基于OPNET的智能变电站继电保护建模与仿真

智能变电站过程层网络的引入,使得继电保护的数据源与传输方式发生了很大变化,其动作性能与可靠性越来越依赖于通信网络.分析了智能变电站继电保护的数据流及各报文的通信机制,基于IEC61850标准在OPNET仿真软件上进行了过程层网络和继电保护IED设备的建模,实现了智能变电站继电保护的MU数据采集、SV报文、GOOSE报文、保护算法和保护出口的全过程仿真.结合电流保护实例,说明了建模仿真的原理和实现机制,验证了其可行性和有效性,为智能变电站继电保护的定量分析提供了新的有效研究工具.     

EPON在智能变电站中的实现

通过分析EPON的工作原理及其优势,结合智能变电站对EPON的技术要求,提出了一种EPON在智能变电站中的网络架构实现。通过简单分析智能变电站内的网络报文种类及流量,肯定了EPON可用于智能变电站的过程层通信。同时介绍了一种基于CPU和FPGA的EPON功能插件的实现。EPON技术不仅减少了智能变电站有源光纤网络交换机的数量,降低了成本,同时提高了网络的可靠性、灵活性,易于站内通信网络的维护与管理。     

智能变电站继电保护装置网络压力产生原因及测试方法研究

网络传输给智能变电站的数据共享带来了便利,但同时网络压力也给智能变电站的可靠运行带来了风险。因此,分析网络压力产生的原因,研究网络压力的表现形式,对网络环境下保护装置的性能进行测试,显得尤为重要。通过研究网络压力产生的原因及表现形式,提出了一种智能变电站继电保护的网络压力测试方法,并给出了相应的技术要求。通过较为真实地模拟不同网络压力情况下的报文,该方法能够测试保护装置在非订阅广播报文及GOOSE/SV报文网络压力下的动作性能,同时也能全面系统地测试智能变电站继电保护装置在不同类型的订阅报文网络压力环境下的装置性能。为保护装置在智能变电站网络环境下的安全稳定运行奠定了基础。     

新一代智能保护设备测试方法研究

本文针对变电站新一代智能保护设备集成化、就地化、站域化的设计和建设特点,同时总结现阶段智能变电站和传统变电站保护设备的运行和测试经验,在保护装置的动模试验、单体功能测试、SV采样数据异常测试上提出了新的检测技术和测试手段。针对新一代智能变电站设计和建设的特点,本文给出了一个典型动模试验一次接线图,在传统动模试验功能测试的基础上,增加了合并单元失步再同步对保护装置影响的测试和过程层网络压力测试。本文重点研究了SV采样数据异常对保护装置影响的检测技术,对目前处于试运行阶段的变电站新一代智能保护设备给出了详细的检测结果,总结了可能的SV采样数据异常情况,并针对各种异常情况给出了不同的测试手段和方法。     

基于RTDS的集中式保护动模试验研究

集中式保护是由许继电气公司研发的适用于智能变电站的保护装置,该项技术于2012年8月首次应用于工程实际中,保护装置采用简化集成的设计理念,实现了采样SV(IEC61850-9-2)、GOOSE及IEEE1588三网合一的过程层网络接入方式。文中应用数字仿真仪(RTDS)作为测试平台,搭建了智能变电站一次系统模型,通过动模试验对集中式保护装置的功能进行测试,提出了220 k V线路、元件、母线保护以及66 k V备自投功能的测试方法,在试验中发现并解决了集中式保护软件功能及虚端子配置的一些问题。     

智能变电站站控层测试技术研究与应用

根据智能变电站一体化监控系统功能及应用情况,设计了智能变电站站控层测试系统架构,对测试系统架构各功能模块及信息交互过程进行了分析。然后对智能变电站站控层测试技术进行了深入研究,分别围绕站控层数据交互测试技术、监控主机测试技术及远动功能测试技术进行研究,创新性地提出了测试策略可配置、通信报文可订制、交互行为可控的站控层数据交互测试方法,监控主机信息闭环测试方法,基于取代服务的电力远动装置测试方法。为了验证提出的测试技术方案可行性,通过软件技术实现了具有上述技术特征的测试系统,含保护测控信息仿真系统及调控主站仿真系统。最后经工程应用实践,智能变电站站控层测试技术提高了测试效率,并保证了测试结果的可靠性。     

