能变电站过程层面向通用对象的变电站事件(generic object oriented substation event,GOOSE)通信报文机制,提出在广域网实现基于GOOSE的站间组播通信。依据GOOSE报文的特性,分析站间通信的组网方案、带宽控制和系统配置方案等,以广州荔城区域保护与保护控制系统为典型案例进行验证,结果表明基于GOOSE的站间组播通信方案稳定可靠、传输数据量大、重用性和互操作性好,符合当前技术发展趋势,满足区域保护控制系统站间信息交互的需求。     

就地化线路保护技术方案研究

针对传统变电站和智能变电站二次系统存在的问题,提出了一种集成站域保护就地数据采集和执行单元功能的就地化线路保护技术方案。该方案中保护功能自由采样,根据AD回路延时和乒乓算法计算出两侧采样延时,基于外部对时信号对两侧保护采样数据进行重采样,生成组网SV报文,通过仿真分析可知,方案具有较高的采样精度。该方案在不改变装置对外接口基础上支撑了站域保护系统,易于实现,保护功能不依赖于外部对时信号,确保了保护功能的独立性,通过线路对侧数据的采集可扩展站域保护的保护功能和范围,装置对外接口采用标准通信规约,保证了工程的通用性和可扩展性,有着广泛推广的现实意义。     

智能电子设备站控层通信报文调试系统的研发

文章提出了一套新型的智能电子设备通信报文调试方案:在不影响变电站站控层网络控制系统主站与运行间隔智能电子设备之间正常通信的前提下,基于IEC60870-103规约和IEC61850标准开发了一套通信报文调试系统,该系统能够完全模拟智能电子设备在开入量状态变位、自检异常以及跳闸动作情况下与站控层控制系统之间的无缝链接,使得高效并且准确地进行智能电子设备通信报文传输的调试工作得以实现。现场应用结果表明了该方案的正确性、可行性和安全性。     

应对线路差动主保护丢失的后备保护应急方案

超高压输电系统中,存在单间隔或多间隔线路差动主保护丢失后后备保护在线路区内故障时可能存在动作延时长、失配导致的误动或拒动风险。针对单间隔或多间隔线路保护装置闭锁、通信设备异常、通信通道故障导致的线路差动主保护丢失工况,分析了后备保护的适应性,提出了基于站域开关量信息采集来判断不同工况导致主保护丢失的识别逻辑。并制定了基于站域共享信息的后备保护主动和被动加速自调整应急优化方案,缩短后备保护的动作时间和自适应调整后备保护的动作范围,并通过仿真验证。仿真表明,优化后的应急后备保护实现线路差动主保护丢失后由距离保护和零序保护快速有序切除故障。     

智能变电站新型站域后备保护研究

为解决传统变电站后备保护在配置和原理方面存在的问题,提出了适用于智能变电站的基于电流差动原理的站域后备保护新方案。该方案以变电站及所有出线为保护对象,定义了四类不同特性的差动区,根据其处于制动状态或者差动状态来实现故障定位,并根据主保护和断路器的动作信号确定后备保护的跳闸策略。详细阐述了站域差动后备保护的工作原理、故障元件定位流程以及主、后备保护之间的协调控制方法。采用该方案的智能变电站,保留传统的面向间隔的主保护,集中配置站域后备保护,简化了后备保护的配置和整定。利用PSCAD软件构建了典型变电站仿真模型,对正常运行、保护区内外故障等不同运行状态进行了全面仿真,验证了所提方案的正确性。     

基于IEC 61850过程总线的分布式母线保护研究

IEC 61850标准中所定义的过程总线为变电站各种分布式功能的实现提供了新的途径。本文分析了过程总线技术,重点介绍了SAV报文和GOOSE报文的两种多播发送机制,并提出了一种基于IEC 61850过程总线的分布式母线保护方案,该方案利用MAC多播地址、虚拟局域网和优先级等网络技术,可充分实现数据共享。利用OPNET Modeler网络仿真软件对该方案的通信系统进行了仿真分析,结果表明:采用多播技术可有效减少网络负载,SAV报文和GOOSE报文的时延要求均能满足。文末对可靠性问题进行了探讨,IEC 61850过程总线对变电站保护和自动化的影响还值得进一步深入的研究。     

智能变电站过程层SV与GOOSE共网的交换机配置

IEC61850系列标准整体上将数字化变电站通信网络分为站控层、间隔层和过程层,采用交换机网络进行通信。过程层网络设计的合理性在很大程度上决定了变电站运行的可靠性,其组网方案也直接影响保护、控制功能的实现以及网络设备的投资。结合某220k V工程,介绍了过程层网络SV与GOOSE共网时的组网方案及交换机配置。     

层次化保护控制系统及其网络通信技术研究

新一代智能变电站层次化保护控制系统旨在基于跨间隔、跨变电站信息,实现最优保护控制策略,其中,信息共享和高可靠的通信网络方案是其重要支撑技术。剖析了层次化保护控制系统的体系结构、功能定位,对层次化保护通信系统的网络流量和网络时延进行分析,提出了一种应用于新一代智能变电站的优化网络通信方案。它基于网络报文时延可测技术,克服了目前不同步采样报文不能进行组网传输的限制,实现了保护装置功能不依赖于全站统一对时,推进了新一代智能变电站的信息共享和网络传输技术发展。     

