CN102097790B - 采用多级级联实现点对点分布式母线保护的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用多级级联实现点对点分布式母线保护的方法，其采用一种主机加子机的体系架构来实现对母线的保护，其中，主机的保护应用相对固定，主机不再区分是传统间隔，还是数字化间隔，也不区分是GOOSE接口方式的开关量，还是传统的开关量，主机始终以SMV和GOOSE的接口方式进行工作。另外，母线连接间隔的增减只需配置不同数量的子机且配置方式的改变，也只是子机中不同功能模块的应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种采用多级级联实现点对点分布式母线保护的方法，特别是涉及一种兼容模拟采样和数字采样以及传统开关量和GOOSE方式开关量的多级级联实现点对点分布式母线保护的方法。
背景技术
母线是电力系统中的一个重要元件，当母线发生故障时，连接在母线上的所有设备都将因失去电力供应而被迫停电。随着国家电网公司智能电网一系列标准的发布，基于国网点对点的继电保护已经在各地不同电压等级的智能化变电站进入了工程应用阶段。现有的母线保护不能满足以下技术要求：
1）母线保护连接间隔众多，最大需求达到36个单元；
2）间隔采用点对点配置方案，要求对每个间隔配置点对点SMV（采样数据值）接口，点对点GOOSE（Generic Object Oriented Event，通用面向对象的变电站事件） 接口，联闭锁等其它信息采用GOOSE组网接口；
3）由于目前处于试点阶段，会出现数字采样，GOOSE跳闸；数字采样，传统跳闸；传统采样，GOOSE跳闸；部分间隔数字化等不同配置。
目前的主流的母线保护一般只能支持到24个单元母线规模，不支持大量的点对点光纤接口，对于不同的配置没有完善的解决方案，同时不能较好的解决众多接口的发热问题。另外，也不能同时兼容模拟采样和数字采样以及传统开关量和GOOSE方式开关量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种多级级联实现点对点分布式母线保护的方法，其可以解决上述问题并且配置简单、扩展性好。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种采用多级级联实现点对点分布式母线保护的方法，该方法包括以下步骤：
（1）采用一种主机加子机的体系架构实现母线保护，其中，所述主机采用主机CPU加主机前置板级联的模式，所述主机前置板根据以下不同情况可采用主机SMV前置板或主机GOOSE前置板，所述子机可根据以下不同情况采用子机CPU板、子机SMV前置板或子机GOOSE前置板；
（2）对于模拟采样，采用所述子机CPU板进行母线各连接单元电流模拟量及母线电压量采集，其可采集至少一个间隔的电流，采集后将上述间隔的所有通道数据通过所述子机CPU板上的级联接口以IEC61850-9-2报文格式传送至所述主机SMV前置板，所述主机SMV前置板接收所有所述子机CPU板上传的数据并将数据打包后同样以IEC61850-9-2报文格式通过其上的级联接口传送至所述主机CPU，由所述主机CPU完成相应保护功能；
（3）对于数字采样，母线各连接单元的电流电压量通过光电式电流互感器采集器进行数据采集，采集后通过光纤传送至合并器，所述合并器将数据合并后传送至所述子机SMV前置板，每个所述子机SMV前置板将数据打包以IEC61850-9-2报文格式上传至所述主机SMV前置板，所述主机SMV前置板将所有所述子机SMV前置板上传的数据重新打包同样以IEC61850-9-2报文通过其上的级联接口传送至所述主机CPU，由所述主机CPU完成相应保护功能；
（4）对于GOOSE方式的开关量进行如下处理：采用所述子机GOOSE前置板上的每个点对点接口完成GOOSE报文订阅的过滤，过滤后的报文再通过所述子机GOOSE前置板上的级联接口转发至所述主机GOOSE前置板，所述主机GOOSE前置板通过其级联接口将所有子机GOOSE前置板上传的报文转发至所述主机CPU，由所述主机CPU完成相应保护功能；对于由所述主机CPU发布的GOOSE报文，由所述主机CPU向所有点对点的所述主机GOOSE前置板发送，所述主机GOOSE前置板接收后向其所有点对点的所述子机GOOSE前置板转发，所有所述子机GOOSE前置板向其所有点对点接口发布同样报文；