智能变电站网络报文分析关键技术研究

本文分析了网络报文分析功能在智能变电站的重要作用,给出了现阶段智能变电站继电保护采用"直采直跳"模式下的网络报文分析系统配置及组网方案,针对智能变电站过程层网络报文分析的难点:高精度数据同步及海量数据处理及存储,进行了基于时钟源的自适应数据同步及基于大容量多硬盘的存储两项关键技术的研究。     

基于全息扫描的远动信息自适应验收技术研究

针对目前智能变电站远动网关机,存在联调测试效率低,联调周期长,测试结果不可靠,现有对点装置测试配置工作量大,适用范围有限,无法测试过程层信息链路等问题,对基于全息扫描的远动信息自适应验收技术进行研究。基于站控层全息扫描通信制造报文规范(manufacturing message specification,MMS)仿真、过程层全息扫描、调度主站仿真等关键技术,实现监控信息、远动四遥信息的快速核对验收。以国产芯片为核心芯片设计了远动信息自适应验收装置,并且进行现场测试应用。测试结果表明所设计的远动信息自适应验收装置可自动测试智能变电站过程层信息、站控层信息、调度数据网信息及对应链路关系,有效解决了智能变电站远动调试中存在的问题,提升了厂站端和调度端调试效率。     

继电保护仿真案例库系统开发研究

国内外对继电保护案例分析仿真是通过暂态分析软件或动模试验进行,但一般用于对系统或保护装置的性能试验,不针对培训。就如何利用数字动模系统DDRTS对继电保护典型缺陷和四川典型事故进行仿真重演,结合实际保护培训设施设备,进行高层次的继电保护带负荷测试、故障查找和分析及简单、复杂事故分析的架构与实现方式方法等问题进行了研究。     

500 kV继电保护故障信息处理系统动模试验方案

通过分析继电保护故障信息处理系统在保护与子站通信方式、保护信息的完整性、保护信息分类、通信规约和高级应用等方面存在的问题以及常规测试的局限性,提出了基于RTDS(realtimedigitalsimulation)的继电保护故障信息处理系统动模试验方案,通过该方案能很好地测试继电保护故障信息处理系统所提供保护信息的完整性、通信能力和各种高级应用功能。采用该方案在华东电力试验研究所对一些厂商的系统进行了测试,取得了较好的效果。     

智能变电站过程层网络跳闸时间特性

过程层网络性能直接影响智能变电站的安全、可靠运行,研究过程层不同组网方式的性能,可为智能变电站过程层网络方式的选择提供必要的参考,介绍过程层直采直跳、网采网跳等不同组网方式的特性,阐述虚拟局域网、优先级等技术工程应用的原则,详细测试不同网络方式和不同网络工况下继电保护的动作时间,分析过程层跳闸时间特性。试验结果表明,直跳的时间稳定,网跳的时间随着网络流量的增加而增大,且离散性较大。     

智能变电站过程层网络采用EPON技术实用性研究

本文提出在智能变电站过程层网络通信系统采用EPON进行组网的应用方案,在对智能变电站过程层通信业务分析、及EPON技术和现阶段智能变电站过程层所采用的主流工业以太网技术进行对比分析的基础上,围绕重点关注的SV采样值传输性能及GOOSE传输性能,搭建模拟系统,利用网络记录及分析系统对智能变电站过程层采用EPON组网后的S...     

基于EPON技术的智能变电站通信方案优化应用研究

分析了现有智能变电站通信网络存在的问题。基于智能变电站的网络通信发展需求,以以太无源光网络(Ethernet Passive Optical Network,EPON)技术为基础,研究高可靠性自适应网络技术(简称改进EPON技术)。改进EPON技术优化了传统EPON的通信业务及服务质量(Quality of Service,Qo S),利用变电站配置描述文件(SCD)改进网管功能,通过优化网络延时测量方案,实现延时精确控制及可追溯,同时引入并行冗余网络(PRP)技术,满足智能变电站对实时性、易用性和可靠性的需求。提出基于改进EPON技术的通信方案,通过仿真验证,证明该方案适用于智能变电站,并在具体工程中得到应用。     

