CN105305632A - 一种变电站故障选线装置的iec61850信息表示方法 - Google Patents

一种变电站故障选线装置的iec61850信息表示方法 Download PDF

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Abstract

一种变电站故障选线装置的IEC?61850信息表示方法,将选线装置分为选线功能、测量功能、故障录波功能和开出功能,选线装置在IEC?61850标准中作为一个服务器,支持客户端/服务器端的MMS通信,服务器中的逻辑设备根据选线装置功能分为选线逻辑设备、测量逻辑设备、故障录波逻辑设备和开出逻辑设备。每个逻辑设备含有若干个同类功能的逻辑节点、一个逻辑节点零LLN0和一个物理装置信息逻辑节点LPHD。自定义故障选线逻辑节点RFLS,扩展电流测量逻辑节点MMXU。故障选线逻辑节点RFLS、测量逻辑节点MMXU、扰动逻辑节点RDRE都按照母线段来划分。本发明具有逻辑节点数目少、通信效率高等优点。

Description

一种变电站故障选线装置的IEC61850信息表示方法
技术领域
[0001] 本发明涉及电力系统配电线路故障诊断技术领域,尤其是一种适用于66kV及以 下电压等级的非有效接地系统的智能变电站单相接地故障选线装置以母线为描述对象的 IEC61850信息表示方法。
背景技术
[0002] 随着光电技术、网络通信技术、信息技术等在变电站内应用的不断发展,大范围建 设基于IEC61850标准的智能变电站将成为现实。电力系统根据中性点接地方式分为有效 接地系统和非有效接地系统,我国66kV及以下电压等级的配电网均为非有效接地系统。单 相接地故障是配电网中发生概率最高的故障类型,及时准确地选出故障线路,对保障电力 系统的安全稳定和经济运行具有重要意义。故障选线作为配电网自动化中的一项重要功 能,也应在智能变电站中实现。由于单相接地故障选线技术需要利用该段母线下所有线路 的零序电流和该母线的三相电压、零序电压,不同于继电保护装置只需要单个间隔的数据, 具有监控间隔多、数据通信量大、各间隔采样同步等问题。而且IEC61850标准没有对故障 选线功能模型做出明确规定,各厂家对规约的理解不同,为了满足自身要求而在标准基础 上进行各自的扩展,导致各厂家的设备与后台系统并不完全兼容,无法实现IEC61850标 准要求的互操作性。因此需要建立一种智能变电站单相接地故障选线装置以母线为描述对 象的IEC61850信息表示方法。
发明内容
[0003] 本发明目的在于提供一种逻辑节点数目少、通信效率高的变电站故障选线装置的 IEC61850信息表示方法。
[0004] 为实现上述目的,采用了以下技术方案:本发明主要包括单相接地故障选线装置、 进线、母线以及出线,所述选线装置在IEC61850标准中作为一个服务器使用,根据IEC 61850标准,该服务器包括逻辑设备部分、关联模型部分、时间同步服务部分和文件传输服 务部分并且支持客户端/服务器端的MMS通信;
[0005] 其中,逻辑设备部分根据选线装置功能分为选线逻辑设备、测量逻辑设备、故障录 波逻辑设备和开出逻辑设备;
[0006] 关联模型部分用于在不同的装置之间建立并保持通信链接的机制;
[0007] 时间同步服务部分用于传输对时信息,为报告服务和同步采样提供时标;
[0008] 文件传输服务部分提供文件的传输方法;
[0009] 在每段母线上分别建立一个故障选线功能逻辑节点、一个电压测量功能逻辑节 点、一个电流测量功能逻辑节点和一个扰动功能逻辑节点;选线装置建立两个通用过程逻 辑节点;将所有母线上的故障选线功能逻辑节点划分到选线逻辑设备,将所有母线上的电 压测量功能逻辑节点和电流测量功能逻辑节点划分到测量逻辑设备,将所有母线上的扰动 功能逻辑节点划分到故障录波逻辑设备,将通用过程逻辑节点划分到开出逻辑设备。
[0010] 选线装置包含的逻辑设备及每个逻辑设备包含的逻辑节点见表1。
[0011] 表 1
[0012]
Figure CN105305632AD00051
[0013]
Figure CN105305632AD00061
