CN106253487A - 应用于智能变电站保护控制系统的智能电力服务器 - Google Patents

应用于智能变电站保护控制系统的智能电力服务器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及应用于智能变电站保护控制系统的智能电力服务器。本发明中智能变电站内所有间隔的合智一体单元均直接接入智能电力服务器,每个合智一体单元通过嵌入式高带宽交换通讯网络接入智能电力服务器上一个传输端口;智能电力服务器实现全站一次设备的测控保护、全站信息的交换和运动功能。采用本发明技术方案,可以减少变电站内二次设备的数量和变电站占地面积,降低变电站的施工维护难度,并为实现变电站的云控制、云服务、能源大数据和能源互联网提供了解决方案,同时本发明的推广将推动配网和微电网建设新技术的融合和部署,该技术极大地提高了变电站的整体稳定性和可靠性,为电网能源的多样性接入提供技术保障。

Description

应用于智能变电站保护控制系统的智能电力服务器
技术领域
[0001]本发明涉及智能变电站技术领域,尤其涉及应用于智能变电站保护控制系统的智能电力服务器。
背景技术
[0002]智能化变电站是以变电站的一、二次设备为智能化对象,以高速网络通信平台为基础,通过对智能化信息进行标准化,实现信息共享和互操作,并以网络数据为基础,实现测量监视、控制保护、信息管理等自动化功能的变电站。
[0003]智能变电站包括站控层、间隔层与过程层,不同层级之间主要依靠光缆进行有效的联系。每一层包括不同的系统、设备与装置,共同作用,互相配合。站控层需要实时记录并采集变电站的电能量以及相关的运行数据,是工作人员时刻了解智能变电站运营状态的平台。间隔层主要包括测控装置和保护装置等二次设备,主要完成对过程层设备的测量、控制和保护。
[0004]现有技术中,变电站分为高压线路部分、主变部分和中压侧部分,每个部分又分为不同的设备间隔。由于保护装置是按照功能划分的设备间隔进行分类的,因此,变电站每个间隔可能有多种类型的保护装置。如果一个间隔有N种保护装置,那么,该间隔的智能终端和合并单元就需要分别通过N条线路分别连接到该保护装置上。因此,由于间隔层的二次设备数量众多,导致二次设备占地面积大,调试及维护工作量也比较大,而且,过程层布线复杂繁琐,施工难度大,从而整个变电站成本较高。
发明内容
[0005]有鉴于此,本发明实施例提供一种应用于智能变电站保护控制系统的智能电力服务器,以解决现有技术中二次设备数量多、占地面积大、施工维护难度较大的技术问题。
[0006]本发明实施例提供了一种应用于智能变电站保护控制系统的智能电力服务器,所述智能变电站内所有间隔的合智一体单元均直接接入所述智能电力服务器,每个所述合智一体单元通过嵌入式高带宽交换通讯网络接入所述智能电力服务器上一个传输端口;所述智能电力服务器包括:
[0007]测控模块,用于实现对所述智能变电站所有间隔的合智一体单元连接的一次设备和所述合智一体单元的测量和控制;
[0008]保护模块,用于实现对所述智能变电站所有间隔的合智一体单元连接的一次设备和所述合智一体单元的保护;
[0009]远动机模块,用于采集在测控过程和保护过程中产生的测控信息和保护信息,传送给操作员工作站,并根据所述操作员工作站的指令执行对一次设备的远动控制;
[0010]交换模块,用于实现所述合智一体单元和过程层设备之间的数据交换、所述智能电力服务器与所述过程层设备之间的数据交换、所述智能电力服务器与站控层设备之间的数据交换、所述过程层设备之间的数据交换以及所述站控层设备之间的数据交换。
[0011]本发明实施例提供的应用于智能变电站保护控制系统的智能电力服务器,通过将智能变电站所有间隔的合智一体单元均直接接入智能电力服务器,在智能电力服务器中集成设置了测控模块、保护模块、远动机模块和交换模块,将整个智能变电站的测控、保护、远动和交换等专用功能集成在一台智能电力服务器上,可以实现全站所有一次设备的测控保护、全站信息的交换和运动功能。采用上述技术方案,可以减少变电站内二次设备的数量和变电站占地面积,降低变电站的施工维护难度,并为实现变电站的云控制、云服务、能源大数据和能源互联网提供了解决方案,同时本发明的推广将推动配网和微电网建设新技术的融合和部署,该技术极大地提高了变电站的整体稳定性和可靠性,为电网能源的多样性接入提供技术保障。
附图说明
[0012]为了更加清楚地说明本发明示例性实施例的技术方案,下面对描述实施例中所需要用到的附图做一简单介绍。显然,所介绍的附图只是本发明所要描述的一部分实施例的附图,而不是全部的附图,对于本领域普通技术人员,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图得到其他的附图。