智能变电站优化组网的通信网络研究

基于智能变电站对信息共享、网络优化的要求,全站信息一体化已成为未来变电站组网的发展趋势。运用共网技术将间隔层与过程层合并,形成2层1网的优化组网结构。围绕此组网方案,通过网络数据流量的逻辑运算和明确的虚拟局域网(VLAN)划分,在OPNET仿真环境下得到有无VLAN标签的仿真对比图,验证了其网络流量和故障延时满足继电保护对网络通信性能的要求。     

基于报文解析的变电站过程层网络信息流异常保护方法

为了提高智能变电站过程层网络的通信可靠性,给出一种基于信息流的过程层网络设备异常保护方法。基于过程层网络信息流的特性分析,研究了过程层网络信息流的异常状态形成机理以及特征量,并提出了信息流异常的保护策略。进一步,基于GOOSE、SV报文的解析以及信息流量的监控,给出过程层网络信息流异常保护的判据、逻辑和整定计算方法,实现了过程层网络信息流异常告警以及网络故障隔离,并启动备用装置对故障装置进行替换,实现了事故状态的恢复。在构建智能变电站网络通信系统保护监控体系方面进行了实质性的有效探索。     

智能变电站继电保护系统可靠性分析

基于通用设计建立220 k V智能变电站继电保护系统不同采样跳闸方式的典型结构,运用可靠性框图法构建智能变电站继电保护系统完备的可靠性评估模型并进行定量分析。采用概率灵敏度和元件灵敏度分别评估"直采直跳"模式下继电保护系统的元件灵敏度和重要度。前者给出了继电保护系统的薄弱环节,为优化系统设计提供参考;后者揭示了系统元件的重要度,指导系统运维。研究结果对智能变电站继电保护系统的设计、运维和发展具有借鉴意义。     

智能变电站建设方案分析

结合内蒙古在建的首座智能变电站—包头西500 kV变电站的设计方案,分析了目前国内智能变电站建设的普遍模式,介绍了智能变电站的系统配置和网络结构:智能变电站由站控层、间隔层和过程层及其相应的网络构成,全站在采用相同的数据规约(IEC 61850)下建立统一的数据平台,实现站内信息的共享;模拟量采集采用"常规互感器+合并单元"的模式;所有保护装置均直采直跳,站内交流及公用直流统一监控。同时指出了智能变电站建设中存在户外智能柜内的二次设备要经受高、低温考验、TA内部出现保护死区、需要熔接大量光纤等问题。     

适用于站域后备保护的智能变电站站间信息传输方案

要实现基于电流差动原理的智能变电站站域后备保护,需要获取相邻变电站的SV和GOOSE信息,为此研究了变电站之间的信息传输方案。满足带宽和实时性要求的SV传输方案有以下三种:借用光纤纵差保护装置转发的方案、采用专用数据转发装置的方案和广域以太网扩展变电站过程层网络的方案。经过性能对比分析,第三个方案互操作性好、数据带宽高,最适合于站域后备保护的实际应用。对第三个方案从SV数据的同步性、数据通道带宽、通信传输距离及可靠性、数据传输延时等几个方面进行了初步分析,表明采用该方案在智能变电站之间透明传输SV和GOOSE信息是可行的。最后指出了实用化过程中需要进一步研究的内容和可能存在的问题。     

基于保护独立和信息共享的变电站通信结构

该文从继电保护设备的独立性和网络信息共享两方面出发,分析了变电站通信的整体结构和原则。在合并单元和智能终端集成的基础上,提出将继电保护及相关设备的通信接口分为站域信息接口、保护功能接口和过程信息接口,阐述了三种接口的具体功能,进一步采用了信息映射技术和过程信息服务器技术来实现设备间的信息交互;给出了典型的220kV和110kV间隔的通信结构示意图,并阐述了实现过程。最后对该通信结构在工程应用中的技术难点进行了分析。文中提出的通信结构,简化了现有的点对点通信系统,实现了保护设备物理连接和保护功能的完全独立性,同时兼顾了保护功能信息的共享和监视。     

数字化变电站光数字保护装置现场调试的研究

对110 kV富村数字化变电站二次回路的特点进行了介绍,并提出了数字式保护的调试方案及网络传输时间测试方法,供其他数字化变电站借鉴。