基于虚拟网桥原理的PRP/HSR网络接口设计

针对智能变电站的通信网络冗余问题,分析IEC 62439-3中的并行冗余协议(parallel redundancy protocol,PRP)及高可用性无缝环网(high-availability seamless redundancy,HSR);根据两者相同的报文转发特点,提出在操作系统层面实现冗余协议的网桥方法;设计并实现Linux系统下网桥结构的PRP/HSR网络驱动方案。该方案在内核设计实现虚拟网桥及其虚拟端口;通过控制虚拟端口与物理端口之间的报文转发,实现报文的冗余处理。测试表明:该方法能实现PRP/HSR协议的零冗余恢复时间,经济有效地解决智能变电站站控层网络冗余问题,可提高网络通信的实时性和可靠性。     

网络报文在线监测的过程层网络接入分析

网络报文在线监测分析系统将越来越多的应用于智能变电站,实现通信网络的实时监测。本文详细阐述了网络报文在线监测分析系统基于Vlan模式接入过程层网络的方案和基于GMRP模式接入过程层网络的方案。并从网络报文在线监测分析系统的端口网络流量,硬件配置,接入灵活性等对这两种方案的四种模式进行了分析,推荐采用基于GMRP的多端口接入模式,并为今后网络报文在线监测分析系统的过程层网络接入方案设计提供了参考。     

站控层采用IEC 61850通信的“木桶效应”分析

本文针对目前IEC 61850协议在变电站站控层通信实施中遇到的通信异常现象,通过构建IEC 61850通信的最小化模型,详细分析变电站站控层通信采用IEC 61850规约产生的"木桶效应",结合数字化变电站上云变现场原始资料,进一步分析现场站控层的通信报文和网络流量以及装置网卡状态等,并在此基础上提出通信优化处理方案。上云变现场站控层实施该方案后,站控层的报文流量达到更合理的范围,整个站控层通信架构中的各个单元模块能配合更高效,且现场站控层通信长期稳定运行,从而验证方案的正确性和有效性。     

智能变电站MMS通信异常案例分析

MMS(制造报文规范)协议作为智能变电站中站控层网络的通信协议,对MMS报文参数的合理设置将直接影响站控层网络通讯的稳定性、可靠性,从而影响变电站一二次设备的监视与控制。以一起由于MMS报文参数设置不合理而导致的站控层网络通讯异常为例进行分析,总结MMS网络通信的技术特点,并针对案例中的异常提出了整改方案和措施,为智能变电站MMS通信异常的处理提供参考。     

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。     

智能变电站精密时钟同步系统的研究

智能变电站作为智能电网的基本单元,其时钟同步精度的高低严重影响着全站信息化、自动化的实现效率。为提高变电站时钟系统的同步精度,文章对智能变电站NTP和IEEE1588时钟同步对时方式进行了对比分析,并根据同步报文时间戳的产生与识别以及变电站的过程层与站控层网络的拓扑结构,将精密时间同步系统嵌入到智能变电站过程层和站控层。最后通过精度测试验证满足IEC61850标准最高T5等级(1μs)的要求。     

智能变电站网络流量监测系统研究

文章从智能变电站站控层网络流量监测系统的需求出发,提出了一种检测智能变电站的网络流量监测系统解决方案。重点阐述了智能变电站站控层网络流量监测系统的总体结构设计、61850MMS数据报文的采集和流量数据统计等内容,该系统的实现可以有效地监控网络流量状况。     

智能变电站二次设备端口自动识别方法

为提升智能变电站对二次系统的管理和控制能力,提出一种智基于网络报文解析能变电站二次设备端口自动识别方法.从过程层以太网组网技术和基于IEC61850的通信协议两个方面概要分析了过程层网络通信方式,研究了通过SCD文件解析和交换机端口表统计自动生成携带网络拓扑信息和设备连接情况的IED设备端口表的具体过程和方法.研究内容对过程层网络拓扑管控和二次设备即插即用等技术具有重要意义,给智能变电站二次系统网络管理和控制提供了新的途径.     

智能变电站故障录波系统设计与探索

智能变电站故障录波系统是针对当前智能电网的发展而设计开发的故障录波分析系统.系统可接入智能变电站过程层网络的IEC61850-9-1或IEC61850-9-2模拟量采样值(SMV)报文和IEC61850-8-1面向变电站事件的通用对象(GOOSE)报文,并将GOOSE解析成实际的开关状态,并且系统也支持SMV+GOOSE共网模式,直接从交换机获取SMV和GOOSE.系统与站控层设备的通信采用IEC61850制造报文规范(MMS ISO 9506)通信规约,实现与站控层设备的互操作.系统采用嵌入式POWERPC硬件平台和嵌入式实时多任务VxWorks操作系统,满足了当前智能变电站对故障录波器提出的新要求.     

