数字化变电站过程总线通信关键技术研究

过程总线通信是数字化变电站区别于现有变电站自动化系统的一个重要方面.介绍了过程总线这一新概念提出的主要前提条件,并针对过程总线通信的实现,分析了采样值报文传输所遵循的不同标准、采样同步、跳闸命令实时和可靠传输等关键问题.     

数字化变电站过程层组网技术的探讨

介绍了数字化变电站的过程层总线方式、网络拓扑结构和组网方案及过程层网络传输采样测量值(sampled measured value,SMV)数据和面向通用对象的变电站事件(generic object oriented substation events,GOOSE)跳闸命令的传输机制,对常用的几种组网方案的优劣性进行...     

基于并行冗余协议的高可靠性过程总线通信研究

为确保采样测量值及跳闸命令在过程总线的无损传输,采用双网并行冗余协议(PRP)构建高可靠性过程总线通信系统。分析了基于PRP协议的变压器差动保护过程总线构架及其运行机制。给出了基于采样值报文传输率的网络链路故障定位时间计算方法。根据分布式继电保护功能特征,构建了4种典型保护结构及其可靠性框图,考虑到冗余系统的最小割集相容事件问题,采用最小割集直接不交化法计算量大,引入了简化最小割集补偿算法求解系统可靠度,分析、论证了基于PRP过程总线方案的高可靠性应用优势。     

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...     

PROFINET技术在数字化变电站过程总线通信的应用

为保证数字化变电站过程总线的通信服务质量,提出一种基于PROFINET技术的过程总线通信新方案.介绍了PROFINET支持的3种通信方式,总结了过程总线通信具有映射全面性和传输要求多样性特征.为确保PROFINET技术成功应用于过程总线,将相关报文分为配置诊断数据、一般型GOOSE和高实时信息3种类型并进行分时设置,此外还需采用支持IEEE 1588和具备建立时间表格功能的工业级交换机.新方案可实现采样值的网络化同步,大大简化设备接线,有利于网络故障的迅速自恢复.     

基于IEC 61850-9-2的变电站通信网络仿真

以太网的通信能力是支撑基于IEC 61850标准的数字化变电站正常运行的重要因素.文中围绕全站统一环形网和星形网,采用仿真软件OPNET对变电站的各种典型数据流建模,采样值采用IEC 61850-9-2协议,考虑星形和环形2种网络结构、网络带宽、过程层网络传输采样值、环网断线故障、文件传输对采样值与跳闸报文的影响等因素,制定了多套仿真实验方案,针对一个实际的中型变电站进行了对比仿真实验与分析,为数字化变电站系统的构建提供一定的参考.     

IEC61850标准下采样值传输的应用

采样值传输是变电站自动化系统过程层与间隔层串行通信的重要组成部分,电子式电流/电压互感器的出现使得采样值数字化传输成为可能.该文在对变电站通信网络和系统的最新国际标准--IEC61850标准特点分析的基础上,围绕变电站过程层采样值传输问题,从IEC61850信息模型出发,研究了模拟量采样值传输模型、抽象模型通信服务和采样值报文格式,给出了变电站系统中模拟量采样值建模的一般步骤和传输过程中,为满足数字化变电站分散布置的信息采集和传输要求提供了解决方案.     

变电站过程总线采样值传输仿真系统

为验证基于IEC61850-9-2过程总线的继电保护方案,提出一种基于采样值传输的过程总线仿真系统.仿真系统包括网络平台、流量源和流量控制3个部分.系统底层采用网络数据包过滤器(NPF)内核组件设计,配置高精度定时器,工作在数据链路层,可定性、定量地产生采样值报文,为继电保护实验提供稳定的电压、电流信号.为了对采样值及其传输控制进行验证,构建了基于IEC61850-9-2/LE的采样值传输模型,并在工控机上实现了对信号源的仿真,验证了采样值数据完全符合标准.     

基于背板总线的继电保护装置过程总线功能设计

设计了一种基于背板总线的继电保护装置平台架构.该方案优化装置内部数据流和配置流程,提升装置面向过程总线的通信及数据处理能力.在分析继电保护装置的功能及性能要求的基础上,提出过程总线功能设计总体架构;根据应用数据类型设计背板总线数据流和配置流程,分析以太网扩展、采样值接收与同步、报文透明传输等问题;基于IEC61850模型导出背板总线配置信息并设计下载流程.该设计方案在110 kV智能变电站主变保护测控一体化装置中得到应用,满足装置面向过程总线的功能及性能要求,现场运行结果表明该设计方案的有效性和实用性.     

