CN102593950A - 一种数字化变电站的组网*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种数字化变电站的组网***，该组网***包括：设置在站控层中的第一以太网；与第一以太网冗余配置的第二以太网；设置在过程层中的第一GOOSE网；及与第一GOOSE网冗余配置的第二GOOSE网；其中，故障录波装置通过第一以太网和第二以太网采集和处理间隔层中的设备的数字量信息，通过第一GOOSE网和第二GOOSE网采集和处理过程层中的设备的数字量信息，及通过合并单元采集电压互感器、电流互感器的模拟量信息；保护信息子站根据所采集的信息进行故障信息处理，以进行事故分析。实施本发明的技术方案，节省了网络配置，而且，能记录比单一的故障录波网更多的信息，更加有利于保护信息子站进行事故分析，因此提高了故障录波的安全性、稳定性和可靠性。

Description

一种数字化变电站的组网***
技术领域
本发明涉及电力***，尤其涉及一种数字化变电站的组网***。
背景技术
数字化变电站是由智能化一次设备（如电子式互感器、智能化开关等）、网络化二次设备（如保护装置、测控装置）和运行管理设备分层（过程层、间隔层、站控层）构建的。数字化变电站是应用IEC61850（《公用电力事业自动化的通信网络和***》系列标准）进行建模和通信的变电站。数字化变电站是以变电站一、二次设备为数字化对象，以高速网络通信平台为基础，通过对数字化信息统一建模、标准化，实现信息共享和互操作，并以网络数据为基础，采用智能化策略实现数据测量监视、控制保护、信息管理等自动化功能，满足变电站安全、稳定、可靠、经济运行的要求。
在常规的变电站中，一次设备与二次设备的连接是通过电缆进行的，并且每个信号传输只能通过一路电缆实现，电缆数量较多。而在数字化变电站中，一次设备到二次设备的信号交换直接采用光纤，而光纤的信息传输量非常大，省去了大量的控制电缆，并且电磁干扰对于光纤没有影响，这样就大大提高了信号传输的可靠性。
然而，现有的数字化变电站的组网方式安全性、稳定性、可靠性仍有不足。例如，在图1所示的220kV及以上变电站的组网***中，主机/操作员站为冗余配置，平时作为运行人员操作使用，当维护人员需要对软硬件进行更改时则作为工程师主站使用，该设备为全站的管理维护中枢，站内所有设备的信息都要上送到该主机/操作员站进行监控，图中GPS对时装置为全站所有的设备提供时钟对时源，以保证所有设备的时间是一致的。在该配置方案中，故障录波器主要对变电站中的CT（电流互感器）、PT（电压互感器）、变压器、断路器等一次设备进行信号采样，将所有的电流、电压信号和开关量信号进行信号记录和存储，方便以后调用，以进行事故后分析。继电保护及故障录波信息处理子站主要对继电保护装置和故障录波器录取的故障设备和信号波形进行分析，以方便事故后的分析和处理。在该数字化变电站的组网***中，故障录波网一般采用单网方式，即，为故障录波设备单独配置了一个故障录波网，没有在A、B网中获取信息，造成了网络设备的重复配置，一旦发生网络故障将无法实现故障录波的功能，并且录波装置无法获取录波网外的信息。因此，这种组网***安全性、稳定性、可靠性均较低。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述组网***安全性、稳定性、可靠性均低的缺陷，提供一种安全性、稳定性、可靠性更高的数字化变电站的组网***。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种数字化变电站的组网***，用于在站控层、间隔层和过程层中，将一次设备、二次设备和运行管理设备分层构建以形成数字化变电站，站控层中的设备包括保护信息子站和故障录波装置，所述过程层中的设备包括电压互感器和电流互感器，所述间隔层中的设备包括用于分配、变换及传输电能的合并单元，所述组网***包括：设置在站控层中的第一以太网；与第一以太网冗余配置的第二以太网；设置在过程层中的第一GOOSE网；及与第一GOOSE网冗余配置的第二GOOSE网；其中，所述故障录波装置通过所述第一以太网和所述第二以太网采集和处理间隔层中的设备的数字量信息，通过所述第一GOOSE网和所述第二GOOSE网采集和处理过程层中的设备的数字量信息，及通过所述合并单元采集所述电压互感器、所述电流互感器的模拟量信息；所述保护信息子站根据所述故障录波装置所采集的数字量信息和模拟量信息进行故障信息处理，以进行事故分析。
在本发明所述的数字化变电站的组网***中，所述故障录波装置接入所述第一以太网、所述第二以太网、所述第一GOOSE网和所述第二GOOSE网，且所述保护信息子站接入所述第一以太网和所述第二以太网。
