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淘豆网网友近日为您收集整理了关于数字化变电站GOOSE 组网方案.pdf的文档，希望对您的工作和学习有所帮助。以下是文档介绍：第31卷第4期201 1年4月电力自动化设备Electric Power Automation EquipmentV01.31 No.4Apr.2011@数字化变电站GOOSE组网方案曹海欧1,严国平1,徐宁1,李澄2(1.江苏省电力公司调度通信中心,江苏南京.江苏方天电力技术有限公司,江苏南京210036)摘要:分析了IEC61850标准中保证面向通用对象的变电站事件(GOOSE)务具备实时应用特征的相关协议规范。数字化变电站内部主要通信报文为基于客户/服务器模式的MMS报文、GOOSE报文和采样报文。讨论了主要通信报文的应用特点;基于GOOSE网络通信的安全性、可靠性、实时性,讨论了在数字化变电站发展过程中。从独立组网至全站共网的各种组网方式以及装置单环网、星形网等网络结构在GOOSE组网应用中的优缺点。分析了VLAN技术、报文优先级、链路聚合等网络技术在GOOSE组网过程中的应用。最后结合具体实例对GOOSE组网方式、组网结构以及交换机的配置进行分析研究。关键词:IEC61850;GOOSE;数字化变电站:交换机:网络技术中图分类号:TM63;TP393 文献标识码:A 文章编号:(43—04随着光电互感器、智能断路器、网络通信技术的发展以及IEC61850标准的发布.各电网公司分别开始建设数字化示范变电站。面向通用对象的变电站事件GOOSE(ic Object Oriented SubstationEvent)作为IEC61850标准中的重要部分。基于GOOSE网络通信代替传统的硬接线模式实现开关位置、闭锁信号以及跳闸命令等实时信息的可靠传输。其在过程层应用的可靠性、实时性、安全性能否满足继电保护的要求主要依赖于各智能设备的通信处理能力以及GOOSE网络的组网方案m 21。本文根据GOOSE协议的特点及应用背景.讨论了数字化变电站GOOSE组网方式以及网络结构.分析了GOOSE组网中应用的一些关键网络技术.并结合工程实例讨论了GOOSE网络的组网方案。1 GOOSE介绍IEC61850借鉴公共设施通信体系(UCA)的通用变电站状态事件GSSE(ic Substation StateEvent)弓I入了GOOSE。在数字化变电站中,GOOSE是一种实时应用,为保证GOOSE的可靠性及实时性,IEC61850规定GOOSE通信协议栈如图l所示【3-4】。a.基于4层通信协议栈。GOOSE协议栈只用了国际标准化组织开放系统互联(ISO/OSI)中的4层.其目的是提高可靠性和降低传输延时。b.IEEE802.1Q的应应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层G00SEIEC6ASN.1/BER图1 GOOSE通信协议栈Fig.1 GOOSE protocol stack收稿日期:;修回日期:用。在数据链路层,GOOSE采用IEEE802.1Q、IEEE802.1P协议.保证GOOSE报文的优先传送并提高了GOOSE网络的安全性。c.基于P2P通信方式。GOOSE服务是以高速P2P(Peer.to.Peer)通信为基础的。P2P体系结构消除了主/从方式和非网络化的串行连接方案存在的缺陷.网络化的连接同时也降低了设备的维护成本。也GOOSE应用层协议中包含数据有效性检查和GOOSE消息的丢失、检查、重发机制,以保证接收智能装置(IED)能够收到消息并执行预期的操作。e.传输介质基于光纤以太网或双绞线.通信速率达到10 M、100 M、100000 M。应用在过程层GOOSE网络中,建议采用光纤传输来提高抗干扰能力。2 GOOSE组网方式2.1数字化变电站报文按照IEC61850标准的描述.数字化变电站分为3层:站控层、间隔层和过程层。各层次内部以及层次之间采用高速通信网络.通信报文主要分3类i2,5-61。乳基于客户/服务器模式的制造报文规范MMS(Manufacturing Message Specification)报文。该类报文主要为站控层设备与间隔层设备之间以及站控层设备之间的通信报文,基于IEC61850—8一l标准.通信模型利用ISO的所有7层协议.这类报文所传输信息的实时性要求相对于过程层与间隔层之间的信息以及间隔层之间的信息要低。b.GOOSE报文。GOOSE报文传送的数据信息主要包括间隔层之间的闭锁信号.间隔层与过程层之间的位置信号、状态信号以及控制信号。