CN103023149A - 一种基于iec61850标准的智能配电终端及智能配电系统 - Google Patents

一种基于iec61850标准的智能配电终端及智能配电系统 Download PDF

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陈培育
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    • Y04S10/18Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution using switches, relays or circuit breakers, e.g. intelligent electronic devices [IED]

Abstract

本发明公开了了一种基于IEC61850标准的配电智能终端及智能配电系统,该终端包括双核数据处理板件、模拟量采集板件、遥信板件、遥控板件、电源类模块、高速串行总线;本发明实现了目前智能配电网对终端功能的基本要求,模块化的设计满足了扩展不同功能的需求,通过采用IEC61850标准,规范了装置间的通信协议,对推动智能配电终端在开放性、扩展型、互操作性方面起到很大的促进作用,该配电智能终端应用实现了更广阔的配电网监测,体现了管理效益和经济效益,建立了更加可靠、灵活的配电网通信体系,具有较强的推广与应用价值。

Description

—种基于IEC61850标准的智能配电终端及智能配电系统
技术领域
[0001] 本发明属于配电系统控制和分布式发电并网控制技术领域,尤其涉及一种基于IEC61850标准的智能配电终端及智能配电系统。
背景技术
[0002]目前,配电网中一般采用安装电能表、配变监测终端、电能质量监测终端,无功补偿等装置实现电能采集、电量计费、负荷管理、线损分析、电能质量分析、无功自动补偿等功能。虽然满足了功能需求,但设备的运行维护费用却成倍增加,而且多个终端同时对同一配电设备进行监测,数据信息相互之间不能共享,每个终端只考虑了一种通信方式,缺乏多种通信资源的协同配合,所采集的数据重复又不完全一致,导致采集系统的数据的及时性、准确性、完整性始终无法保证,不能为分析决策系统提供必要的数据支撑。满足不了电力企业信息化建设和现代化企业管理的要求。
[0003] 随着智能配电网的建设,配电自动化、信息化水平越来越高,要求智能配电终端具备模块化、一体化设计特性,体现集约化,并具备高可靠性、高扩展性、高通信稳定性和安全性。分布式电源及储能装置接入、需求侧管理等新技术在配电网的应用,对智能配电终端的功能提出了更高的要求。现有技术提供的部分智能配电终端仅能实现无功补偿、配变监测和电能质量监测等功能,无法满足要求。
发明内容
[0004] 本发明提供了一种基于IEC61850标准的智能配电终端,旨在解决现有技术提供的部分智能配电终端仅能实现无功补偿、配变监测和电能质量监测等功能,无法满足多功能要求的问题。
[0005] 本发明的目的在于提供一种基于IEC61850标准的智能配电终端,该智能配电终端包括:
[0006] 双核数据处理板件,与人机界面、站级通信、IED通信输入输出通道相连接,用于将多路渠道获取的信息进行快速综合处理;
[0007] 模拟量采集板件,与模拟量输入输出通道相连接,用于控制并实现对模拟量信息的采集处理;
[0008] 遥信板件,与遥信量输入输出通道相连接,用于处理远程传递信息,诸如开关位置或阀门位置等此类状态信息;
[0009] 遥控板件,与开出信号通道相连接,用于实现对远程信息的控制和处理;
[0010] 电源类模块,与装置电源相连接,用于实现对储能元件的控制,为相应的部件提供电能;
[0011] 高速串行总线,与所述双核数据处理板件、模拟量采集板件、遥信板件、遥控板件及电源类模块相连接,用于实现双核数据处理板件、模拟量采集板件、遥信板件、遥控板件及电源类模块信息交互与传递。[0012] 进一步,所述高速串行总线通过高速总线接口与所述双核数据处理板件、模拟量采集板件、遥信板件、遥控板件及电源类模块相连接。