[0014] 进一步的,逻辑设备部分根据选线装置功能分为选线逻辑设备、测量逻辑设备、故 障录波逻辑设备和开出逻辑设备;
[0015] (1)选线逻辑设备包括故障选线功能逻辑节点RFLS、逻辑节点零LLN0和物理装置 信息逻辑节点LPHD;故障选线功能逻辑节点RFLS为根据IEC61850对信息模型的定义,自 定义形成;选线逻辑设备的功能是为单相接地故障选线;
[0016] 故障选线功能逻辑节点按照母线段来划分,每段母线分别建立一个故障选线功能 逻辑节点;故障发生时,通过线路零序电流、母线三相电压和零序电压判断出故障类型和故 障线路编号或名称。
[0017] 故障类型包括:铁磁谐振、PT断线和接地故障;判断过程需知道母线以及线路相 关参数如启动电压、接地方式、母线电压和线路数量等;依IEC61850-7-4标准,命名故障 选线逻辑节点为RFLS,它包含3类信息:基本逻辑节点信息、状态信息、定值信息;故障选线 功能逻辑节点RFLS数据描述见表2,RFLS中的数据用于描述故障选线逻辑节点的具体功 能,数据对象的属性是该数据所属的公共数据类,其中INC为可控的整数状态、INS为整数 状态、LPL为逻辑节点铭牌、ACD为方向保护激活信息、ACT为保护激活信息、ASG为模拟定 值、DPL为设备铭牌、ING为整数状态定值、SPS为单点状态信息。
[0018]表 2
[0019]
[0020]
Figure CN105305632AD00071
[0021] (2)测量逻辑设备包括测量功能逻辑节点MMXU、逻辑节点零LLN0和物理装置信息 逻辑节点LPHD;测量功能逻辑节点用于计算三相系统中的电流、电压,分别建立电压测量 功能逻辑节点MMXU_U和电流测量功能逻辑节点MMXU_I;测量逻辑设备的功能是测量母线 三相电压、出线零序电流;
[0022] 电压测量功能逻辑节点MMXUJJ数据描述见表3。电压测量功能逻辑节点数据为三 相相电压数据,零序电压用三相相电压合成得到。表中数据对象的属性是该数据所属的公 共数据类,其中WYE为三相系统中相对地的测量值。
[0023]表 3
[0024]
Figure CN105305632AD00081
[0025] 电流测量功能逻辑节点MMXU_I数据包含该段母线下所有出线的零序电流。将该 段母线下所有出线的零序电流整合到一个节点内,并省去三相电流数据。扩展后的电流测 量功能逻辑节点MMXU_I数据描述见表4。表中数据对象的属性是该数据所属的公共数据 类,其中WYE为三相系统中相对地的测量值,这里省去标准中规定可选的phsA、phsB、phsC 数据属性,只保留neut数据属性。
[0026]表 4
[0027]
Figure CN105305632AD00082
[0028] (3)故障录波逻辑设备包括扰动功能逻辑节点RDRE、逻辑节点零LLN0和物理装置 信息逻辑节点LPHD;故障录波逻辑设备的功能是记录故障波形;选线装置的录波格式应符 合IEC60255-24规定的电力系统瞬态数据交换IEEE标准格式,录波文件存储于\COMTRADE文件目录中,录波文件名称为:选线装置_故障录波_故障序号_故障时间。完成录波后, 扰动功能逻辑节点记录故障序号和录波完成信号。扰动功能逻辑节点RDRE数据描述见表 5〇
[0029]表 5
[0030]
[0031]
Figure CN105305632AD00091
[0032] (4)开出逻辑设备包括通用过程逻辑节点GGI0、逻辑节点零LLN0和物理装置信息 逻辑节点LPHD ;开出逻辑设备的功能是发送装置告警信号和接地告警信号;所述选线装置 建立两个通用过程逻辑节点,通用过程逻辑节点GGI01为公共告警,包括装置异常、定值区 号不一致等装置状态告警;通用过程逻辑节点GGI02为故障告警,每条线路对应一个报警 信号。GGI01和GGI02状态信息只包含Aim。通用过程逻辑节点GGI01和GGI02的数据描 述分别见表6和表7。
[0033]表6
[0034]
Figure CN105305632AD00092
[0035]表7
[0036]
[0037]
Figure CN105305632AD00101
