專利名稱：基于保護獨立和信息共享的智能變電站網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)自動化領(lǐng)域，尤其是一種基于保護獨立和信息共享的智能變電站網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
目前，電網(wǎng)已經(jīng)朝智能電網(wǎng)方向發(fā)展，要求電網(wǎng)具備信息化、自動化、互動化，相應(yīng)的變電站也應(yīng)發(fā)展為智能變電站。智能變電站是在傳統(tǒng)綜自變電站和數(shù)字化變電站基礎(chǔ)上的進一步提升。從綜自變電站到數(shù)字化變電站，再到智能變電站，網(wǎng)絡(luò)通信在變電站中的作用日以增強，IEC61850標準將網(wǎng)絡(luò)通信引入了一次設(shè)備和二次設(shè)備的過程之間，引起了變電站自動化系統(tǒng)的巨大變化。網(wǎng)絡(luò)通信代替?zhèn)鹘y(tǒng)裝置間的電纜連線，最大優(yōu)點在于信息共享，可以大大簡化全站設(shè)備和系統(tǒng)，實現(xiàn)全站信息標準化和實時監(jiān)視；但網(wǎng)絡(luò)的主要問題在于將全站設(shè)備綁定在一起，一定程度上降低變電站間隔設(shè)備(尤其是繼電保護設(shè)備)運行的獨立性，從而降低了安全性，因此信息共享和保護獨立運行是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的一對矛盾，如何設(shè)計合理的繼電保護裝置對于變電站全站系統(tǒng)至關(guān)重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于保護獨立和信息共享的智能變電站網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)，解決了智能變電站中信息共享和保護獨立運行存在的獨立性與安全性矛盾問題。本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種基于保護獨立和信息共享的智能變電站網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)，包括站控層網(wǎng)絡(luò)、過程層網(wǎng)絡(luò)、線路保護裝置、智能終端和母差保護裝置，線路保護裝置通過站域信息網(wǎng)口與站控層網(wǎng)絡(luò)相連接，線路保護裝置的保護功能網(wǎng)口與智能終端的保護功能網(wǎng)口相連接，線路保護裝置的過程信息網(wǎng)口與過程層網(wǎng)絡(luò)相連接，智能終端通過保護功能網(wǎng)口分別與線路保護裝置及母差保護裝置相連接，智能終端通過過程信息網(wǎng)口與過程層網(wǎng)絡(luò)相連接，智能終端還與間隔一次設(shè)備及母線電壓相連接。而且，所述的過程層網(wǎng)絡(luò)包括獨立運行的兩個過程層網(wǎng)絡(luò)，所述的線路保護裝置為兩臺并分別與站控層網(wǎng)絡(luò)、兩個過程層網(wǎng)絡(luò)及兩臺智能終端相連接；所述的智能終端為兩臺并分別與兩個過程層網(wǎng)絡(luò)、兩臺線路保護裝置、兩臺母差保護裝置、間隔一次設(shè)備及母線電壓相連接；所述的母線保護裝置為兩臺并分別與兩臺智能終端相連接。而且，所述的站控層網(wǎng)絡(luò)與過程層網(wǎng)絡(luò)之間還連接有測控裝置和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視儀。而且，所述的線路保護裝置的保護功能網(wǎng)口采用點對點方式與智能終端相連接， 并在一個保護功能網(wǎng)口中同時以IEC61850-9-2協(xié)議接收采樣值信息、以IEC61850 GOOSE 協(xié)議傳輸開入開出信息。而且，所述的智能終端的保護功能網(wǎng)口采用點對點方式與保護裝置相連接，并在一個保護功能網(wǎng)口中同時以IEC61850-9-2協(xié)議發(fā)送采樣值信息、以IEC61850 GOOSE協(xié)議傳輸開入開出信息。而且，所述的線路保護裝置的過程信息網(wǎng)口采用網(wǎng)絡(luò)方式與過程層交換機連接， 并利用IEC61850-9-2協(xié)議傳輸采樣值數(shù)據(jù)，利用IEC61850 GOOSE協(xié)議傳輸開入開出數(shù)據(jù)， 利用IEEE1588協(xié)議傳輸網(wǎng)絡(luò)對時信號。而且，所述的智能終端的過程信息網(wǎng)口采用網(wǎng)絡(luò)方式與過程層交換機連接，并利用IEC61850-9-2協(xié)議傳輸采樣值數(shù)據(jù)，利用IEC61850 GOOSE協(xié)議傳輸開入開出數(shù)據(jù)，利用 IEEE1588協(xié)議傳輸網(wǎng)絡(luò)對時信號。而且，所述的線路保護裝置、智能終端、母差保護裝置、測控裝置的網(wǎng)口分為保護功能網(wǎng)口為1個或多個、過程信息網(wǎng)口為1個。而且，所述的母線電壓為220KV母線電壓或1IOKV母線電壓。