CN104135066A - 智能变电站系统 - Google Patents

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Abstract

本发明智能变电站系统包括站控层及通过以太网与站控层连接的测控保护装置，所述测控保护装置包括母线测控保护装置、主变测控保护装置和线路测控保护装置，所述各测控保护装置皆由交换部分和测控保护部分通讯连接形成，所述母线测控保护装置连接有电压互感器、开关及闸刀，所述主变测控保护装置和线路测控保护装置分别连接有电流互感器、开关及闸刀，GOOSE、SV通过主变测控保护装置和线路测控保护装置的交换部分与母线测控保护装置的交换部分连接。将现有的智能变电站系统结构由三层减少为两层，实现测控保护装置之间的GOOSE、SV数据直接交换，避免了因在间隔层和过程层之间设置网络而产生的数据传输延时和拥堵。

Description

智能变电站系统
技术领域
本发明涉及变电站自动化、继电保护领域，尤其是一种智能变电站系统。
背景技术
智能变电站系统结构分为站控层、间隔层及过程层。过程层装置由合并单元和智能终端构成，用于采集电压量、电流量、开关量、控制输出等，间隔层装置为测控、保护或保护测控一体装置，实现模拟量、直流量、开关量、控制输出和继电保护功能。通过对系统结构的分析，过程层装置是数据传输的中间过程，其将中间数据通过以太网传递给间隔层，或将间隔层的控制输出转化为开出信号控制(一次)设备等。
这种结构存在的缺陷有：
第一、系统结构过于复杂。三层设备，两层以太网，使系统的稳定性大大降低，投资费用增加。
第二、数据传输延时或拥堵。以太网交换数据存在延时、拥堵等情况。测控、保护装置等需要的电气量(如有功功率、无功功率、频率、功率因素等)需要同步电压和电流，延时或拥堵将使电压、电流等失去同步，即使解决了同步，也将使间隔层装置的负荷增加或延时增加。
第三、难以满足继电保护快速切除的要求。继电保护需要快速切除故障，以保护系统不受更大影响。但这种结构传输数据的延时性，难以保证继电保护的动作时间。
故，需要一种新的技术方案以解决上述问题。
发明内容
本发明目的是提供一种简化智能变电站系统结构、减少数据传输延时并提高继电保护快速切除故障的特性。
为实现上述发明目的，本发明智能变电站系统采用如下技术方案：
一种智能变电站系统，所述智能变电站系统包括站控层及通过以太网与站控层连接的测控保护装置，所述测控保护装置包括母线测控保护装置、主变测控保护装置和线路测控保护装置，所述各测控保护装置皆由交换部分和测控保护部分组成，所述母线测控保护装置连接有电压互感器、开关及闸刀，所述主变测控保护装置和线路测控保护装置分别连接有电流互感器、开关及闸刀，GOOSE、SV通过主变测控保护装置和线路测控保护装置的交换部分与母线测控保护装置的交换部分连接。
本发明将现有技术中智能变电站的间隔层和过程层融合形成测控保护装置，使智能变电站系统结构由三层减少为两层，并且实现各测控保护装置之间GOOSE、SV数据的直接交换，避免了因在间隔层和过程层之间设置网络而产生的数据传输延时和拥堵，遵循IEC61850传输规范，保障兼容性和互操作性，提高系统的稳定性。
附图说明
图1是本发明智能变电站系统一种实施方式的结构示意图；
图2是本发明智能变电站系统另一实施方式的结构示意图；
图3是本发明测控保护装置的工作原理框图；
图4是现有技术中智能变电站系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
如图1或图2所示，本发明智能变电站系统包括站控层及与站控层连接的测控保护装置。测控保护装置与站控层之间具有以太网。相对于现有技术中具有站控层、过程层和间隔层的现有智能变电站系统，本发明将间隔层和过程层融合形成测控保护装置，使现有的智能变电站的结构由三层减少为两层，避免了数据传输延时和拥堵，实现过程层数据和间隔层数据交换，并实现测控保护装置之间的GOOSE、SV数据直接交换，遵循IEC61850传输规范，保障了网络的兼容性和互操作性，提高了系统的稳定性。
测控保护装置能够同时处理现有技术中过程层和间隔层的数据。测控保护装置包括母线测控保护装置、主变测控保护装置和线路测控保护装置，各测控保护装置皆由交换部分和测控保护部分组成。
结合图3，每个测控保护装置包括CPU板、液晶显示板、电源板、常规互感器采集板、电子式互感器采集板、开关量采集板、直流量采集板、控制输出板、使能输出板、以太网交换板。
CPU板采用单CPU或双CPU芯片的方式，通过总线与各种采集板、输出板连接，并且提供总线或以太网接口与以太网交换板连接，从而进行运算处理或装置管理功能，并能进行继电保护逻辑功能运算。
液晶显示板提供中英文及数字图形的液晶、键盘和指示灯。交换部分与测控保护部分共用CPU板、液晶、键盘和指示灯。
常规互感器采集板用于接收电压、电流模拟量，并经过A/D转换后由CPU进行处理。
电子式互感器采集板用于接收电压、电流模拟量，经通讯解码后由CPU进行处理。
母线测控保护装置连接有电压互感器、开关及闸刀，主变测控保护装置和线路测控保护装置分别连接有电流互感器、开关及闸刀。控制输出板和使能输出板用于提供控制开关刀闸的继电器输出，防误闭锁接点。
以太网交换板具有独立的数据交换总线和交换芯片，其管理功能共享测控保护装置的CPU实现，能够实现数据交换、VLAN和数据优先级传输功能。
基于IEC61850规范或非IEC61850规范，本发明智能变电站系统能够实现SV采集、GOOSE信号、GOOSE跳闸、电能计量和继电保护功能，控制、模拟量和开关量采集、以太网数据交换等功能或其中部分功能。以太网交换板各以太网口之间可以交换以太网数据包，能与其他以太网交换装置等进行组网。
具体说来，本发明智能变电站系统能够实现常规交流互感器数据采集和电子式互感器数据采集。采集到的电压、电流，经处理运算，获得相应的电气量，并可以发送SV量。能实现开关量采集，经处理运算后，转换为GOOSE信号。能够实现控制输出和使能等。能够接收站控层GOOSE命令，控制开关、刀闸等，也能提供其他开出和闭锁功能。能实现两层或三层以太网技术，可以划分VLAN，数据优先级控制，根据现场应用，分别形成GOOSE网络、SV网络、对时网络、站控网络，或根据实际需求，多种网络融合成一种网络。装置的串口管理接口和以太网管理接口可以同时管理测控保护功能和以太网交换功能。交换部分可以与测控保护部分共用液晶显示、键盘、指示灯、人机界面和接口。将合并单元、智能终端等中间数据和原始数据以及电气量运算、继电保护等功能由测控保护装置一并处理。
图1是本发明智能变电站系统的一种实施方式。本实施方式中，GOOSE、SV网络和站控层网络分开组网方式。母线电压需提供给线路、主变等。母线测控保护装置提供12个以太网交换接口。线路、主变等测控装置提供4各个以太网交换接口。母线测控保护装置作为物理连接的汇聚中心，采用星型接法，与线路、主变保护测控装置连接。该种方式的优点是GOOSE、SV不采用独立的网络交换机，实现组网，并且和站控层物理隔离，站控层出现的物理故障、软件故障、网络风暴等，不影响间隔层装置。
图2是本发明智能变电站系统的另一种实施方式。本实施方式中，GOOSE、SV网络和站控层采用共网方式。母线电压需提供给线路、主变等。母线、线路、主变测控保护装置提供4个以太网交换接口，站控层的主网交换机提供48个以太网交换接口，站控层以太网交换机作为物理连接的汇聚中心，可采用星型接法，与母线、线路、主变保护测控装置连接，可采用VLAN划分，将其从逻辑上分隔成MMS、GOOSE、SV等，也可根据主网交换机的负荷承载能力和负荷(规模)情况，逻辑上不用VLAN划分。