在本发明所述的数字化变电站的组网***中，所述保护信息子站接入所述第一以太网和所述第二以太网，所述故障录波装置接入所述第一GOOSE网和所述第二GOOSE网，且所述故障录波装置还与所述保护信息子站连接。
在本发明所述的数字化变电站的组网***中，所述组网***还包括设置在站控层中的对时网，且站控层中的设备还包括GPS装置，所述对时网根据GPS装置的时钟信号实现全站设备的时钟同步。
在本发明所述的数字化变电站的组网***中，站控层中的设备还包括运行管理设备。
在本发明所述的数字化变电站的组网***中，间隔层中的设备还包括二次设备。
在本发明所述的数字化变电站的组网***中，过程层中的设备包括一次设备和智能组件。
在本发明所述的数字化变电站的组网***中，每个间隔中的所述一次设备和所述二次设备为冗余配置。
实施本发明的技术方案，由于取消了常规设计中所采用的故障录波网，所以节省了网络配置。而且，由于故障录波装置通过第一以太网和第二以太网采集和处理间隔层中的设备的数字量信息，通过第一GOOSE网和第二GOOSE网采集和处理过程层中的设备的数字量信息，及通过合并单元采集电压互感器、电流互感器的模拟量信息，因此能记录比单一的故障录波网更多的信息，更加有利于保护信息子站根据故障录波装置所采集的数字量信息和模拟量信息进行事故分析。另外，采用双网配置提高了故障录波的安全性、稳定性和可靠性。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是现有技术的220kV及以上变电站的组网***的逻辑结构图；
图2是本发明数字化变电站的组网***实施例一的第一部分的逻辑结构图；
图3是本发明数字化变电站的组网***实施例一的第二部分的逻辑结构图。
具体实施方式
针对现有的数字化变电站的组网***中由于单独配置了故障录波网，造成了网络设备的重复配置。另外，在故障录波网发生网络故障时，无法获取故障信息，并且无法获取故障录波网外的信息等的缺陷，本申请构造了一种数字化变电站的组网***，该组网***将故障录波装置接入站控层的两个以太网及过程层的两个GOOSE（Generic Object Oriented Substation Event，面向通用对象的变电站事件）网以及合并单元，有利于事故分析，提高了数字化变电站的安全性、稳定性和可靠性。
结合图2和图3，在本发明数字化变电站的组网***实施例一的逻辑结构图中，该组网***在站控层、间隔层和过程层中将一次设备、二次设备和运行管理设备分层构建，以形成数字化变电站。其中，站控层中的设备包括保护信息子站和故障录波装置，过程层中的设备包括电压互感器（PT）和电流互感器（CT），间隔层中的设备包括用于分配、变换及传输电能的合并单元，该合并单元连接电压互感器（PT）和电流互感器（CT）。站控层只有三个网络：一个对时网、两个以太网（A网、B网），即取消了常规设计中所采用的故障录波网，节省了网络配置。而且第一以太网（A网）和第二以太网（B网）为冗余配置，当其中一个以太网故障时，另一个以太网独立实现所有功能。过程层设置有两个GOOSE网络，且第一GOOSE网和第二GOOSE网为冗余配置，这种双重化配置方式可在其中一个出现问题时，另一个也能独立完成相关的功能，对整个变电站的安全运行没有任何影响。且故障录波装置直接接入第一以太网、第二以太网和第一GOOSE网、第二GOOSE网和合并单元（如图2所示的通过级联合并器与各间隔的合并单元相连），该合并单元与电压互感器、电流互感器连接，主要用于分配、变换及传输电能。故障录波装置通过第一以太网和第二以太网采集和处理间隔层中的设备的数字量信息，通过第一GOOSE网、第二GOOSE网采集和处理过程层中的设备的数字量信息，及通过合并单元采集电压互感器、电流互感器的模拟量信息。保护信息子站接入第一以太网和第二以太网，该保护信息子站根据所述故障录波装置所采集的数字量信息和模拟量信息进行故障信息处理，以进行事故分析。实施该技术方案，由于故障录波装置分别接入站控层中的第一以太网（A网）和第二以太网（B网），及接入过程层中的第一GOOSE网（GOOSE A网）和第二GOOSE网（GOOSE B网），因此能记录比单一的故障录波网更多的信息，更加有利于保护信息子站进行事故分析，因此，采用双网配置，提高了故障录波的安全性、稳定性和可靠性。
如图2、图3所示，站控层中的设备还包括GPS装置，站控层中的对时网可根据GPS装置的时钟信号实现全站设备的时钟同步。
