CN105207188B - 一种基于无源光纤网络的城市配网广域保护实现方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于无源光纤网络的城市配网广域保护实现方法，包括以下步骤：以无源光纤网络各个环网柜、配电室与主机安装处之间的物理连接；将无源光纤网络接入安装在环网柜或配电室内智能控制终端的ONU插件；将无源光纤网络接入智能控制主机的OLT插件；采用以太无源光网络的同步数据采集方法实现各变电站电气量的同步采样等。本发明的优点和有益效果为：本发明提供了一种在城市配电网内实现广域保护系统的方法，该方法依存于现有的通讯技术、网络技术以及数字化变电站技术，实现了针对城市配电网的保护与控制功能，并且提供了一个实时数据处理平台，为功能方面的进一步扩展提供了基础。

Description

一种基于无源光纤网络的城市配网广域保护实现方法
技术领域
本发明属于电力系统中继电保护领域，特别是电力系统广域保护的实现方法。
背景技术
传统配网自动化系统通常采用分段或反时限过流保护来隔离故障，存在着故障定位不精确，停电范围广，无法接纳分布式新能源大量接入等缺点；由于采用电压就地控制、多次重合方式恢复供电，导致供电恢复时间长、供电可靠性低。
随着计算机处理能力的提高、IEC 61850的推广应用、电力光纤通信网的大量敷设、通信技术快速发展、以及广域差动保护在输电网上的成功研制，现阶段已经具备了在城市配电网中建设基于无源光纤网络的广域保护的物质条件。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种在城市配电网内实现广域保护系统的方法。该系统以专用光纤作为通讯媒介，采用无线光纤网络技术实现配电网内各智能终端设备与智能控制主机之间的连接，智能终端安装在环网柜或配电室，智能控制主机安装在光纤可达的任意室内。其中，智能控制终端内置通过FPGA技术实现ONU插件，智能控制主机内置通过FPGA技术实践的OLT插件。OLT与ONU之间的通信与同步方法见本申请人申请的另一项专利《一种基于以太无源光网络的同步数据采集方法》。终端设备实现环网柜内电压、电流以及开关位置等信息的实时采集，并通过无源光纤网络上传至智能控制主机。智能控制主机通过针对被保护区域内实时同步的电气量，在根据被保护区域的拓扑结构与控制策略，实现针对被保护区域内设备的保护与控制，并将执行命令通过无源光纤网络下传至智能控制终端，由智能控制终端实现针对应开关设备的控制。该方法可广泛使用于不同保护范围的城市配电网系统。
本发明通过以下技术方案实现的：一种基于无源光纤网络的城市配网广域保护实现方法；该方法以无源光纤网络作为通讯媒介，采用《一种基于以太无源光网络的同步数据采集方法》实现各变电站电气量的同步采样，采用IEC 61850通讯规约实现智能控制终端与智能控制主机之间的数据交互。基于实时同步的电气量，该系统可实现针对被保护区域的差动保护、方向过流保护等保护功能；同时基于历史负荷，实现自投切与转供电等控制功能。该方法可广泛使用于不同保护范围的城市配电网系统。该方法的实现步骤如下：
(1).以光纤实现各个环网柜、配电室与主机安装处之间的物理连接。
(2).将无源光纤网络接入安装在环网柜或配电室内智能控制终端的ONU插件；
(3).将无源光纤网络接入智能控制主机的OLT插件；
(4).采用以太无源光网络的同步数据采集方法实现各变电站电气量的同步采样；
(5).采用IEC 61850通讯规约将各智能控制终端的电气量通过无源光纤网络传送给智能控制主机；
(6).智能控制主机对各智能控制终端的电气量进行预处理，包括报文解析、数据重采样等；
(7).智能控制通过被保护区域的拓扑结构，自动实现针对被保护区域的保护与控制功能。如果需要实现针对被保护区域内开关的控制，则通过GOOSE报文向对应智能控制终端发送动作命令，并记录下故障时刻整个系统的故障波形与动作行为；
(8).记录系统运行过程中的各种事件顺序记录(SOE)，并通过后台管理程序进行记录与现实。
本发明以无源光纤网络作为通讯媒介，采用以太无源光网络的同步数据采集方法实现各变电站电气量的同步采样，采用IEC 61850通讯规约实现智能控制终端与智能控制主机之间的数据交互，基于实时同步的采样数据，实现针对被保护区域的保护与控制功能；
其中(4)的“以太无源光网络的同步数据采集方法”是本申请人申请的另一项专利，其主要内容为：OLT不定期地对ONU进行测距得到往返路径时延RTT；OLT产生至少直接或间接包含往返路径时延RTT的同步采样信息，并不定期地将此同步采样信息(如采样时刻Ts、采样周期T、往返路径时延RTT)下发给相应的ONU；ONU依据收到的同步采样信息，产生一个经路径时延补偿后的周期性采样脉冲，再根据此采样脉冲控制数据采集系统来完成数据同步采集。
