基于IEC61850-90-5的分布式区域纵联保护

研究IEC61850-90-5标准,提出了一种分布式区域纵联保护方案。通过UDP多播方式传输可路由的SV和GOOSE信息,实现了站间通信技术标准化,提高了信息共享能力。分析了IEC61850-90-5标准的关键要点,采用同步相量测量技术,实现各测量点电气量同步。提出了专用光纤和复用通道两种方式下的时钟同步方案以及时钟同步丢失的解决方案。设计出HSR环网的站间通信方案有效地保证了通信可靠性。通过工程应用验证了基于IEC61850-90-5的分布式区域纵联保护方案的可行性。

IEC61850-9-2数据收发测试的探索

WinPcap网络开发包是一个免费的、基于Windows平台的、直接在链路层捕获和发送网络数据包的工具,文中设计了基于WinPcap的IEC 61850-9-2仿真测试软件。介绍了WinPcap软件包、IEC 61850-9-2的报文格式以及在数字化变电站中使用和自动化测试实际情况。通过MAC嗅探模块、CID文件读取模块、SNTP对时模块、IEC61850-9-2报文发送和接受模块的设计,该仿真测试软件在计算机WINDOWS环境下网卡介质上能够直接发送符合数字化变电站装置要求的IEC 61850-9-2报文与数字化变电站设备进行联调,并且能够接受IEC 61850-9-2报文进行自动化分析。提出了在发送过程中pcap_sendqueue_transmit函数和在接受过程中微秒定时器的重要作用。

基于IEC61850-9-2及GOOSE共网传输的数字化变电站技术应用与分析

分析了数字化变电站过程层采样值的两种通信传输方式:点对点的IEC61850-9-1方式及网络化的IEC61850-9-2方式,提出了网络化采样值SMV与GOOSE信息共网传输的方案,从技术角度分析了方案的可行性。分析了共网传输模式下的主要业务数据类型:SMV,GOOSE,PTP1588网络报文,对各自的网络数据流量及可能的网络通信时延因素:存储转发延时,交换延时,线路延时,帧排队延时进行了定量分析。结合某实际数字化变电站工程进行了该技术方案的仿真计算和应用分析,工程应用实践表明所提出的共网传输技术方案是可行的,对数字化变电站过程层网络性能研究具有参考价值。

基于IEC61850-9-2 LE的子站一致性测试系统的设计与实现

针对用于数字化变电站装置通信的IEC61850-9-2 LE协议,介绍了数字化子站一致性测试系统软、硬件设计方案中的实现细节和设计思想。依据《IEC61850-10,Ed.1:变电站通信网络和系统.第10部分:一致性测试》对IEC61850-9-2 LE协议应用一致性进行了分层设计和分层解析。软件的静态结构采用模块化编程,动态数据信息交互采用多线程。本系统以一致性测试为核心兼顾通信测试工具扩展性,测试范围涵盖IEC61850-9-2 LE协议配置参数测试和功能测试。

基于IEC61850-9-1的模拟合并单元的研究与设计

IEC 61850标准将变电站系统划分为变电站层、间隔层、过程层,并规范了过程层与间隔层的通信方式。文章根据IEC 61850标准描述的采样值传输服务模型及IEC60044-7/8标准定义的合并单元模型,设计了遵循IEC61850-9-1通信规约的传统电磁式互感器合并单元,并对其性能进行了测试分析,采样精度和传输延迟指标都达到了电力系统标准对模拟合并单元的要求,对传统变电站改造工程有一定的参考意义。

基于FPGA IEC61850-9-2硬件解码器设计

数字化变电站中,对于采样值的传输,主要采用IEC61850-9-2、9-1协议进行。相比于9-1,由于9-2在安装灵活、便于实现跨间隔保护及光纤连接简洁等方面的优势,本文出于速度、实时性的考虑,提出了基于FPGA实现9-2数据帧快速解码的设计方案。通过软件仿真及在线数据测试,验证了方案的正确性和实用性,很好的实现了对9-2数据帧的筛选检测与帧结构数据类分离存储,为后期进一步数据处理提供可靠保证,满足了实时性的要求。