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。     

DeviceNet仅限组2从站的报文端口管理

在DeviceNet仅限组2从站规范基础上，分析在电动机过载保护器DeviceNet通信接口开发过程中出现的报文端口管理和测试问题。     

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。     

变电站国产化站控层服务协议设计

我国智能变电站站控层通信协议严重依赖第三方协议栈,自主可控能力差,在目前国际紧张的形势下,对电网的安全尤为不利。为应对这一情况,设计了一种基于IEC 61850站控层服务协议的实现方法。在通信服务映射实现上,协议直接将抽象通信服务接口映射至TCP/IP协议栈,以提升服务的性能。协议基于IEC 61850-7-2标准化抽象通信服务接口语法定义,同时扩展了关联、远程调用等服务接口,保证了客户端和服务端双方通信安全,弥补了服务端对主站的支撑服务。在编码上,采用ASN.1压缩编码规则的方式,以增强编解码和数据传输的效率。根据以上设计,开发了站控层服务协议软件包,并与MMS协议进行了对比测试。测试表明,站控层服务协议传输的报文长度较制造报文规范协议减少了约20%,请求响应过程时间减少了50%以上,有效提升了通信的性能和效率。     

变电站二次系统通信网络冗余技术应用的探讨

根据变电站过程层和站控层网络通信要求,结合二次系统网络拓扑冗余结构,介绍IEC 62439-3通信网络冗余技术标准。从报文流量、数据同步、网络接入和系统容量四个方面研究该技术在变电站中应用的可靠性和可维护性,探讨通信网络冗余技术在变电站二次系统应用的可行性。     

有限集中式就地化母线保护方案

结合母线保护跨间隔的特点,提出了由基础保护系统加若干个扩展保护系统构成的有限集中分布式就地化母线保护方案。分别介绍了基础保护系统和扩展保护系统的功能,结合典型工程设计论证了每个保护系统的最优接入间隔个数,阐述了基础保护系统和扩展保护系统之间的通信方式及报文传输机制,提出了基于秒脉冲同步信号的采样同步原理,设计了基于标准端口定义的即插即用型航插的输入输出接口,给出了装置的站控层通信接口定义、过程层接口定义、装置的外观图及航插示意图,最后列举了有限集中分布式就地化母线保护的工程配置方案。     

智能站网络分析装置采集信息建模及其应用研究

为了实现调度端对厂站端二次设备在线监视与分析,提出建立智能变电站网络报文记录分析装置采集信息模型。模型由公共、告警、SV协议、GOOSE协议及MMS协议等逻辑设备组成。从网络报文记录分析装置采集信息的特性分析出发,研究了过程层和站控层网络信息的异常状态形成原因及特征量,将智能变电站二次设备运行状态关键信息整理和抽取,形成暂态数据交换文件和稳态数据交换文件,并上送至调度端,在二次设备可视化状态监视和智能站高级应用功能工程实用化等方面进行研究和探索。     

图模库一体化的智能变电站过程层设备仿真系统研究

提出了图模库一体化的智能变电站过程层设备仿真系统,该系统实现了全站过程层设备仿真功能,提供了五防逻辑验证和站控层网络报文监视功能,实现了对间隔层设备的闭环测试,缩短了集成测试的周期。同时,该系统可作为从事智能变电站技术人员的培训系统,提高被培训人员的专业知识和测试技能,为智能变电站发展提供良好的环境。     

基于站控层GOOSE的站域控制实现方案

提出并实现了基于站控层通用面向对象变电站事件(GOOSE)的站域控制系统。该系统由间隔层装置、监控子系统和站域控制子系统3部分构成,实现了智能变电站内的备用电源自动投入(简称备自投)、过负荷联切、过负荷闭锁等站域控制功能,并利用已有的双冗余站控层网络传输GOOSE报文,有效提高了站域控制动作的实时性,可替代现已使用的各种备自投、过负荷联切等装置和系统,已在多个智能变电站中得到应用。     

基于层次分析法的智能变电站自动化系统网络结构的选择

正1智能变电站自动化系统网络概述智能化变电站自动化系统由站控层、间隔层和过程层,以及站控层网络和过程层网络构成[1]。(1)站控层的作用是实现变电站就地操作、外部数据交互等功能,一般由监控系统主机、继电保护及故障信息管理子站、智能接口设备等各种功能站构成。(2)间隔层的作用是实现保护和测控功能,通过过程层网络及站控层网络实现设备间的相互通     

基于智能变电站的继电保护二次回路故障诊断研究

为了能够进一步提高智能变电站中继电保护装置二次回路的安全性,本文提出了一种继电保护二次回路的故障检测以及诊断的方法。首先对SV、GOOSE、MMS报文监测进行了简要的分析,对过程层以及站控层链路异常信息的特征进行了详细的研究。针对智能变电站中继电保护装置的二次回路,提出了在线监测以及故障诊断方法,利用网络报文记录来对保护状态进行相应的检测,从而构建一个较为完整的二次回路在线监测系统。