Claims (8)

1.一种智能变电站系统，其特征在于：所述智能变电站系统包括站控层及通过以太网与站控层连接的测控保护装置，所述测控保护装置包括母线测控保护装置、主变测控保护装置和线路测控保护装置，所述各测控保护装置皆由交换部分和测控保护部分组成，所述母线测控保护装置连接有电压互感器、开关及闸刀，所述主变测控保护装置和线路测控保护装置分别连接有电流互感器、开关及闸刀，GOOSE、SV通过主变测控保护装置和线路测控保护装置的交换部分与母线测控保护装置的交换部分连接。
2.根据权利要求1所述的智能变电站系统，其特征在于：所述测控保护装置包括CPU板、液晶显示板、电源板、常规互感器采集板、电子式互感器采集板、开关量采集板、直流量采集板、控制输出板、使能输出板和以太网交换板。
3.根据权利要求2所述的智能变电站系统，其特征在于：所述液晶显示板包括液晶、键盘和指示灯。
4.根据权利要求2所述的智能变电站系统，其特征在于：所述交换部分与测控保护部分共用CPU板、液晶、键盘和指示灯。
5.根据权利要求2所述的智能变电站系统，其特征在于：所述CPU板分别与常规互感器采集板、电子式互感器采集板、开关量采集板、直流量采集板以及输出板连接。
6.根据权利要求2所述的智能变电站系统，其特征在于：所述以太网交换板具有独立的数据交换总线和交换芯片。
7.根据权利要求2所述的智能变电站系统，其特征在于：所述以太网交换板的各以太网口之间可以交换以太网数据包。
8.一种智能变电站系统，其特征在于：所述智能变电站系统包括站控层及与站控层连接的测控保护装置，站控层和测控保护装置之间设有以太网，所述测控保护装置包括母线测控保护装置、主变测控保护装置和线路测控保护装置，所述各测控保护装置皆由交换部分和测控保护部分通讯连接形成，各测控保护装置的交换部分通过GOOSE、SV与以太网主网连接，所述母线测控保护装置连接有电压互感器、开关及闸刀，所述主变测控保护装置和线路测控保护装置分别连接有电流互感器、开关及闸刀。
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