本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是1、本智能變電站網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)中的裝置通過保護功能網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)口點對點連接實現(xiàn)保護功能，實現(xiàn)了保護裝置在物理連接上獨立于過程層網(wǎng)絡(luò)；在智能終端內(nèi)采用過程信息服務(wù)器技術(shù)實現(xiàn)保護裝置間的信息交互，使保護裝置在邏輯連接上完全獨立于過程層網(wǎng)絡(luò)；同時裝置通過過程信息網(wǎng)口將保護功能網(wǎng)口發(fā)送的信息映射到過程層網(wǎng)絡(luò)上，實現(xiàn)了保護功能數(shù)據(jù)的共享和監(jiān)視，從而同時滿足了保護功能獨立和信息共享兩方面需求。2、本智能變電站網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)中的裝置過程信息網(wǎng)口正常工作時，不接收過程層網(wǎng)絡(luò)上的保護功能數(shù)據(jù)，當保護功能網(wǎng)口失效時，啟用過程信息網(wǎng)口接收保護功能數(shù)據(jù)，實現(xiàn)保護功能，從而在不增加系統(tǒng)和設(shè)備復(fù)雜度的前提下，使現(xiàn)有的保護外部回路冗余度提
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圖1是智能變電站220kV線路間隔網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)的連接示意圖；圖2是智能變電站IlOkV線路間隔網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)的連接示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例做進一步詳述一種基于保護獨立和信息共享的智能變電站網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)，如圖1及圖2所示，包括站控層網(wǎng)絡(luò)、過程層網(wǎng)絡(luò)、線路保護裝置、智能終端和母差保護裝置。線路保護裝置設(shè)有站域信息網(wǎng)口、保護功能網(wǎng)口和過程信息網(wǎng)口，線路保護裝置通過站域信息網(wǎng)口與站控層網(wǎng)絡(luò)相連接，線路保護裝置的保護功能網(wǎng)口與智能終端的保護功能網(wǎng)口相連接，線路保護裝置的過程信息網(wǎng)口與過程層網(wǎng)絡(luò)相連接。智能終端設(shè)備設(shè)有保護功能網(wǎng)口和過程信息網(wǎng)口，智能終端通過保護功能網(wǎng)口分別與線路保護裝置及母差保護裝置相連接，智能終端通過過程信息網(wǎng)口與過程層網(wǎng)絡(luò)相連接，智能終端還與間隔一次設(shè)備相連接，220KV母線電壓或110KV母線電壓連接到智能終端上。在站控層網(wǎng)絡(luò)與過程層網(wǎng)絡(luò)之間還連接有測控裝置和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視儀。過程層網(wǎng)絡(luò)包括點對點連接和星型組網(wǎng)連接兩部分，其中，星型組網(wǎng)的過程層網(wǎng)絡(luò)采用SV(采樣值)/G00SE(開入開出信息)/1588(網(wǎng)絡(luò)對時信息)三網(wǎng)合一的結(jié)構(gòu)。站控層網(wǎng)絡(luò)采用星型組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，采用MMS(站控層交互信息)/1588兩網(wǎng)合一的結(jié)構(gòu)。
線路保護設(shè)備的保護功能網(wǎng)口、過程信息網(wǎng)口和站域信息網(wǎng)口的功能分別為⑴ 保護功能網(wǎng)口用于實現(xiàn)繼電保護功能，采用點對點方式連接智能終端，用于接收智能終端上送的電流、電壓交流信息和開關(guān)跳位、閉鎖重合閘等開入開出信息，并向智能終端發(fā)送實現(xiàn)保護功能需要的各類信息(采樣值、跳閘、斷路器位置、隔離開關(guān)位置、啟動和閉鎖等)， 數(shù)據(jù)傳輸時，采樣值傳輸協(xié)議采用IEC61850-9-2，開入開出信息傳輸協(xié)議采用IEC61850 GOOSE。(2)過程信息網(wǎng)口用于傳輸所有的過程層信息，采用網(wǎng)絡(luò)方式連接過程層網(wǎng)絡(luò)交換機，具有1588網(wǎng)絡(luò)對時功能；正常工作時傳輸與保護功能無關(guān)的信息，該網(wǎng)口將相關(guān)信息傳輸給測控、錄波器、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視儀等裝置。過程信息網(wǎng)口能將保護功能網(wǎng)口對外發(fā)送的數(shù)據(jù)映射過來并發(fā)送到過程層網(wǎng)絡(luò)上，實現(xiàn)保護裝置對外發(fā)送數(shù)據(jù)的監(jiān)視。