CN102263820A - 基于保护独立和信息共享的智能变电站网络通信结构 - Google Patents

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黄毅
宋国旺
时燕新
刘涛
张磐
梁伟
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Abstract

本发明涉及一种基于保护独立和信息共享的智能变电站网络通信结构，包括站控层网络、过程层网络、线路保护装置、智能终端和母差保护装置，线路保护装置通过站域信息网口与站控层网络相连接，线路保护装置的保护功能网口与智能终端的保护功能网口相连接，线路保护装置的过程信息网口与过程层网络相连接，智能终端通过保护功能网口分别与线路保护装置及母差保护装置相连接，智能终端通过过程信息网口与过程层网络相连接，智能终端还与间隔一次设备及母线电压相连接。本发明设计合理，实现了保护功能实现的完全独立性，同时实现了数据的共享和监视，并且使现有的保护外部回路冗余度提高一倍。

Description

基于保护独立和信息共享的智能变电站网络通信结构
技术领域
本发明属于电力系统自动化领域，尤其是一种基于保护独立和信息共享的智能变电站网络通信结构。
背景技术
目前，电网已经朝智能电网方向发展，要求电网具备信息化、自动化、互动化，相应的变电站也应发展为智能变电站。智能变电站是在传统综自变电站和数字化变电站基础上的进一步提升。从综自变电站到数字化变电站，再到智能变电站，网络通信在变电站中的作用日以增强，IEC61850标准将网络通信引入了一次设备和二次设备的过程之间，引起了变电站自动化系统的巨大变化。网络通信代替传统装置间的电缆连线，最大优点在于信息共享，可以大大简化全站设备和系统，实现全站信息标准化和实时监视；但网络的主要问题在于将全站设备绑定在一起，一定程度上降低变电站间隔设备(尤其是继电保护设备)运行的独立性，从而降低了安全性，因此信息共享和保护独立运行是网络应用中的一对矛盾，如何设计合理的继电保护装置对于变电站全站系统至关重要。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于保护独立和信息共享的智能变电站网络通信结构，解决了智能变电站中信息共享和保护独立运行存在的独立性与安全性矛盾问题。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种基于保护独立和信息共享的智能变电站网络通信结构，包括站控层网络、过程层网络、线路保护装置、智能终端和母差保护装置，线路保护装置通过站域信息网口与站控层网络相连接，线路保护装置的保护功能网口与智能终端的保护功能网口相连接，线路保护装置的过程信息网口与过程层网络相连接，智能终端通过保护功能网口分别与线路保护装置及母差保护装置相连接，智能终端通过过程信息网口与过程层网络相连接，智能终端还与间隔一次设备及母线电压相连接。
而且，所述的过程层网络包括独立运行的两个过程层网络，所述的线路保护装置为两台并分别与站控层网络、两个过程层网络及两台智能终端相连接；所述的智能终端为两台并分别与两个过程层网络、两台线路保护装置、两台母差保护装置、间隔一次设备及母线电压相连接；所述的母线保护装置为两台并分别与两台智能终端相连接。
而且，所述的站控层网络与过程层网络之间还连接有测控装置和网络监视仪。
而且，所述的线路保护装置的保护功能网口采用点对点方式与智能终端相连接，并在一个保护功能网口中同时以IEC61850-9-2协议接收采样值信息、以IEC61850 GOOSE协议传输开入开出信息。
而且，所述的智能终端的保护功能网口采用点对点方式与保护装置相连接，并在一个保护功能网口中同时以IEC61850-9-2协议发送采样值信息、以IEC61850 GOOSE协议传输开入开出信息。
而且，所述的线路保护装置的过程信息网口采用网络方式与过程层交换机连接，并利用IEC61850-9-2协议传输采样值数据，利用IEC61850 GOOSE协议传输开入开出数据，利用IEEE1588协议传输网络对时信号。
而且，所述的智能终端的过程信息网口采用网络方式与过程层交换机连接，并利用IEC61850-9-2协议传输采样值数据，利用IEC61850 GOOSE协议传输开入开出数据，利用IEEE1588协议传输网络对时信号。
而且，所述的线路保护装置、智能终端、母差保护装置、测控装置的网口分为保护功能网口为1个或多个、过程信息网口为1个。
而且，所述的母线电压为220KV母线电压或110KV母线电压。
本发明的优点和积极效果是：
1、本智能变电站网络通信结构中的装置通过保护功能网络网口点对点连接实现保护功能，实现了保护装置在物理连接上独立于过程层网络；在智能终端内采用过程信息服务器技术实现保护装置间的信息交互，使保护装置在逻辑连接上完全独立于过程层网络；同时装置通过过程信息网口将保护功能网口发送的信息映射到过程层网络上，实现了保护功能数据的共享和监视，从而同时满足了保护功能独立和信息共享两方面需求。
