基于高可用自动化网络的保护系统及其可靠性分析

随着基于IEC 61850的数字化变电站系统的进一步发展,传统变电站内的信号和控制电缆将逐步被过程总线所代替.IEC已经将工作重心逐渐转移到过程总线上,结合制订IEC 61850 Ed 2.0,IEC 开始深入研究并制订诸如IEC 62439-3、IEEE 1588-2008等标准.阐述了IEC 62439-3标准的典型技术特征,及其支持网络无扰恢复的技术原理.将IEC 62439-3应用于过程总线,并与传统保护系统相比,分析采用不同过程总线的全数字化保护系统的结构,利用可靠性框图对不同结构的保护系统可靠性参数进行详细的计算和分析.针对过程层总线宜采用的网络结构给出了建议.     

IEC61850到IEC60870-5-101/104映射的关键技术研究

变电站通信系统若采用基于IEC61850通信结构的通信信息模型,必然要解决新系统兼容老设备的问题。目前的变电站通信中采用IEC60870-5-101/104的老设备还很多,而从IEC60870标准过渡到IEC61850是一个渐进的过程,在很长时间内使用IEC60870-5-103/104标准的老设备也会大量存在,必须保证使用IEC60870通信标准的装置在通信上与新系统相互兼容。比较了IEC61850与IEC60870标准两种不同标准体系的特点,依据变电站通信功能的特点和IEC61850的映射原则,提出了将IEC61850的数据模型和控制模型映射到104规约的映射方法和思路,将采用101/104规约的老装置纳入新的变电站通信体系。以使采用两种不同通信标准的装置可以实现互联和互通。     

基于IEC61850的微电网过电流集中保护研究

过电流保护是电网采用的一种常规保护技术。为了面对存在不同运行模式的微电网,依赖于通信系统的集中保护研究受到人们的重视。将IEC61850标准扩展到微电网过电流集中保护系统中,首先研究过电流保护的结构和算法。接着,提出微电网通信系统的三层结构,对系统中的智能DG终端和智能继电器终端建立信息模型和信息交换模型,并将信息交换模型映射到特定的通信协议,从而构建了整个基于IEC61850标准的微电网过电流集中保护系统的通信体系。最后,通过模拟简单的微电网应用场景来进一步分析整个系统的信息交换过程。通过分析,基于IEC61850建模后的微电网过电流集中保护系统能实现系统的互操作和无缝集成。     

数字化变电站系统可靠性与可用性研究

基于IEC 61850的数字化变电站系统具有传统变电站系统所不同的结构与特点。现有的变电站可靠性分析方法多针对单装置或单间隔,鲜有针对整个变电站自动化系统。介绍了基于IEC 61850的数字化变电站系统的典型结构,分析了提高数字化变电站可靠性的主要方法,提出一种计算全站可靠性的方法。该方法将数字化变电站系统划分为通信系统、控制系统、保护系统以及站控层系统。利用可用性框图,分别计算每个子系统可靠性参数,然后通过系统可用性框图,计算出整个变电站的可靠性参数。利用该方法对一典型数字化变电站系统的可靠性进行了分析计算。结果表明,在合理采用装置冗余并采用基于IEC 62439-PRP的并行网络冗余后,数字化变电站系统的可靠性能够满足IEC 61508的要求。     

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。     

基于IEC61850的配电网监视与控制功能的模型设计

为实现设备的互操作性,国际电工技术委员会发布了新的应用于变电站自动化的国际标准——IEC61850标准。分析了IEC 61850标准中各方面的优点,并介绍如何将这些优点应用在变电站自动化中。应用IEC61850标准建立配电系统模型,通过实验模型的搭建验证IEC61850所提出的通信方法,满足实时配电系统的控制和保护要求。     

基于IEC61850功能分层的母线保护方案研究

文章首先介绍了数字化变电站的发展趋势及现代通信技术标准IEC 61850的分层结构,在此基础上对过程层通信总线的解决办法进行了分析,形成了几种符合IEC 61850标准的母线保护方案,通过各种方案的对比,提出了一种理想的解决办法,该方案充分利用了CAN总线的通信特点,可以使多个CPU并行工作,有效的解决了基于IEC61850过程层实现母线保护装置过程中遇到的技术难题,对母线保护的技术发展有一定的参考意义。     

