面向智能变电站三网合一网络的PRP/HSR实现方案

分析了智能变电站站控层制造报文规范(MMS)网络、过程层面向通用对象的变电站事件(GOOSE)网络、过程层采样值(SV)网络三网合一的网络应用现状,针对目前三网合一网络应用中存在的通信实时性和可靠性的问题,提出了一种基于IEC62439-3并行冗余协议/高可用性无缝环网冗余(PRP/HSR)的智能变电站三网合一网络实现方案,总结了关键设备的研制要点。试验与测试结果验证了所提方案的可靠性。最后对基于HSR双向环网模式下实现分布式母差保护进行了应用设计与分析探讨。     

基于Netfilter框架的IEC 62439-3实现方案

针对现阶段智能变电站实现通信冗余所存在的问题,简要分析IEC 62439-3标准提出的并行冗余协议(parallel redundancy protocol,PRP)和高可用性无缝环网(high-availability seamless redundancy,HSR)原理。由于PRP/HSR具有无缝切换的明显优势,提出基于Linux内核Netfilter框架的PRP/HSR冗余网络实现方案。在现阶段站控层组网过程中,单连接节点(single attached node,SAN)主要采用冗余盒接入网,该设计方案利用Netfilter框架的数据转发机制实现冗余,可避免使用冗余盒,以提高智能变电站通信网络组网的经济性和可靠性,为IEC 62439-3在智能变电站中的推广提供支持。     

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。     

基于无缝冗余协议的智能变电站通信组网方式

智能变电站以过程层网络方式取代了传统变电站通过电缆传输一次设备与间隔层设备信号的方式,但存在报文传输延时长且不可控的问题,为此提出2种基于无缝冗余协议的新型智能变电站通信组网方式,一种是将星形网络与并行冗余协议(parallel redundancy protocol,PRP)相结合构成的PRP双星形网络,另一种是高可用性无缝冗余协议环网。设置了基本网络、网络故障、网络雪崩等3种场景进行仿真实验,仿真结果显示,这2种基于无缝冗余协议的通信组网方式都具有良好的实时性与可靠性,能够代替现阶段常规的组网方式,且PRP双星形网络的最大报文传输延时最短。     

并行冗余和高可靠无缝环网冗余技术在智能变电站中的应用

本文分析总结了智能变电站内部网络通信的应用现状,针对目前智能变电站存在的网络通信实时性和可靠性的问题,提出一种基于IEC 62439—3并行冗余和高可靠无缝环网冗余协议的智能站一层网络实现方案,完成典型设备的研制及相关的试验验证与测试.试验证明,并行冗余和高可靠无缝环网冗余技术可满足电力系统保护装置对速动性和可靠性的要求,在智能变电站自动化系统内具有较好的实用性.最后分析总结并行冗余和高可靠无缝环网冗余技术对智能变电站建设带来的影响.     

一种基于自响应机制的环网冗余通信方法

基于多模光纤构建的智能变电站通信网络缺乏一种冗余方法来保证通信的高可用性,提出一种基于自响应机制的环网冗余方法提高通信的可用性。该方法通过环网交换机自行判断响应并设置端口状态的方式来实现既定的冗余保护功能,通过构造交换芯片能够识别处理的数据帧作为测试帧的方式控制CPU端口的数据量,合理分配并有效利用CPU资源来缩短冗余恢复时间。通过实验室自有的环网交换机运行该冗余通信方法模拟智能变电站系统平台进行测试,结果表明该方法冗余恢复时间小于30 ms,相比MRP协议环网交换机运行该方法时CPU负荷降低近10%,有效保证了智能变电站中多模光纤网络通信的实时性和可靠性。     

高可用性无缝环网在数字化变电站通信网络的应用

数字化变电站对通信网络可靠性要求极高,IEC62439-3标准提出了高可用性无缝环网结构.介绍了双连接的交换节点以及处理重复报文的机制,通过删除环网内循环复制的广播报文,能够抵抗广播风暴形成.对几种冗余协议进行了故障恢复时间、可靠性、经济性等性能比较,并设计了应用高可用性无缝环网的变电站三层通信网络结构.高可用性无缝环...     