[0013]图1是本发明实施例一提供的一种智能变电站保护控制系统的结构示意图;
[0014]图2是本发明实施例一提供的一种应用于智能变电站保护控制系统的智能电力服务器的结构示意图;
[0015]图3是本发明实施例三提供的一种应用于智能变电站保护控制系统的智能电力服务器的结构示意图;
[0016]图4是本发明实施例三提供的一种应用于智能变电站保护控制系统的智能电力服务器中硬件平台的结构示意图。
具体实施方式
[0017]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
[0018]另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是,一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理,但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外,各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止,但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
[0019] 实施例一
[0020]图1是本发明实施例一提供的一种智能变电站保护控制系统的结构示意图,图2是本发明实施例一提供的一种应用于智能变电站保护控制系统的智能电力服务器的结构示意图。如图1所示,该智能变电站可以包括操作员工作站10、智能电力服务器20、合智一体单元30和间隔40;智能电力服务器20可以与操作员工作站10连接。
[0021]其中,智能变电站内所有间隔的合智一体单元30均直接接入智能电力服务器20,每个合智一体单元通过嵌入式高带宽交换通讯网络接入智能电力服务器上一个传输端口。智能电力服务器采用每个合智一体单元通过嵌入式高带宽交换通讯网络接入智能电力服务器上一个传输端口的方式实时采集过程层数据,对采集到的过程层数据完成实时数据处理,实现对合智一体单元连接的一次设备所有的保护和测控。具体地,嵌入式高带宽交换通讯网络,可以是嵌入式高带宽交换通讯网络可以是控制器局域网络(Controller AreaNetwork,CAN)总线、现场网络协议(Internet Protocol,IP)总线、Modbus总线、过程现场总线(Process Field Bus,Profibus)、可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议(HighwayAddressable Remote Transducer,HART)总线、FF现场总线或光纤。
[0022] 示例性的,每个合智一体单元30仅通过一条物理链路接入智能电力服务器20上一个传输端口。具体地,每个合智一体单元仅通过一对光纤与所述智能电力服务器的一个传输端口连接。智能电力服务器的一个传输端口包括一个接收口和一个发送口,合智一体单元通过一根光纤接入智能电力服务器上一个传输端口的接收口,合智一体单元通过另一根光纤接入智能电力服务器上该传输端口的发送口。智能电力服务器仅通过一条物理链路实时采集过程层数据,例如,采集合智一体单元发送的采样值(Sampled Value,SV)报文和面向通用对象的变电站事件(Generic Object Oriented Substat1n Events,G00SE)报文,并对实时采集到的过程层数据进行实时处理,实现对所述合智一体单元连接的一次设备所有的保护和测控。
[0023]间隔40可以包括主变间隔、线路间隔和母线间隔,并且每个间隔40至少包括一个合智一体单元30。
[0024]如图2所示,智能电力服务器20可以包括:测控模块201、保护模块202、远动机模块203和交换模块204;
[0025]其中,测控模块201,可以用于实现对所述智能变电站所有间隔40的合智一体单元30连接的一次设备和合智一体单元30的测量和控制;
[0026]保护模块202,可以用于实现对所述智能变电站所有间隔40的合智一体单元30连接的一次设备和合智一体单元30的保护;
[0027]远动机模块203,可以用于采集在测控过程和保护过程中产生的测控信息和保护信息,传送给操作员工作站10,并根据操作员工作站10的指令执行对一次设备的远动控制;
[0028]交换模块204,可以用于实现合智一体单元30和过程层设备之间的数据交换、智能电力服务器20与所述过程层设备之间的数据交换、智能电力服务器20与站控层设备之间的数据交换、所述过程层设备之间的数据交换以及所述站控层设备之间的数据交换。