[0013] 本发明的另一目的在于提供一种基于IEC61850标准的智能配电系统,该智能配电系统包括:
[0014] 数据层,包含数据获取功能模块、数据筛选功能模块、数据存储功能模块,用于采集各种运行数据;
[0015] 过程层,包含任务调度功能模块及信息传递功能模块,用于管理终端运行时的系统资源,并进行任务调度以及任务间数据信息传递;
[0016] 应用层,包含人机界面功能模块及通信接口功能模块,用于按照终端实际应用要求,实现相应的应用功能。
[0017] 进一步,该智能配电系统设置的功能模块包括:
[0018] 配电监测功能模块,用于实现对系统的配电信息实时采集及控制处理;
[0019] 状态监测功能模块,用于实现开关状态、接地刀闸位置状态量采集;实现配电设备温度、直流电源、电缆头温度、SF6气体、水位、火灾、环境温度状态量的在线监测;
[0020] 电能质量监测功能模块,用于实现对I〜50次谐波分量计算;三相不平衡度的分析计算,具有电能质量监测数据记录本地存储功能,电能质量事件触发的波形记录功能;
[0021] 故障判断功能模块,用于通过采集线路的电压、电流量,提供零序过电压、零序过电流、线路过负荷、线路三相过电流检测功能;根据采集到的电流大小及设置的定值自动快速判别线路是否发生故障,区分故障电流方向、识别单相接地或相间短路故障,并将故障信息和性质及时主动上报给配电自动化系统;
[0022] 无功补偿功能模块,用于实现实时无功动态响应,具备多种投切控制方式,可根据系统特点配置为前馈或反馈控制模型,并可兼顾谐波滤波控制;对电容单元容量进行灵活设置,并对电容器组状态进行实时监测,当系统电压出现过压、欠压、缺相情况时,对电容器进行闭锁保护;还可对无功补偿电容的投切动作、开关机各种事件进行记录,并打以时标;
[0023] 继电保护功能模块,针对每条出线设计有过负荷、过电流、零序电压、零序电流集中继电保护功能,过电流保护同时具有低压闭锁和重合闸功能,当出线发生单相接地或短路故障时,能快速判别并跳相应断路器,切除故障线路;具有一次重合闸功能,瞬时性故障时通过配置重合闸功能,可快速排除故障,并恢复全线路供电;
[0024] 分布式电源接入监测及储能装置监测功能模块,具有接入设备影响分析、接入设备故障诊断、隔离控制功能,具有远程有线/无线通讯功能及设备间的拉手信息通报功能,确定最佳切换组合及分布式电源最优配置类型及配置容量,解决用电高峰时段刚性电力供应不足问题,改善由于切换控制和接入过程对智能配电网造成的冲击扰动;
[0025] 需求侧管理功能模块,通过采集配电线路、配电变压器、电力大用户的用电信息和电网数据,完成电能量数据的准确采集和抄收,并对数据进行准确计算、统计、分析,在此基础上辅助系统主站准确分析出购电侧、供电侧、售电侧、用电侧的电网电量信息及用电信息,及时分析当前负荷缺口、线损、谐波、无功功率、供电情况,进行负荷管理、线损管理、电能质量管理、防窃电的有效措施。
[0026] 进一步,该智能配电系统采用了 IEC61850的技术和方法对智能配电终端通信进行建模,规范配电终端的数据接口、通信方式、信息交换服务与通信方式间的映射关系,实现信息的标准化传输;
[0027] I)信息建模
[0028] 分为3个逻辑设备(LD),LDl主要完成常规SCADA功能,实现遥信、遥测、遥控;LD2主要完成保护和故障检测功能;LD3主要完成智能电源模块管理,每个逻辑设备都包含LLNO和LPHD,LLNO包含物理装置IED的相关信息、控制IED自检;LPDH为物理装置的公共
信息建模;
[0029] 2)信息交换
[0030] 信息交换包括主站与终端、终端与终端、终端与过程层设备电流互感器、电压互感器、开关、配变的信息交换,在IEC61850中,主要由客户/服务器模型、面向变电站事件的通用对象(GOOSE)模型、采样值传输模型、时间同步模型实现配电终端的信息交换;