基于PRP和HSR技术的数字化变电站设计

为满足数字化变电站对于可靠性和经济性的基本设计要求。提出了一个数字化变电站实用设计方案,并介绍了其全站通信网络、配置方法和对装置的具体要求。该方案采用了基于并行冗余协议（parallel redundancy protocol, PRP）和高可用性无缝环网结构（high availability seamless ring, HSR）的冗余通信技术,并使用了从系统到装置的一站式配置工具。提出的设计方案不仅能满足数字化变电站可靠性、经济性的要求,而且具有较好的可维护性和可扩展性。     

基于PRP和HSR技术的数字化变电站设计（英文）

为满足数字化变电站对于可靠性和经济性的基本设计要求。提出了一个数字化变电站实用设计方案,并介绍了其全站通信网络、配置方法和对装置的具体要求。该方案采用了基于并行冗余协议(parallel redundancy protocol,PRP)和高可用性无缝环网结构(high-availability seamless ring,HSR)的冗余通信技术,并使用了从系统到装置的一站式配置工具。提出的设计方案不仅能满足数字化变电站可靠性、经济性的要求,而且具有较好的可维护性和可扩展性。     

基于EPA的智能变电站中DRP应用

针对设备自动化实时用以太网(EPA)标准在智能变电站系统应用时的网络冗余问题,分析了分布式冗余协议(DRP)的通信机理及故障检测和恢复机制。研究并设计了应用于处理智能变电站系统中链路故障恢复的环网模块。在实际智能变电站系统中,通过测试验证表明,与基于环网的媒体冗余协议(MRP)和并行冗余协议(PRP)的冗余方案相比,以DRP为基础设计的环网模块更能保证环网链路故障后的自愈修复,且满足基于EPA的智能变电站的自愈时间要求。     

基于二次注入的配电网接地故障有源电压消弧方法

针对中性点非有效接地配电网中存在的单相接地故障消弧问题,提出了一种基于二次注入的配电网接地故障有源电压消弧方法。该方法通过向配电网中性点注入工频电流来达到单相接地故障消弧目的,确保电网安全稳定运行。注入电流的参考值由二次注入特定电流的方法得到,将注入电流偏差信号通过比例谐振控制器,驱动逆变器开关管产生逆变电流,经滤波电路后注入电网中性点,抑制故障点电压和电流到零。仿真及10kV接地故障实验表明,该方法响应速度快、灵敏度高,能补偿配电网接地故障电流的无功电流分量、有功电流分量及谐波分量,实现瞬时接地故障快速可靠灭弧。     

钻石型配电网的保护与自愈策略分析

为提升钻石型配电网供电可靠性,配网二次保护系统引入自愈方案。首先,在变电站出口和开关站母线分段处配置不同类型的自愈终端,通过线路光纤差动保护、简易母差保护和分支线过流保护协同,采用光纤手拉手连接的通信模式,确保实现故障的精确定位和快速隔离。其次,优选环内联络开关自愈控制,辅以站间备自投,由此实现正常态单一故障、检修态单一故障和正常态双重故障时,处于非故障段负荷的快速复电。仿真结果表明：所提方法能在最小范围内定位和隔离故障,在0.5 s内恢复非故障段负荷,从而满足供电可靠性需求。     

基于D-S证据理论的配电终端状态诊断

为满足配电系统精益化运维对二次设备状态检修的要求,提出了一种多源信息融合的配电终端状态诊断方法。通过分析配电终端的运行监测信息,提炼出三种方便采集的状态特征量,从而建立了配电终端状态诊断的证据体系。提出了基于相关系数的基本概率分配函数构造方法,为避免故障终端样本数量不足导致的训练偏差,利用基于专家经验的加权平均模糊隶属度代替相关系数完成实际计算。利用D-S证据理论合成规则实现多元信息融合,并根据基本概率分配决策准则来判断配电终端的状态。最后,对配电终端的状态诊断进行了实例分析,相关结果验证了所提方案的有效性。     