[0029]示例性的,变电站系统可以分为过程层和变电站层。在过程层,以间隔40为单位设置合智一体单元30,一个间隔40可以包括多个合智一单元30,间隔40可以包括主变间隔、线路间隔和母线间隔,例如:11OKV主变间隔、35KV主变间隔、1KV主变间隔以及11OKV PT间隔。可选的,智能电力服务器20还可以和操作员工作站10连接,操作员工作站10用于通过智能电力服务器20对所述智能变电站的运行进行监控和管理,可选的,操作员工作站10可以是监控主机。具体的,智能电力服务器30和操作员工作站10位于变电站层。每个合智一体单元30通过一对光纤直接连接到智能电力服务器20,实现智能电力服务器与合智一体单元之间的双向传输。每个合智一体单元30在智能电力服务器20上对应一个光纤传输端口,一个光纤传输端口由接收口和发送端口组成。具体地,智能电力服务器上的传输端口与合智一体单元--对应,也就是智能电力服务器只通过一个传输端口与一个合智一体单元连接,
每个合智一体单元仅接入智能电力服务器的一个传输端口。
[0030]可选的,测控模块201,可以用于实现智能变电站所有间隔40的合智一体单元30连接的一次设备和合智一体单元30的测量和控制。一次设备可以理解为完成发电-输电-配电功能的设备,如发电机,变压器等。具体的,合智一体单元30将合并单元和智能终端集成在一个单元中,合智一体单元30将合并单元的SV报文统一发送给智能电力服务器20,同样将智能终端的GOOSE报文统一发送给智能电力服务器20。智能电力服务器20的测控模块201接收携带有包含各种位置或报警信息的GOOSE信号的GOOSE报文,处理接收到的SV报文和GOOSE报文,并向合智一体单元发送携带有跳闸信号或控制信号的GOOSE报文,实现智能变电站所有的测量和控制。
[0031]可选的,保护模块202,可以用于实现智能变电站所有间隔40的合智一体单元30连接的一次设备和合智一体单元30的保护。智能电力服务器20的保护模块202接收携带有开关位置、刀闸位置等保护用GOOSE信号的GOOSE报文,处理接收到的SV报文和GOOSE报文,并向合智一体单元发送携带有保护启动信号或跳闸信号的GOOSE报文,实现智能变电站所有的保护。
[0032]可选的,远动机模块203的工作原理可以为:由于智能电力服务器20与操作员工作站10连接,智能电力服务器20还可以采集在测控过程和保护过程中产生的测控信息和保护信息,传送给操作员工作站10,操作员工作站10中的操作员可以根据接收到的测控信息和保护信息,判断一次设备的工作状态,并根据一次设备的工作状态对所述一次设备进行控制,具体是智能电力服务器20根据操作员工作站10的指令执行对所述一次设备的远动控制,实现智能变电站所有的远动功能。
[0033]进一步的,智能电力服务器20可以为接入的智能一次设备分配IP地址,所述智能一次设备可以包括合智一体单元30、合并单元和智能终端;在智能电力服务器20中存储每个所述智能一次设备的媒体访问控制(Media Access Control,MAC)地址与IP地址的映射关系。智能电力服务器20,在采集测控信息和保护信息过程中,根据智能一次设备的MAC地址与IP地址的映射关系,将所述测控信息和保护信息中的MAC地址替换为对应的IP地址,将携带所述IP地址的测控信息和采集保护信息传送给操作员工作站10。
[0034]如果可以获取电流互感器、电压互感器、操作箱和电闸等设备的MAC地址,本发明的智能电力服务器还可以为电流互感器、电压互感器、操作箱和电闸等设备分配IP地址,并保存这些设备的IP地址与MAC地址之间的映射关系。
[0035]示例性的,由于操作员工作站10可以识别智能一次设备的IP地址,而智能电力服务器20在采集一次设备的测控信息和保护信息时,是通过识别智能一次设备的MAC地址的方式实现的,因此,智能电力服务器20可以为接入的智能一次设备分配IP地址,所述IP地址是唯一的,并存储所述智能一次设备的MAC地址与IP地址的映射关系,形成MAC地址与IP地址的映射表,基于所述映射关系,将测控信息和保护信息中的MAC地址替换为对应的IP地址,并将携带IP地址的测控信息和采集保护信息传送给操作员工作站10,保证操作员工作站10中的操作员确认测控信息和保护信息的源地址。本发明实施例中的智能变电站为接入智能变电站的智能一次设备分配唯一的IP地址,可以实现智能变电站的云控制和云服务,为能源大数据和能源互联网的发展奠定技术基础。
[0036]可选的,交换模块204可以用于实现所述智能变电站所有交换功能,具体可以是实现合智一体单元30和过程层设备之间的数据交换,智能电力服务器20与过程层设备之间数据交换,智能电力服务器20与站控层设备之间的数据交换、过程层设备之间的数据交换以及站控层设备之间的数据交换。可以理解的是,站控层设备可以是操作员工作站,也可以是与智能电力服务器20连接的、用于管理和监控智能变电站的设备,例如:监控主机、数据服务器。