[0031] 3)服务映射
[0032] 按照IEC61850的标准,将配电终端用到的信息交换服务映射到具体的通信方式;
[0033] ①客户/服务器模型,映射到制造业报文规范MMS (Manufacturing MessageSpecification)或者 IEC60870-5-101 / 104 上实现;
[0034] ②GOOSE报文,参照IEC61850-8-1直接映射到IS0/IEC 8802-3以太网数据链路层;
[0035] ③采用值传输,参照IEC61850-9-2进行映射;
[0036] ④时间同步采用简单网络时间协议(SNTP)进行映射;
[0037] 另外,采用IEC61850-6标准的自描述功能,取代远动协议点表的人工配置和修改工作,自描述ICD文件由硬件编码器自动生成,配电主站通过FTP方式获取智能配电终端的ICD文件,从中解析出三遥信息表和网络拓扑信息,配电主站SCADA系统可据此实现前置协议点表和图库的自动生成功能,将以往远动协议点表的“逐点对试”简化为“抽点验证”。
[0038] 本发明提出的基于IEC61850标准的配电智能终端,实现了目前智能配电网对终端功能的基本要求,模块化的设计满足了扩展不同功能的需求,通过采用IEC61850标准,规范了装置间的通信协议,对推动智能配电终端在开放性、扩展型、互操作性方面起到很大的促进作用,该配电智能终端应用实现了更广阔的配电网监测,体现了管理效益和经济效益,建立了更加可靠、灵活的配电网通信体系,具有较强的推广与应用价值。
附图说明
[0039] 图1是本发明实施例提供的基于IEC61850标准的智能配电终端的结构框图;
[0040] 图2是本发明实施例基于IEC61850标准的智能配电系统的结构框图;
[0041] 图3是本发明实施例提供的智能配电终端的功能架构示意图。
[0042]图中:11、双核数据处理板件;12、模拟量采集板件;13、遥信板件;14、遥控板件;15、电源类模块;16、高速串行总线;21、数据层;22、过程层;23、应用层。
具体实施方式
[0043] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步的详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定发明。[0044] 图1示出了本发明实施例提供的基于IEC61850标准的智能配电终端的结构。为了便于说明,仅示出了与本发明相关的部分。
[0045] 该智能配电终端包括:
[0046] 双核数据处理板件11,与人机界面、站级通信、IED通信输入输出通道相连接,用于将多路渠道获取的信息进行快速综合处理;
[0047] 模拟量采集板件12,与模拟量输入输出通道相连接,用于控制并实现对模拟量信息的采集处理;
[0048] 遥信板件13,与遥信量输入输出通道相连接,用于处理远程传递信息,诸如开关位置或阀门位置等此类状态信息;
[0049] 遥控板件14,与开出信号通道相连接,用于实现对远程信息的控制和处理;
[0050] 电源类模块15,与装置电源相连接,用于实现对储能元件的控制,为相应的部件提供电能;
[0051] 高速串行总线16,与所述双核数据处理板件11、模拟量采集板件12、遥信板件13、遥控板件14及电源类模块15相连接,用于实现双核数据处理板件11、模拟量采集板件12、遥信板件13、遥控板件14及电源类模块15信息交互与传递。
[0052] 在本发明实施例中,高速串行总线16通过高速总线接口与双核数据处理板件11、模拟量采集板件12、遥信板件13、遥控板件14及电源类模块15相连接。
[0053] 如图2所不,本发明的另一目的在于提供一种基于IEC61850标准的智能配电系统,该智能配电系统包括:
[0054] 数据层21,包含数据获取功能模块、数据筛选功能模块、数据存储功能模块,用于采集各种运行数据;