基于无线射频通信的变电站间隔相量校核装置的研究

为了解决变电站跨间隔相量校核不便的问题,针对跨间隔模拟量与模拟量、数字量与数字量以及模拟量与数字量这三种不同的相量校核应用,给出了基于无线射频通信技术的变电站跨间隔相量校核方法。针对无线数据传输及采样同步这两项关键技术给出了具体实现方案。介绍了装置的硬件和软件设计,并为不同的相量校核应用分别设计了相应的相位补偿算法。采用该装置在变电站现场进行了相关测试,并对测试结果进行了分析。测试结果表明,通过采用无线射频通信,该装置实现了对传统跨间隔相量校核方式的优化,同时满足了不同应用下变电站跨间隔相量校核的实际需要。     

基于语义网的智能站继电保护隐性故障辨识诊断技术研究

继电保护系统的隐性故障是造成保护误动或拒动、系统失稳并造成大面积停电的重要原因之一。分析了继电保护隐性故障机理,应用语义网技术,在CLIPS平台上建立了智能变电站领域知识库和继电保护隐性故障辨识规则库。对变电站一次系统、二次系统、通信系统、辅助系统的建模体系进行说明,并在此建模基础上进一步关联了隐性故障辨识规则库。同时,以某500 kV智能变电站为例,通过可视化平台验证了静态特性、动态特性和不确定隐性故障辨识规则与处理策略的有效性,为智能变电站运维检修及故障排查提供决策依据。     

适应变电站智能运维的智能协议转换方法

为了实现多源数据的融合应用,需要将采用不同数据交换协议的在线检测装置接入变电站智能运维诊断平台。针对这种实际需求,提出了一种具有"对方协议自动识别功能"和"自适应配置互转协议参数功能"的智能协议转换方法。通过判断数据帧的多个特殊字段,以初步确定报文遵循的数据交换协议。进而,试探数据帧的命令类型字段和校验码字段,以最终确定对方遵循的数据交换协议。通过"通信报文A—数据库—通信报文B"的相互转换模式,实现了"一对多"、"多对一"以及"多对多"的数据交换协议的相互转换。详细介绍了所提智能协议转换方法的实现方案及其技术细节。所提方法弥补了传统"一对一"协议转换器存在的不足,为各类在线检测装置接入变电站智能运维诊断平台提供了一种便捷方法。     

基于多模型融合集成学习的智能变电站二次设备状态评估

为准确评估智能变电站二次设备运行状态,建立了二次设备状态评估指标体系,并结合多种机器学习算法的差异性,提出了基于多模型融合集成学习的二次设备状态评估法。该方法采用双层结构,上层中利用划分好的数据对数个基学习器进行k折验证,下层中利用全连接级联神经网络融合多个基学习器,并采用改进的列文伯格-马夸尔特算法训练该神经网络加速模型收敛。实例分析表明,所提出的方法可以准确地评估二次设备的运行状态,并为智能变电站系统和二次设备的检修工作提供指导意见。     

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。     

用于变电站就地化保护闭环测试和设备管理的智能化平台

针对变电站就地化保护装置的工作方式和运维模式,提出一种新的闭环测试和设备管理智能化平台.所提智能化平台有效地避免了传统闭环测试模式的繁琐流程,解决了就地化保护装置的设备管理难题.智能化平台包含三项关键技术:信息获取与展示方法、就地化元件保护子机间的环网通信规范和自动测试流程的智能化实现技术.所提智能化平台已经在宁夏石嘴...     

计及设备老化与计划检修的智能变电站保护系统可靠性评估方法

为了实现对智能变电站保护系统进行可靠性评估的目的,建立精确的保护系统可靠性评估模型至关重要。采用威布尔分布来表征设备老化时设备故障率随时间的变化情况。结合保护系统的计划检修行为,用改善因子来表征计划检修对设备故障率的降低作用,建立了计及设备老化与不完全计划检修的智能变电站保护系统可靠性评估模型。以线路保护系统为例,通过绘制线路保护系统可靠性时变曲线,计算线路保护系统的平均无故障工作时间和计划检修成本等指标对线路保护系统进行可靠性评估。结果表明所提方法能较为准确地反映设备老化与实际检修效果。