[0037]本发明实施例一提供的应用于智能变电站保护控制系统的智能电力服务器,智能电力服务器直接与智能变电站所有间隔的合智一体单元连接,所有合智一体单元通过一对光纤连接到智能电力服务器,在智能电力服务器中集成设置了测控模块、保护模块、远动机丰旲块和交换t旲块,可以实现智能变电站所有的测控功能、保护功能、交换功能和远动功能的集中设置,减少变电站内二次设备的数量,减少变电站占地面积,同时降低变电站的施工维护难度,解决现有技术中变电站二次设备数量多、占地面积大、施工维护难度较大的技术问题。同时,智能电力服务器统一完成合智一体单元和变电站层之间的数据交换,过程层不需要组网,变电站层只有智能电力服务器也不需要组网。
[0038] 实施例二
[0039]本发明所述的智能变电站采用软件定义功能的技术实现集中建模,改变了现有变电站的分散建模方式。具体地,智能变电站以整个智能变电站作为建模对象,采用在变电站配置描述中直接增加和更新所有的保护功能的配置信息、测控功能的配置信息、交换功能的配置信息、远动功能的配置信息的集中建模方式。
[0040]本发明中的集中建模方式是,变电站系统配置描述(System Configurat1nDescript1n,SCD)工具根据智能变电站规划的合智一体单元和每个专用功能,建立所述智能变电站的SCD文件,在所述智能变电站的SCD文件中设置每个所述专用功能的配置信息;其中,所述智能变电站的每个专用功能根据所述智能变电站的应用场景设置。智能电力服务器根据所述智能变电站的SCD文件生成智能电力服务器的智能电子设备配置描述(Configured IED Descript1n,CID)文件。在运行时,智能电力服务器解析智能电力服务器的CID文件,得到每个专用功能的配置信息;根据每个专用功能的配置信息和合智一体单元发送的SV报文和GOOSE报文,实现所述智能变电站内所有的测控功能、保护功能、交换功能和远动功能。
[0041]在所述智能变电站增加专用功能或更新专用功能时,在所述智能变电站SCD文件中设置与增加的或更新的所述专用功能相关的配置信息,并在所述智能变电站的SCD文件中关联增加的或更新的所述专用功能的过程层虚端子。
[0042]测控模块,具体用于根据测控功能的CID文件中定义的测控功能与所述传输端口的对应关系,从对应的传输端口获取从指定合智一体单元订阅的SV/G00SE数据,并对订阅的SV/G00SE数据进行处理,以实现对所述指定合智一体单元连接的一次设备和所述指定合智一体单元的测控。
[0043]保护模块,具体用于根据保护功能的CID文件中定义的保护功能与所述传输端口的对应关系,从对应的传输端口获取从指定合智一体单元订阅的SV/G00SE数据,并对订阅的SV/G00SE数据进行处理,以实现对所述指定合智一体单元连接的一次设备和所述指定合智一体单元的保护。
[0044]远动机模块,具体用于根据远动功能的CID文件中定义的报告块内容,采集测控功能在测控过程和/或保护功能在保护过程中产生的报告信息,并将所述报告信息中所述合智一体单元的MAC地址转换为所述合智一体单元的IP地址,并将所述报告信息发送给站控层设备。
[0045]示例性的,智能变电站的应用场景不同设置的专用功能也不同。SCD文件的建立可以有两种方式,其中一种方式是:SCD文件配置工具在SCD文件中直接设置各个专用功能的配置信息,各个合智一体单元的配置信息,关联过程层虚端子。在智能变电站的需求变化需增加新的专用功能或更新已有的专用功能时,SCD文件配置工具直接在SCD文件中增加或更新相应专用功能的配置信息,并直接在所述智能变电站的SCD文件中关联增加的或更新的所述专用功能的过程层虚端子。智能电力服务器根据所述智能变电站的SCD文件生成所述智能电力服务器的CID文件。在运行时,智能电力服务器解析智能电力服务器的CID文件,得到每个专用功能的配置信息,根据每个专用功能的配置信息和合智一体单元发送的SV报文和GOOSE报文,实现所述智能变电站内所有的保护功能、测控功能、交换功能和远动功能。
[0046]建立SCD文件另一种方式是,先建立智能电力服务器的智能电子设备能力描述(IED Capability Descript1n,ICD)文件,在智能电力服务器的ICD文件中设置各个专用功能;然后,SCD文件配置工具根据智能电力服务器的ICD文件和合智一体单元的ICD文件生成整个智能变电站的SCD文件,在SCD文件中关联过程层虚端子。智能电力服务器根据所述智能变电站的SCD文件生成所述智能电力服务器的CID文件。在运行时,智能电力服务器解析智能电力服务器的CID文件,得到每个专用功能的配置信息,根据每个专用功能的配置信息和合智一体单元发送的SV报文和GOOSE报文,实现所述智能变电站内所有的保护功能、测控功能、交换功能和远动功能。在智能变电站的需求变化需增加新的专用功能或更新已有的专用功能时,在智能电力服务器的ICD文件上先增加或更新相应的专用功能,然后,SCD文件配置工具重新根据智能电力服务器的ICD文件和合智一体单元的ICD文件生成整个智能变电站的SCD文件,在SCD文件中关联过程层虚端子。
