变电站二次设备就地化系统网络架构探讨

针对变电站二次设备就地化背景下设备配置与通信网络面临的问题与挑战,首先提出了变电站二次保护控制设备就地化配置原则,并给出了单间隔保护、跨间隔保护、测控装置、公用采集控制终端等全站二次就地化设备配置方案。在此基础上,提出了基于并行冗余协议(PRP)的制造报文规范(MMS)/采样值(SV)/通用面向对象变电站事件(GOOSE)三网合一网络架构和不依赖交换机的全高可靠无缝冗余(HSR)环网两种变电站通信网络方案,并对其网络性能指标进行了量化评估和比对。     

数字化变电站保护与视频系统联动控制方案

变电站遥视系统可提供站内各类设备运行状况的实时图像并能记录现场的各类事故和报警信息,在变电站中得到广泛采用.数字化变电站技术的出现扩展了遥视系统的应用空间.介绍了一种应用于数字化变电站的保护与视频系统的联动控制方法.根据摄像机安装配置信息和变电站系统配置描述文件建立摄像机与关联二次设备的对应关系,利用WinPcap开发工具捕获网络报文,经过报文过滤后对GOOSE报文进行解析,可得到变电站的保护动作信息,进而驱动视频系统的工作,实现了保护与视频的联动控制.该方案已在江西省首座数字化站中应用.     

就地化线路保护技术方案研究

针对传统变电站和智能变电站二次系统存在的问题,提出了一种集成站域保护就地数据采集和执行单元功能的就地化线路保护技术方案。该方案中保护功能自由采样,根据AD回路延时和乒乓算法计算出两侧采样延时,基于外部对时信号对两侧保护采样数据进行重采样,生成组网SV报文,通过仿真分析可知,方案具有较高的采样精度。该方案在不改变装置对外接口基础上支撑了站域保护系统,易于实现,保护功能不依赖于外部对时信号,确保了保护功能的独立性,通过线路对侧数据的采集可扩展站域保护的保护功能和范围,装置对外接口采用标准通信规约,保证了工程的通用性和可扩展性,有着广泛推广的现实意义。     

就地化保护试点应用及整体解决方案探讨

就地化保护试点应用已全面开展。结合湖南就地化保护试点,介绍和分析了目前就地化保护组网方案、信息上传方案及就地化端子箱等的现场应用情况及存在问题。以此为基础,提出了一种变电站二次系统就地化整体设计方案。重点探讨了就地化跨间隔保护配置、安稳装置及站域保护实现方案、电压并列及切换解决方案、就地汇控柜标准化、就地化测控方案等关键问题。该研究对就地化保护后续大规模推广应用有一定的借鉴和参考意义。     

数字化变电站保护系统新型可靠性措施及仿真

传统的微机继电保护系统通过设备双重化配置来提高可靠性,这种方案并没有充分利用变电站内的各种保护信息,且在一定程度上造成了投资浪费。文章以基于IEC 61850标准以及电子式互感器的新型数字化变电站通信网络为基础,提出了解决保护装置失效和数字互感器失效的新型可靠性技术方案,分别是共享备用保护单元和软后备信号流切换;并依据IEC 61850标准确立了两种方案的逻辑节点和逻辑结构。通过分析多播应用关联(multicast application association,MCAA)模型与双边应用关联(two party application association,TPAA)模型的优缺点,确立了逻辑节点间的关联模型,并选择面向通用对象的变电站事件(generic object oriented substation events,GOOSE)快速报文作为主要通信格式。通过OPNET网络仿真得到了两     

现代化农村智能配电网新型就地馈线自动化技术应用研究

针对目前我国农村地区的配电网中压线路配置传统的电压-时间型、电压-电流-时间型、自适应综合型等就地馈线自动化技术均需要变电站出线断路器配置2或3次重合闸,而国网系统内变电站出线断路器均只配置1次重合闸的现状,提出应用一种适用于现代化农村智能配电网的新型就地馈线自动化技术方案,该方案只需出线断路器1次重合闸配合即可完成线路故障段的就地定位与隔离,以及非故障区间线路的供电恢复,节约了人力成本,缩短了用户的停电时间.     