2、本智能变电站网络通信结构中的装置过程信息网口正常工作时，不接收过程层网络上的保护功能数据，当保护功能网口失效时，启用过程信息网口接收保护功能数据，实现保护功能，从而在不增加系统和设备复杂度的前提下，使现有的保护外部回路冗余度提高一倍。
附图说明
图1是智能变电站220kV线路间隔网络通信结构的连接示意图；
图2是智能变电站110kV线路间隔网络通信结构的连接示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例做进一步详述：
一种基于保护独立和信息共享的智能变电站网络通信结构，如图1及图2所示，包括站控层网络、过程层网络、线路保护装置、智能终端和母差保护装置。线路保护装置设有站域信息网口、保护功能网口和过程信息网口，线路保护装置通过站域信息网口与站控层网络相连接，线路保护装置的保护功能网口与智能终端的保护功能网口相连接，线路保护装置的过程信息网口与过程层网络相连接。智能终端设备设有保护功能网口和过程信息网口，智能终端通过保护功能网口分别与线路保护装置及母差保护装置相连接，智能终端通过过程信息网口与过程层网络相连接，智能终端还与间隔一次设备相连接，220KV母线电压或110KV母线电压连接到智能终端上。在站控层网络与过程层网络之间还连接有测控装置和网络监视仪。
过程层网络包括点对点连接和星型组网连接两部分，其中，星型组网的过程层网络采用SV(采样值)/GOOSE(开入开出信息)/1588(网络对时信息)三网合一的结构。站控层网络采用星型组网结构，采用MMS(站控层交互信息)/1588两网合一的结构。
线路保护设备的保护功能网口、过程信息网口和站域信息网口的功能分别为：(1)保护功能网口用于实现继电保护功能，采用点对点方式连接智能终端，用于接收智能终端上送的电流、电压交流信息和开关跳位、闭锁重合闸等开入开出信息，并向智能终端发送实现保护功能需要的各类信息(采样值、跳闸、断路器位置、隔离开关位置、启动和闭锁等)，数据传输时，采样值传输协议采用IEC61850-9-2，开入开出信息传输协议采用IEC61850 GOOSE。(2)过程信息网口用于传输所有的过程层信息，采用网络方式连接过程层网络交换机，具有1588网络对时功能；正常工作时传输与保护功能无关的信息，该网口将相关信息传输给测控、录波器、网络监视仪等装置。过程信息网口能将保护功能网口对外发送的数据映射过来并发送到过程层网络上，实现保护装置对外发送数据的监视。过程信息网口将正常情况下保护装置的过程信息网口不接收过程层网络上的交流量和开入信息，当保护功能网口接收故障时，再开启过程信息网口的接收功能，以实现保护功能网口的备用。(3)站域信息网口用于实现站域信息传输，采用网络连接与站控层交换机连接，传输与后台通信的各类信息，具有IEC61588网络对时功能。
智能终端的保护功能网口、过程信息网口功能分别为：(1)保护功能网口用于实现继电保护功能，采用点对点方式连接保护装置，用于接收线路保护装置下发的跳合闸命令，进行分析处理后将电流、电压交流量和开关跳位、闭锁重合闸等开入开出量发送给线路保护装置。过程信息网口将其保护功能网口对外发送的数据映射过来并发送到过程网络上，实现智能终端对外发送数据的监视，正常情况下过程信息网口不接收过程层网络上的开入信息，当智能终端保护功能网口接收故障时，再开启过程信息网口的接收功能，以实现保护功能网口的备用。
智能终端具有过程信息服务器技术，实现不同保护装置间的信息交互。如线路保护发出跳闸命令给智能终端，智能终端接收跳闸命令并解析后，转发启动失灵命令给母差保护装置，从而实现了线路保护不通过过程层网络给母差保护装置发送失灵命令。
下面以图1及图2所示的智能变电站220kV线路间隔网络通信结构和智能变电站110kV线路间隔网络通信结构为例对本发明做进一步说明。
如图1所示，在智能变电站220kV线路间隔网络通信结构中，采用线路保护装置双重化配置，对应的智能终端也双重化配置，即线路保护装置包括线路保护装置A和线路保护装置B，智能终端包括智能终端A和智能终端B。线路保护装置A通过保护功能网口点对点连接到智能终端A，通过过程信息网口连接到过程层A网，线路保护装置B的连接与线路保护装置A相同，即：线路保护装置B通过保护功能网口点对点连接到智能终端B，通过过程信息网口连接到过程层B网，两套线路保护装置及外部连接物理上均独立。过程层网络为SV/GOOSE/1588三网合一设计。
如图2所示，在典型的智能变电站110kV线路间隔网络通信结构中，采用单重化配置、保护和测控一体化设计，线路保护通过保护功能网口点对点连接到智能终端，通过过程信息网口连接到过程层网，过程层网络为SV/GOOSE/1588三网合一设计。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (9)