[0047]而现有技术中,各个保护装置、各个测控装置分开建模,每个装置都有一个ICD文件,然后每个装置的ICD文件导入SCD工具,统一进行实例配置,生成整个系统的SCD文件。每个装置再通过专用工具将SCD文件中与自己相关的内容下载到本地形成CID文件。因此,现有变电站的分散建模方式是先增加单个物理装置后增加每个装置的功能。不仅二次设备数量非常多,而且还需要将每个二次设备的ICD文件进行集成并实例化生成SCD文件,再由装置生成厂商再通过专用工具将SCD文件中与本装置相关的内容即CID文件下载到装置内,整个配置过程复杂繁琐。
[0048] 实施例三
[0049]图3为本发明实施例三提供的一种应用于智能变电站保护控制系统的智能电力服务器的结构示意图,该智能电力服务器可以应用在任何智能变电站。本实施例以上述实施例为基础,在上述实施例的基础上进行优化。如图3所示,该智能电力服务器20可以包括:硬件平台301、操作系统302以及专用功能模块303,其中,操作系统302配置于硬件平台301上;
[0050]如图3所示,专用功能模块303,例如:主变差动保护模块3031、主变后备保护模块3032、备自投模块3033、低周低压解列模块3034、间隔层五防模块3035、主变测控模块3036、公用测控模块3037、远动机模块3038和交换模块3039,集成在一台智能电力服务器20上。其中,用于实现保护功能的模块可以包括:变差动保护模块3031,主变后备保护保护模块3032,备自投模块3033,低周低压解列模块3034和间隔层五防模块3035;用于实现测控业务的模块可以包括:主变测控模3036和公用测控模块3037。
[0051 ] 可选的,硬件平台301可以包括实时处理中央处理器芯片3011、主控中央处理器芯片3012、交换机芯片3013和现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)接入芯片3014。
[0052]可选的,操作系统302可以包括实时软件接口模块3021、非实时软件接口模块3022、实时功能处理模块3023、非实时功能处理模块3024、网络数据包解析模块3025以及数据包交换管理模块3026。
[0053]可选的,专用功能模块303可以包括主变差动保护模块3031、主变后备保护模块3032、备自投模块3033、低周低压解列模块3034、间隔层五防模块3035、主变测控模块3036、公用测控模块3037、远动机模块3038和交换模块3039。
[0054]示例性的,智能电力服务器20的硬件平台301可以为智能电力服务器20提供硬件支撑,为实现整个功能提供必要的硬件接入及计算能力。智能电力服务器20的操作系统302可以为智能电力服务器20提供嵌入式Iinux软件平台,并且还可以为专用功能模块303提供操作系统支持。专用功能模块303可以安装在智能电力服务器20上,实现特定专用功能。
[0055] 进一步的,在硬件平台301中,实时处理中央处理器芯片3011,可以用于实现实时业务处理,所述实时业务包括:主变差动保护、主变后备保护、备自投、低周低压解列、间隔层五防、主变测控和公用测控;主控中央处理器芯片3012,可以用于实现非实时业务处理,所述非实时业务包括远动功能;交换机芯片3013,可以用于实现FPGA接入芯片3014和过程层设备之间的数据交换,主控中央处理器芯片3012与所述过程层设备之间的数据交换,所述过程层设备之间的数据交换,站控层设备之间的数据交换;FPGA接入芯片3014,可以用于实时接收各个合智一体单元30发送的SV报文和GOOSE报文,对接收到的报文进行SV处理或GOOSE处理后传送给实时处理中央处理器芯片3011实现专用功能处理,并根据实时处理中央处理器芯片3011的处理结果向合智一体单元30发送GOOSE报文。
