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

分析了数字化变电站过程层采样值的两种通信传输方式：点对点的IEC61850-9-1方式及网络化的IEC61850-9-2方式,提出了网络化采样值SMV与GOOSE信息共网传输的方案,从技术角度分析了方案的可行性。分析了共网传输模式下的主要业务数据类型：SMV,GOOSE,PTP1588网络报文,对各自的网络数据流量及可能的网络通信时延因素：存储转发延时,交换延时,线路延时,帧排队延时进行了定量分析。结合某实际数字化变电站工程进行了该技术方案的仿真计算和应用分析,工程应用实践表明所提出的共网传输技术方案是可行的,对数字化变电站过程层网络性能研究具有参考价值。     

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

分析了数字化变电站过程层采样值的两种通信传输方式:点对点的IEC61850-9-1方式及网络化的IEC61850-9-2方式,提出了网络化采样值SMV与GOOSE信息共网传输的方案,从技术角度分析了方案的可行性.分析了共网传输模式下的主要业务数据类型:SMV,GOOSE,PTP1588网络报文,对各自的网络数据流量及可能的网络通信时延因素:存储转发延时,交换延时,线路延时,帧排队延时进行了定量分析.结合某实际数字化变电站工程进行了该技术方案的仿真计算和应用分析,工程应用实践表明所提出的共网传输技术方案是可行的,对数字化变电站过程层网络性能研究具有参考价值.     

千兆交换机在智能变电站的应用探讨

随着智能变电站在国内的广泛兴建,实际运行中暴露出越来越多的网络问题。其中由于目前智能变电站建设过程中无论是过程层、间隔层、还是站控层均采用百兆交换机,导致整个智能变电站的网络规模受到限制。在交换机级联次数较多或网络报文量较大情况下,存在网络传输延时超过GOOSE报文及SMV报文允许延时上限情况,导致系统短暂失效,同时存在网络信息传输速率慢、传输带宽较低等问题。本文针对现有百兆交换机存在的问题,提出了满足智能化变电站过程层、间隔层及站控层的千兆交换机应用,并对千兆交换机和百兆交换机做了性能比较。     

智能变电站过程层网络流量控制和同步方法研究与实现

为解决智能变电站过程层网络装置过分依赖对时网络问题,及智能变电站过程层网络SMV报文间、SMV和GOOSE报文间及GOOSE报文间的相互干扰问题,提出了通过在交换机上实现延时可测技术和业务流量管理技术有效解决过程层网络现存的两个主要问题。延时可测技术通过GOOSE、SMV报文携带经过交换机的延时值实现时间同步。业务流量管理技术通过基于目标MAC地址的流量控制方法解决过程层网络报文间相互干扰问题。     

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。     

智能变电站过程层交换机设计及实现

从智能变电站过程层网络传输报文的特点出发,对交换机的传输带宽、存储转发延时、强电磁干扰下的零丢包、采样同步、流量控制、配置管理等方面进行需求分析,提出了一种适用于智能变电站过程层网络交换机的整体研制方案,并对交换机的测试情况和试点运行情况进行了分析介绍。     

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。     

智能变电站过程层组网技术特点与应用

本文认为智能变电站过程层组网技术技术应用中,星型网是最佳使用方案。本文对智能变电站过程层信息共同组网的可行性进行验证分析。在研究过程层组网技术和信息流量及传输延时的基础上,指出过程层网络采用SMV采样信息、GOOSE变电站通用事件信息、IEEEl588对时信息共同组网的技术方案,凭借IEEE802.1P流量优先权控制技术,有助于保证信息传输的时效性,运用快速生成树技术实现网络重构,能有效避免网络风暴。     

采用SV和GOOSE共口传输的过程层组网方案

为了解决智能变电站过程层组网中采用SV和GOOSE共口传输方式所面临的报文过滤问题,简述了智能变电站过程层网络组网方案,通过分析智能电子设备IED之间的报文流量特征和通信需求,探讨了限制SV和GOOSE两种多播报文的配置方案,从工程应用的角度提出了一种基于VLAN技术的组网方案:根据IEEE802.1Q标签区分SV和GOOSE报文,对两种报文采取不同的VLAN划分原则。搭建试验平台对该方案进行了测试和分析,结果表明:该方案具有减少终端IED接收网络压力、工程实施简单、数据流向清晰的优点。该方案对新一代智能变电站过程层组网具有参考意义。     

智能变电站过程层网络数据流的分析与研究

在分析智能变电站过程层网络主要数据SMV、GOOSE、PTP1588报文共网传输的可行性基础上,指出过程层组网最佳方案是星形拓扑;对比VLAN与GMRP 2种报文过滤技术,以IEC 61850标准中的D2-1典型变电站为例,提出了一套基于间隔的VLAN局域网逻辑结构划分方案,对其中存在的各种数据流流量、通信时延及时延抖动进行了详细说明和计算,最后利用OPNET仿真软件对共网传输时数据流时延进行仿真,论证了采用VLAN技术共网传输的可行性。     

基于OPNET的SMV与GOOSE报文共网传输的数字化变电站技术研究与分析

介绍了现有数字化变电站的2种组网模式。分析了IEC 61850-9-1的采样值点对点传输方案以及IEC61850-9-2的采样值网络传输方案;提出了一种应用VLAN技术的IEC 61850-9-2采样值网络和GOOSE网络共网传输的方案,从技术,经济角度分析了其可行性;并对过程层的采样值,GOOSE数据报文进行了流量分析。结合某数字化变电站试点工程,采用OPNET仿真软件对共网传输中IED设备的端到端延时进行了仿真分析,结果表明采用VLAN技术的共网传输方案可行。     