该类型的信息对实时性及可靠性要求较高。正常状态下。万方数据电力自动化设备第31卷报文长度较短.网络负载较小,在故障状态下特别是母线故障时.报文的信息量短时比较密集。c.采样报文。该类型报文传输的信息为过程层至间隔层的采样数据,单向传输,报文协议基于IEC61850—9一l(点对点模式)、IEC6协议(组网方式)。这类报文特点:实时性要求高:报文长度固定;网络负载量固定不变,并由采样频率确定。2.2 GOOSE组网方式在数字化变电站发展过程中.随着网络技术的发展。GOOSE网络的组网方式分3个阶段逐渐改进。a.GOOSE独立组网。基于GOOSE传送的信息对实时性以及可靠性的要求.GOOSE网络采用独立组网,IED装置具备独立的GOOSE通信口。独立组网优点在于:避免了与不同优先级数据的同网传输.保证了数据传输的可靠性:数字化变电站内部网络之间基于物理隔离.某一网络故障不会影响到另一网络的运行,提高了数字化变电站的安全性。b.GOOSE与站控层共用网络方式。这种组网方式的前提是支持IEEE802.IP协议交换机的应用。在正常状态还是故障状态时.基于MMS的站控层报文占用的带宽远大于GOOSE报文所占带宽.支持IEEE802.1P协议的交换机保证网络上GOOSE报文的优先传送。c.数字化变电站内共用网络方式。随着网络通信技术的发展.采样报文基于IEC6标准。过程层网络与变电站层网络合并是数字化变电站组网方式发展的目标。这种组网方式的优点在于:间隔层智能设备仅需一个通信口.降低了智能设备的成本.同时降低了数字化变电站的网络建设成本。在实际工程应用时。应根据电压等级、网络负载量、网络通信介质、经济性、安全性等因素确定GOOsE的组网方式[41。3 GOOSE网络结构GOOSE网络结构主要有装置单环网、交换机环形网和星形网[7.引,各有其优缺点。3.1装置单环网装置单环网是指装置内部自带交换功能、实现一进一出的2个网络口、环网中所有装置串联的通信方式.如图2所示。优点:网络结构简单、投资费用低。缺点:a.装置间的报文传输图2装置单环网Fig.2 Single loop-work of device延时随环网中装置数目的增加而增加,实时性差;b.环网发生故障时自愈时间需要数十毫秒至数百毫秒.不能满足继电保护装置之间数据交换的性能要求:c.装置检修时对环网通信的影响很大:d.对装置性能要求更高.要求装置具备交换功能。3.2交换机环形网环形网是指连接装置的交换机之间采用实时环网的通信方式.如图3所示。优点:网络冗余性最好.交换机之间网络发生故障时.通过环网自愈依然可以保证网络通信。缺点:图3交换机环形网FiS.3 l oop—worka.网络实时性差.环 of switch网中节点间的网络通信延时要高于星形网.另外环网中的自愈时间不能满足继电保护装置之间数据交换的性能要求:b.网络可靠性较差.环网通信基于快速生成树协议,通信故障时可能会引起网络风暴问题:c.设备兼容性较差.不同厂家交换机的私有快速生成树协议实现方式存在差异.互联时可能会有问题:d.投资成本高于星形网.因为交换机需要的网口数要多于星形网。3.3星形网星形网是指交换机之间采用级联方式组网.如图4所示。优点:网络实时性好.网络延时最少.可以满足继电保护装置之间实时数据交换的性能要求.不会产生网络风暴。缺点:网络冗余性较差.星形网交换机之间网图4星形网Fig.4 Star-work络发生单点故障时,网络通信将受到较大影响。IEC61 850标准要求GOOSE报文延时小于4 ms。如前所述.环网发生故障时的自愈时间不能满足GOOSE网络的实时性要求.为了提高GOOSE网络的可靠性,通常过程层GOOSE网络采用双星形网。在智能装置处理GOOSE报文时,采用双发双收方式,不存在网络切换过程。4 GOOSE组网中的网络通信技术的应用数字化变电站信息传输基于以太网实现.VLAN划分(IEEE802.1Q协议)、报文优先级定义(IEEE802.1P协议)、链路聚合(IEEE802.3ad协议)等通信技术在GOOSE网络中的应用提高了数字化变电站的可靠性、实时性以及安全性。4.1 虚拟网络VLAN技术及应用VLAN(Virtual LAN)划分是为解决以太网的广一I一茜熹万方数据第4期曹海欧、等:数字化变电站GOOSE组网方案@播问题和安全性而提出的一种网络技术.在以太网帧的基础上增加了VLAN头.通过VLANID把用户划分为更小的工作组.限制不同工作组间的用户二层互访。每个工作组就是一个虚拟局域网。支持IEEE802.10协议的IED终端设备发送的以太网报文中增加了4字节的802.IO桢头.