CN205583851U - 一种智能变电站的智能录波及网络分析系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种智能变电站的智能录波及网络分析系统，包括站控层网络MMS及设置在站控层网络MMS中的站控层设备，其特征在于：设置若干台智能录波装置，所述智能录波装置中，一部分智能录波装置通过GOOSE1网交换机连接保护装置、测控装置和智能终端，以输入开关量信号，以及直接连接互感器单元，以输入模拟量信号，构成混合式录波网络结构；另一部分智能录波装置通过GOOSE网交换机连接保护装置、测控装置和智能终端、以输入开关量信号，以及通过SV网交换机连接保护装置、合并单元、测控装置和智能终端，以输入开关量信号；构成全数字式录波网络结构。具有简化智能变电站录波系统的设备配置、提高系统可靠性的特点。

Description

一种智能变电站的智能录波及网络分析系统

技术领域

本实用新型涉及一种录波及网络分析系统，尤其是涉及一种智能变电站的智能录波及网络分析系统。属于电力检测设备技术领域。

背景技术

电力系统中，记录电力系统稳态过程和暂态过程的专用记录设备即故障录波器，所述故障录波器在系统发生故障时，自动地记录故障前、后过程的各种电气量的变化情况。现有技术中，为满足运行需求，故障录波器的采样有两种方式：一是采用过程层网络的常规交流采样；二是采用过程层网络的合并单元数字式采样，故障录波装置接入SV网。由于故障录波器不具备网络分析功能，因此需按组网情况，单独配置网络记录分析采集设备及网络记录分析管理设备。

现有技术采用独立故障录波器及独立网络记录分析设备，其中，故障录波器具备稳态录波及暂态录波功能，用于采集对应电力系统电流、电压、开关量；网络记录分析采集设备负责各电压等级过程层网络数据的配置的网络记录采集与分析。

现有技术中，以网络数据共享为特征的智能变电站，不仅需要对电力系统稳态过程及暂态过程进行记录，还需要对变电站内二次设备网络进行记录分析，针对这一需求，目前大多采用分别配置故障录波装置及网络记录分析装置接入变电站SV、GOOSE、MMS网络采集及分析数据作为解决方案，这种方案存在如下缺陷：(1)站内二次设备的配置数量及二次设备室的屏柜需求增多，提高了工程造价；(2)对于常规交流采样+GOOSE跳闸的智能变电站，设备冗余配置、网络及电缆接线复杂。(3)对于220kV及以上电压等级双重保护分别独立组网情况，需冗余配置故障录波器装置(即配置2台故障录波器)，同时需冗余接入模拟量至故障录波器之二，以实现第二套网络GOOSE之二启动录波时GOOSE之二与模拟量的数据同步，从而造成模拟量录波数据采集及接线冗余。另外，每个电压等级的网络均需配置1台独立的网络记录分析采集装置，导致设备配置数量增多、交换机的接口需求增多。基于上述原因，现有技术方案设备配置数量多、接线相对复杂、经济性较差。

实用新型内容

本实用新型的目的，是为解决现有技术智能变电站分别配置故障录波装置及网络记录分析装置，存在二次设备的配置数量及二次设备室的屏柜需求增多、工程造价高和设备冗余配置、网络及电缆接线复杂的问题，提供一种智能变电站的智能录波及网络分析系统。该智能录波及网络分析系统具有简化智能变电站录波系统的设备配置、网络及电缆接线、降低设备成本和提高系统可靠性、经济性的特点。

本实用新型的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种智能变电站的智能录波及网络分析系统，包括站控层网络MMS及设置在站控层网络MMS中的站控层设备，其特征在于：

1)设置若干台智能录波装置，所述智能录波装置各包括若干个记录分析单元和一个智能管理单元，所述智能录波装置中，一部分智能录波装置通过GOOSE1网交换机连接保护装置、测控装置和智能终端，以输入开关量信号，以及直接连接互感器单元，以输入模拟量信号，构成混合式录波网络结构；另一部分智能录波装置通过GOOSE网交换机连接保护装置、测控装置和智能终端、以输入开关量信号，以及通过SV网交换机连接保护装置、合并单元、测控装置和智能终端，以输入开关量信号；构成全数字式录波网络结构；