HSR在第三代智能站中的实现技术

现有智能变电站的网络冗余方案多采用A/B网方案,底层链路与业务协议耦合较深,难以通过标准硬件模块进行通用处理,并且带来了系统负荷较重、成本高昂、网络可靠性过度依赖核心交换机设备等各种问题。IEC62439-3标准中,提供了PRP和HSR的方案,分别在星型网络和环网网络结构中有效解决了这些问题。文中主要以HSR标准和实现技术为对象,研究第三代智能变电站就地模块基于IEC62439-3 标准的HSR 组网实现技术,主要包括了基于软件底层驱动和FPGA交互的互联实现技术、IEEE 1588对时标准在HSR环网的实现技术和基于延时可测技术的HSR环网时间敏感数据同步方案,该技术为就地模块的高可用性环网实现提供技术支持。     

适用于IEC 61850标准的以太网无源光网络DBA算法

在分析IEC 61850标准下网络报文传输特性的基础上,提出一种适用于IEC 61850标准网络报文传输的以太网无源光网络动态带宽分配算法。首先,该算法采用固定轮询周期,将带宽划分为采样值(SMV)、面向对象的变电站通用事件(GOOSE)、制造报文规范(MMS)这三类及三个优先级,优先保证SMV报文、GOOSE报文的实时传输,减少网络时延抖动。然后,采用改进的REPORT上传和GATE下发机制,提高了带宽利用率,并简要介绍了算法的典型应用系统及测试验证方案。最后,测试结果表明,该算法满足IEC 61850标准网络报文传输的实时性和快速性要求。     

一种全线速动的配电线路保护方案

配电网结构日益复杂导致传统馈线速断电流保护的保护范围大大缩小,其危害性日益突出。为提高供电质量,馈线保护应当实现全线速动。提出了一种基于通信的配电线路保护的方案。首先给出了一种实用的通信网络结构组网方案,分析了通信的时延,最后重点描述了复杂故障下保护的故障定位决策。理论证明该方案在馈线故障后,故障隔离的延时可以控制在数十毫秒内,故障区段判断的准确性高,并且投资低,实用性强。     

智能变电站过程层网络技术的研究与应用

智能变电站三层网络结构中,过程层网络是最直接与一次设备连接的最底层,它的运行稳定性直接关系到全站的安全稳定运行。在此基础上分析了网络拓扑结构、SMV采样信息与GOOSE网、数据传输通信模型等过程层的理论、组成和基本要求,提出了三种典型的过程层组网方案。对三种方案的优缺点进行理论分析,同时在辽宁大石桥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,能够保证智能变电站安全、可靠的运行要求,可显著提高过程层网络的运行可靠性,证明组网方案切实可行,值得推广。     

基于多HSR环网的分布式母差平台及关键技术

保护设备就地化的难点之一是实现母线保护等跨间隔保护设备的就地化,文中在分析现有分布式母线保护特点的基础上,提出了基于多个高可靠无缝冗余环网的分布式母线保护方案和具体的软硬件平台实现架构。文中基于FPGA技术实现了环网报文时延的准确测量及补偿,并提出了不依赖于外部时钟的基于采样事件的采样同步技术。通过采用环网拓扑监视和弱配置管理等关键技术,实现了环网通信状态的实时监视以及子机终端的少配置、弱管理应用,提高了运行维护的方便性。最后,通过对该方案主要性能参数的实际测试,验证了该方案的可行性。     

基于FPGA与退化YOLO的手机镜片缺陷检测系统

针对镜片缺陷检测采用图像处理法和神经网络法存在时延高、功耗高和检测缺陷类别较少等问题,设计了一种基于FPGA与退化YOLO的软硬协同检测系统。系统中使用卷积层代替YOLO网络的重排序层进行网络退化,并映射到FPGA上;采用动态量化、模块融合、双缓冲流水线、循环展开和分块等优化策略,设计可动态配置的加速IP,其中的卷积计算模块分别实现了基于Winograd和GEMM的快速卷积算法。实验结果表明,本系统的加速IP在PYNQ-Z2上获得了51.89 GOP/s的计算性能,比基于典型滑动窗口卷积计算方法的性能提高了0.76倍,加速单张图像的时延为433ms,功耗为1.07W,与Core i5-10500 CPU相比,能效是其365.27倍,实现了小型设备对手机镜片低时延、低功耗的多缺陷检测。     

基于RTDS的数字化变电站过程层配置方案仿真

针对数字化变电站过程层的特点,利用RTDS研究了其配置方案的可行性。分析了过程层网络的基本总线结构以及以太网交换机的选择条件,研究了适用于RTDS的模拟SV和GOOSE报文发送的GTNET板卡的组网方法,组建了基于RTDS的某220kV数字化变电站的过程层网络,给出了合并单元配置以及GOOSE配置的具体方法,设计了网络测试仪与模拟过程层网络的连接方案,并对SV和GOOSE报文传输时延和丢帧率进行了测试。实验表明,利用RTDS能够对数字化变电站过程层配置方案选择和投运测试提供理论支持和技术参考。