基于IEC61850-9-2标准的通信及测试系统设计

引言 电子式互感器的发展实现了模拟量采集的数字化,相继IEC61850通信标准代替了传统的通信规约,解决了不同厂家的二次设备互操作问题。目前,智能变电站内的运行状态全部以数字化信息表示,信息传递实现网络化,通信模型达到标准化,使各种设备和功能共享统一的信息平台。在智能变电站中,间隔层中的二次设备主要接收由过程层合并单元发送的数字式电压电流信息。

IEC61850-9-2标准下合并单元的研制

针对当前合并单元的研究现状,分析了合并单元的采样值映射模型IEC61850-9-2及其实现方法,在此基础上设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的合并单元装置。该装置通过在FPGA芯片上配置NiosII软核处理器和相关接口,完成合并单元同步、多路数据接收和处理以及以太网通信等功能,能满足电子式互感器数字接口的要求。

IEC61850-9-1/2的量化误差对数字电能计量的影响

文章研究了数字电能计量系统中IEC 61850-9-1/2采样值传输协议的量化误差对计量的影响,推导出量化造成的电能误差的相对不确定度的数学解析式。仿真了不同电压电流变比下量化误差带来的计量误差,并计算出相对不确定度,与理论推导的结果相一致。分析表明在一次侧小电流情况下,9-2量化造成的误差相对较大。文章较透彻的研究了采样值传输协议的量化误差,对数字电能表的检定提出了相关建议,对工程应用以及理论研究具有一定参考价值。

IEC61850-9-2量化误差对计量装置检测的影响

研究了智能变电站中的IEC61850-9-2（LE）协议量化误差,建立了AD采样后协议量化误差模型,仿真了不同电压、电流等级和占比条件下,IEC61850-9-2（LE）协议量化误差对数字计量设备校准和溯源影响。分析表明,在一次小电压/电流的情况下,9-2（LE）协议量化误差对数字计量设备的校准和溯源有很大地影响,协议量化相当于降低了采样值的有效位数,进行量值溯源时应适当提高一次侧电压/电流的等级,增加IEC61850-9-2（LE）量值传输的有效位数,对数字电能计量设备的校验和量值溯源的实际应用有很大的参考价值。

基于IEC 61850-9-2的合并单元研究

合并单元是一次电压/电流互感器设备与二次保护测控单元的关键接口,是变电站过程层数据数字化、共享化的核心单元。介绍了基于IEC 61850-9-2及UCAIug IEC61850-9-2LE的合并单元设计思路,讨论了合并单元的采样值组帧方法及其互操作问题,给出了合并单元的数据建模、时钟同步以及采样值传输的实现方法。对基于IEC 61850-9-2LE的合并单元样机测试,实验数据表明该样机各项参数令人满意。

IEC61850标准下采样值传输规范9-1、9-2的对比和分析

IEC61850-9-1/2是IEC61850标准中定义采样值传输的重要模型,深入了解9-1和9-2协议对研发符合IEC61850标准的变电站自动化系统具有重要意义。本文对9-1和9-2协议的内容和实现方式进行了详细介绍,从采样值信息传输的内容、通信方式、网络形式,SCSM映射方式等方面对9-1和9-2进行了分析和比较,并对二者在实际工程中的应用进行比较,提出了自己的观点。对学习和掌握IEC61850标准和IED设备过程层总线通信设计有参考意义。

符合IEC 61850-9-2标准的合并单元设计

针对变电站智能化的要求,提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)与先进精简指令集处理器(ARM)的智能合并单元(MU)实现方案,该方案集数据接收、处理和通信等功能模块为一体。其中数据处理模块基于IEEE1588精确对时,结合二次Lagrange插值与相位补偿算法,以提高精度;数据通信模块采用预配置采样值控制块,可实现采样值传输模型灵活定义,避免制造报文规范(MMS)映射的实现困难,以确保报文的实时性。通过电子式互感器稳态校验系统进行验证的结果表明,该合并单元样机可满足智能变电站对其通信数据的传输要求。

基于NCIT和IEC61850-9-2的继电保护技术

一个完整的数字化变电站除了站级通信总线采用IEC61850技术外,还应包括过程级的数字化,使用传统电流电压互感器的数字化变电站,只能算半数字化.传统互感器除存在CT饱合、CVT暂态特性等问题外,对于特高压系统而言还存在体积、价格、绝缘性能等方面面临的挑战.而基于光电效应的非传统互感器（Non Conventional Instrument Transformer,简称NCIT）则具有成本低、安全性高和精度高、测量范围广等优点,因而将成为解决传统问题的方法.IEC61850的颁布和基于数字输入的二次智能设备（Intelligent Electric Device,IED）的推出更为NCIT的使用扫清了道路.近几年的现场试验证明了基于NCIT、IEC61850-9-2的保护方案的稳定性、可靠性和可行性.