[0055] 过程层22,包含任务调度功能模块及信息传递功能模块,用于管理终端运行时的系统资源,并进行任务调度以及任务间数据信息传递;
[0056] 应用层23,包含人机界面功能模块及通信接口功能模块,用于按照终端实际应用要求,实现相应的应用功能。
[0057] 在本发明实施例中,该智能配电系统设置的功能模块包括:
[0058] 配电监测功能模块,用于实现对系统的配电信息实时采集及控制处理;
[0059] 状态监测功能模块,用于实现开关状态、接地刀闸位置状态量采集;实现配电设备温度、直流电源、电缆头温度、SF6气体、水位、火灾、环境温度状态量的在线监测;
[0060] 电能质量监测功能模块,用于实现对I〜50次谐波分量计算;三相不平衡度的分析计算,具有电能质量监测数据记录本地存储功能,电能质量事件触发的波形记录功能;
[0061] 故障判断功能模块,用于通过采集线路的电压、电流量,提供零序过电压、零序过电流、线路过负荷、线路三相过电流检测功能;根据采集到的电流大小及设置的定值自动快速判别线路是否发生故障,区分故障电流方向、识别单相接地或相间短路故障,并将故障信息和性质及时主动上报给配电自动化系统;
[0062] 无功补偿功能模块,用于实现实时无功动态响应,具备多种投切控制方式,可根据系统特点配置为前馈或反馈控制模型,并可兼顾谐波滤波控制;对电容单元容量进行灵活设置,并对电容器组状态进行实时监测,当系统电压出现过压、欠压、缺相情况时,对电容器进行闭锁保护;还可对无功补偿电容的投切动作、开关机各种事件进行记录,并打以时标;[0063] 继电保护功能模块,针对每条出线设计有过负荷、过电流、零序电压、零序电流集中继电保护功能,过电流保护同时具有低压闭锁和重合闸功能,当出线发生单相接地或短路故障时,能快速判别并跳相应断路器,切除故障线路;具有一次重合闸功能,瞬时性故障时通过配置重合闸功能,可快速排除故障,并恢复全线路供电;
[0064] 分布式电源接入监测及储能装置监测功能模块,具有接入设备影响分析、接入设备故障诊断、隔离控制功能,具有远程有线/无线通讯功能及设备间的拉手信息通报功能,确定最佳切换组合及分布式电源最优配置类型及配置容量,解决用电高峰时段刚性电力供应不足问题,改善由于切换控制和接入过程对智能配电网造成的冲击扰动;
[0065] 需求侧管理功能模块,通过采集配电线路、配电变压器、电力大用户的用电信息和电网数据,完成电能量数据的准确采集和抄收,并对数据进行准确计算、统计、分析,在此基础上辅助系统主站准确分析出购电侧、供电侧、售电侧、用电侧的电网电量信息及用电信息,及时分析当前负荷缺口、线损、谐波、无功功率、供电情况,进行负荷管理、线损管理、电能质量管理、防窃电的有效措施。
[0066] 在本发明实施例中,该智能配电系统米用了 IEC61850的技术和方法对智能配电终端通信进行建模,规范配电终端的数据接口、通信方式、信息交换服务与通信方式间的映射关系,实现信息的标准化传输;
[0067] I)信息建模
[0068] 分为3个逻辑设备(LD),LDl主要完成常规SCADA功能,实现遥信、遥测、遥控;LD2主要完成保护和故障检测功能;LD3主要完成智能电源模块管理,每个逻辑设备都包含LLNO和LPHD,LLNO包含物理装置IED的相关信息、控制IED自检;LPDH为物理装置的公共
信息建模;
[0069] 2)信息交换
[0070] 信息交换包括主站与终端、终端与终端、终端与过程层22设备电流互感器、电压互感器、开关、配变的信息交换,在IEC61850中,主要由客户/服务器模型、面向变电站事件的通用对象(GOOSE)模型、采样值传输模型、时间同步模型实现配电终端的信息交换;
[0071] 3)服务映射
[0072] 按照IEC61850的标准,将配电终端用到的信息交换服务映射到具体的通信方式;
[0073] ①客户/服务器模型,映射到制造业报文规范MMS (Manufacturing MessageSpecification)或者 IEC60870-5-101 / 104 上实现;