（5）对于传统开关量，采用所述子机CPU板，所述子机CPU板将传统开入量转换为GOOSE开出后通过其上的级联接口上传至所述主机GOOSE前置板，所述主机GOOSE前置板接收所有所述子机CPU板上传的数据后通过其上的级联接口发送至所述主机CPU，由所述主机CPU完成相应保护功能；对于所述主机CPU的跳闸开出，由所述主机CPU向其所有点对点的所述主机GOOSE前置板发出，所述主机GOOSE前置板向其所有点对点的所述子机CPU板发布同样的报文，所述子机CPU板将由所述主机GOOSE前置板传来的GOOSE开入报文转换为传统开出量。
本发明所涉及的技术方案具有以下优点。
（1）配置简单，主机的保护应用相对固定。主机不再区分是传统间隔，还是数字化间隔，也不区分是GOOSE接口方式的开关量，还是传统的开关量。主机始终以SMV和GOOSE的接口方式进行工作。
（2）扩展性好，母线连接间隔的增减只需配置不同数量的子机。而配置方式的改变，也只是子机中不同功能模块的应用。
（3）整体性能良好，由于点对点通过不同子机实现，有效解决了装置的整体集中发热问题，由于采用了A/D复采等技术，提高了可靠性。
附图说明
图1 为本实用新型的数字采样和GOOSE跳闸级联框图；
图2 为本实用新型的传统采样和GOOSE跳闸级联框图；
图3为本实用新型的数字采样和传统跳闸级联框图；
图4 为本实用新型的传统采样和传统跳闸级联框图。
具体实施方式
为进一步揭示本发明的技术方案，现对本发明的实施方式作以下说明。
本发明示出了一种采用多级级联实现点对点分布式母线保护的方法，该方法包括以下步骤：
（1）采用一种主机加子机的体系架构实现母线保护，其中，所述主机采用主机CPU加主机前置板级联的模式，所述主机前置板根据以下不同情况可采用主机SMV前置板或主机GOOSE前置板，所述子机可根据以下不同情况采用子机CPU板、子机SMV前置板或子机GOOSE前置板。所述子机CPU板分为：应用于模拟采样时的子机CPU板和应用于传统开关量转换的子机CPU板。应用于模拟采样时的子机CPU板将采集到的模拟量转换成IEC61850-9-2报文格式后传送到所述主机SMV前置板，其上还带有级联接口，用于与所述主机SMV前置板进行连接；应用于传统开关量转换的子机CPU板可将传统开入量转换为GOOSE开出或将GOOSE开入转换为传统开出量，其上也带有级联接口，用于与所述主机GOOSE前置板进行连接；
（2）对于模拟采样，采用所述子机CPU板进行母线各连接单元电流模拟量及母线电压量的采集，其可采集至少一个间隔的电流，为保证可靠性，可以对采集到的模拟量同一通道在不同A/D通道进行复采，采集后将上述间隔的所有通道数据通过所述子机CPU板上的级联接口以IEC61850-9-2报文格式传送至所述主机SMV前置板，所述主机SMV前置板接收所有所述子机CPU板上传的数据并将数据打包后同样以IEC61850-9-2报文格式通过其上的级联接口传送至所述主机CPU，由所述主机CPU完成相应保护功能；
（3）对于数字采样，母线各连接单元的电流电压量通过光电式电流互感器采集器进行数据采集，采集后通过光纤传送至合并器，所述合并器将数据合并后传送至所述子机SMV前置板，每个所述子机SMV前置板将数据打包以IEC61850-9-2报文格式上传至所述主机SMV前置板，所述主机SMV前置板将所有所述子机SMV前置板上传的数据重新打包同样以IEC61850-9-2报文通过其上的级联接口传送至所述主机CPU，由所述主机CPU完成相应保护功能；