封装格式见图5。TPID(Ox8 100)为支持IEEE802.IQ的标志:TCI标识中包括3位优先级标志(IEEE802.1P协议)以及12位VLAN标识.最多支持4096个虚拟网络。TPID UX01uuptaonty CFI VIDTCIVID图5虚拟网标签rlg.5 Virtual I_AN tag实际组网时.终端IED支持IEEE802.1Q协议不是构建虚拟网络的必要条件.但构建网络的交换机必须支持VLAN。交换机常用的4种VLAN划分方法为:根据端口划分VLAN:根据介质访问控制MAC(Media Access Contr01)地址划分VLAN:根据网络层划分VLAN:根据IP组播作为VLAN。GOOSE网络应根据端口划分VLAN。下面是GOOSE网络引人VLAN的主要优点。a.限制广播包的传输范围。交换机不能为类似GOOSE的多播报文建立地址映射,报文都会被广播到网络上所有端口.造成了网络资源的浪费。通过划分VLAN.交换机将广播报文限制在本VLAN范围内。提高了网络资源的利用效率,限制了“网络风暴”影响范围。b.提高系统安全性。IEC61850对GOOSE安全性未作要求.任何接人GOOSE网络的设备都有可能对网络上的运行设备构成威胁。通过配置VLAN实现网络上不同VLAN之间逻辑隔离.从而实现信息访问的安全。在GOOSE通信网络的设计阶段。需要规划VLAN以及采用何种方式划分.VLAN划分的基本出发点是功能的应用。需要了解:基于GOOSE建立了一些什么样的应用、这些应用需要交换的数据有哪些、数据涉及到哪些lED、数据的通信量有多大,这些因素都会影响到VLAN最终的划分[101。另外需要考虑lED设备以及交换机VLAN功能能否满足应用的要求。4.2报文优先级定义及应用IEEE802.1P协议是IEEE802.IQ协议的扩充协议.为以太网上数据包定义不同的优先级,确保关键应用和时间要求高的信息流优先进行传输.同时照顾优先级低的应用和信息流。如图5所示。以太网数据包中3比特的优先级标签定义8个优先级.交换机报文阻塞时.优先发送优先级高的数据包。根据数字化变电站的应用要求.过程层GOOSE网络中传输的信息优先级按照由高到低的顺序做定义。a.最高级:电气量保护跳闸;保护闭锁信号。b.次高级:遥控分合闸;断路器位置信号。c.普通级:刀闸位置信号;一次设备状态信号。站控层与过程层公用网络时.应设置GOOSE报文的优先级高于站控层非实时性报文的优先级。4.3链路聚合技术及应用链路聚合技术(IEEE802.3ad)将数个以太网端口汇聚成一个带宽更大的逻辑链路.主要用于交换机之间级联通信。应用在GOOSE网络中的主要优点:a.在以太网星形网络上.交换机级联的端口往往成为网络通信的瓶颈.通过链路聚合技术扩大交换机之间的通信带宽:b.星形网络交换机之间通信中断往往对网络造成的影响最大.链路聚合技术实现了交换机之间通信通道的冗余.在GOOSE网络设计时,充分考虑交换机之间并联通道走不同光缆.当某一路径上的通信中断时。不会影响网络的继续运行。5 GOOSE组网实例以110 kV数字化变电站过程层GoOsE单独组网为例讨论GOOSE网络的组建方案。GOOSE网络基于双星形网络结构.每个智能装置提供双GOOSE通信口分别接人GOOSE双网中。GOOSE网络中的信息交换分为2种类型。a.本间隔(线路、主变、母线)设备之间的信息交换。通信设备包括本间隔的保护装置、测控装置、智能单元等设备。传输信息包括分合命令,开关刀闸位置,启动信号、闭锁信号等。b.母线间隔设备与其他间隔(线路、主变)设备之间的信息交换。交换的信息包括母差保护与各间隔保护之间的启动、闭锁信息,母差保护与各间隔智能单元之间的分合命令及位置信息.母线测控装置与各间隔设备之间的联闭锁信息等。基于罗杰康交换机RSG2100.按照间隔配置交换机以及划分VLAN.单GOOSE网络配置方案如图6所示(图中.Vn为第n间隔内部数据划分的VLAN,Vnk为第rt间隔送给母线间隔的数据划分的VLAN.Vrak为母线间隔送给其他各间隔的数据划分的VLAN),组网原则如下:a.交换机之间的级联通道应用链路聚合技术.采用双光纤连接:b.按照间隔划分VLAN.为每一间隔(包括母线间隔)分配2个vLAN.一个VLAN作为本间隔内部装置之间交换数据的VLAN(标号为Vn),另一个VLAN作为本间隔发送到其他间隔数据的VLAN(标号为Vnk);万方数据@ 电力自动化设备第31卷陬丽爵百。i舔面ID…DE…N掉…‘j{Vlk、Vmk的所有VLAN数据ii‘瑷蘸藉百而矗耐谳箨蘸‘}}.v坐:坠鲎堕.迥璺盟整塑j12 J11 J101。