数字化变电站过程层网络不同组网模式的比较分析

总结数字化变电站过程层网络组网模式的9大关键要素。以典型的220kV数字化变电站为例,根据不同的划分原则给出7种典型组网模式,通过对比、分析进行技术指标考量,提出"按设备关联紧密性"以及"按设备停电检修便利性"的原则,进行数字化变电站过程层网络组网模式划分。用户可根据不同应用场合选取不同的组网模式,在此基础上还可以进行更为细致的划分,以满足实际工程需要;为数字化变电站交换机选型及过程层网络组网模式选择提供依据。

VLAN技术在数字化变电站过程层网络中的应用

对VLAN技术进行了介绍。基于数字化变电站过程层通信网络结构、数据传输要求和VLAN的数据传输特性,重点分析如何将VLAN技术与数字化变电站技术相结合,工业化应用于过程层网络数据传输中,充分发挥VLAN的优势,保证过程层网络数据传输的快速、安全。

基于报文过滤的数字化变电站过程层网络组网方式探讨

过程层网络是智能变电站的技术关键点与难点。在满足过程层网络实时控制需求的基础上,结合现有技术条件,分析了过程层网络拓扑结构、虚拟局域网(VLAN)划分、采样值传输协议、采样值与GOOSE共网/分网、报文过滤技术选择的合理性。在此基础上,提出了220kV数字化变电站过程层网络构建方案。

基于OPNET Modeler的数字化变电站过程层网络实时性分析

过程层网络是数字化变电站区别于常规变电站的主要网络层。为研究其实时性对继电保护等对传输时限要求较高应用的影响,基于OPNET Modeler仿真平台,在过程层网络构建符合IEC61850标准的SCSM模型。以继电保护GOOSE和SV应用为研究对象,分析了组网方式、网络负载和传输策略等对过程层网络实时性的影响,并提出了通过优先级标签和VALN等技术降低传输延时的优化策略。为数字化变电站过程层网络实时性分析提供了定量评估方法。

数字化变电站过程层通信网络实时性仿真分析

阐述了基于IEC 61850的数字化变电站的三层结构和关键功能技术。对数字化变电站过程层数据信息进行了分析,并对基于IEC 61850-9-2的SV报文及GOOSE报文进行流量大小分析,结合某数字化变电站工程采用OPNET仿真软件对变电站过程层IED设备的端到端延时进行了仿真,并以间隔为单位采用VLAN技术进行了对比分析。结果表明,交换式以太网完全能满足过程层的网络通信,而且采用VLAN技术可以提高网络通信的实时性。

针对500kV数字化变电站过程层采样的动模试验及若干问题探讨

为深入研究数字化变电站过程层数字采样特性及其对继电保护的影响,以及主要厂商最新设备的性能和相互配合情况,国家电网仿真中心电力系统动态模拟实验室结合500 kV桂林数字化变电站实际配置,搭建了数字化变电站试验环境,并针对过程层数字采样进行了动态模拟试验。文中介绍了本次试验的模型系统、参试装置、过程层组网方式、主要试验项目及试验结果。对试验中出现的几个典型问题进行了描述、分析和探讨。通过解决试验中出现的问题,设备厂商之间达到一定程度的统一,这说明系统级动模试验能有效提高各类智能电子设备(intelligent electronic device,IED)间的互操作能力,并为智能变电站技术的规范化发展提供必要的试验手段和宝贵的调试经验。

数字化变电站过程层GOOSE通信方案

列举了数字化变电站过程层面向通用对象的变电站事件(GOOSE)通信方案必须重视的一些约束条件,指出了与运行系统的可靠性和可维护性、工程方案的可操作性、GOOSE通信应用范围相关的要素,提出了保护信息的分类方法和优先级的划分原则,分析了GOOSE应用对现有设计习惯的影响。为了同时兼容数字化变电站设计过程与传统变电站设计过程,提出了"虚端子"的设计思路。

基于数字化变电站过程层的分布式母线保护的研制

结合IEC61850协议特征、数字化变电站过程层的通信特点及母线保护的特殊要求等提出了基于数字化变电站过程层的分布式母线保护实现方案,并分析了分布式母线保护所涉及的关键问题之一同步采样控制方法,评述了分布式母线保护的通信模式。

数字化变电站过程层通信故障发生装置

设计了一种用于继电保护测试的数字化变电站过程层通信故障发生装置。以EP3C25现场可编程门阵列芯片为中央控制器,以88E1111 k M以太网物理层芯片为通信接口,通过"截取-修改-转发"方式人为地改变过程层网络中的采样值报文和GOOSE报文,使继电保护装置接受的信号出现异常。在此基础上,采用信息熵检测法监视电压信息的变化,实现过程层通信故障、电力系统故障的联合仿真。实验表明,通信故障发生装置引起的网络延时很短,对RTDS模拟的绝大部分电力系统故障能够有效鉴别。

数字化变电站过程层的通信技术研究

分析了数字化变电站过程层通信对象(采样值信号和开入开出信号)的特点及传输方式。根据过程层总线上通信对象实时性和可靠性的要求,提出在实现过程中,除了选择适合的总线结构,还需合理划分VLAN网段和优先级,考虑网络流量负荷、传输时延和二次装置的接收和处理能力等因素,使得在保证装置可靠性的基础上,提高系统的灵活性和互操作能力。