2)所述记录分析单元具有信号输入端和信号输出端，该信号输入端通过GOOSE网交换机连接保护装置、测控装置和智能终端的信号输出端或者直接连接互感器单元的信号输出端，或者该信号输入端通过GOOSE网交换机连接保护装置、测控装置和智能终端的信号输出端或者直接连接合并单元的信号输出端；智能管理单元具有信号处理电路、数据分析电路和控制输入和显示电路，通过智能管理单元对混合式录波网络结构、全数字式录波网络结构输入的录波波信号处理、分析和显示输出，构成智能变电站的智能录波及网络分析系统。

本实用新型的目的还可以通过采取如下技术方案达到：

进一步地，构成混合式录波网络结构的智能录波装置，除了通过GOOSE1网交换机连接保护装置、测控装置和智能终端，以输入开关量信号，以及直接连接互感器单元、以输入模拟量信号外，对于双重化网络配置，还可增加GOOSE2，通过GOOSE2网交换机连接保护装置、测控装置和智能终端，以输入开关量信号；从而形成电压等级过程层网络1和电压等级过程层网络2。

进一步地，在全数字式录波网络结构中，通过数字式SV通信报文采集模拟量、称为数字采样，通过数字式GOOSE通信报文采集开关量，构成全数字采集系统模式。

进一步地，所述全数字采集系统模式，每套智能录波器具有接入至少60个合并单元MU的SV报文的端口结构；接入经过挑选之后的SV采样值通道数至少为256路，接入经过挑选之后的GOOSE信号通道数至少为1024路，直流电源电压采集通道数至少为4路。

进一步地，当采样率为4000Hz时，单套台智能录波装置的记录分析单元接入的MU个数至少为24个，经挑选的作为暂态记录和连续报文记录的SV通道数至少为128路，GOOSE控制块不少于64个，经挑选的GOOSE信号不少于512路。

进一步地，在混合式录波网络结构中，通过电缆直接采集模拟量，通过数字式GOOSE通信报文采集开关量，构成混合采集系统模式。

进一步地，所述混合采集系统模式，每套智能录波装置具有至少96路模拟量输入端口结构，具有至少能处理64个GOOSE数字信号结构，经过挑选的GOOSE信号至少为512路，直流电源电压采集至少为4路。

进一步地，设置智能变电站的智能录波及网络分析系统的连接背板，该连接背板包括常规交流插件端、SV插件端、GOOSE1插件端、GOOSE2插件端、电源插件端、通信插件端和模拟信号采集插件端。

进一步地，为了满足220kV电压等级双重化保护独立组网的需求，智能录波装置配置2块独立的GOOSE插件，用来采集并处理保护1及保护2对应的过程层GOOSE1、GOOOSE2网络暂态报文记录及连续报文记录数据，两个插件互不关联以满足双重化保护网络数据相互独立、互不影响的智能变电站二次设备网络运行需求。

本实用新型具有如下突出的有益效果：

1、本实用新型在站控层网络MMS中设置若干台智能录波装置，所述智能录波装置各包括若干个记录分析单元和一个智能管理单元，所述智能录波装置中，一部分智能录波装置通过GOOSE1网交换机连接保护装置、测控装置和智能终端，以输入开关量信号，以及直接连接互感器单元、以输入模拟量信号，构成混合式录波网络结构；另一部分智能录波装置通过GOOSE网交换机连接保护装置、测控装置和智能终端、以输入开关量信号，以及通过SV网交换机连接保护装置、合并单元、测控装置和智能终端，以输入开关量信号；构成全数字式录波网络结构；智能管理单元具有信号处理电路、数据分析电路和控制输入和显示电路，通过智能管理单元对混合式录波网络结构、全数字式录波网络结构输入的录波波信号处理、分析和显示输出，构成智能变电站的智能录波及网络分析系统；因此能够解决现有技术智能变电站分别配置故障录波装置及网络记录分析装置，存在二次设备的配置数量及二次设备室的屏柜需求增多、工程造价高和设备冗余配置、网络及电缆接线复杂的问题，具有简化智能变电站录波系统的设备配置、网络及电缆接线、降低设备成本和提高系统可靠性、经济性等突出的有益效果。