JI 9 8¨7a1萄百再 4||j|5 6订团冈冈眄 6{基于v1.送至母线间隔{i 的数据基于Vlk【.….….………………….….j第1间隔瑟至l母线i间隔Vnk}数据来自母线间隔Vmk数据i交蘸璃百而最面面茜i丽雨试订…一Vn…k.…Vmk…堕照.坠蝌.墼量..j。鋈丽丽蘧蚕每药F河两……‘j的Vlk—Vnk数据涞自母线间隔Vmk数据●……···….……….……...12——l}叫幽{团冈8 7 4 5 6保ll测l l智l调护I J控J J能I试装lI装I l单l端置ll置l l元l口l第n间隔内传送的数据}i基于vn,送至母线间隔l的数据基于Vnk纠叫{.掣.剧j日团闭冈8 7 5 6曩}l篓ll蚤}薰置…配I l元l口;母线间隔内传送的数据li基于vm,送至各其他间l{隔的数据基于Vmk!●....................................1母线间隔图6单GOOSE网组网方案Fig.working scheme for single workc.交换机上所有的端口都设置为TRUNK端口.以保证不同VLAN的数据可以被智能装置接收;d.通过设置顶层交换机VLAN的禁止端口.隔离GOOSE网络报文的传输范围.保证间隔内部的通信报文被限制在本间隔交换机范围内.母线间隔与其他间隔之间的通信报文只被传送到需要接收该报文的间隔交换机中:e.每个间隔设置一个专用调试端口.访问数据的VLAN基于Vn.数据的传播范围被限制在本间隔交换机范围内:f.GoOsE网络上的信息按照4.2节要求划分不同优先级。按间隔组网并划分VLAN的GOOSE组网方案提高了GOOSE网络的安全性及可靠性:a.提高了GOOSE网络的利用效率.限制了“网络风暴”的传播范围:b.物理上同一间隔的设备只接人同一交换机.某一交换机出现故障时,不会影响到其他间隔的运行;c.正常情况下,变电站按照间隔进行调试检修,专用调试口的访问范围被限制在本间隔的交换机范围内。保证了调试检修的安全性。6结语本文对数字化变电站GOOSE网络方案以及相关网络技术进行了讨论并提出了一些应用建议。GOOSE网络的组建需要综合考虑IED装置要求、交换机的性能、网络的通信数据类型、数据的通信量等相关因素。只有综合运用这些方面的知识,组织相关方面的技术人员共同研讨.才能提出比较合理可行的工程方案。参考文献:[1]国家发展与改革委员会.DL/T 860.81—2006 IEC6变电站通信网络和系统:第8一l部分特定通信服务映射(soSM)到制造报文MMS(ISO 9506一l和ISO 9506—2)和ISO/1EC8802—3的映射‘Si.北京:中国电力出版杜,2006.[2]高翔.数字化变电站应用技术[M].北京:中国电力出版社,.[3]宋丽君,王若醒,狄军峰,等.GOOSE机制分析、实现及其在数字化变电站中的应用[J].电力系统保护与控制,):31.35.SONG ujus,WANG Ruoxing。DI Junfeng,et a1.Analysis andimplementation of GOOSE mechanism and its application in di西talsubstation[J].Power System Protection and Contr01.):31.35.【4]范建忠.马千里.GOOSE通信与应用[J].电力系统自动化,):85-89.FAN Jianzhong.MA Qinli.GOOSE and its application[J].Au-tomation of Electric Power Systems,):85—89.[5]贺振华,胡少强.rEC61850标准下通用变电站事件模型与采样值传输模型的比较[J].继电器.):80-83.HE Zhenhua,HU parison between generic sub-station event model and sampled value model based OilIEC61850[J].Relay.):80—83.[6]徐成斌,孙一民.数字化变电站过程层GOOSE[J].电力系统自动化,):91.94.XU Chengbin,SUN Yimin.munication solution of processlayer GOOSE indigitized substation[J】.Automation of ElectricPower Systems,):91-94.[7]中国电力企业联合会.DL/T860系列标准工程化实施技术规范[S】.北京:中国电力出版社,2007.[8]肖韬.