[0074] ②GOOSE报文,参照IEC61850-8-1直接映射到IS0/IEC 8802-3以太网数据链路层;
[0075] ③采用值传输,参照IEC61850-9-2进行映射;
[0076] ④时间同步采用简单网络时间协议(SNTP)进行映射;
[0077] 另外,采用IEC61850-6标准的自描述功能,取代远动协议点表的人工配置和修改工作,自描述ICD文件由硬件编码器自动生成,配电主站通过FTP方式获取智能配电终端的ICD文件,从中解析出三遥信息表和网络拓扑信息,配电主站SCADA系统可据此实现前置协议点表和图库的自动生成功能,将以往远动协议点表的“逐点对试”简化为“抽点验证”。
[0078] 下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
[0079] 图1为智能配电终端的硬件结构图,如图所示,该智能终端的硬件结构包含以下几部分:
[0080] 双核数据处理板件11,与人机界面、站级通信、IED通信输入输出通道相连接,用于将多路渠道获取的信息进行快速综合处理;
[0081] 模拟量采集板件12,与模拟量输入输出通道相连接,用于控制并实现对模拟量信息的采集处理;
[0082] 遥信板件13,与遥信量输入输出通道相连接,用于处理远程传递信息,诸如开关位置或阀门位置等此类状态信息;
[0083] 遥控板件14,与开出信号通道相连接,用于实现对远程信息的控制和处理;
[0084] 电源类模块15,与装置电源相连接,用于实现对储能元件的控制,为相应的部件提供电能;
[0085] 高速总线接口,与上述的所有板件及模块部分相连接,用于实现各个部件的信息通过高速总线接口传送到高速串行总线16上。
[0086] 图2为本发明智能配电终端的软件总体架构图,终端软件总体设计采用分层设计的思想,软件总体架构分为:数据层21、过程层22和应用层23。
[0087] 数据层21,包含数据获取、数据筛选、数据存储功能模块,是终端实现功能的基础,用于实现对系统运行的各种数据的采集;
[0088] 过程层22,包含任务调度、信息传递等功能模块,用于管理终端运行时的系统资源,并进行任务调度以及任务间数据信息传递;
[0089] 应用层23,包含人机界面、通信接口等功能模块,用于按照终端实际应用要求,实现相应的应用功能,如通信协议管理、人机界面、数据采集、数据输出等。
[0090] 图3为本发明智能配电终端的功能架构图,如图所示,本智能配电终端包含以下几个功能模块:
[0091] 配电监测,用于实现对系统的配电信息实时采集及控制处理;
[0092] 状态监测,用于实现开关状态、接地刀闸位置等状态量采集;实现配电设备温度、直流电源、电缆头温度、SF6气体、水位、火灾、环境温度等状态量的在线监测;
[0093] 电能质量监测,用于实现对I〜50次谐波分量计算;三相不平衡度的分析计算。具有电能质量监测数据记录本地存储功能;电能质量事件触发的波形记录功能;
[0094] 故障判断,用于通过采集线路的电压、电流量,提供零序过电压、零序过电流、线路过负荷、线路三相过电流等检测功能;根据采集到的电流大小及设置的定值,能够自动快速判别线路是否发生故障,区分故障电流方向、识别单相接地或相间短路故障,并将故障信息和性质及时主动上报给配电自动化系统,以便进行相应的故障处理;
[0095] 无功补偿,用于实现实时无功动态响应,具备多种投切控制方式,可根据系统特点配置为前馈或反馈控制模型,并可兼顾谐波滤波控制。装置可对电容单元容量进行灵活设置,并对电容器组状态进行实时监测,当系统电压出现过压、欠压、缺相等情况时,对电容器进行闭锁保护。另外,可对无功补偿电容的投切动作、开关机等各种事件进行记录,并打以时标;