過程信息網(wǎng)口將正常情況下保護裝置的過程信息網(wǎng)口不接收過程層網(wǎng)絡(luò)上的交流量和開入信息，當保護功能網(wǎng)口接收故障時，再開啟過程信息網(wǎng)口的接收功能，以實現(xiàn)保護功能網(wǎng)口的備用。(3)站域信息網(wǎng)口用于實現(xiàn)站域信息傳輸，采用網(wǎng)絡(luò)連接與站控層交換機連接，傳輸與后臺通信的各類信息，具有IEC61588網(wǎng)絡(luò)對時功能。智能終端的保護功能網(wǎng)口、過程信息網(wǎng)口功能分別為(1)保護功能網(wǎng)口用于實現(xiàn)繼電保護功能，采用點對點方式連接保護裝置，用于接收線路保護裝置下發(fā)的跳合閘命令，進行分析處理后將電流、電壓交流量和開關(guān)跳位、閉鎖重合閘等開入開出量發(fā)送給線路保護裝置。過程信息網(wǎng)口將其保護功能網(wǎng)口對外發(fā)送的數(shù)據(jù)映射過來并發(fā)送到過程網(wǎng)絡(luò)上，實現(xiàn)智能終端對外發(fā)送數(shù)據(jù)的監(jiān)視，正常情況下過程信息網(wǎng)口不接收過程層網(wǎng)絡(luò)上的開入信息，當智能終端保護功能網(wǎng)口接收故障時，再開啟過程信息網(wǎng)口的接收功能，以實現(xiàn)保護功能網(wǎng)口的備用。智能終端具有過程信息服務(wù)器技術(shù)，實現(xiàn)不同保護裝置間的信息交互。如線路保護發(fā)出跳閘命令給智能終端，智能終端接收跳閘命令并解析后，轉(zhuǎn)發(fā)啟動失靈命令給母差保護裝置，從而實現(xiàn)了線路保護不通過過程層網(wǎng)絡(luò)給母差保護裝置發(fā)送失靈命令。下面以圖1及圖2所示的智能變電站220kV線路間隔網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)和智能變電站 1 IOkV線路間隔網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)為例對本發(fā)明做進一步說明。如圖1所示，在智能變電站220kV線路間隔網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)中，采用線路保護裝置雙重化配置，對應(yīng)的智能終端也雙重化配置，即線路保護裝置包括線路保護裝置A和線路保護裝置B，智能終端包括智能終端A和智能終端B。線路保護裝置A通過保護功能網(wǎng)口點對點連接到智能終端A，通過過程信息網(wǎng)口連接到過程層A網(wǎng)，線路保護裝置B的連接與線路保護裝置A相同，S卩線路保護裝置B通過保護功能網(wǎng)口點對點連接到智能終端B，通過過程信息網(wǎng)口連接到過程層B網(wǎng)，兩套線路保護裝置及外部連接物理上均獨立。過程層網(wǎng)絡(luò)為SV/G00SE/1588三網(wǎng)合一設(shè)計。如圖2所示，在典型的智能變電站IlOkV線路間隔網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)中，采用單重化配置、保護和測控一體化設(shè)計，線路保護通過保護功能網(wǎng)口點對點連接到智能終端，通過過程信息網(wǎng)口連接到過程層網(wǎng)，過程層網(wǎng)絡(luò)為SV/G00SE/1588三網(wǎng)合一設(shè)計。需要強調(diào)的是，本發(fā)明所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本發(fā)明并不限于具體實施方式
中所述的實施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出的其他實施方式，同樣屬于本發(fā)明保護的范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于保護獨立和信息共享的智能變電站網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)，其特征在于包括站控層網(wǎng)絡(luò)、過程層網(wǎng)絡(luò)、線路保護裝置、智能終端和母差保護裝置，線路保護裝置通過站域信息網(wǎng)口與站控層網(wǎng)絡(luò)相連接，線路保護裝置的保護功能網(wǎng)口與智能終端的保護功能網(wǎng)口相連接，線路保護裝置的過程信息網(wǎng)口與過程層網(wǎng)絡(luò)相連接，智能終端通過保護功能網(wǎng)口分別與線路保護裝置及母差保護裝置相連接，智能終端通過過程信息網(wǎng)口與過程層網(wǎng)絡(luò)相連接，智能終端還與間隔一次設(shè)備及母線電壓相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于保護獨立和信息共享的智能變電站網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的過程層網(wǎng)絡(luò)包括獨立運行的兩個過程層網(wǎng)絡(luò)，所述的線路保護裝置為兩臺并分別與站控層網(wǎng)絡(luò)、兩個過程層網(wǎng)絡(luò)及兩臺智能終端相連接；所述的智能終端為兩臺并分別與兩個過程層網(wǎng)絡(luò)、兩臺線路保護裝置、兩臺母差保護裝置、間隔一次設(shè)備及母線電壓相連接；所述的母線保護裝置為兩臺并分別與兩臺智能終端相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于保護獨立和信息共享的智能變電站網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)， 