CN103269125B - 一种智能变电站二次设备多功能集成配置平台系统 - Google Patents
一种智能变电站二次设备多功能集成配置平台系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种智能变电站二次设备多功能集成配置平台系统，包括采样接口独立配置模块，变电站逻辑组态配置模块，IEC 61850工程配置模块，SV采样值发送配置模块和包含模拟量和光纤接口模块、常规IO及操作箱接口模块、保护测控逻辑功能模块、站控层MMS服务模块、GOOSE通讯服务模块、SV采样值发送服务模块的数字式继电保护设备平台，本发明可用于智能变电站内，实现独立的保护及测控装置、合并单元装置、智能单元装置功能以及二合一或多合一功能装置，实现了变电站内二次设备功能与工程配置的集成，简化了站内设备配置，优化了智能变电站网络结构，有效提高了整个系统运行的可靠性和工程设计、调试效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能变电站二次设备多功能集成配置平台系统，属于电力系统智能变电站技术领域。
背景技术
根据IEC 61850变电站通信网络和系统系列标准和国家电网公司智能电网建设相关标准，变电站智能化建设主要包括以下几个方面：IEC 61850标准；网络通信技术；电子式互感器及合并单元的应用；智能断路器技术。
变电站内二次设备如保护测控装置、合并单元、智能单元装置统一按照IEC 61850标准建模，分层构架组建，实现各设备的功能。
在智能变电站内，一般采用电子式互感器+合并单元方式或就地数字化的方式进行模拟量的数字化采集和信号传输。对于GIS/AIS/PASS结构的断路器间隔，可直接使用带CT/PT模拟量接口的合并单元就地实现电压电流量的采集，这种方法成本较低、实现简洁，可靠性较高，无传统长信号电缆的二次负载、回路压降、开路短路等问题，采样精确度也得到了提升。
由于当前智能断路器技术尚不成熟，且成本较高，现阶段一般采用在断路器侧加装智能单元设备的方法，实现断路器遥信信号的采集和开关智能控制，从而实现断路器智能化。
因此，采用合并单元和智能单元装置进行数字化采集，通过过程层采样值网络或专用GOOSE网络，无需增加设备即可以方便的实现信息复用和跨间隔的信息采集，各设备间资源共享，利用率高。对于单个开关间隔，如采用合并单元、智能单元功能分开的装置，站内设备数量较多，安装也调试不便，变电站建设及后期检修、维护成本高，安全性和可靠性相对较低。
另外，低电压等级的保护测控装置接口与合并单元、智能单元基本相同，实现的软硬件平台构架完全可以通用，可采用统一的软硬件平台实现其功能。由于智能变电站现场应用需求灵活多变，采用统一的软硬件平台则无需更换硬件即可实现装置的升级和功能扩展，一定程度上可以简化站内二次设备的设备配置种类和数量，优化站内网络结构，实现二次设备的平台标准化和功能通用化，适用于变电站各种复杂功能的混合应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种通用的智能变电站二次设备多功能集成配置平台系统，实现保护测控、合并单元、智能单元功能的统一平台配置和多功能的有效集成，以简化站内设备配置种类和数量，方便智能变电站工程设计、实施和升级改造难度，提高变电站工程调试和检修维护效率。
为实现上述发明目的，本发明是采取以下的技术方案实现:
一种智能变电站二次设备多功能集成配置平台系统，包括
数字式继电保护设备平台：提供一个通用的嵌入式软硬件平台，具备相应的软硬件接口，与各配置模块功能配合，单装置即可集成实现可配置的保护测控装置、合并单元装置、智能单元装置或者多合一装置功能，实现变电站二次设备功能的集中配置和管理；
采样接口独立配置模块：具备按模拟量信号或数字采样值通道定义选择并进行设备所需的电压电流量数据接口配置功能，独立于保护测控功能配置，可同时支持多达48路模拟量的数据同步采集输入，完成备自投、多侧后备保护的多数据输入的设备功能需求；
变电站逻辑组态配置模块：对设备的输入输出信号进行定义，用户进行全过程配置，根据输入系统的开关量信号、电压电流采样值信号，完成变电站现场用户定制的保护、测控、故障录波各种功能需求；