智能变电站过程层网络风暴的分析与处理

智能变电站过程层网络的正常运行是变电站正常运行的必要保障,网络风暴会对站内网络信息传输及相关设备造成影响,进而对变电站正常运行造成危害。根据SV报文和GOOSE报文的结构,计算其在交换机中的传输速率,对网络风暴的形成机理进行了分析,并评估了SV报文网络风暴和GOOSE报文网络风暴对站内各装置造成的影响。以某变电站中发生的一次网络风暴为例,根据网络分析仪记录的全站报文以及交换机连接关系发现网络风暴,采用断开冗余链接或故障设备的处理方法,并提出了通过报文校验、虚拟局域网技术和生成树协议避免发生网络风暴的建议。     

面向智能变电站的无主站式环网母线保护实现方案

提出了一种无主站式环网分布式母线保护实现方案,在借鉴高可靠性无缝冗余环网(HSR)技术基础上,设计了一种新型的环网同步方案,既可以实现各间隔节点的精准对时,又为组网方式下的采样值同步提出了一种新的解决方案。通过在环网报文设置报文延时修正域,每经过一个环网节点后添加相应节点的驻留延时和传输延时,到达接收节点后根据报文延时修正值推算出对应采样点时刻,从而实现插值同步。环网内各间隔节点采用相同的软硬件配置及保护算法,可以与其他间隔保护就地化安装,满足新一代智能化变电站对母线保护的要求。     

数字化变电站二次回路通信模式研究

针对目前变电站自动化系统中二次回路通信问题,从分散分布式变电站自动化体系结构入手,结合现场实际,重点分析和探讨了小型、中型和大型变电站典型的二次回路通信模式及光电传感器在二次回路中的配置方法.对于中型变电站系统,给出了一般意义上的通信节点配置原则;对于大型变电站系统,简要探讨了基于Ethernet网络技术二次回路通信的可行性.在数字化变电站环境下,传统模拟式二次回路必将逐步向光电数字化模式转变,二次回路通信系统和变电站层通信系统不断融合,最终形成统一的变电站通信系统.     

数字化变电站保护系统可靠性新措施及仿真

传统的微机继电保护系统通过设备双重化配置来提高可靠性,这种方案并没有充分利用变电站内的各种保护信息,且在一定程度上造成了投资浪费.文章以基于IEC 61850标准以及电子式互感器的新型数字化变电站通信网络为基础,提出了解决保护装置失效和数字互感器失效的新型可靠性技术方案,分别是共享备用保护单元和软后备信号流切换;并依据IEC61850标准确立了两种方案的逻辑节点和逻辑结构.通过分析多播应用关联(multicast application association,MCAA)模型与双边应用关联(two party application association,TPAA)模型的优缺点,确立了逻辑节点间的天联模型,并选择面向通用对象的变电站事件(generic object oriented substation events,GOOSE)快速报文作为主要通信格式.通过OPNET网络仿真得到了两种可靠性方案的投切时间,证明了两种方案的可行性.     

就地化保护测试系统设计

正针对各保护子机安装位置较为分散、数量众多,需要布置大量长电缆与测试系统连接的问题,介绍了就地化保护测试系统的系统架构和特征,提出采用甲乙类互补对称功率放大电路作为测试系统的功率放大器,最后提出分布式就地化保护环网配置方案,解决了当前存在的分布式就地化保护现场无法进行整体测试的难题。     

基于GOOSE报文的简易母线保护的应用

针对传统方式下出线各保护装置、分段母线保护装置与简易母线保护装置之间存在较多硬开入连线而导致二次回路接线复杂的问题,提出采用面向通用对象的变电站事件(generic object oriented substation event,GOOSE)报文通信机制取代传统保护装置之间的闭锁信号,实现简易母线保护。介绍了基于GOOSE报文通信机制母线保护装置的基本原理、应用结构及其配置,并以110kV东方变电站母线W1、W2保护装置为例说明保护动作逻辑。实际应用情况表明:采用GOOSE报文通信机制取代传统保护装置之间的闭锁信号,可以快速解决变电站10kV母线短路故障对开关柜和变压器的危害问题。     