其特征在于所述的站控層網(wǎng)絡(luò)與過程層網(wǎng)絡(luò)之間還連接有測控裝置和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視儀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于保護獨立和信息共享的智能變電站網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)， 其特征在于所述的線路保護裝置的保護功能網(wǎng)口采用點對點方式與智能終端相連接，并在一個保護功能網(wǎng)口中同時以IEC61850-9-2協(xié)議接收采樣值信息、以IEC61850 GOOSE協(xié)議傳輸開入開出信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于保護獨立和信息共享的智能變電站網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)， 其特征在于所述的智能終端的保護功能網(wǎng)口采用點對點方式與保護裝置相連接，并在一個保護功能網(wǎng)口中同時以IEC61850-9-2協(xié)議發(fā)送采樣值信息、以IEC61850 GOOSE協(xié)議傳輸開入開出信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于保護獨立和信息共享的智能變電站網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)， 其特征在于所述的線路保護裝置的過程信息網(wǎng)口采用網(wǎng)絡(luò)方式與過程層交換機連接，并利用IEC61850-9-2協(xié)議傳輸采樣值數(shù)據(jù)，利用IEC61850G00SE協(xié)議傳輸開入開出數(shù)據(jù)，利用IEEE1588協(xié)議傳輸網(wǎng)絡(luò)對時信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于保護獨立和信息共享的智能變電站網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)， 其特征在于所述的智能終端的過程信息網(wǎng)口采用網(wǎng)絡(luò)方式與過程層交換機連接，并利用 IEC61850-9-2協(xié)議傳輸采樣值數(shù)據(jù)，利用IEC61850 GOOSE協(xié)議傳輸開入開出數(shù)據(jù)，利用 IEEE1588協(xié)議傳輸網(wǎng)絡(luò)對時信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于保護獨立和信息共享的智能變電站網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)， 其特征在于所述的線路保護裝置、智能終端、母差保護裝置、測控裝置的網(wǎng)口分為保護功能網(wǎng)口為1個或多個、過程信息網(wǎng)口為1個。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于保護獨立和信息共享的智能變電站網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)， 其特征在于所述的母線電壓為220KV母線電壓或110KV母線電壓。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于保護獨立和信息共享的智能變電站網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)，包括站控層網(wǎng)絡(luò)、過程層網(wǎng)絡(luò)、線路保護裝置、智能終端和母差保護裝置，線路保護裝置通過站域信息網(wǎng)口與站控層網(wǎng)絡(luò)相連接，線路保護裝置的保護功能網(wǎng)口與智能終端的保護功能網(wǎng)口相連接，線路保護裝置的過程信息網(wǎng)口與過程層網(wǎng)絡(luò)相連接，智能終端通過保護功能網(wǎng)口分別與線路保護裝置及母差保護裝置相連接，智能終端通過過程信息網(wǎng)口與過程層網(wǎng)絡(luò)相連接，智能終端還與間隔一次設(shè)備及母線電壓相連接。本發(fā)明設(shè)計合理，實現(xiàn)了保護功能實現(xiàn)的完全獨立性，同時實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的共享和監(jiān)視，并且使現(xiàn)有的保護外部回路冗余度提高一倍。
文檔編號H04L29/08GK102263820SQ201110201609
公開日2011年11月30日 申請日期2011年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月19日
發(fā)明者劉濤, 宋國旺, 張磐, 徐科, 時燕新, 梁偉, 黃毅 申請人:天津市電力公司