基于NCIT和IEC 61850-9-2的继电保护技术

一个完整的数字化变电站除了站级通信总线采用IEC 61850技术外,还应包括过程级的数字化。使用传统电流、电压互感器的数字化变电站,只能算半数字化。文章分析了传统互感器的缺点,对非传统互感器(NCIT)中的光电压互感器(VTO)和光电流互感器(CTO)、数据处理单元(MU)、IEC 61850-9-2和基于NCIT的继电保护作了介绍,并通过实例证实基于NCIT、IEC 61850-9-2的保护比与传统互感器配合的保护动作更快,稳定性、可靠性更高。     

102规约向IEC61850规约转换网关的研究

随着数字化变电站的发展,如何实现采用IEC61850协议的新系统和基于原有协议IEC60870-5-102规约的现役系统的兼容成为现实问题。由面向点信息的传统规约向面向对象技术的IEC61850规约转换也是智能电网发展的必然趋势。通过比较分析IEC61870-5-102规范和IEC61850标准的差异,提出了一种在当前系统与新系统之间过渡的通信网关模型,以保证变电站内非IEC61850装置与IEC61850新系统的兼容。     

基于IEC61850过程层总线合并单元的研究

针对当前合并单元的研究现状,对基于IEC61850-9-2标准的过程层总线的合并单元进行了探讨。阐述了过程层总线合并单元的通信服务功能,设计了其内部模块及数据结构,讨论了采样频率、交流采样以及开关状态量的接入问题,并设计了基于IEC61850-9-2标准的过程层总线合并单元的总体结构。     

基于IEC61850功能分层的母线保护方案研究

介绍了数字化变电站的发展趋势及现代通信技术标准IEC61850 的分层结构,在此基础上对过程层通信总线的解决办法进行了分析,形成了几种符合IEC61850 标准的母线保护方案,通过各种方案的对比,提出了一种理想的解决办法,该方案充分利用了CAN 总线的通信特点,可以使多个CPU 并行工作,有效的解决了基于IEC61850 过程层实现母线保护装置过程中遇到的技术难题,对母线保护的技术发展有一定的参考意义.     

IEC61850标准下采样值传输规范9-1、9-2的对比和分析

IEC61850-9-1/2是IEC61850标准中定义采样值传输的重要模型,深入了解9-1和9-2协议对研发符合IEC61850标准的变电站自动化系统具有重要意义。本文对9-1和9-2协议的内容和实现方式进行了详细介绍,从采样值信息传输的内容、通信方式、网络形式,SCSM映射方式等方面对9-1和9-2进行了分析和比较,并对二者在实际工程中的应用进行比较,提出了自己的观点。对学习和掌握IEC61850标准和IED设备过程层总线通信设计有参考意义。     

与高压开关设备中数字通信相关的IEC标准

数字通信正在进入高压开关设备这个传统的技术领域。当前与高压开关设备中数字通信相关的IEC标准有IEC61850和IEC62271-3。IEC61850横向标准系列旨在用于变电站的通信和系统部分;IEC62271-3适用于高压开关设备和控制开关设备以及相关的装配件。文章介绍了IEC62271-3的应用领域、应用示例及对于IEC61850系列而言的一个主要扩展——开关设备监控;给出了基于IEC61850和IEC62271-3的一个变电站(未来)控制系统可能采用的配置。以使数字通信在高压开关设备中的应用对于变电站工程师而言尽可能的实用。     

IEC61850第2版简介及其在智能电网中的应用展望

介绍了IEC TC57技术委员会第10工作组正在制订的IEC61850第2版的体系架构,及其与第1版相比修改和增加的内容。修改的核心内容包括变电站配置语言(IEC61850-6)的修改,对象模型的增加(IEC61850-7),过程总线的冗余解决方案(IEC61850-9),一致性测试;扩充的内容包括用于变电站之间以及变电站与控制中心之间的通信规范,清洁能源等领域的信息建模和通信映射,以及相关的外围标准等。指出IEC61850第2版已经将应用领域扩展到变电站之外,涵盖了电力公用事业自动化的各个方面,对目前智能电网的研究与建设将发挥重要的推动作用。     