[0096] 继电保护,针对每条出线设计有过负荷、过电流、零序电压、零序电流集中继电保护功能,过电流保护同时具有低压闭锁和重合闸功能,当出线发生单相接地或短路故障时,能快速判别并跳相应断路器,切除故障线路;具有一次重合闸功能,瞬时性故障时通过配置重合闸功能,可以快速排除故障,并恢复全线路供电;
[0097] 分布式电源接入监测及储能装置监测,具有接入设备影响分析、接入设备故障诊断、隔离控制功能,具有远程有线/无线通讯功能及设备间的拉手信息通报功能,有效的确定最佳切换组合及分布式电源最优配置类型及配置容量,解决用电高峰时段刚性电力供应不足问题,改善由于切换控制和接入过程对智能配电网造成的冲击扰动;
[0098] 需求侧管理,需求侧管理不仅包括负荷控制,还包括调动需方积极参与激励电价、冷热储能、自备电源协调等措施和管理方法。装置通过采集配电线路、配电变压器、电力大用户的用电信息和电网数据,完成电能量数据的准确采集和抄收,并对数据进行准确计算、统计、分析。在此基础上辅助系统主站准确分析出购电侧、供电侧、售电侧、用电侧的电网电量信息及用电信息,及时分析当前负荷缺口、线损、谐波、无功功率、供电情况,进行负荷管理、线损管理、电能质量管理、防窃电等有效措施;
[0099] 三、工作原理
[0100] 为实现上述目的,本发明采用如下技术方案。
[0101] 智能配电终端采用模块化硬件设计和分层面向对象软件设计。采用按功能需求、可兼容和扩展的设计思想对硬件模块进行划分,如图1所示。硬件由配变监测基本硬件、无功补偿基本硬件、分布式电源接入和储能监测基本硬件、继电保护基本硬件和公共硬件等组成。硬件平台以高速双核处理芯片OMAP和高速串行总线16作为核心技术,包含了大容量的程序FLASH、RAM、I/O接口、IIC、SPI, SD接口等资源。硬件平台基于高速串行总线16扩展板件,简化了硬件的复杂程度,提高了硬件的灵活性和可靠性。
[0102] 终端软件总体设计采用分层设计的思想。软件总体架构分为数据层21、过程层22和应用层23。数据层21是终端实现功能的基础,实现对系统运行的各种数据的采集。过程层22负责管理终端运行时的系统资源,并进行任务调度以及任务间数据信息传递。应用层23是指按照终端实际应用要求,实现相应的应用功能,如通信协议管理、人机界面、数据采集、数据输出等。终端软件总体架构如图2所示。
[0103] 本装置考虑与配变监测、台区集中器、无功补偿装置、电能质量监测装置等设备的功能融合,并结合智能配电网的建设需求,集成状态监测、分布式电源及储能接入监测、需求侧管理和继电保护等新的功能。装置实现的功能如图3所示。
[0104] 随着IEC61850技术的逐渐成熟和广泛应用,其技术和方法逐渐推广至变电站自动化以外的其他应用领域。本装置采用了 IEC61850的技术和方法对智能配电终端通信进行建模,规范配电终端的数据接口、通信方式、信息交换服务与通信方式间的映射关系,实现了信息的标准化传输。其具体的信息建模如下:
[0105] 将装置分为3个逻辑设备(LD),LDl主要完成常规SCADA功能,实现遥信、遥测、遥控;LD2主要完成保护和故障检测功能;LD3主要完成智能电源模块管理。每个逻辑设备都包含LLNO和LPHD。LLNO包含物理装置IED的相关信息、控制IED自检等;LPDH为物理装置的公共信息建模,如铭牌信息、装置自检结果等。[0107]
Figure CN103023149AD00111
[0108] 表I智能配电终端信息模型
[0109] 配电终端的信息交换包括主站与终端、终端与终端、终端与过程层22设备电流互感器、电压互感器、开关、配变等的信息交换。在IEC61850中,主要由客户/服务器模型、面向变电站事件的通用对象(GOOSE)模型、采样值传输模型、时间同步模型等实现配电终端的信息交换。
[0110] 按照IEC61850的标准,将配电终端用到的信息交换服务映射到具体的通信方式。
[0111] ①客户/服务器模型,映射到制造业报文规范MMS (Manufacturing MessageSpecification)或者 IEC60870-5-101 / 104 上实现。