而IEC 61850是当前电力系统中对变电站自动化的要求而提出的一种通用的通信方式来实现的规约或协议。IEC61850提出了一种公共的通信标准,对设备进行规范化。
本发明的优点和有益效果为：本发明提供了一种在城市配电网内实现广域保护系统的方法，该方法依存于现有的通讯技术、网络技术以及数字化变电站技术，实现了针对城市配电网的保护与控制功能，并且提供了一个实时数据处理平台，为功能方面的进一步扩展提供了基础。
附图说明
图1为广域保护系统实现示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种基于无源光纤网络的城市配网广域保护实现方法；该方法的实现步骤如下：
(1).以无源光纤网络各个环网柜、配电室与主机安装处之间的物理连接。
(2).将无源光纤网络接入安装在环网柜或配电室内智能控制终端的ONU插件；
(3).将无源光纤网络接入智能控制主机的OLT插件；
(4).采用以太无源光网络的同步数据采集方法实现各变电站电气量的同步采样；
(5).采用IEC 61850通讯规约将各智能控制终端的电气量通过无源光纤网络传送给智能控制主机；
(6).智能控制主机对各智能控制终端的电气量进行预处理，包括报文解析、数据重采样等；
(7).智能控制通过被保护区域的拓扑结构，自动实现针对被保护区域的保护与控制功能。如果需要实现针对被保护区域内开关的控制，则通过GOOSE报文向对应智能控制终端发送动作命令，并记录下故障时刻整个系统的故障波形与动作行为；
(8).记录系统运行过程中的各种事件顺序记录(SOE)，并通过后台管理程序进行记录与现实。
其中智能控制终端为本公司研发的一款设备，该设备内置ONU插件，主要实现针对环网柜或配电室内的电气量的同步采样，并实时上传给智能控制主机。并能接收智能控制主机的控制命令，实现针对开关的控制。
其中智能控制主机为本公司研发的一款设备，该设备内置OLT插件，主要实现针对被保护区域内智能控制终端的同步，并实时接收各智能终端上传的电气量，实现针对被保护区域的保护与控制功能，并将控制命令通过GOOSE报文下发给智能控制终端。
其中(4)的“以太无源光网络的同步数据采集方法”是本申请人申请的另一项专利，其主要内容为：OLT不定期地对ONU进行测距得到往返路径时延RTT；OLT产生至少直接或间接包含往返路径时延RTT的同步采样信息，并不定期地将此同步采样信息(如采样时刻Ts、采样周期T、往返路径时延RTT)下发给相应的ONU；ONU依据收到的同步采样信息，产生一个经路径时延补偿后的周期性采样脉冲，再根据此采样脉冲控制数据采集系统来完成数据同步采集。
而IEC 61850是当前电力系统中对变电站自动化的要求而提出的一种通用的通信方式来实现的规约或协议。IEC61850提出了一种公共的通信标准,对设备进行规范化。
本发明方法以无源光纤网络作为通讯媒介，采用以太无源光网络的同步数据采集方法实现各变电站电气量的同步采样，采用IEC 61850通讯规约实现智能控制终端与智能控制主机之间的数据交互。基于实时同步的电气量，该系统可实现针对被保护区域的差动保护、方向过流保护等保护功能；同时基于历史负荷，实现自投切与转供电等控制功能。该方法可广泛使用于不同保护范围的城市配电网系统。

Claims (1)

1.一种基于无源光纤网络的城市配网广域保护实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1).以无源光纤网络作为各个环网柜、配电室与主机安装处之间的物理连接；
(2).将无源光纤网络接入安装在环网柜或配电室内智能控制终端的ONU插件；
(3).将无源光纤网络接入智能控制主机的OLT插件；
(4).采用以太无源光网络的同步数据采集方法实现各变电站电气量的同步采样；
(5).采用IEC 61850通讯规约将各智能控制终端的电气量通过无源光纤网络传送给智能控制主机；
(6).智能控制主机对各智能控制终端的电气量进行预处理，包括报文解析、数据重采样；
(7).智能控制主机通过被保护区域的拓扑结构，自动实现针对被保护区域的保护与控制功能；如果需要实现针对被保护区域内开关的控制，则通过GOOSE报文向对应智能控制终端发送动作命令，并记录下故障时刻整个系统的故障波形与动作行为；
(8).记录系统运行过程中的各种事件顺序记录，并通过后台管理程序进行记录与显示。
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