IEC 61850工程配置模块：根据现场保护、测控逻辑组态要求，自动生成符合IEC 61850标准的设备MMS相关配置，提供给站控层MMS服务模块使用;以GOOSE虚端子形式映射关联，生成设备所需的GOOSE收发通讯配置文件，提供给GOOSE通讯服务模块使用；
SV采样值发送配置模块：无需进行底层驱动更改，兼容支持IEC 61850-9-1点对点/9-2点对点/9-2采样值组网功能，根据用户应用的要求直接进行规约切换，实现不同采样速率、应用标识、MAC地址、通道数据的功能定义和配置。
前述的数字式继电保护设备平台包括：主CPU，模拟量和光纤接口模块，常规IO及操作箱接口模块，保护测控逻辑功能模块，站控层MMS服务模块，GOOSE通讯服务模块，SV采样值发送服务模块，所述模拟量和光纤接口模块的输出端与主PU相连接，所述常规IO及操作箱接口模块与保护测控逻辑功能模块相连接，所述保护测控逻辑功能模块与主CPU相连接，所述主CPU的输出端分别连接站控层MMS服务模块和SV采样值发送服务模块，所述站控层MMS服务模块与站控层以太网接口相连接，所述SV采样值发送服务模块与过程层以太网接口相连接，所述主CPU还与GOOSE通讯服务模块相连接，所述GOOSE通讯服务模块与过程层以太网接口相连接。
前述的模拟量和光纤接口模块与采样接口独立配置模块配合，支持多达48路模拟量接入，实现采样值数据的接收和提取计算。
前述的常规IO及操作箱接口模块提供给保护测控逻辑功能模块使用，或者实现智能单元功能和实现传统开关量的接收和开关间隔的智能控制。
前述的保护测控逻辑功能模块与变电站逻辑组态配置模块和IEC 61850工程配置模块配合，实现基于传统开关量/GOOSE开关量、传统模拟量/数字式采样值的用户可定制的保护、测控逻辑功能。
前述的站控层MMS服务模块与变电站逻辑组态配置模块和IEC 61850工程配置模块配合，实现系统基于MMS的四遥信息上传功能。
前述的GOOSE通讯服务模块与变电站逻辑组态配置模块和IEC 61850工程配置模块配合，支持多路过程层光纤端口，可按端口实现GOOSE信号的信号接收--内部映射--数据处理--发送映射—信号发送的全过程配置，实现定制的保护、测控功能或智能单元功能。
前述的SV采样值发送服务模块与SV采样值发送配置模块配合，支持多路过程层光纤端口，采样值数据可按端口进行配置，实现基于IEC 61850-9-1点对点/9-2点对点/9-2采样值组网功能的采样值报文的高精度时间间隔、低抖动延时的发送。
本发明的有益效果是：本发明设计了一种智能变电站二次设备多功能集成配置平台系统，可用于智能变电站内单装置实现独立的保护测控、合并单元、智能单元功能或者集成实现多功能合一设备配置，以简化站内设备配置种类和数量，方便智能变电站工程设计、实施和升级改造难度，提高变电站工程调试和检修维护效率。本发明为目前智能变电站内保护测控、合并单元、智能单元装置种类众多且配置分散，功能集成度低的问题提供了一种便捷有效的解决方案。
附图说明
图1为本发明智能变电站二次设备多功能集成配置平台系统的功能结构框图；
图2是本发明智能变电站二次设备多功能集成配置平台系统在智能变电站中应用示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明作具体的说明。
图1是本发明智能变电站二次设备多功能集成配置平台系统的功能结构框图。
如图1所示，本发明的智能变电站二次设备多功能集成配置平台系统主要包括采样接口独立配置模块，变电站逻辑组态配置模块，IEC 61850工程配置模块，SV采样值发送配置模块和数字式继电保护设备平台。
其中，采样接口独立配置模块，具备按模拟量信号或数字采样值通道定义选择并进行设备所需的电压电流量数据接口配置功能，独立于保护测控功能配置，可同时支持多达48路模拟量的数据同步采集输入，完成备自投、多侧后备保护的多数据输入的设备功能需求；
变电站逻辑组态配置模块，对设备的输入输出信号进行定义，用户进行全过程配置，根据输入系统的开关量信号、电压电流采样值信号，完成变电站现场用户定制的保护、测控、故障录波各种功能需求；
IEC 61850工程配置模块，根据现场保护、测控逻辑组态要求，自动生成符合IEC 61850标准的设备MMS相关配置，提供给站控层MMS服务模块使用;以GOOSE虚端子形式映射关联，生成设备所需的GOOSE收发通讯配置文件，提供给GOOSE通讯服务模块使用；