[0112] ②GOOSE报文,参照IEC61850-8-1直接映射到IS0/IEC 8802-3以太网数据链路层。
[0113] ③采用值传输,参照IEC61850-9-2进行映射。
[0114] ④时间同步采用简单网络时间协议(SNTP )进行映射。
[0115] 另外,装置采用IEC61850-6标准的自描述功能,取代远动协议点表的人工配置和修改工作。自描述I⑶文件由硬件编码器自动生成,配电主站通过FTP方式获取智能配电终端的ICD文件,从中解析出三遥信息表和网络拓扑信息,配电主站SCADA系统可据此实现前置协议点表和图库的自动生成功能。配电自动化终端的自描述功能可有效地提高现场施工的调试效率,将以往远动协议点表的“逐点对试”简化为“抽点验证”,也便于配电自动化系统或设备升级改造后的快速恢复运行,其自描述文件还可以作为主站与厂站间信息传递正确性的责任界定依据。
[0116] 效果汇总:
[0117] 本发明提出的基于IEC61850标准的新型配电智能终端,实现了目前智能配电网对终端功能的基本要求,模块化的设计满足了扩展不同功能的需求,通过采用IEC61850标准,规范了装置间的通信协议,对推动智能配电终端在开放性、扩展型、互操作性方面起到很大的促进作用。装置的应用实现了更广阔的配电网监测,体现了管理效益和经济效益,建立了更加可靠、灵活的配电网通信体系。项目将在智能配电终端领域开展更为深入的研究,并相继开展智能配电终端的调试及试运行等相关工作,为智能配电网的建设积累更多的经验。[0118] 本发明实施例提出的基于IEC61850标准的配电智能终端,实现了目前智能配电网对终端功能的基本要求,模块化的设计满足了扩展不同功能的需求,通过采用IEC61850标准,规范了装置间的通信协议,对推动智能配电终端在开放性、扩展型、互操作性方面起到很大的促进作用,该配电智能终端应用实现了更广阔的配电网监测,体现了管理效益和经济效益,建立了更加可靠、灵活的配电网通信体系,具有较强的推广与应用价值。
[0119] 以上仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1. 一种基于IEC61850标准的智能配电终端,其特征在于,该智能配电终端包括: 双核数据处理板件,与人机界面、站级通信、IED通信输入输出通道相连接,用于将多路渠道获取的信息进行快速综合处理; 模拟量采集板件,与模拟量输入输出通道相连接,用于控制并实现对模拟量信息的采集处理; 遥信板件,与遥信量输入输出通道相连接,用于处理远程传递信息,诸如开关位置或阀门位置等此类状态信息; 遥控板件,与开出信号通道相连接,用于实现对远程信息的控制和处理; 电源类模块,与装置电源相连接,用于实现对储能元件的控制,为相应的部件提供电倉泛; 高速串行总线,与所述双核数据处理板件、模拟量采集板件、遥信板件、遥控板件及电源类模块相连接,用于实现双核数据处理板件、模拟量采集板件、遥信板件、遥控板件及电源类模块信息交互与传递。
2.如权利要求1所述的智能配电终端,其特征在于,所述高速串行总线通过高速总线接口与所述双核数据处理板件、模拟量采集板件、遥信板件、遥控板件及电源类模块相连接。
3. 一种基于IEC61850标准的智能配电系统,其特征在于,该智能配电系统包括: 数据层,包含数据获取功能模块、数据筛选功能模块、数据存储功能模块,用于采集各种运行数据; 过程层,包含任务调度功能模块及信息传递功能模块,用于管理终端运行时的系统资源,并进行任务调度以及任务间数据信息传递; 应用层,包含人机界面功能模块及通信接口功能模块,用于按照终端实际应用要求,实现相应的应用功能。