（4）对于GOOSE方式的开关量进行如下处理：采用所述子机GOOSE前置板上的每个点对点接口完成诸如母线各连接单元刀闸位置及各单元保护的失灵开入等GOOSE报文订阅的过滤，过滤后的报文再通过所述子机GOOSE前置板上的级联接口转发至所述主机GOOSE前置板，所述主机GOOSE前置板通过其级联接口将所有子机GOOSE前置板上传的报文转发至所述主机CPU，由所述主机CPU完成相应保护功能；对于由所述主机CPU发布的GOOSE报文，由所述主机CPU向所有点对点的所述主机GOOSE前置板发送，所述主机GOOSE前置板接收后向其所有点对点的所述子机GOOSE前置板转发，所有所述子机GOOSE前置板向其所有点对点接口发布同样报文；
（5）对于传统开关量，采用所述子机CPU板，所述子机CPU板将传统开入量，比如母线各连接单元的刀闸位置和断路器失灵保护开入等，转换为GOOSE开出后通过其上的级联接口上传至所述主机GOOSE前置板，所述主机GOOSE前置板接收所有所述子机CPU板上传的数据后通过其上的级联接口发送至所述主机CPU，由所述主机CPU完成相应保护功能；对于所述主机CPU的跳闸开出，由所述主机CPU向其所有点对点的所述主机GOOSE前置板发出，所述主机GOOSE前置板向其所有点对点的所述子机CPU板发布同样的报文，所述子机CPU板将由所述主机GOOSE前置板传来的GOOSE开入量转换为传统开出量。
上述子机CPU板分为：应用于模拟采样时的子机CPU板和应用于传统开关量转换的子机CPU板。
以下结合图1、图2、图3和图4说明本实用新型的一个实施例，但本实用新型并不限于该实施例。
图1为本实用新型的数字采样和GOOSE跳闸级联框图。
数字采样处理机制：如图1所示，子机前置SMV板的1-0口与主机前置SMV口的1-1级联，子机SMV前置的其余接口为点对点接口与合并器连接。将每个间隔的通道数据打包以IEC61850-9-2报文上传至主机前置SMV板，主机前置SMV板的1-0与主机CPU采样接口级联，将不同子机的数据重新打包同样以IEC61850-9-2报文通过级联接口至主机CPU，由主机CPU完成相应保护功能。主机前置SMV的其余接口可根据母线规模与不同数量的子机级联。
GOOSE跳闸处理机制：如图1所示，子机配置的GOOSE前置板的每个点对点接口完成GOOSE报文订阅的过滤，过滤后的报文，再通过级联接口转发至主机GOOSE前置板，主机GOOSE前置板通过级联接口将所有子机上送的报文转发至主机CPU。对于由主机CPU发布的GOOSE报文，主机GOOSE前置板接收后，向所有点对点子机转发。
图2为本实用新型的传统采样和GOOSE跳闸级联框图。
如图2所示的GOOSE跳闸处理机制同图1所描述的GOOSE跳闸处理机制一致。
传统采样处理机制：如图2所示，针对传统采样，子机配置CPU板进行模拟量采集，可采集多个间隔的电流，为保证可靠性，对多个间隔的模拟量进行A/D复采。采集后将多个间隔的所有通道数据通过级联接口以IEC61850-9-2报文格式上送至主机前置SMV板。主机前置SMV板接收多个子机的数据，将数据打包后同样以IEC61850-9-2报文通过级联接口送至主机CPU。由主机CPU完成相应保护功能。
图3为本实用新型的数字采样和传统跳闸级联框图。
如图3所示的数字采样处理机制同图1所描述的数字采样处理机制一致。
传统跳闸处理机制：如图3所示，针对传统跳闸，子机配置的CPU板，将传统开入量转化为GOOSE开出，通过级联接口上送至主机GOOSE前置板，主机GOOSE前置板接收所有子单元的GOOSE开入，通过级联接口发送至主机CPU级联接口。对于主机CPU的跳闸开出，主机GOOSE前置板向所有子机CPU发布同样的报文，子机CPU接收到订阅的GOOSE开入后，转换为传统开出量。
图4为本实用新型的传统采样和传统跳闸级联框图。子机配置CPU同时处理多间隔的模拟量及开关量。如图4所示的传统采样处理机制同图2所示的传统采样处理机制一致；如图4所示的传统跳闸处理机制同图3所示的传统跳闸处理机制一致。
以上通过对所列实施方式的介绍，阐述了本发明的基本构思和基本原理。但本发明绝不限于上述所列实施方式，凡是基于本发明的技术方案所作的等同变化、改进及故意变劣等行为，均应属于本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种采用多级级联实现点对点分布式母线保护的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