[0038] 逻辑节点零LLN0主要存放自身基本逻辑节点信息。逻辑节点零LLN0数据描述见 表8。LLN0中的数据用于描述逻辑节点零的具体功能,数据对象的属性是该数据所属的公 共数据类,其中INC为可控的整数状态、INS为整数状态、LPL为逻辑节点铭牌、SPS为单点 状态信息、SPC为可控的单点。
[0039] 表 8
[0040]
Figure CN105305632AD00102
[0041] 物理装置信息逻辑节点LPHD存放着所述逻辑设备的物理装置本身相关的信息。 如:铭牌信息、装置自检结果等。物理装置信息逻辑节点LPHD数据描述见表9。LPHD中的 数据用于描述物理装置信息逻辑节点的具体功能,数据对象的属性是该数据所属的公共数 据类,其中DPL为设备铭牌。
[0042] 表 9
[0043]
Figure CN105305632AD00111
[0044] 与现有技术相比,本发明具有如下优点:
[0045] 1、按照本发明方法开发的故障选线装置能完成选线和报警功能,可以显示接地线 路或母线编号(名称)和接地相别,实现信号采集功能、通信功能、闭锁告警功能、同步对时 功能以及自诊断功能等。
[0046] 2、减少了选线装置逻辑节点数目,精简了电流测量功能逻辑节点数据,提高了通 信效率,在非有效接地系统中具有很好的应用前景。
附图说明
[0047] 图1是10kV单母线分段的非有效接地系统示意图。
具体实施方式
[0048] 下面结合附图对本发明做进一步说明:
[0049] 图1为单母线分段接线形式,母线I有3条出线,线路编号分别为11、12、13,母线 II有2条出线,线路编号分别为21、22,中性点不接地。
[0050] 对选线装置的功能进行分解,将选线装置划分为4个功能:
[0051] 1)选线功能:单相接地故障选线;
[0052] 2)测量功能:测量母线三相电压、出线零序电流;
[0053] 3)故障录波功能:记录故障波形;
[0054] 4)开出功能:发送装置告警信号和接地告警信号。
[0055] 将选线装置看作一个服务器,包括逻辑设备部分、关联模型部分、时间同步服务部 分和文件传输服务部分。其中逻辑设备部分根据选线装置功能分为选线逻辑设备、测量逻 辑设备、故障录波逻辑设备和开出逻辑设备;关联模型部分用于在不同的装置之间建立并 保持通信链接的机制;时间同步服务部分用于传输对时信息,为报告服务和同步采样提供 时标;文件传输服务部分提供文件的传输方法。该服务器支持客户端/服务器端的MMS通 {目。
[0056] (1)选线逻辑设备包括故障选线功能逻辑节点RFLS、逻辑节点零LLN0和物理装置 信息逻辑节点LPHD。
[0057] 故障选线功能逻辑节点按照两段母线划分,每段母线分别建立一个故障选线功能 逻辑节点。
[0058] 其中基本逻辑节点信息中模式Mod定义为0,性能Beh定义为0,健康状况Health 定义为〇,铭牌NamPlt为RFLS;
[0059] 状态信息中启动Str含有5种信息:是否发生接地故障,用T或F表示;故障点距 离,默认为0 ;A相是否故障,用T或F表示;B相是否故障,用T或F表示;C相是否故障,用 T或F表示。
[0060] 状态信息中动作Op定义为F;线路编号LineNum为故障线路编号,无故障时为0 ; 故障类型FltType包括铁磁谐振、PT断线和接地故障,分别定义为1、2、3,无故障时为0。
[0061] 定值信息中接地启动值GndStr为30V,动作时间延时GndDiTmms为0,母线名称 BusName为母线I或母线II,电压等级BusValV为10kV,接地方式GndMod为包括中性点不 接地、中性点经消弧线圈接地,分别定义为1、2,线路数量LineSum:母线I的线路数量为3、 母线II的线路数量为2。
[0062] 故障发生时,通过线路零序电流、母线三相电压和零序电压判断出故障类型和故 障线路编号。无故障时两段母线的故障选线功能逻辑节点RFLS1、RFLS2数据描述见表10 和表11。
[0063] 表 10
[0064]
Figure CN105305632AD00121
[0065] 表 11
[0066]
[0067]
Figure CN105305632AD00131