SV采样值发送配置模块，无需进行底层驱动更改，兼容支持IEC 61850-9-1点对点/9-2点对点/9-2采样值组网功能，根据用户应用的要求直接进行规约切换，实现不同采样速率、应用标识、MAC地址、通道数据的功能定义和配置；
数字式继电保护设备平台：提供一个通用的嵌入式软硬件平台，具备相应的软硬件接口，与各配置模块功能配合，单装置即可集成实现可配置的保护测控装置、合并单元装置、智能单元装置或者多合一装置功能，实现变电站二次设备功能的集中配置和管理，包括：主CPU，模拟量和光纤接口模块，常规IO及操作箱接口模块，保护测控逻辑功能模块，站控层MMS服务模块，GOOSE通讯服务模块，SV采样值发送服务模块，其中，模拟量和光纤接口模块的输出端与主PU相连接，常规IO及操作箱接口模块与保护测控逻辑功能模块相连接，保护测控逻辑功能模块与主CPU相连接，主CPU的输出端分别连接站控层MMS服务模块和SV采样值发送服务模块，站控层MMS服务模块与站控层以太网接口相连接，SV采样值发送服务模块与过程层以太网接口相连接，主CPU还与GOOSE通讯服务模块相连接，GOOSE通讯服务模块与过程层以太网接口相连接。
模拟量和光纤接口模块与采样接口独立配置模块配合，支持多达48路模拟量接入，实现采样值数据的接收和提取计算。
常规IO及操作箱接口模块提供给保护测控逻辑功能模块使用，或者实现智能单元功能和实现传统开关量的接收和开关间隔的智能控制。
保护测控逻辑功能模块与变电站逻辑组态配置模块和IEC 61850工程配置模块配合，实现基于传统开关量/GOOSE开关量、传统模拟量/数字式采样值的用户可定制的保护、测控逻辑功能。。
站控层MMS服务模块与变电站逻辑组态配置模块和IEC 61850工程配置模块配合，实现系统基于MMS的四遥信息上传功能。
GOOSE通讯服务模块与变电站逻辑组态配置模块和IEC 61850工程配置模块配合，支持多路过程层光纤端口，可按端口实现GOOSE信号的信号接收--内部映射--数据处理--发送映射—信号发送的全过程配置，实现定制的保护、测控功能或智能单元功能。
SV采样值发送服务模块与SV采样值发送配置模块配合，支持多路过程层光纤端口，采样值数据可按端口进行配置，实现基于IEC 61850-9-1点对点/9-2点对点/9-2采样值组网功能的采样值报文的高精度时间间隔、低抖动延时的发送。
本发明的数字式继电保护设备平台中的保护测控逻辑功能模块，站控层MMS服务模块，GOOSE通讯服务模块分别与系统的变电站逻辑组态配置模块和IEC 61850工程配置模块配合，采集传统开关量/GOOSE开关量、以及传统模拟量/数字式采样值等信息，实现定制的保护测控功能，并实现基于MMS的变电站“四遥”信息上传功能以及与SCADA系统的IEC 61850通讯。
通过常规IO及操作箱接口模块，变电站逻辑组态配置模块，IEC 61850工程配置模块，GOOSE通讯服务模块配合，严格按GOOSE报文形式进行传输实现开关量的采集与智能控制，完成可定制的智能单元功能。
通过模拟量和光纤接口模块与采样接口独立配置模块配合，实现电压电流量的同步采集，通过SV采样值发送服务模块与SV采样值发送配置模块配合，实现基于IEC 61850-9-1点对点/9-2点对点/9-2采样值组网的采样值报文发送，从而完成可定制的合并单元功能。
图2是本发明智能变电站二次设备多功能集成配置平台系统在智能变电站中应用示意图。
如图2所示，系统主要包括合并单元功能模块、智能单元功能模块和保护测控逻辑功能模块三部分，系统与硬件功能板件相连接，一方面通过CT/PT模拟量板或数字量采集接口采集电压电流等电量信号，提供给保护测控逻辑功能模块和合并单元功能模块使用；另一方面通过模拟操作箱板、开关量输入板、开关量输出板等板件采集开关状态等遥信信息，并执行保护跳合闸、遥控分合闸命令，实现保护测控及智能单元功能。系统具有多路以太网通讯接口，可通过站控层以太网网络，基于MMS通讯规约与变电站的数据采集与监视控制系统（SCADA）进行通讯，也可通过过程层以太网网络，用光纤点对点或者交换机网络方式与其它二次设备间进行GOOSE遥信、SV采样值等报文数据的通讯。
上述实施例不以任何形式限定本发明，凡采取等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种智能变电站二次设备多功能集成配置平台系统，其特征在于：包括