如图2、图3所示，站控层中的设备除包括故障录波装置和保护信息子站外，还包括运行管理设备，运行管理设备是电气运行人员和电网调度人员与变电站设备进行交互的平台，该站控层中的设备还包括监控主机、远动设备。间隔层中的设备除包括合并单元外，还包括二次设备，二次设备主要包括继电保护设备、测控设备，例如，继电保护设备如辅变本体保护等，测控设备如辅变测控装置等。间隔层的设备实现了整个变电站的所有一次设备的控制和保护逻辑，通过它们来控制过程层的一次设备进行动作。过程层中的设备包括一次设备和智能组件，一次设备例如包括断路器、隔离开关、及前文提及的电压互感器（PT）、电流互感器（CT）等。智能组件例如为图2所示的智能操作箱。优选地，每个间隔内的一次设备和二次设备都采用冗余配置方式，如电流互感器（CT）、电压互感器（PT）、采集单元、合并单元、继电保护设备、交换机均按照双重化原则进行配置，双重化配置的两套***完全隔离，以保证相互影响最小，即使其中一套装置出现问题，另一个***也可以独立完成相关功能，对整个变电站的安全运行没有任何影响。
图2、图3中的GOOSE网络中的信息主要是过程层设备的状态和命令，因为过程层主要是一次设备，如断路器、隔离开关等，它们的动作非常快，并且直接关系到电力***的稳定和安全，当发生故障时需要快速动作，因此GOOSE网络对于速度和可靠性要求非常高，GOOSE网将过程层的设备的信息实现了共享，间隔层的设备都可以从GOOSE网络中获取信息，这样就节省了大量的电缆。GOOSE网优选采用光纤宽带网络进行通讯，这样就提高了信息传输的速度和安全性、抗干扰性。
在本发明数字化变电站的组网***的另一个具体实施例中，在该变电站中，站控层中的设备包括保护信息子站和故障录波装置，过程层中的设备包括电压互感器和电流互感器，间隔层中的设备包括用于分配、变换及传输电能的合并单元。该组网***包括：设置在站控层中的第一以太网、与第一以太网冗余配置的第二以太网、设置在过程层中的第一GOOSE网及与第一GOOSE网冗余配置的第二GOOSE网。应当说明的是，该实施例与上述实施例所不同的仅是故障录波装置的接入方式，下面说明故障录波装置和保护信息子站的工作原理，所述保护信息子站接入第一以太网和第二以太网，所述故障录波装置接入第一GOOSE网和第二GOOSE网，且故障录波装置与所述保护信息子站连接，此时，相当于故障录波装置间接接入第一以太网和第二以太网。所述保护信息子站通过第一以太网和第二以太网采集和处理间隔层中的设备的数字量信息。所述故障录波装置通过所述保护信息子站获取间隔层中的设备的数字量信息，通过第一GOOSE网采集和处理过程层中的设备的数字量信息，及通过合并单元采集电压互感器、电流互感器的模拟量信息；所述保护信息子站根据所述故障录波装置所采集的数字量信息和模拟量信息进行故障信息处理，以进行事故分析。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。 

Claims (8)

1.一种数字化变电站的组网***，用于在站控层、间隔层和过程层中，将一次设备、二次设备和运行管理设备分层构建以形成数字化变电站，站控层中的设备包括保护信息子站和故障录波装置，所述过程层中的设备包括电压互感器和电流互感器，所述间隔层中的设备包括用于分配、变换及传输电能的合并单元，其特征在于，所述组网***包括：设置在站控层中的第一以太网；与第一以太网冗余配置的第二以太网；设置在过程层中的第一GOOSE网；及与第一GOOSE网冗余配置的第二GOOSE网；其中，所述故障录波装置通过所述第一以太网和所述第二以太网采集和处理间隔层中的设备的数字量信息，通过所述第一GOOSE网和所述第二GOOSE网采集和处理过程层中的设备的数字量信息，及通过所述合并单元采集所述电压互感器、所述电流互感器的模拟量信息；所述保护信息子站根据所述故障录波装置所采集的数字量信息和模拟量信息进行故障信息处理，以进行事故分析。
2.根据权利要求1所述的数字化变电站的组网***，其特征在于，所述故障录波装置接入所述第一以太网、所述第二以太网、所述第一GOOSE网和所述第二GOOSE网，且所述保护信息子站接入所述第一以太网和所述第二以太网。
3.根据权利要求1所述的数字化变电站的组网***，其特征在于，所述保护信息子站接入所述第一以太网和所述第二以太网，所述故障录波装置接入所述第一GOOSE网和所述第二GOOSE网，且所述故障录波装置还与所述保护信息子站连接。
4.根据权利要求1所述的数字化变电站的组网***，其特征在于，所述组网***还包括设置在站控层中的对时网，且站控层中的设备还包括GPS装置，所述对时网根据GPS装置的时钟信号实现全站设备的时钟同步。
5.根据权利要求1所述的数字化变电站的组网***，其特征在于，站控层中的设备还包括运行管理设备。
6.根据权利要求1所述的数字化变电站的组网***，其特征在于，间隔层中的设备还包括二次设备。
7.根据权利要求1所述的数字化变电站的组网***，其特征在于，过程层中的设备包括一次设备和智能组件。
8.根据权利要求1-7任一项所述的数字化变电站的组网***，其特征在于，每个间隔中的所述一次设备和所述二次设备为冗余配置。
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