基于IEC 61850过程总线的分布式母线保护研究

IEC 61850标准中所定义的过程总线为变电站各种分布式功能的实现提供了新的途径。本文分析了过程总线技术,重点介绍了SAV报文和GOOSE报文的两种多播发送机制,并提出了一种基于IEC 61850过程总线的分布式母线保护方案,该方案利用MAC多播地址、虚拟局域网和优先级等网络技术,可充分实现数据共享。利用OPNET Modeler网络仿真软件对该方案的通信系统进行了仿真分析,结果表明:采用多播技术可有效减少网络负载,SAV报文和GOOSE报文的时延要求均能满足。文末对可靠性问题进行了探讨,IEC 61850过程总线对变电站保护和自动化的影响还值得进一步深入的研究。     

基于智能变电站的层次化保护系统研究

新一代智能变电站层次化保护系统针对不同保护目标配置分层、分布式的保护,利用变电站和电网全景数据实现就地化保护、站域保护和广域保护的立体防护体系.在研究层次化保护空间维、时间维和功能维协调配合特征基础上,提出了层次化保护系统总体构架,并分析了层次化保护系统特点、配置方案及实现难点问题.     

智能变电站层次化继电保护配置优化的探讨

讨论了智能变电站中层次化继电保护系统的配置方式,就目前就地保护配置复杂、保护整定繁复、后备保护逐级配合时间长、站域保护工程应用不便等多方面的问题,提出了就地保护的部分后备保护功能向站域保护、区域保护迁移的配置策略;并基于一次设备建模、变电站信息交互来实现就地保护定值自动整定、与就地保护协同的站域后备保护的思路和实例,降低现有继电保护信息流的横向耦合,简化就地保护配置,提升站域后备保护性能。     

基于信息冗余的MMS回路全过程监测方法

当今智能变电站网络化二次回路的在线监测一般以配置描述文件为原始资料,形成了以虚端子连接关系可视化为基础功能的技术手段,但是该技术手段不能解决网络元件中出现的报文丢包率、误码率增大问题.通过在线实现对各网络节点输出报文数据内容的估计与挑错,寻找并定位由网络设备状态导致报文质量降低的网络节点,从而实 现网络化二次回路全过程在线监测.     

就地化分布式变压器保护方案研究

提出了一种适合就地化变压器保护的有主分布式环形网络及其同步方案,按断路器配置保护子机,变压器本体子机兼作保护主机,直接采用常规采样、常规跳闸模式,对外连接全部采用预制的航空插头。主变本体子机利用IEEE 1588网络对时协议实现各侧子机模拟量的同步采集,各侧子机采样数据发送到主变本体子机,由主变本体子机完成全部保护及MMS通信等功能。保护动作后,主变本体子机发出GOOSE跳闸命令,各侧子机收到GOOSE命令后跳开本侧开关。此方案可以使110 kV及以上电压等级变电站所有保护装置满足就地化安装的要求,取消保护小室,减少新建变电站占地面积。     

数字化牵引变电所网络报文在线分析工具设计

数字化牵引变电所网络报文监测是变电站网络安全维护的基础,设计一种网络报文在线分析系统,以实现在线实时分析电子智能设备与合并单元间的网络通信状况。分析网络报文在线分析系统的核心功能,提出设计一款基于Qt开发平台的网络报文在线分析系统工具,详细介绍其功能的具体特点及软件界面展示。     

关于变电站GOOSE报文传输的研究

变电站自动化系统设备数字化要求标准的网络数据通信具有高实时性和可靠性,IEC61850标准规定通用面向对象变电站事件GOOSE报文采用特殊通信映射,直接映射到专门的以太网类型。与其他报文不一样的是GOOSE报文不再使用TCP/IP协议栈与网络设备驱动程序通信,而是直接与设备驱动通信完成报文的发送和接收。本文分析了GOOSE报文通过Linux系统的设备系统接口与驱动程序通信。     

智能变电站继电保护应对网络风暴的策略探讨

对变电站主要通信服务分类研究,根据服务要求和报文特点,通过变电站虚拟局域网的架构设计防范网络风暴的发生。采用通信报文的流量控制和报文过滤技术减少风暴出现后对运行保护的影响。以纵联差动保护为例,变电站网络风暴检测系统验证了采用上述措施后在注入不同风暴流量下,SV和GOOSE报文服务可不受影响。