数字式继电保护设备平台：提供一个通用的嵌入式软硬件平台，具备相应的软硬件接口，与各配置模块功能配合，单装置即可集成实现可配置的保护测控装置、合并单元装置、智能单元装置或者多合一装置功能，实现变电站二次设备功能的集中配置和管理；
采样接口独立配置模块：具备按模拟量信号或数字采样值通道定义选择并进行设备所需的电压电流量数据接口配置功能，独立于保护测控功能配置，可同时支持多达48路模拟量的数据同步采集输入，完成备自投、多侧后备保护的多数据输入的设备功能需求；
变电站逻辑组态配置模块：对设备的输入输出信号进行定义，用户进行全过程配置，根据输入系统的开关量信号、电压电流采样值信号，完成变电站现场用户定制的保护、测控、故障录波各种功能需求；
IEC 61850工程配置模块：根据现场保护、测控逻辑组态要求，自动生成符合IEC 61850标准的设备MMS相关配置，提供给站控层MMS服务模块使用;以GOOSE虚端子形式映射关联，生成设备所需的GOOSE收发通讯配置文件，提供给GOOSE通讯服务模块使用；
SV采样值发送配置模块：无需进行底层驱动更改，兼容支持IEC 61850-9-1点对点/9-2点对点/9-2采样值组网功能，根据用户应用的要求直接进行规约切换，实现不同采样速率、应用标识、MAC地址、通道数据的功能定义和配置；
所述数字式继电保护设备平台包括：主CPU，模拟量和光纤接口模块，常规IO及操作箱接口模块，保护测控逻辑功能模块，站控层MMS服务模块，GOOSE通讯服务模块，SV采样值发送服务模块，所述模拟量和光纤接口模块的输出端与主PU相连接，所述常规IO及操作箱接口模块与保护测控逻辑功能模块相连接，所述保护测控逻辑功能模块与主CPU相连接，所述主CPU的输出端分别连接站控层MMS服务模块和SV采样值发送服务模块，所述站控层MMS服务模块与站控层以太网接口相连接，所述SV采样值发送服务模块与过程层以太网接口相连接，所述主CPU还与GOOSE通讯服务模块相连接，所述GOOSE通讯服务模块与过程层以太网接口相连接。
2.根据权利要求1所述的一种智能变电站二次设备多功能集成配置平台系统，其特征在于：所述模拟量和光纤接口模块与采样接口独立配置模块配合，支持多达48路模拟量接入，实现采样值数据的接收和提取计算。
3. 根据权利要求1所述的一种智能变电站二次设备多功能集成配置平台系统，其特征在于：所述常规IO及操作箱接口模块提供给保护测控逻辑功能模块使用，或者实现智能单元功能，实现传统开关量的接收和开关间隔的智能控制。
4. 根据权利要求1所述的一种智能变电站二次设备多功能集成配置平台系统，其特征在于：所述保护测控逻辑功能模块与变电站逻辑组态配置模块和IEC 61850工程配置模块配合，实现基于传统开关量/GOOSE开关量、传统模拟量/数字式采样值的用户可定制的保护、测控逻辑功能。
5. 根据权利要求1所述的一种智能变电站二次设备多功能集成配置平台系统，其特征在于：所述站控层MMS服务模块与变电站逻辑组态配置模块和IEC 61850工程配置模块配合，实现系统基于MMS的四遥信息上传功能。
6. 根据权利要求1所述的一种智能变电站二次设备多功能集成配置平台系统，其特征在于：所述GOOSE通讯服务模块与变电站逻辑组态配置模块和IEC 61850工程配置模块配合，支持多路过程层光纤端口，可按端口实现GOOSE信号的信号接收--内部映射--数据处理--发送映射—信号发送的全过程配置，实现定制的保护、测控功能或智能单元功能。
7. 根据权利要求1所述的一种智能变电站二次设备多功能集成配置平台系统，其特征在于：所述SV采样值发送服务模块与SV采样值发送配置模块配合，支持多路过程层光纤端口，采样值数据可按端口进行配置，实现基于IEC 61850-9-1点对点/9-2点对点/9-2采样值组网功能的采样值报文的高精度时间间隔、低抖动延时的发送。
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2013
- 2013-05-08 CN CN201310165650.7A patent/CN103269125B/zh active Active
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