IEEE 1588在基于IEC 61850-9-2标准的合并单元中的应用

介绍了基于IEEE 1588协议的高精度时间同步原理。讨论了IEEE 1588对时在基于IEC 61850-9-2标准的合并单元中具体的硬件实现方案及软件处理流程,并针对实际工程设计了IEEE 1588过程层对时组网方案。详细讨论了GARP组播注册协议(GMRP)在合并单元对时中的应用。所开发合并单元现已通过相关测试并将投入现场运行。

IEC 61850-9-2点对点采样值传输在继电保护中的实现与应用

提出了一种支持点对点方式进行IEC 61850-9-2采样数据传输的硬件系统设计方法。数字化变电站过程层采样值传输可采用组网方式或点对点方式。采用点对点方式进行IEC 61850-9-2采样值传输,保持了IEC 61850-9-2通道配置灵活、互操作性高的特点,避免了采用组网方式后必须依赖于全站时钟同步且受交换机可靠性影响的弊端,而且通道延迟固定,可靠性更高。500kV浙江兰溪变电站智能化改造工程中,应用了基于该技术的IEC 61850-9-2点对点方式进行采样值传输。

基于微型加密算法的IEC 61850-9-2LE报文加密方法

电力广域通信的发展使得电力采样数据大范围共享成为可能,但采样数据面临信息泄露和遭受恶意篡改的风险,经典的采样报文加密方法由于过大的运算耗时而难以在工程实践中应用。文中结合IEC 61850-9-2LE采样报文特点,提出一种针对采样报文关键内容进行微型加密算法(TEA)运算的加密方法,并利用循环冗余校验(CRC)验证码进行解密后的报文完整性检查。采用典型的电力系统嵌入式硬件平台进行定量的效率验证,所提方法加密含8个服务应用数据单元的IEC 61850-9-2LE报文信息仅耗时0.181 ms,满足电力实时报文传输处理时间4 ms的要求。

基于IEC 61850-9的光纤差动保护数据同步方法

文中提出了一种改进插值法,可以完善解决线路差动保护装置的合并单元(MU)按IEC 61850-9标准接口接入情况下线路两侧的数据同步问题。该方法不调整采样时刻,适应于电子式互感器(ET)标准规定的MU功能结构条件,并能灵活适用于线路一侧为ET、另一侧为传统互感器的情况。改进插值法数据同步完全摆脱了标准中隐含推荐的全球定位系统(GPS),大大提高了继电保护的可靠性。文中另提出了保护装置及MU共用的秒脉冲信号由MU转发或自产生的逻辑和应用方法,可进一步提高保护的可靠性,做到保护功能完全不依赖于除MU和保护装置本身之外的任何其他设备。

IEC 61850-9-2过程总线上的同步技术研究

在遵循IEC 61850-9-2标准的数字化变电站过程总线上,采样值(sampled measurement values,SMV)报文的同步性能影响着整个系统的稳定性和可靠性。为保证过程总线上的SMV报文实时、可靠、准确地传输到间隔层的保护测控装置,设计了过程层的同步组网方案,并以此为基础分析了电子式互感器的信号处理通道和以太网通信信道对采样值传输延时的影响。提出一种可以在现场可编程门阵列(field-programmable gate array,FPGA)中实现的数字化同步技术。该技术以过采样技术、线性相位的移相技术、动态的内插重采样技术为核心,解决了IEC 61850-9-2过程总线上采样值报文的精确同步问题。现场测试表明提出的方法是可行的,能够应用到工程实践中。

遵循IEC 61850-9-2实现变电站采样值传输

基于IEC61850标准的实时、可靠的采样值传输是数字化变电站过程总线通信的重要内容。IEC61850-9-2与IEC61850-9-1相比在灵活性和适应性等方面具有较大优势,但其实现的难度也增加了。文章阐述了遵循IEC61850-9-2实现采样值传输的对象模型、服务映射和编码规则,以及采样值发送和接收应用程序的开发过程和实现方法。通过在初始化过程中构建应用数据管理链表和预配置的方式提高程序效率,并组建了一个简单的测试环境对通信报文的正确性进行测试和分析。