2、本实用新型具备故障录波及网络分析功能，不再按电压等级配置网络记录分析采集设备，每台录波器均具有网络分析管理主机功能，不再单独配置全站网络分析管理主机，因此能够减少站内设备配置，具有较好的经济性。

3、本实用新型的智能录波装置通过配置2块独立的GOOSE插件，尤其在混合采集模式下，较好的解决了双重化保护网络双重化下的故障录波模拟量与开关量数据同步的问题，便于运行人员使用及事故分析，简化了站内的过程层的设备配置，减少了占用过程层交换机光纤接口的数量，网络结构简单，易于实现，可靠性高。

附图说明

图1是本实用新型具体实施例1的结构示意图。

图2是本实用新型具体实施例1的智能录波装置的结构框图。

图3是本实用新型具体实施例1的连接背板结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作详细说明。

具体实施例1：

参照图1，本实施例包括站控层网络MMS及设置在站控层网络MMS中的站控层设备，在站控层网络MMS中设置若干台智能录波装置，所述智能录波装置各包括若干个记录分析单元和一个智能管理单元，所述智能录波装置中，一部分智能录波装置通过GOOSE1网交换机连接保护装置、测控装置和智能终端，以输入开关量信号，以及直接连接互感器单元、以输入模拟量信号，构成混合式录波网络结构；另一部分智能录波装置通过GOOSE网交换机连接保护装置、测控装置和智能终端、以输入开关量信号，以及通过SV网交换机连接保护装置、合并单元、测控装置和智能终端，以输入开关量信号；构成全数字式录波网络结构；所述记录分析单元具有信号输入端和信号输出端，该信号输入端通过GOOSE网交换机连接保护装置、测控装置和智能终端的信号输出端或者直接连接互感器单元的信号输出端，或者该信号输入端通过GOOSE网交换机连接保护装置、测控装置和智能终端的信号输出端或者直接连接合并单元的信号输出端；智能管理单元具有信号处理电路、数据分析电路和控制输入和显示电路，通过智能管理单元对混合式录波网络结构、全数字式录波网络结构输入的录波信号处理、分析和显示输出，构成智能变电站的智能录波及网络分析系统。

本实施例中：

参照图1至图3，本实施例构成混合式录波网络结构的智能录波装置，除了通过GOOSE1网交换机连接保护装置、测控装置和智能终端，以输入开关量信号，以及直接连接互感器单元、以输入模拟量信号外，还通过GOOSE2网交换机连接保护装置、测控装置和智能终端，以输入开关量信号；从而形成电压等级过程层网络1和电压等级过程层网络2。

智能录波装置的数量，可以根据实际需要设为2台、3台、4台、5台或6台以上，各台录波装置中的记录分析单元数量n，可以根据实际需要设为2个、3个、4个、5个或6个以上。

本实施例涉及的全数字式录波网络结构，通过数字式SV通信报文采集模拟量、称为数字采样，通过数字式GOOSE通信报文采集开关量，构成全数字采集系统模式。所述全数字采集系统模式，每套智能录波器具有接入至少60个合并单元MU的SV报文的端口结构；接入经过挑选之后的SV采样值通道数至少为256路，接入经过挑选之后的GOOSE信号通道数至少为1024路，直流电源电压采集通道数至少为4路。

当采样率为4000Hz时，单套智能录波装置的记录分析单元接入的MU个数至少为24个，经挑选的作为暂态记录和连续报文记录的SV通道数至少为128路，GOOSE控制块不少于64个，经挑选的GOOSE信号不少于512路。

本实施例涉及的混合式录波网络结构，通过电缆直接采集模拟量，通过数字式GOOSE通信报文采集开关量，构成混合采集系统模式。所述混合采集系统模式，每套智能录波装置具有至少96路模拟量输入端口结构，具有至少64个GOOSE数字信号端结构，经过挑选的GOOSE信号至少为512路，直流电源电压采集至少为4路。

设置智能变电站的智能录波及网络分析系统的连接背板，该连接背板包括常规交流插件端、SV插件端、GOOSE1插件端、GOOSE2插件端、电源插件端、通信插件端和模拟信号采集插件端。