[0056] 示例性的,实时处理中央处理器芯片3011作为实时处理芯片,可以用于实现实时GOOSE报文和SV报文的接收及分析,对GOOSE报文和SV报文完成实时运算功能,并根据运算结果实时生成GOOSE报文;实时处理中央处理器芯片3011还可以用于管理FPGA接入芯片3014和报警功能芯片,并在智能电力服务器20掉电时保存实时报文数据。主控中央处理器芯片3012作为非实时处理芯片,可以用于主控处理器,实现设备内各个模块的管理;还可以用于控制非实时软件运行,对外提供管理串口、管理网口以及调度串口,并在智能电力服务器20掉电时保存实时报表信息。交换机芯片3013作为站控层调度接口,可以用于实现过程层设备的接入和数据交换(过程层交换业务接口,连接过程层网络)、实现站控层设备的接入和数据交换(站控层交换业务接口,连接站控层网络)、实现设备内部FPGA接入芯片3014和过程层设备的数据交换、实现主控中央处理器芯片3012和智能电力服务器20外部设备的数据交换。实现主控中央处理器芯片3012的处理结果,以报文形式发送给站控层设备。可选的,外部设备可以是过程层设备、间隔层设备和站控层设备。过程层设备可以是合智一体单元30,故障录波和记录分析系统。FPGA接入芯片3014可以对外提供16个百兆以太网光口(合智一体单元业务接口),用于接入合智一体单元30;还可以作为过程层中以太网数据实时接入处理模块,实时接收合智一体单元30发送过来的GOOSE和SV报文并提取报文内容,并把提取的报文内容通过2个千兆网络口送到实时处理中央处理器芯片3011进行实时数据处理,以及根据实时处理中央处理器芯片3011的计算结果发送GOOSE报文,把GOOSE报文通过16个百兆以太网光口发送给相应的合智一体单元30;还可以根据配置,把接收到的GOOSE和SV报文和发送的GOOSE报文复制到交换模块,通过交换模块发送到过程层设备,过程层设备可以是故障录波设备和分析记录设备等;FPGA接入芯片3014还可以外接告警设备。
[0057] 可选的,如图4所示,硬件平台301由实时处理中央处理器芯片3011、主控中央处理器芯片3012、交换机芯片3013和FPGA接入芯片3014组成,实时处理中央处理器芯片3011与主控中央处理器芯片3012、FPGA接入芯片3014通过连接线缆连接,主控中央处理器芯片3012和FPGA接入芯片3014还分别与交换机芯片3013连接。硬件平台201还可以包括时钟复位及板上电源模块3015和接口模块3016,时钟复位及板上电源模块3015和接口模块3016分别与主控中央处理器芯片3012连接。具体的,时钟复位及板上电源模块可以用于实现智能变电站各个模块及芯片的复位,为硬件平台301内各个功能模块提供参考时钟,实现同步以太网及1588功能,实现12V电源到硬件平台301各个芯片所需电源的转换,实现系统状态的监测以及电源状态监测。接口模块可以用于实现光藕输入输出接口,实现继电器干节点输入输出,实现100BASE-FX和1000BASE-X SFP接口,实现RJ45接口信号隔离及保护,实现RS232接口电平转换。
[0058] 可选的,实时处理中央处理器芯片3011和主控中央处理器芯片3012可以选择使用Freescale公司的T1040高性能多核处理器芯片。
[0059]进一步的,在操作系统302中,实时软件接口模块3021和非实时软件接口模块3022可以为每个专用功能模块303提供数据接口;实时功能处理模块3023何非实时功能处理模块3024,可以通过软件定义方式为每个专用功能模块303配置对应的处理策略,实时功能处理模块3023还可以用于进行浮点算法处理、GOOSE及SV报文处理;网络数据包解析模块3025以及数据包交换管理模块3026可以对GOOSE报文及SV报文进行解析并解析生成的GOOSE报文。
[0060]可选的,操作系统302还可以包括实时Iinux平台模块、安全特性模块和设备及网络管理模块。
[0061]进一步的,专用功能模块303中,主变差动保护模块3031可以用于一次设备免受因不平衡电流的影响造成的保护误动作;主变后备保护模块3032可以用于当主保护故障拒动情况下,采用备用保护来一次设备;备自投模块3033可以用于采用交流不间断采样方式采集到信号后实时进行傅立叶法计算,精确判断电源状态,并实施延时切换电源;低周低压解列模块3034可以用于当发电机的出力不够或者系统容量小时,切除次要负载,保证重要负载的安全运行,保证发电机平稳运行;间隔层五防模块3035可以理解为依托智能电力服务器20与智能变电站的监控网络,在智能电力服务器20上,借助管理软件,按照微机五防系统的五防逻辑将闭锁逻辑下装到智能电力服务器20实现智能电力服务器20操作的逻辑五防功能,具体的,五防功能是指:(I)防止误分、合断路器,(2)防止带负荷分、合隔离开关,(3)防止带电挂(合)接地线(接地刀闸),(4)防止带接地线(接地刀闸)合断路器(隔离开关),
(5)防止误入带电间隔。主变测控模块3036可以用于根据报文内容匹配相应的主变测控处理策略,根据匹配出的主变测控处理策略来处理报文;公用测控模块3037可以用于根据报文内容匹配相应的主公用测控处理策略,根据匹配出的共用测控处理策略来处理报文;远动机模块3038可以用于实现对一次设备的远动控制,实现智能变电站所有的远动业务;交换模块3039可以用于实现智能变电站所有交换功能,例如智能电力服务器20与过程层设备之间数据交换,过程层设备之间的数据交换,站控层设备之间的数据交换。