林知明.田丽平.关于变电站GOOSE通信方案的研究[J].华东交通大学学报,):66.70.XlAO Tao,LIN Zhiming,TIAN Liping.Study on the program munication substation[J].Journal of East China JiaotongUniversity,):66—70.[9]窦晓波,吴在军.胡敏强。等.与GOOSE联动的数字化变电站遥视系统[J].电力自动化设备,):94.98.DOU Xiaobo,WU Zaijun.HU Minqiang,et a1.Remote videosystemof digital substation supporting linkage with GOOSECJ】.Electric Power Automation Equipment,):94—98.[10]李兰崇.浅谈虚拟局域网VLAN技术[J].信息技术.):23,162.(下转第150页continued onpage 150)~据~剡一g下调试端口删萧引雌苫引骗I哚伊陵瞪一鼽万方数据@ 电力自动化设备第31卷Power System Protection and Contr01.Zhuhai,China:CSEE RelayProtection mittee,3.[7]刘志,雷为民,任祖怡.等.京津南部电网区域安全稳定控制系统的研究和实施[J].中国电机工程学报,):51.56.UU Zhi,LEI Weimin,REN Zuyi。et a1.Research and applicationof regional stability control system for southenl Beijing-Tianjinpower gfid[J:.Proceedings of the CSEE,):51-56.[8]王亮,王新宝,何强,等.基于故障场景的区域电网安全稳定控制系统测试方法[J】.电力系统自动化.):39-42.WANG Liang,WANG Xinbao,HE Qiang,et a1.A novel印-pmach to testregional power函d stability eontrel system basedon fault scenario[J].Automation of Electric Power Systems.):39-42.[9 1任祖怡.刘志。吴小辰.等.高压直流闭锁判据及稳定控制的研究和应用[C]∥中国电机工程学会2006年学术年会论文集.郑州:[出版者不详],97.REN Zuyl,LIU Zhi,WU Xiaoehen.et e1.Research and applica-tion of HVDC pole blocking criteria and stability control[el t{Pro-ceedings of Chinese Society for Electrical Engineering AnnualMeeting.Zhengzhou,China:[s.n.],·1197.[10]南方电网技术研究中心.2006年南方电网安全稳定控制策略研究报告[R].广州:南方电网技术研究中心,2006.(编辑:柏英武)作者简介:葛大维(1956一),男。湖南临湘人,高级工程师,从事继电保护工作(E-mail:ag.gedawei@163.colrn);姜浩(1972一),男,浙江绍兴人,高级工程师。从事安全自动装置工作(E.mail:iiangha.tom);徐光虎(1974一),男,安徽安庆人,高级工程师,从事电网安全稳定分析与控制工作(E-mail:xguangh@)。Segregation measures in missioning of stability control systemfor large.scale interconnected power systemsGE DaweiI,JIANG Ha02,XU Guanghu3(1.Anshun Electric Power pany,Anshun .Guizhou Power munication Bureau,Guiyang .CSG Power munication Center,Guangzhou 510623,China)Abstract:Segregation measures in the missioning of stability control system for large—scaleinterconnected power