为了满足220kV电压等级双重化保护独立组网的需求，智能录波装置配置2块独立的GOOSE插件，用来采集并处理保护1及保护2对应的过程层GOOSE1、GOOOSE2网络暂态报文记录及连续报文记录数据，两个插件互不关联以满足双重化保护网络数据相互独立、互不影响的智能变电站二次设备网络运行需求。

互感器单元和合并单元采用常规互感器。互感器单元通过电缆直接接入智能录波器的记录分析单元，采集的是电信号模拟量，合并单元可通过光缆经由SV网络发送数据包至记录分析单元采集光信号模拟量。同时保护装置、测控装置、智能终端、合并单元均可输出自身故障信息，电力系统运行信息等开关量，通过光缆GOOSE网络经由网络发送至记录分析单元。

下面描述本实施例的工作原理：

本实施例涉及的网络包括SV/GOOSE/MMS三种，通过交换机组网。MMS网络采用电口交换机组网，与网络上的设备相连，SV/GOOSE通过光口交换机组网，与网络上的设备相连。MMS为站控层网络。SV/GOOSE为过程层网络。

采集网络结构及实现方式：

通过SV网或常规互感器采集模拟量数据(模拟量数据包括电流量及电压量，其中SV的模拟量以报文的形式传输，常规互感器的模拟量以电信号的形式传输)，通过GOOSE网络采集开关量数据。对于SV/GOOSE网录波功能及网络分析功能在记录分析单元中共用一个网络接口。

录波及网络分析过程：

对于SV/GOOSE网络，在触发故障录波的信号到来之前，如保护装置动作信号、测控装置、保护装置故障信号、模拟量越限信号等，记录分析单元记录网络中的全部报文数据并进行分析，得出网络运行状态数据，管理单元与记录分析单元相连，读取分析结果，并显示。

在触发故障录波信号到来后，记录分析单元采用更高的采样频率，对预先设定的模拟量报文或者电信号进行采集与分析，管理单元与记录分析单元相连，读取分析结果，并显示。

对于MMS网络，记录分析单元可提供一个网络接口接入MMS网络，作为第三方，对网络报文进行监听,可在管理单元显示结果。

智能录波装置包括若干记录分析单元和管理单元。

各部件连接关系：

保护装置、测控装置、智能终端、合并单元通过GOOSE网络发送开关量数据包至记录分析单元，合并单元通过SV网络发送开关量数据包至记录分析单元，常规互感器通过电缆，把电信号传给记录分析单元，记录分析单元对开关量及模拟量数据进行分析，把结果传给管理单元。

一个电力系统间隔配置2套保护即为双重化保护-——保护装置1、保护装置2,不允许接入同一个GOOSE网络，因此需配双重化网络即为GOOSE1(对应保护装置1)与GOOSE2(对应保护装置2)。智能录波器有2个插件，分别一个接GOOSE1,一个接GOOSE2,若采用常规互感器数据直接接入智能录波器的模拟量插件，若采用合并单元则通过SV网络发送模拟量。

当系统发生故障时，保护装置1、保护装置2同时发出动作信号(开关量)至GOOSE1/GOOSE2，智能录波器启动暂态录波，采用比稳态数据记录更高的频率采集该保护对应间隔的模拟量。

由于GOOSE1、GOOSE2各有一个保护动作信号，而都要启动唯一的模拟量录波，因此存在2个开关量与一个模拟量数据同步的问题。

本实施例采集一次模拟量，GOOSE1/GOOSE2对应的开关量均接入同一个智能录波器，由于是同一个装置，很容易实现数据同步，而独立插件，保证两个GOOSE网络相互独立，不会受另一个网络的影响。

运行人员通过同时刻的模拟量与开关量的比对，实现事故分析。

具有优化智能变电站故障录波及网络分析方案，解决现有技术存在站内二次设备的配置数量及二次设备室的屏柜需求增多、工程造价高及对于常规交流采样+GOOSE跳闸的智能变电站存在设备冗余配置、网络及电缆接线复杂的问题，提供一种智能变电站智能录波及网络分析系统。