IEC61850到IEC60870-5-101/104映射的关键技术研究

变电站通信系统若采用基于IEC61850通信结构的通信信息模型,必然要解决新系统兼容老设备的问题.目前的变电站通信中采用IEC60870-5-101/104的老设备还很多,而从IEC60870标准过渡到IEC61850是一个渐进的过程,在很长时间内使用IEC60870-5-103/104标准的老设备也会大量存在,必须保证使用IBC60870通信标准的装置在通信上与新系统相互兼容.比较了IEC61850与IEC60870标准两种不同标准体系的特点,依据变电站通信功能的特点和IEC61850的映射原则,提出了将IEC61850的数据模型和控制模型映射到104规约的映射方法和思路,将采用101/104规约的老装置纳入新的变电站通信体系.以使采用两种不同通信标准的装置可以实现互联和互通.     

IEC 61850新动向和新应用

对IEC 61850技术的最新进展和应用进行了分析,包括IEC 61850标准的架构、IEC 61850Ed 2.0的技术特点,并按照不同的应用领域,对发电、输变电、配用电、调度、信息安全等领域应用IEC 61850所涉及的标准和技术报告进行了介绍。对已经完成的报告进行了分析,包括IEC61850-90-1,IEC 61850-90-2,IEC 61850-90-3,IEC 61850-90-4,IEC 61850-90-5和IEC 61850-90-7,给出了每份技术报告的应用领域和技术特点。同时概述了未完成的技术报告。有助于使用者全面了解IEC 61850的新动向并正确使用IEC 61850系列技术报告。     

基于IEC 61850的新型合并单元的研制

分析了合并单元的采样值映射模型和实现方法，利用同步采样技术将传统的电压/电流互感器模拟交流信号构建成符合IEC 60044-7，IEEE 60044-8和IEC 61850-9-1标准的采样值映射，从而在传统变电站的基础上直接奠定IEC 61850标准的数据基础。提出并验证了合并单元的测试方案。成功开发出3台样机，经实验测试，各项技术参数令人满意。     

变电站自动化系统未来的发展方向

IEC 61850标准颁布后,广大制造企业开始对IEC 61850标准进行研究,不同厂家的设备将逐渐实现信息共享。文章在分析IEC 61850标准的信息分层、面向对象的数据对象统一建模等概念的基础上,对基于IEC 61850标准、智能化开关和光电式互感器技术的数字化变电站,论述了其自动化系统的特征、结构及功能划分,阐明了现阶段开展数字化变电站建设的可行性,提出了需要注意的相关问题。     

IEC 61850到IEC 60870通信规约的映射研究

变电站自动化系统目前采用IEC 60870的老设备很多,须确保IEC 60870标准的装置在通信上与基于IEC 61850新标准的系统的相互兼容。比较了IEC 61850与IEC 60870两种不同标准体系通信规约的特点,依据变电站通信功能的特点和IEC 61850的映射原则,提出了将IEC 61850到IEC 60870．5—103／104通信规约的映射方法和思路,以使采用103／104规约的装置与新的变电站自动化系统通信兼容。     

符合IEC 61850标准的数字化线路保护研究

以超高压线路保护为例,参考IEC 61850标准的功能分层结构,将传统保护装置的各功能模块分映射至间隔层或过程层,构建符合IEC 61850的新型数字化线路保护。符合IEC 61850的数字化线路保护装置硬件平台采用卡件式的设计理念,将各逻辑设备映射到具体的卡件,使用以太网和交换机作为各卡件之间数据交互的通道。符合IEC 61850的继电保护软件对通信功能有了更高的要求,传统的前后台系统开发方式已不再适用,基于μC/OS-Ⅱ的继电保护软件不仅可以提高开发效率,而且能够改善保护的性能。试验表明符合IEC 61850的数字化线路保护装置由于采用了电子式电流互感器和引入了嵌入式实时操作系统,在防止差动保护误动和缩短保护跳闸出口时间等性能方面得到了改善。