4.如权利要求3所述的智能配电系统,其特征在于,该智能配电系统设置的功能模块包括: 配电监测功能模块,用于实现对系统的配电信息实时采集及控制处理; 状态监测功能模块,用于实现开关状态、接地刀闸位置状态量采集;实现配电设备温度、直流电源、电缆头温度、SF6气体、水位、火灾、环境温度状态量的在线监测; 电能质量监测功能模块,用于实现对I〜50次谐波分量计算;三相不平衡度的分析计算,具有电能质量监测数据记录本地存储功能,电能质量事件触发的波形记录功能; 故障判断功能模块,用于通过采集线路的电压、电流量,提供零序过电压、零序过电流、线路过负荷、线路三相过电流检测功能;根据采集到的电流大小及设置的定值自动快速判别线路是否发生故障,区分故障电流方向、识别单相接地或相间短路故障,并将故障信息和性质及时主动上报给配电自动化系统; 无功补偿功能模块,用于实现实时无功动态响应,具备多种投切控制方式,可根据系统特点配置为前馈或反馈控制模型,并可兼顾谐波滤波控制;对电容单元容量进行灵活设置,并对电容器组状态进行实时监测,当系统电压出现过压、欠压、缺相情况时,对电容器进行闭锁保护;还可对无功补偿电容的投切动作、开关机各种事件进行记录,并打以时标; 继电保护功能模块,针对每条出线设计有过负荷、过电流、零序电压、零序电流集中继电保护功能,过电流保护同时具有低压闭锁和重合闸功能,当出线发生单相接地或短路故障时,能快速判别并跳相应断路器,切除故障线路;具有一次重合闸功能,瞬时性故障时通过配置重合闸功能,可快速排除故障,并恢复全线路供电; 分布式电源接入监测及储能装置监测功能模块,具有接入设备影响分析、接入设备故障诊断、隔离控制功能,具有远程有线/无线通讯功能及设备间的拉手信息通报功能,确定最佳切换组合及分布式电源最优配置类型及配置容量,解决用电高峰时段刚性电力供应不足问题,改善由于切换控制和接入过程对智能配电网造成的冲击扰动; 需求侧管理功能模块,通过采集配电线路、配电变压器、电力大用户的用电信息和电网数据,完成电能量数据的准确采集和抄收,并对数据进行准确计算、统计、分析,在此基础上辅助系统主站准确分析出购电侦彳、供电侦彳、售电侧、用电侧的电网电量信息及用电信息,及时分析当前负荷缺□、线损、谐波、无功功率、供电情况,进行负荷管理、线损管理、电能质量管理、防窃电的有效措施。
5.如权利要求3所述的智能配电系统,其特征在于,该智能配电系统采用了 IEC61850的技术和方法对智能配电终端通信进行建模,规范配电终端的数据接口、通信方式、信息交换服务与通信方式间的映射关系,实现信息的标准化传输; 1)信息建模 分为3个逻辑设备(LD),LDl主要完成常规SCADA功能,实现遥信、遥测、遥控;LD2主要完成保护和故障检测功能;LD3主要完成智能电源模块管理,每个逻辑设备都包含LLNO和LPHD,LLNO包含物理装置IED的相关信息、控制IED自检;LPDH为物理装置的公共信息建模; 2)信息交换 信息交换包括主站与终端、终端与终端、终端与过程层设备电流互感器、电压互感器、开关、配变的信息交换,在IEC61850中,主要由客户/服务器模型、面向变电站事件的通用对象(GOOSE)模型、采样值传输模型、时间同步模型实现配电终端的信息交换; 3)服务映射 按照IEC61850的标准,将配电终端用到的信息交换服务映射到具体的通信方式; ①客户/服务器模型,映射到制造业报文规范丽S (Manufacturing MessageSpecification)或者 IEC60870-5-101 / 104 上实现; ②GOOSE报文,参照IEC61850-8-1直接映射到IS0/IEC 8802-3以太网数据链路层; ③采用值传输,参照IEC61850-9-2进行映射; ④时间同步采用简单网络时间协议(SNTP)进行映射; 另外,采用IEC61850-6标准的自描述功能,取代远动协议点表的人工配置和修改工作,自描述ICD文件由硬件编码器自动生成,配电主站通过FTP方式获取智能配电终端的ICD文件,从中解析出三遥信息表和网络拓扑信息,配电主站SCADA系统可据此实现前置协议点表和图库的自动生成功能,将以往远动协议点表的“逐点对试”简化为“抽点验证”。
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