[0068] 逻辑节点零LLN0主要存放自身基本逻辑节点信息。逻辑节点零LLN0数据描述见 表12〇
[0069] 表 12
[0070]
Figure CN105305632AD00132
[0071] 物理装置信息逻辑节点LPHD存放着所述逻辑设备的物理装置本身相关的信息。 物理装置铭牌PhyName为选线装置,物理装置健康状况RhyHealth为0,是否为代理Proxy 为0。物理装置信息逻辑节点LPHD数据描述见表13。
[0072]表13
[0073]
Figure CN105305632AD00141
[0074] (2)测量逻辑设备包括测量功能逻辑节点MMXU、逻辑节点零LLN0和物理装置信息 逻辑节点LPHD。分别建立电压测量功能逻辑节点MMXU_U和电流测量功能逻辑节点MMXU_ 1〇
[0075] 按照两段母线划分,每段母线分别建立一个电压测量功能逻辑节点和一个电流测 量功能逻辑节点。母线I的电压测量功能逻辑节点MMXUJJ1和电流测量功能逻辑节点MMXU_ II数据描述见表14和表15,母线II的电压测量功能逻辑节点MMXU_U2和电流测量功能逻 辑节点MMXU_I2数据描述见表16和表17。电压测量功能逻辑节点phV为三相相电压的幅 值、相位,零序电压的幅值、相位,零序电压用三相相电压合成得到。电流测量功能逻辑节点 数据包含该段母线下所有出线的零序电流的幅值、相位。
[0076] 表 14
[0077]
[0078]
Figure CN105305632AD00151
[0079]
[0080] 表16
[0081]
[0082]
Figure CN105305632AD00161
[0083]
[0084] (3)故障录波逻辑设备包括扰动功能逻辑节点RDRE、逻辑节点零LLN0和物理装置 信息逻辑节点LPHD。
[0085] 按照两段母线划分,每段母线分别建立一个扰动功能逻辑节点。选线装置录波格 式应符合IEC60255-24规定的电力系统瞬态数据交换IEEE标准格式(C0MTRADE)。录波文 件存储于\C0MTRADE文件目录中,录波文件名称为:选线装置_故障录波_故障序号_故障 时间。录波完成RcdMade为T或F;故障序号FltNum为故障线路编号,无故障时为0 ;电网 故障序号GriFltNum为Ο;录波启动RcdStr为T或F。完成录波后,扰动功能逻辑节点记录 故障序号和录波完成信号。无故障时两段母线的扰动功能逻辑节点RDREURDRE2数据描述 分别见表18和表19。
[0086] 表 18
[0087]
Figure CN105305632AD00171
[0088]
[0089]
[0090]
[0091] (4)开出逻辑功能设备包括通用过程逻辑节点GGIO、逻辑节点零LLNO和物理装置 信息逻辑节点LPHD。
[0092] 选线装置建立两个通用过程逻辑节点GGIO,GGI01为公共告警,装置异常告警 Alml为T或F,定值区号不一致告警Alm2为T或F;GGI02为故障告警,每条线路对应一个 报警信号。GGI01和GGI02状态信息只包含Aim。装置正常时通用过程逻辑节点GGI01的 数据描述见表20,无故障时通用过程逻辑节点GGI02的数据描述见表21。
[0093]表 20
Figure CN105305632AD00181
[0094]
[0095]
[0096]
[0097]
[0098] 将所有母线段的故障选线功能逻辑节点划分到选线逻辑设备,将所有母线段的测 量功能逻辑节点划分到测量逻辑设备,将所有母线段的扰动功能逻辑节点划分到故障录波 逻辑设备,将通用过程逻辑节点划分到开出逻辑设备。选线装置包含的逻辑设备及每个逻 辑设备包含的逻辑节点见表22。
[0099]表 22
[0100]
[0101]
Figure CN105305632AD00191
[0102] 按照本发明的信息表示方法所开发的故障选线装置能完成选线和报警,可以显示 接地线路或母线编号(名称)和接地相别,实现信号采集功能、通信功能、闭锁告警功能、同 步对时功能以及自诊断功能等。