systems are essential to the safe operation‘and missioning.nesegregation measures and requirements for joint and individual missioning are detailed.Basedon the integrity principle of stability control strategy and logic,the concept of mutual extension amongstability control devices under different dispatch jurisdictions is introduced,which,in practical projects,guarantees plete test of the stability control system without any dead zone,while the universalintegrity of stability control strategy and logic during the joint and individual missioning isensured.Key words:large-sstabsegregation measures斗-.-+一一-●.—·—●一-.-●一-+-.●---+·..卜-—●一-—●一—+—-.●—-.+-.■一-+-.●.—.}--—●.-+-.■一-—●一-4---4-一&-4-'-4---4---&4-'--卜--4---4-.,-4-'-4----4---4----4---'4-----4--.●一·—‘.-—●一-—●一--4----4---4---(.r_gg 146页continued from page 146)LI Lanchong.Simply discussing VLAN technology in work[J].Information Technology,):23.162.(编辑:汪仪珍)作者简介:曾海(1979一),男。江苏盐城人.工程师,主要从事继电保护整定及继电保护专业技术管理工作(E.mail:ch.COITI);严国平(1965一),男。江苏常州人,处长,高级工程师,主要从事电力系统继电保护专业技术管理工作:徐宁(1976一),男.江苏南京人,副处长。工程师,主要从事电力系统继电保护专业技术管理工作:李澄(1970一),男,江苏南京人,高级工程师,主要从事数字化变电站开发工作。working scheme for mgital substationCA0 Haioul,YAN Guopin91,XU Ningl,LI Chen92(1.Jiangsu Electric Power Dispatching munication Center,Nanjing .Jiangsu Frontier Electric Technologies Co.,Ltd.,Nanjing 210036,China)Abstract:The protocols in IEC6 1 850 standard to ensure the real.time performance of G00SE service areanalyzed.The internal eommunication messages of digital substation are mainly MMS messages,G00SEmessages and sampling messages,andtheirapplication features are analyzed.Based on the security,reliabilityand real.time performance of work,the development working mode from work work in digital substation iS discussed and the application features of single loop.type and star·work structures in working are explained.Applications of VLAN technology,messagepriority technology and link aggregation technology in working axe