（1）采用一种主机加子机的体系架构实现母线保护，其中，所述主机采用主机CPU加主机前置板级联的模式，所述主机前置板根据以下不同情况采用主机SMV前置板即主机采样数据值前置板或主机GOOSE前置板即主机通用面向对象的变电站事件前置板，所述子机根据以下不同情况采用子机CPU板、子机SMV前置板即子机采样数据值前置板或子机GOOSE前置板即子机通用面向对象的变电站事件前置板；
（2）对于模拟采样，采用所述子机CPU板进行母线各连接单元电流模拟量及母线电压量的采集，其采集至少一个间隔的模拟量，采集后将上述间隔的所有通道数据通过所述子机CPU板上的级联接口以IEC61850-9-2报文格式传送至所述主机SMV前置板即主机采样数据值前置板，所述主机SMV前置板即主机采样数据值前置板接收所有所述子机CPU板上传的数据并将数据打包后同样以IEC61850-9-2报文格式通过其上的级联接口传送至所述主机CPU，由所述主机CPU完成相应保护功能；对于数字采样，母线各连接单元的电流电压量通过光电式电流互感器采集器进行数据采集，采集后通过光纤传送至合并器，所述合并器将数据合并后传送至所述子机SMV前置板即子机采样数据值前置板，每个所述子机SMV前置板即子机采样数据值前置板将数据打包以IEC61850-9-2报文格式上传至所述主机SMV前置板即主机采样数据值前置板，所述主机SMV前置板即主机采样数据值前置板将所有所述子机SMV前置板即子机采样数据值前置板上传的数据重新打包同样以IEC61850-9-2报文通过其上的级联接口传送至所述主机CPU，由所述主机CPU完成相应保护功能；对于GOOSE即通用面向对象的变电站事件方式的开关量进行如下处理：采用所述子机GOOSE前置板即子机通用面向对象的变电站事件前置板上的每个点对点接口完成GOOSE即通用面向对象的变电站事件报文订阅的过滤，过滤后的报文再通过所述子机GOOSE前置板即子机通用面向对象的变电站事件前置板上的级联接口转发至所述主机GOOSE前置板即主机通用面向对象的变电站事件前置板，所述主机GOOSE前置板即主机通用面向对象的变电站事件前置板通过其级联接口将所有子机GOOSE前置板即子机通用面向对象的变电站事件前置板上传的报文转发至所述主机CPU，由所述主机CPU完成相应保护功能；对于由所述主机CPU发布的GOOSE即通用面向对象的变电站事件报文，由所述主机CPU向所有点对点的所述主机GOOSE前置板即主机通用面向对象的变电站事件前置板发送，所述主机GOOSE前置板即主机通用面向对象的变电站事件前置板接收后向其所有点对点的所述子机GOOSE前置板即子机通用面向对象的变电站事件前置板转发，所有所述子机GOOSE前置板即子机通用面向对象的变电站事件前置板再向其所有点对点接口发布同样报文；对于传统开关量，采用所述子机CPU板，所述子机CPU板将传统开入量转换为GOOSE即通用面向对象的变电站事件开出后通过其上的级联接口上传至所述主机GOOSE前置板即主机通用面向对象的变电站事件前置板，所述主机GOOSE前置板即主机通用面向对象的变电站事件前置板接收所有所述子机CPU板上传的数据后通过其上的级联接口发送至所述主机CPU，由所述主机CPU完成相应保护功能；对于所述主机CPU的跳闸开出，由所述主机CPU向其所有点对点的所述主机GOOSE前置板即主机通用面向对象的变电站事件前置板发出，所述主机GOOSE前置板即主机通用面向对象的变电站事件前置板向其所有点对点的所述子机CPU板发布同样的报文，所述子机CPU板将由所述主机GOOSE前置板即主机通用面向对象的变电站事件前置板传来的GOOSE即通用面向对象的变电站事件开入报文转换为传统开出量。
2.根据权利要求1所述的采用多级级联实现点对点分布式母线保护的方法，其特征在于，所述步骤（2）中，采用所述子机CPU板进行模拟量采集后，对采集到的模拟量同一通道在不同A/D通道进行复采。
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