基于GOOSE信号的智能变电站低压简易母线保护

本文提出了一种采用面向通用对象的变电站事件(generic object oriented substation event,GOOSE)报文通信机制来传递与母线相连的保护装置启动信号和允许(或闭锁)信号的简易母线保护方案,并详细论述了该方案的原理、组网方式、实验结果和优点。研制了样机并在110kV高水桥变电站进行了现场试运行,结果表明该方案保护延时短、动作可靠,具有良好的适应性。     

一种基于电流差动原理的变电站后备保护

提出了面向变电站的基于差动原理的数字化站域保护方案。分析了变电站主设备故障时的电气量特征,构造了站域差动保护判据,在极坐标平面上分析了该判据的动作特性,提出了制动系数的选取原则,利用变电站冗余信息构建了站域保护系统,并分析了不同设备主保护拒动、CT断线时本方案的动作性能。利用RTDS进行了仿真验证,仿真结果表明,本方案无需增加设备,通过有效利用冗余信息可以提高变电站保护的整体性能,主保护拒动时可以快速切除故障元件,且不受PT、CT断线的影响。     

基于过程总线的母线保护通信体系结构

合理地设计变电站过程层网络的拓扑结构,最大程度地实现信息共享,并保证各种保护、控制系统的可靠性,是数字化变电站发展所面临的一个重要问题。介绍了过程总线的相关技术,分析了采样值（SAV）报文和面向通用对象的变电站事件（GOOSE）报文发布者/订阅者通信模式的2种具体实现方式,提出了3种基于不同过程总线的母线保护通信体系结构,并利用OPNET Modeler软件进行了仿真分析。仿真结果表明了所提出的通信结构的可行性,通过比较分析得出了各种通信结构的适用范围,对过程层通信网络的设计具有一定的参考价值。     

多级级联分布式母线保护方案

提出一种分布式母线保护方案.该方案采用主机与多个子机进行级联的结构,主机包含核心CPU模件、采样前置模件和GOOSE前置模件,子机根据采样和跳闸方式配置功能模块;分别采用软件插值、计数器同步机制实现点对点直采直跳和采样组网的数据同步;全部间隔均为传统采样时,采用采样组网方式的同步机制;部分间隔传统采样、部分间隔数字采样时,将传统间隔数字化完成插值同步.对采样数据进行插值同步、数据抽取、打包上送和报文解码,对GOOSE方式的开关量进行报文过滤,从而解决数据流量大的问题;采用双A/D逻辑,保证区外故障时保护不动,区内故障时保护可靠动作.     

500kV仲洋变站域失灵保护技术方案与实现

站域失灵保护是解决当前特高压直流输电受端"强直弱交"电网稳定问题的有益尝试。该文针对华东500kV仲洋变站域失灵保护试点项目,详细阐述了目前站域失灵保护的构架、组网及通信方案,给出了仲洋变站域失灵保护的技术方案和具体实施方式,包括站域保护的配置、模拟量采样实现、开入开出实现及远跳对侧实现,分析了试点站域失灵保护运行工况,最后指出该试点技术方案既实现了站域失灵保护试点的目的,又满足现有保护安全可靠运行要求。     

数字化变电站过程层组网方案

在介绍数字化变电站系统基本结构和组网方案的基础上,通过对报文传输的测试,提出数字化变电站过程层组网方案.星形结构在运行维护、传输时间等多方面优于总线型、环形结构,宜采用双星形结构构建过程层网络.在不同的交换机数据传输流量下对采样值和保护跳闸命令2类最重要的报文传输进了测试,结果表明:交换机数据流量大时,会造成采样值变化...     

基于背板总线的站域保护控制装置设计

提出一种基于背板总线的智能变电站站域保护控制装置设计方案。设计出一种基于多点低电压差分信号的多主通信背板总线结构;基于资源配置和逻辑图分割描述装置功能协作模型,以背板总线为核心,建立模件内虚拟逻辑总线、背板总线、过程总线以及广域通信网等多层次数据集交互及其控制模型。重点分析了背板总线原理、逻辑图实现及功能分割、多层次数据交互实现等问题。该方案在110kV智能变电站站域保护控制装置设计中得到应用,可集成实现功能迁移、冗余保护、集中后备保护、安全自动控制类功能等。现场运行结果表明该设计方案的有效性和实用性。     

新型数字化变电站分布式母线保护

针对基于IEC61850通信标准的数字化变电站,提出一种分散计算并就地控制的新型母线保护方案。根据数字化变电站技术特征,构建了无主站分布式母线保护整体结构;分析了采样值报文和GOOSE信息的数据传输特征,基于以太网技术设计了联系过程层设备和间隔层保护装置的过程总线;利用非传统电流互感器无饱和的优点,将瞬时值电流差动保护原理应用到分布式母线保护计算中。分析表明所提方案结构简单、可靠性高、切实可行。     

基于过程总线通信实现数字化变电站的在线闭锁

以实际变电站线路为例,分析了开关操作的在线闭锁规则和闭锁消息在各智能电子设备(intelligent electronic device,IED)之间的交互协作关系,设计了间隔间闭锁通信模型的网络拓扑结构,并给出了传输面向通用对象的变电站事件(generic object oriented substation event,GOOSE)报文所需的虚拟局域网(virtual local area network,VLAN)和多播地址的配置方法。重点研究了基于过程总线的IEC61850GOOSE报文通信模块和在线闭锁模块的实现。通过实例分析以及在嵌入式平台下进行的模拟仿真实验,证明了所提出的闭锁方案的正确性和可行性。