studied.Case study is providedfor working work structure and switch configuration.Key words:IEC61850;GOOSE;work technique万方数据数字化变电站GOOSE组网方案作者: 曹海欧, 严国平, 徐宁, 李澄, CAO Haiou, YAN Guoping, XU Ning, LI Cheng作者单位: 曹海欧,严国平,徐宁,CAO Haiou,YAN Guoping,XU Ning(江苏省电力公司,调度通信中心,江苏,南京,210024), 李澄,LI Cheng(江苏方天电力技术有限公司,江苏,南京,210036)刊名:电力自动化设备英文刊名: ELECTRIC POWER AUTOMATION EQUIPMENT年,卷(期): )参考文献(10条)1.李兰崇浅谈虚拟局域网VLAN技术 .窦晓波;吴在军;胡敏强与GOOSE联动的数字化变电站遥视系统 .肖韬;林知明;田丽平关于变电站GOOSE通信方案的研究 .中国电力企业联合会 DL/T860系列标准工程化实施技术规范 2007 5.徐成斌;孙一民数字化变电站过程层GOOSE .贺振华;胡少强 IEC61850标准下通用变电站事件模型与采样值传输模型的比较 .范建忠;马千里 GOOSE通信与应用 .宋丽君;王若醒;狄军峰 GOOSE机制分析、实现及其在数字化变电站中的应用 .高翔数字化变电站应用技术 2008 10.国家发展和改革委员会 DL/T 860.81-2006 IEC变电站通信网络和系统:第8-1部分特定通信服务映射(SCSM)到制造报文MMS(ISO 9506-1和ISO 9506-2)和ISO/IEC8802-3的映射 2006本文链接:http://d.g./Periodical_dlzdhsb.aspx播放器加载中，请稍候...
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浅谈数字化变电站与传统变电站的区别
[摘 要]当代科技的不断发展，促进了微电子技术及信息技术在电力系统中的应用与发展。同时，数字化技术的引入也使得变电站的运行发生了变化。变电站引入数字化技术使变电站的二次设备逐渐向一次设备进行延伸。传统变电站的数字化过程使得变电站运行更加自动化，管理更加科学化，因此研究数字化变电站的技术基础及特征有着非常重大的意义。[关键词]数字化变电站 传统变电站中图分类号：TM451 文献标识码：A 文章编号：X（8-010. 引言数字技术的发展及应用使得数字化变电站有了技术的支撑。目前，我国数字化变电站的技术主要有数字化的电气量测量系统。而变电站的自动化技术基础主要包括：智能化的开关、光电式的电流及电压互感器、一次运行的设备、在线状态的检测系统、运行操作的培训仿真技术等。数字化变电站的特征及技术的影响势必会使数字化的变电站成为发展的趋势。本文就数字化变电站的主要技术基础及特征进行论述[1，2]。1. 传统变电站1.1 系统特点① 分层分布式系统结构。② 站层与间隔层间通过以太网通信，采用IEC-（103/TCP）自定义通信协议。③ 间隔设备间通过硬连线通信（闭锁信息）。④ 大量复杂二次电缆，工作量大。⑤ 电磁式CT、电容式（电磁）PT。1.2 系统缺陷：① 油浸式电流互感器的爆炸将使变电站一次设备受到较大损坏。② CT物理结构上的困难使得它无法精确提供保护和测量需要的大范围量程（动态范 围从&10%In 到2000%In） 。③ 剩磁问题的存在给CT和继电保护的设计带来很大困难。④ 电容式电压互感器的暂态特性可能造成快速保护的误动作。⑤ 超高压系统对互感器的体积、绝缘性能和价格等都是极大的挑战。⑥ 传统一次设备体积大，质量重，安装运输成本高。⑦ 大量复杂二次电缆容易导致： 直流接地引起的误动；零序电压引起的不正确动作；母线、失灵保护复杂的二次接线；信息的重复采集。⑧ 通信协议无统一的标准，不同厂家设备不能互换，互操作，信息不能共享，造成重复投资。⑨ 设备状态无法在线监测，无法实现设备的在线检修。2. 数字化变电站2.1 定义数字化变电站就是使变电站的所有信息采集、传输、处理、输出、执行过程由过去的模拟信息全部转换为数字信息，并建立与之相适应的通信网络和系统。具体是指由智能化一次设备和网络化二次设备按过程层、间隔层、站控层三层结构体系分层构建，建立在符合国际标准的IEC61850通信规范基础之上，能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站[3，4]。