[0062]可选的,智能电力服务器20还可以包括以下专用功能模块:故障录波模块和网络分析记录模块;和/或,智能电力服务器20包括防火墙模块,所述防火墙模块与区域调度中心连接。
[0063]示例性的,故障录波模块可以用于在智能变电站系统发生故障时,自动地、准确地记录故障前、后过程中各种电气量的变化情况,通过故障录波模块可以在一次设备发生故障时,通过故障前、后过程中各种电气量的变化情况,帮助维修人员了解故障发生时的一次设备运行情况,帮助维修人员及时进行维修工作。
[0064]示例性的,网络分析记录模块可以用于自动分析记录一次设备的工作状态,得到一次设备的状态参数,通过网络分析记录功能可以帮助操作人员及时了解一次设备工作运行情况,对于可能出现的故障及时进行预判,及时解决。
[0065]示例性的,防火墙模块可以用于防止外网的攻击,保证智能电力服务器免受外网攻击。进一步的,所述区域调度中心可以为地调、县调或者配调。
[0066]可选的,智能电力服务器20还可以包括掉电保持模块,用于提供故障录波数据、事件顺序记录数据以及动作报告的掉电保持功能。
[0067]示例性的,服务器在运行过程中,可能会由于异常情况而突然断电,为了防止故障录波模块在录制过程中数据丢失,掉电保持模块可以在断电的情况下,保存故障录波数据和事件顺序记录数据。同样,专用功能模块303的运行过程中,会向站控层设备上报动作事件,为了避免丢失断电之前的动作报告数据,掉电保持模块可以在断电的情况下,保存动作报告数据。
[0068]本实施例提供的应用于智能变电站保护控制系统的智能电力服务器,通过在硬件平台上配置操作系统,通过操作系统为专用功能模块提供处理策略,可以提高各种专用功能的处理速度,还可以将所述有的专用功能在智能电力服务器上一起建模,建模方式简单,可以提升整个变电站系统的建模能力,同时将智能电力服务器的专用功能模块化,保证将智能变电站所有的测控功能、保护功能、交换功能和远动功能集中设置,进一步在适应变电站技术的不断发展对智能电力服务器进行功能升级时,可以尽可能减少对智能电力服务器的改动,缩短升级时间,降低升级复杂度。
[0069]可选的,所述智能变电站所有间隔的合智一体单元30分别接入智能电力服务器20的FPGA接入芯片的对应传输端口,合智一体单元30与所述传输端口一一对应。合智一体单元30与智能电力服务器20之间的报文传输通过FPGA接入芯片提供的传输端口实现,可以缩短报文发送和接收过程中的时间延迟,提高报文传输的实时性。
[0070] 可选的,智能电力服务器20中还设置有可扩展标记语言(Extensible MarkupLanguage,XML)数据库,所述XML数据库用于记录合智一体单元30发送的数据报文,且根据发送所述数据报文的合智一体单元30所属的间隔40、合智一体单元30和所述数据报文的报文类型进行分类存储。
[0071]示例性的,XML数据库的树型文档中一级节点为间隔40,与一级节点相连的二级节点为间隔40下的合智一体单元30,与二级节点连接的三级节点为合智一体单元30发送报文的所有报文类型,包括SV报文和GOOSE报文。通过解析报文的源地址可以确定报文发送方所在的间隔以及发送方是哪个合智一体单元。XML数据库根据节点类型分类存储,可以为故障录波功能和网络分析记录功能提供支持。
[0072]注意,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本发明不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种应用于智能变电站保护控制系统的智能电力服务器,其特征在于,所述智能变电站内所有间隔的合智一体单元均直接接入所述智能电力服务器,每个所述合智一体单元通过嵌入式高带宽交换通讯网络接入所述智能电力服务器上一个传输端口;所述智能电力服务器包括: 测控模块,用于实现对所述智能变电站所有间隔的合智一体单元连接的一次设备和所述合智一体单元的测量和控制; 保护模块,用于实现对所述智能变电站所有间隔的合智一体单元连接的一次设备和所述合智一体单元的保护; 远动机模块,用于采集在测控过程和保护过程中产生的测控信息和保护信息,传送给操作员工作站,并根据所述操作员工作站的指令执行对所述一次设备的远动控制; 交换模块,用于实现所述合智一体单元和过程层设备之间的数据交换、所述智能电力服务器与所述过程层设备之间的数据交换、所述智能电力服务器与站控层设备之间的数据交换、所述过程层设备之间的数据交换以及所述站控层设备之间的数据交换。
2.根据权利要求1所述的智能电力服务器,其特征在于,所述智能变电站以整个智能变电站作为建模对象,采用在变电站配置描述SCD中直接增加和更新所有的保护功能的配置信息、测控功能的配置信息、交换功能的配置信息、远动功能的配置信息的集中建模方式。