数字化变电站中过程层的技术研究

对基于变电站通信网络和自动化系统的国际标准——IEC61850的变电站过程层进行了研究。通过与电磁式互感器和传统开关装置相比较,介绍了电子式互感器、智能开关的特点和使用方法。由二次设备的通信结构,阐述了二次设备数字化和网络化的特点;说明了过程层变电站结构的变化。论述了IEC61850-9-1通信协议是对变电站的间隔层和过程层的通信协议,给出了单向多路点对点串行链路应用图;IEC61850-9-2通信协议在间隔层和过程层的通信上有了提高,给出了IEC61850-9-2变电站结构图。分析了过程层自动化发展过程中要求考虑的有源电子式互感器供电、抗干扰、稳定性/寿命、测量标准/方法、同步、通信实时性、设备互操作等问题。并建议其过程层的发展需要一、二次设备协调发展。

基于GOOSE反馈机制的智能变电站过程层网络备用方法

智能变电站过程层光纤网络一旦发生故障,会使二次系统功能失效,故障修复效率低,可靠性降低。为此,提出一种基于GOOSE反馈机制的智能变电站过程层网络备用方法。文章根据二次系统对过程层网络的传输要求,对间隔抖动、丢帧率和光功率等指标建立相应的危害程度量化模型;建立了备用光纤光口单指标和综合指标启动判据;利用GOOSE反馈机制实现对主光纤光口的备用。仿真表明,所提方法可快速完成故障光纤光口的备用切换,提高了过程层网络的可靠性。

基于RTDS的数字化变电站过程层配置方案仿真

针对数字化变电站过程层的特点,利用RTDS研究了其配置方案的可行性。分析了过程层网络的基本总线结构以及以太网交换机的选择条件,研究了适用于RTDS的模拟SV和GOOSE报文发送的GTNET板卡的组网方法,组建了基于RTDS的某220kV数字化变电站的过程层网络,给出了合并单元配置以及GOOSE配置的具体方法,设计了网络测试仪与模拟过程层网络的连接方案,并对SV和GOOSE报文传输时延和丢帧率进行了测试。实验表明,利用RTDS能够对数字化变电站过程层配置方案选择和投运测试提供理论支持和技术参考。

数字化变电站过程层组网技术的探讨

介绍了数字化变电站的过程层总线方式、网络拓扑结构和组网方案及过程层网络传输采样测量值(sampled measured value,SMV)数据和面向通用对象的变电站事件(generic object oriented substation events,GOOSE)跳闸命令的传输机制,对常用的几种组网方案的优劣性进行比较,提出了解决过程层网络数据流量过大而影响保护正常运行问题的过程层网络虚拟局域网(virtual local area network,VLAN)划分原则。

数字化变电站过程层组网方案

在介绍数字化变电站系统基本结构和组网方案的基础上,通过对报文传输的测试,提出数字化变电站过程层组网方案。星形结构在运行维护、传输时间等多方面优于总线型、环形结构,宜采用双星形结构构建过程层网络。在不同的交换机数据传输流量下对采样值和保护跳闸命令2类最重要的报文传输进了测试,结果表明:交换机数据流量大时,会造成采样值变化和GOOSE传输延时。提出3种过程层组网方案:过程层GOOSE网络和采样数据传送网络分开,采样数据传输采用IEC60044-8或IEC61850-9-1标准的点对点光纤传输;过程层GOOSE网络和采样数据传送网络分开,采样数据传输采用IEC61850-9-2标准的100 Mbit/s光纤以太网;过程层GOOSE网络和采样数据传送网络统一。可根据变电站结构和规模、重要性以及所选网络设备考虑过程层组网。

数字化变电站过程层交换机VLAN配置应用研究

以典型数字化变电站为例,介绍过程层交换机中VLAN划分的必要性和配置原则,并列举典型VLAN配置,为过程层网络合理可靠运行提供参考。

数字化变电站通信网络的组建与冗余方案

根据站级网络与过程网络是否联通,提出了独立过程网络和全站唯一网络2种数字化变电站通信网络的组建方案。通过分析各自优缺点,指出独立过程网络目前较易实现,而全站唯一网络可先在规模不大、节点数目较少的新建中低压变电站中尝试,待积累一定组网和运行管理经验后,全站唯一网络将凭借信息高度共享等优势成为数字化变电站通信网络的最终形态。详细分析并比较了各种网络冗余技术在数字化变电站通信网络中的应用方法,包括由交换机实现环网冗余协议、快速生成树协议和链路聚合控制协议,由智能电子设备(IED)实现双网口热备用和双网口独立工作等;最后提出了当前实施网络冗余可能存在的问题。

数字化变电站通信网络性能仿真分析

依据IEC 61850标准分析了数字化变电站的通信网络结构和数据流,利用OPNET Modeler建立了2层星型拓扑结构的数字化变电站通信网络动态仿真模型,基于该模型以过程网络中采样值报文的网络延时、站级网络中报告和控制报文的端到端延时为研究对象,对不同节点规模、不同网络配置和不同应用功能条件下的过程网络、站级网络的实时性能进行了仿真分析,根据仿真结论对数字化变电站通信网络的结构、网络带宽及网络设备的选取等提出了建议。

数字化变电站过程层组网技术

随着IEC 61850规约在电力系统的引入,国内对数字化变电站技术的研究蓬勃兴起,并已逐步进入应用阶段。过程层组网技术是数字化变电站技术的关键点之一,该文根据一些实际的工程经验就其研究和应用进行初步的阐述。

数字化变电站过程层仿真测试环境的开发与设计

数字化变电站过程层仿真测试环境主要由硬件仿真装置和配置系统两部分组成。主要用来模拟智能断路器和电子互感器的通信特征,该装置不只仿真单个间隔的过程层设备,不仅对单台保护测控装置进行测试,而是仿真某一电压等级的多个过程层设备,对由大量装置组成的变电站自动化系统进行整体功能和性能的检测,实现对变电站设备系统测试操作;还可以通过一定的算法模拟故障动态过程,产生相应数据,并下载到测试装置内发送采样值报文和GOOSE报文,便可再现动态故障过程,构建一个系统测试环境。