2.2 特征与特点与传统的变电站相比基于IEC61850标准的数字化变电站具有以下显著特征[5]：① 数字化的CT、VT、二次设备、开关设备。② 无缝的通信协议。③ 提供高优先级的实时数据传输功能（GOOSE服务）。④ GOOSE：面向变电站事件的通用对象。以上先进技术的应用可实现许多优良特点：① 数据共享、信息全面且简练，简化设备，提高可靠性。② 安装、运行、维护及升级方便。③ 基于相同格式的底层数据，降低设备的成本。④ 提供更先进的应用功能。2.3 设计原则① 通信协议和系统结构符合IEC 61850变电站通信网络和系统协议。② 分散采集数据，综合管理底层数据，保证数据完整和安全，所有数据统一时标。③ 符合无人或少人值班的要求，满足不同需求，向不同用户提供信息，适应大电网的发展和要求。④ 在保证可靠性的前提条件下，充分共享资源，综合设备功能，降低系统制造成本。⑤ 开发更多的自动化功能，提高系统的自动化程度，降低运行成本。⑥ 完善的系统自检、故障定位功能。⑦ 集各种数据于一体，如运行数据、图形、视频信息。⑧ 基于网络的数据流。3. 实现数字化变电站的意义3.1 变电站的各种功能共享统一的信息平台站内信息采用统一的模型，按统一的通信标准接入变电站通信网络。变电站的保护、测控、计量等系统均用同一个通信网络接收电流、电压和状态等信息以及发出控制命令，实现各间隔间信息共享。3.2 便于变电站新增功能和扩展规模变电站在扩充功能和扩展规模时，只需在通信网络上接入新增设备，扩展软件模块，无需改造或更换原有设备，节约投资，减少变电站全生命周期成本 ，真正实现即插即用。3.3 解决设备间的互操作问题所有智能设备均按统一的标准建立信息模型和通信接口，设备间可实现无缝连接。IEC 61850的信息自解释机制，在不同厂家设备使用各自扩展的信息时也能保证互操作性。3.4 应用通信网络取代二次电缆取消了传统保护测控装置的交流模块和控制模块，所有信息均通过过程层网络来传输，缩减了变电站建设用于购买二次电缆和电缆铺设设计的成本，同时也大幅度简化了传统变电站用于二次接线的工作量。3.5 提升测量精度采用输出数字信号的电子式互感器，电流电压信号在过程层网络中以数字化信息传输，在传输和处理过程中均不会产生附加误差，消除常规控制电缆带来的信息衰减，提升保护系统、测量系统和计量系统的采样精度。3.6 提高信号传输的可靠性通信系统在传输有效信息的同时传输信息校验码和通道自检信息，一方面杜绝误传信号，另一方面在通信系统故障时可技术告警。通信网络采用光纤网络，从根本上解决二次回路的电磁干扰问题。3.7 避免电缆带来的电磁兼容、传输过电压和两点接地等问题二次设备和一次设备之间使用绝缘的光纤连接，电磁干扰和传输过电压没有影响到二次设备的途径，而且也没有二次回路短路、接地的可能性，从根本上解决控制电缆所带来的电磁干扰问题。3.8 应用电子式互感器解决传统互感器固有问题采用光电式互感器，其二次输出采用数字信号，克服了传统互感器绝缘复杂、重量重、体积大、CT 动态范围小、易饱和、电磁式PT 易产生铁磁谐振、CT 二次输出不能开路等诸多缺点。3.9 进一步提高运行管理自动化水平采用智能一次设备，所有功能均可遥控实现。通信系统传输的信息更完整，通信的可靠性和实时性都大幅度提高。变电站可实现更多、更复杂的自动化功能，提高自动化水平。一次设备、二次设备和通信网络都具备完善的自检功能，可根据设备的健康状况实现状态检修。数字化变电站各类信息均以数字信号传输，使得变电站运行管理过程中各类信息更容易分析和管理，有利于提高变电站的运行管理水平。4 . 实现数字化变电站的关键技术① IEC61850变电站通信网络和系统标准② 快速工业以太网技术和数字化网络方案③ 新型传感器技术5. 结语当代科技的不断发展与进步，促进了微电子技术及信息技术在电力系统中的应用与发展。而实施IEC61850标准施、应用非常规互感器将逐步推进我国数字化变电站的建设进程。数字技术的发展及应用是数字化变电站建设的技术支撑，通过对数字化变电站的技术基础及特征的研究推动传统变电站的数字化进程，使我国数字化变电站的运行更加自动化，管理更加科学化。参考文献[1] 王付伟. 浅谈当前数字化变电站的技术基础与特征[J].湖南电力，）：60-62.[2] 沈明浩. 数字化变电站解读[J].科技传播，）：23-27.[3] 胡晓娟.数字化变电站自动化技术的应用[J].科技咨讯，）：10-12.[4] 高翔，张沛超.数字化变电站的主要特征与关键技术[J].电网技术，）：71-75.[5] 王玮.数字化变电站与传统变电站的比较[J].硅谷，-84. 分享： >