具体实施例2：

本具体实施例2的特点是：构成混合式录波网络结构的智能录波装置，通过GOOSE1网交换机连接保护装置、测控装置和智能终端，以输入开关量信号，以及直接连接互感器单元、以输入模拟量信号。其余同具体实施例1。

以上所述，仅为本实用新型较具体的实施例，但本实用新型的保护范围并不局限与此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的范围内，根据本实用新型的技术方案及构思加以等同替换或改变，都属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种智能变电站的智能录波及网络分析系统，包括站控层网络MMS及设置在站控层网络MMS中的站控层设备，其特征在于：

1)在站控层网络MMS中设置若干台智能录波装置，所述智能录波装置各包括若干个记录分析单元和一个智能管理单元，所述智能录波装置中，一部分智能录波装置通过GOOSE1网交换机连接保护装置、测控装置和智能终端，以输入开关量信号，以及直接连接互感器单元、以输入模拟量信号，构成混合式录波网络结构；另一部分智能录波装置通过GOOSE网交换机连接保护装置、测控装置和智能终端、以输入开关量信号，以及通过SV网交换机连接保护装置、合并单元、测控装置和智能终端，以输入开关量信号；构成全数字式录波网络结构；

2)所述记录分析单元具有信号输入端和信号输出端，该信号输入端通过GOOSE网交换机连接保护装置、测控装置和智能终端的信号输出端或者直接连接互感器单元的信号输出端，或者该信号输入端通过GOOSE网交换机连接保护装置、测控装置和智能终端的信号输出端或者直接连接合并单元的信号输出端；智能管理单元具有信号处理电路、数据分析电路和控制输入和显示电路，通过智能管理单元对混合式录波网络结构、全数字式录波网络结构输入的录波信号处理、分析和显示输出，构成智能变电站的智能录波及网络分析系统。

2.根据权利要求1所述的一种智能变电站的智能录波及网络分析系统，其特征在于：构成混合式录波网络结构的智能录波装置，除了通过GOOSE1网交换机连接保护装置、测控装置和智能终端，以输入开关量信号，以及直接连接互感器单元、以输入模拟量信号外，还通过GOOSE2网交换机连接保护装置、测控装置和智能终端，以输入开关量信号；从而形成电压等级过程层网络1和电压等级过程层网络2。

3.根据权利要求1或2所述的一种智能变电站的智能录波及网络分析系统，其特征在于：在全数字式录波网络结构中，通过数字式SV通信报文采集模拟量、称为数字采样，通过数字式GOOSE通信报文采集开关量，构成全数字采集系统模式。

4.根据权利要求3所述的一种智能变电站的智能录波及网络分析系统，其特征在于：所述全数字采集系统模式，每套智能录波器具有接入至少60个合并单元MU的SV报文的端口结构；接入经过挑选之后的SV采样值通道数至少为256路，接入经过挑选之后的GOOSE信号通道数至少为1024路，直流电源电压采集通道数至少为4路。

5.根据权利要求4所述的一种智能变电站的智能录波及网络分析系统，其特征在于：当采样率为4000Hz时，单台智能录波装置接入的MU个数至少为24个，经挑选的作为暂态记录和连续报文记录的SV通道数至少为128路，GOOSE控制块不少于64个，经挑选的GOOSE信号不少于512路。

6.根据权利要求1或2所述的一种智能变电站的智能录波及网络分析系统，其特征在于：在混合式录波网络结构中，通过电缆直接采集模拟量，通过数字式GOOSE通信报文采集开关量，构成混合采集系统模式。

7.根据权利要求6所述的一种智能变电站的智能录波及网络分析系统，其特征在于：所述混合采集系统模式，每套智能录波装置具有至少96路模拟量输入端口结构，具有至少64个GOOSE数字信号端结构，经过挑选的GOOSE信号至少为512路，直流电源电压采集至少为4路。

8.根据权利要求1或2所述的一种智能变电站的智能录波及网络分析系统，其特征在于：设置智能变电站的智能录波及网络分析系统的连接背板，该连接背板包括常规交流插件端、SV插件端、GOOSE1插件端、GOOSE2插件端、电源插件端、通信插件端和模拟信号采集插件端。