3.根据权利要求1或2所述的智能电力服务器,其特征在于,所述智能变电站的SCD文件根据所述智能变电站规划的合智一体单元和专用功能建立,所述智能变电站的SCD文件中定义有每个所述专用功能的配置信息;其中,所述专用功能根据所述智能变电站的应用场景设置; 所述测控模块,具体用于根据测控功能的配置信息中定义的测控功能与所述传输端口的对应关系,从对应的传输端口获取从指定合智一体单元订阅的采样值SV/面向通用对象的变电站事件GOOSE数据,并对所述订阅的SV/GOOSE数据进行处理,以实现对所述指定合智一体单元连接的一次设备和指定合智一体单元的测控;其中,所述智能电力服务器的智能电子设备配置描述CID文件根据SCD文件生成,所述智能电力服务器的CID文件包括测控功能的配置信息;或, 所述保护模块,具体用于根据保护功能的配置信息中定义的保护功能与所述传输端口的对应关系,从对应的传输端口获取从指定合智一体单元订阅的SV/G00SE数据,并对所述订阅的SV/G00SE数据进行处理,以实现对所述指定合智一体单元连接的一次设备和指定合智一体单元的保护;其中,所述智能电力服务器的CID文件根据SCD文件生成,所述智能电力服务器的CID文件包括保护功能的配置信息;或, 所述远动机模块,具体用于根据远动功能的配置信息中定义的报告块内容,采集测控功能在测控过程和/或保护功能在保护过程中产生的报告信息,并将所述报告信息中所述合智一体单元的媒体访问控制MAC地址转换为所述合智一体单元的网络协议IP地址,并将所述报告信息发送给所述站控层设备;其中,所述智能电力服务器的CID文件根据SCD文件生成,所述智能电力服务器的CID文件包括远动机功能的配置信息。
4.根据权利要求3所述的智能电力服务器,其特征在于,所述智能电力服务器的硬件平台包括实时处理中央处理器芯片、主控中央处理器芯片、交换机芯片和现场可编程门阵列FPGA接入芯片; 所述实时处理中央处理器芯片,用于实现实时业务处理,所述实时业务包括:主变差动保护、主变后备保护、备自投、低周低压解列、间隔层五防、主变测控和公用测控; 所述主控中央处理器芯片,用于实现非实时业务处理,所述非实时业务包括远动功能; 所述交换机芯片,用于实现所述FPGA接入芯片和过程层设备之间的数据交换,所述主控中央处理器芯片与所述过程层设备之间的数据交换,所述过程层设备之间的数据交换,站控层设备之间的数据交换; 所述FPGA接入芯片,用于实时接收各个所述合智一体单元发送的采样值报文和面向通用对象的变电站事件报文,对接收到的报文进行采样值处理或面向通用对象的变电站事件处理后传送给所述实时处理中央处理器芯片实现专用功能处理,并根据所述实时处理中央处理器芯片的处理结果向所述合智一体单元发送面向通用对象的变电站事件报文;还用于把接收到的采样值报文和面向通用对象的变电站事件报文复制到所述交换机芯片,通过所述交换机芯片发送到过程层网络。
5.根据权利要求4所述的智能电力服务器,其特征在于,所述智能变电站所有间隔的合智一体单元分别接入所述智能电力服务器的FPGA接入芯片的传输端口,每个所述合智一体单元仅通过一条物理链路接入所述FPGA接入芯片上一个传输端口,所述合智一体单元与所述FPGA接入芯片上的传输端口——对应。
6.根据权利要求1或2所述的智能电力服务器,其特征在于,所述智能电力服务器中还设置有可扩展标记语言XML数据库,所述XML数据库用于记录所述合智一体单元发送的数据报文,且根据发送所述数据报文的合智一体单元所属的间隔、所述合智一体单元和报文类型进行分类存储。
7.根据权利要求3所述的智能电力服务器,其特征在于,所述智能电力服务器为接入的智能一次设备分配IP地址,所述智能一次设备包括所述合智一体单元、合并单元和智能终端;所述智能电力服务器存储有每个所述智能一次设备的MAC地址与IP地址的映射关系。
8.根据权利要求7所述的智能电力服务器,其特征在于,在采集测控信息和保护信息过程中,根据所述智能一次设备的MAC地址与IP地址的映射关系,将所述测控信息和保护信息中的MAC地址替换为对应的IP地址,将携带IP地址的测控信息和保护信息传送给所述操作员工作站。
9.根据权利要求1或2所述的智能电力服务器,其特征在于,所述智能电力服务器还包括以下专用功能模块:故障录波模块和网络分析记录模块;和/或,所述智能电力服务器还包括防火墙模块,所述防火墙模块与区域调度中心连接。
10.根据权利要求9所述的智能电力服务器,其特征在于,所述智能电力服务器包括:掉电保持模块,用于提供故障录波数据、事件顺序记录数据、动作报告的掉电保持功能。
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