基于IEC61850标准的过程层采样值传输

采样值传输是变电站自动化系统过程层与间隔层之间串行通信的重要组成部分,电子式电流/电压互感器的出现使得采样值数字化传输成为可能,IEC 61850标准定义了采样值数字输出规范.为了验证采样值的数字化传输.建立了采样值传输的发布者/订阅者通信模型,并着重介绍了其中作为发布者功能的合并单元装置的结构和功能:将此抽象模型映射到具体的通信栈上.对一组连续时刻的电流,电压瞬时值数据,按照IEC 61850-9定义的帧格式进行打包,利用VC++6.0中网络编程工具,建立套接字,在套接字上实现采样值报文的发送和接收.多次实验表明,报文收发情况正常,不存在丢包情况,从而验证了基于IEC61850标准的采样值数字化传输理论的正确性.对工程实践有一定的指导意义.     

新型分布式微机母线保护的研究

针对传统的集中式母线保护原理所存在的缺点，本文提出一种新型的分布式母线保护原理．这种原理是将母线保护分成若干单元分散地装设在母线上所联接的各个回路上，而通过计算机网络将它们联接起来．通过计算机网络每个保护单元可以得到所有回路的电流数值，各保护单元独立地进行母线区内外故障的计算和判断，当判断为母线区内故障时，只将本回路开关断开。这种装置不仅能够根据获取的信息，自动适应母线的结线和运行方式，快速切除各种故障，而且不会发生保护受干扰误动使母线全部停电的事故，因而能极大地提高保护的可靠性。文中介绍了装置的硬件构成及母线保护单元实时通信网络的构成原理和通信方式。     

网络通信记录分析系统在数字化变电站中的应用

在数字化变电站中,过程总线将替代电缆硬连接用于模拟量、状态量和跳闸信号的传输.为了便于运行和维护,有必要对数字化变电站的通信过程进行记录和分析.文中以一套实际系统为例,对网络通信记录仪和分析仪实现的关键技术进行了分析,涉及通信在线分析和大数据量存储等;该系统通过采用特殊设计的智能网卡,提高了网卡吞吐量,从而提高了记录仪可接入的合并单元数量.文中还对网络记录分析系统未来的发展趋势进行了预测.     

遵循IEC 61850-9-2实现变电站采样值传输

基于IEC61850标准的实时、可靠的采样值传输是数字化变电站过程总线通信的重要内容。IEC61850-9-2与IEC61850-9-1相比在灵活性和适应性等方面具有较大优势,但其实现的难度也增加了。文章阐述了遵循IEC61850-9-2实现采样值传输的对象模型、服务映射和编码规则,以及采样值发送和接收应用程序的开发过程和实现方法。通过在初始化过程中构建应用数据管理链表和预配置的方式提高程序效率,并组建了一个简单的测试环境对通信报文的正确性进行测试和分析。     

基于故障分量的采样值电流差动保护研究——整定方法

对基于故障分量的采样值电流差动保护制动特性曲线的整定方法进行了研究 ,详细讨论了其制动系数和最小动作电流的整定方法 ,同时对该保护在输电线路中的应用进行了初步的估算 ,说明了该保护的优异性能     

总线式变电站绝缘在线监测系统的研究

提出了基于嵌入式微机系统的总线式结构的变电站绝缘在线监测系统,其模拟信号的提取和采集、数字信号的分析和处理以及通信均由现场监测单元完成,可真正实现绝缘参数的就地测量,避免了模拟小信号的远距离传输,从而极大地提高了系统的抗干扰性和测量结果的准确性。     

方向式母线保护的探讨和应用

比较了几种常见母线保护的优缺点，在现有微机线路纵联保护的基础上，提出了新的方向式微机母线保护方案，利用分散的微机保护装置采集与母线相连的各回路上的故障电流方向，经过一定的逻辑判断可区分不同条件下母线内部故障和外部故障, 从原理上避免了电流互感器饱和因素的影响，而且构成简单，经济性能高，具有很强的实用性。     

数字化变电站中采样值同步技术研究

认为采样值同步技术是实现数字化变电站过程总线通信的难点之一。阐述了基于外部源的硬接线同步和基于IEEE 1588的网络同步两种方案,指出方案实现的关键因素,从硬件设计、同步误差、冗余性和互操作性等方面对这两种方案进行了分析和比较。研究结果对数字化变电站中采样值同步设计具有参考意义。