1.一种基于保护独立和信息共享的智能变电站网络通信结构，其特征在于：包括站控层网络、过程层网络、线路保护装置、智能终端和母差保护装置，线路保护装置通过站域信息网口与站控层网络相连接，线路保护装置的保护功能网口与智能终端的保护功能网口相连接，线路保护装置的过程信息网口与过程层网络相连接，智能终端通过保护功能网口分别与线路保护装置及母差保护装置相连接，智能终端通过过程信息网口与过程层网络相连接，智能终端还与间隔一次设备及母线电压相连接。
2.根据权利要求1所述的基于保护独立和信息共享的智能变电站网络通信结构，其特征在于：所述的过程层网络包括独立运行的两个过程层网络，所述的线路保护装置为两台并分别与站控层网络、两个过程层网络及两台智能终端相连接；所述的智能终端为两台并分别与两个过程层网络、两台线路保护装置、两台母差保护装置、间隔一次设备及母线电压相连接；所述的母线保护装置为两台并分别与两台智能终端相连接。
3.根据权利要求1或2所述的基于保护独立和信息共享的智能变电站网络通信结构，其特征在于：所述的站控层网络与过程层网络之间还连接有测控装置和网络监视仪。
4.根据权利要求1或2所述的基于保护独立和信息共享的智能变电站网络通信结构，其特征在于：所述的线路保护装置的保护功能网口采用点对点方式与智能终端相连接，并在一个保护功能网口中同时以IEC61850-9-2协议接收采样值信息、以IEC61850 GOOSE协议传输开入开出信息。
5.根据权利要求1或2所述的基于保护独立和信息共享的智能变电站网络通信结构，其特征在于：所述的智能终端的保护功能网口采用点对点方式与保护装置相连接，并在一个保护功能网口中同时以IEC61850-9-2协议发送采样值信息、以IEC61850 GOOSE协议传输开入开出信息。
6.根据权利要求1或2所述的基于保护独立和信息共享的智能变电站网络通信结构，其特征在于：所述的线路保护装置的过程信息网口采用网络方式与过程层交换机连接，并利用IEC61850-9-2协议传输采样值数据，利用IEC61850GOOSE协议传输开入开出数据，利用IEEE1588协议传输网络对时信号。
7.根据权利要求1或2所述的基于保护独立和信息共享的智能变电站网络通信结构，其特征在于：所述的智能终端的过程信息网口采用网络方式与过程层交换机连接，并利用IEC61850-9-2协议传输采样值数据，利用IEC61850 GOOSE协议传输开入开出数据，利用IEEE1588协议传输网络对时信号。
8.根据权利要求1或2所述的基于保护独立和信息共享的智能变电站网络通信结构，其特征在于：所述的线路保护装置、智能终端、母差保护装置、测控装置的网口分为保护功能网口为1个或多个、过程信息网口为1个。
9.根据权利要求1或2所述的基于保护独立和信息共享的智能变电站网络通信结构，其特征在于：所述的母线电压为220KV母线电压或110KV母线电压。
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