[0103] 以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明的范 围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方 案做出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1. 一种变电站故障选线装置的IEC61850信息表示方法,主要包括单相接地故障选线 装置、进线、母线以及出线,其特征在于:所述选线装置在IEC61850标准中作为一个服务 器使用,根据IEC61850标准,该服务器包括逻辑设备部分、关联模型部分、时间同步服务 部分和文件传输服务部分并且支持客户端/服务器端的MMS通信; 其中,逻辑设备部分根据选线装置功能分为选线逻辑设备、测量逻辑设备、故障录波逻 辑设备和开出逻辑设备; 关联模型部分用于在不同的装置之间建立并保持通信链接的机制; 时间同步服务部分用于传输对时信息,为报告服务和同步采样提供时标; 文件传输服务部分提供文件的传输方法; 在每段母线上分别建立一个故障选线功能逻辑节点、一个电压测量功能逻辑节点、一 个电流测量功能逻辑节点和一个扰动功能逻辑节点;选线装置建立两个通用过程逻辑节 点;将所有母线上的故障选线功能逻辑节点划分到选线逻辑设备,将所有母线上的电压测 量功能逻辑节点和电流测量功能逻辑节点划分到测量逻辑设备,将所有母线上的扰动功能 逻辑节点划分到故障录波逻辑设备,将通用过程逻辑节点划分到开出逻辑设备。
2. 根据权利要求1所述的一种变电站故障选线装置的IEC61850信息表示方法,其特 征在于:逻辑设备部分根据选线装置功能分为选线逻辑设备、测量逻辑设备、开出逻辑设备 和故障录波逻辑设备; 选线逻辑设备包括故障选线功能逻辑节点RFLS、逻辑节点零LLN0和物理装置信息逻 辑节点LPHD;故障选线功能逻辑节点RFLS为根据IEC61850对信息模型的定义,自定义形 成;选线逻辑设备的功能是为单相接地故障选线; 测量逻辑设备包括测量功能逻辑节点MMXU、逻辑节点零LLN0和物理装置信息逻辑节 点LPHD;测量功能逻辑节点用于计算三相系统中的电流、电压,分别建立电压测量功能逻 辑节点和电流测量功能逻辑节点;测量逻辑设备的功能是测量母线三相电压、出线零序电 流; 故障录波逻辑设备包括扰动功能逻辑节点RDRE、逻辑节点零LLN0和物理装置信息逻 辑节点LPHD;故障录波逻辑设备的功能是记录故障波形; 开出逻辑设备包括通用过程逻辑节点GGIO、逻辑节点零LLN0和物理装置信息逻辑节 点LPHD;开出逻辑设备的功能是发送装置告警信号和接地告警信号; 逻辑节点零LLN0主要存放自身基本逻辑节点信息; 物理装置信息逻辑节点LPHD存放着所述逻辑设备的物理装置本身相关的信息。
3. 根据权利要求1所述的一种变电站故障选线装置的IEC61850信息表示方法,其特 征在于,所述故障选线功能逻辑节点的建立过程如下: 故障选线功能逻辑节点按照母线段来划分,每段母线分别建立一个故障选线功能逻辑 节点;故障发生时,通过线路零序电流、母线三相电压和零序电压判断出故障类型和故障线 路编号或名称。
4. 根据权利要求1所述的一种变电站故障选线装置的IEC61850信息表示方法,其特 征在于:所述电压测量功能逻辑节点数据为三相相电压数据,零序电压用三相相电压合成 得到。
5. 根据权利要求1所述的一种变电站故障选线装置的IEC61850信息表示方法,其特 征在于:所述电流测量功能逻辑节点数据包含该段母线下所有出线的零序电流,将该段母 线下所有出线的零序电流整合到一个节点内。
6. 根据权利要求1所述的一种变电站故障选线装置的IEC61850信息表示方法,其特 征在于:选线装置的录波格式应符合IEC60255-24规定的电力系统瞬态数据交换IEEE标 准格式,完成录波后,扰动功能逻辑节点记录故障序号和录波完成信号。
7. 根据权利要求1所述的一种变电站故障选线装置的IEC61850信息表示方法,其特 征在于:所述选线装置建立两个通用过程逻辑节点,通用过程逻辑节点GGI01为公共告警, 通用过程逻辑节点GGI02为故障告警,每条线路对应一个报警信号。
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