CN104578409A - 智能变电站集群测控装置及具有该集群测控装置的*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种智能变电站集群测控装置及具有该集群测控装置的***，属于电力设备测控技术领域。所述智能变电站集群测控装置，包括10~15个虚拟测控装置和1个集群任务管理器，其中所述集群任务管理器管理本实体装置内的所有虚拟测控装置，包括虚拟测控装置状态监测模块、任务管理器主从令牌裁决模块、虚拟测控装置数据同步功能模块和虚拟测控装置后备调度功能模块。采用本发明所述的智能变电站集群测控装置及具有该集群测控装置的集群***，将10~15个虚拟测控装置集成到一个集群测控装置，并通过集群任务管理器统一管理，大大减少了测控装置的数量，由于集群测控装置具有后备，保证了整个集群***的可靠性。

Description

智能变电站集群测控装置及具有该集群测控装置的***
技术领域
本发明涉及一种智能变电站集群测控装置及具有该集群测控装置的***，属于电力设备测控技术领域。
背景技术
测控装置作为实现测量和控制功能的前端二次设备，包含模拟量采集、信号量采集及控制量输出等基础输入输出模块，以及交流量计算、分合闸、同期、有载调压控制和间隔五防联闭锁等模块。为了体现经济性，在110kV及以下电压等级通常采取保测一体化方案。220kV及以上电压等级，通常采用单测控按间隔和断路器独立配置的方案,而不是采取类似于保护的双重化配置方案。在此情况下测控装置无后备，是侧重于配置经济性的结果。双重化配置，不是提升测控装置可靠性的唯一答案。
2011年至2015年我国智能电网进入全面建设阶段，基建变电站按智能变电站标准建设。智能变电站过程层数字化并通过网络替代传统的二次接线,使得一次***的交流采集量、一次设备信号量、开关刀闸位置信号等，可以基于网络实现共享。间隔层测控装置可以通过过程层网络对过程层进行操作。智能变电站测控***是否仍然采取面向间隔的单装置模式需要深入思考。
为了节约变电站的占地，智能变电站采用了二次设备预制舱的设计思想，即将二次设备按照既定的规则，分别安装在几个二次设备舱体内，而这些预制舱安装在户外，并尽可能地靠近一次设备。面向间隔配置的测控装置数量大，而二次设备舱的数量受制于变电站的场地，舱体内会显得比较拥挤。
有鉴于此，本发明人对此进行研究，专门开发出一种智能变电站集群测控装置及具有该集群测控装置的***，本案由此产生。
发明内容
本发明的目的是提供一种智能变电站集群测控装置及具有该集群测控装置的***，解决智能变电站测控装置无后备的问题，面向二次设备预制舱的应用，有效减少测控装置的数量，提升了智能变电站二次***测控功能实现的经济性和可靠性。
为了实现上述目的，本发明的解决方案是：
一种智能变电站集群测控装置，包括10~15个虚拟测控装置和1个集群任务管理器，其中所述集群任务管理器分为主从两种工作状态，各自管理各个虚拟测控装置，主任务管理器和从任务管理器均包括如下模块：
虚拟测控装置状态监测模块：实时监测虚拟测控装置的运行状态，并作出正常、异常和故障3种运行状态的判断；
任务管理器主从令牌裁决模块：在任何时刻，确保集群内只有一个主任务管理器，其余均为从任务管理器；
虚拟测控装置数据同步功能模块：实现集群内多个集群测控装置的配置参数、虚拟测控装置运行状态和事件记录的同步；
虚拟测控装置后备调度功能模块：采用手动或自动方式，将某个虚拟测控装置从一台集群测控装置迁移到另一台集群测控装置。
作为优选，所述任务管理器主从令牌裁决模块裁决时，IP地址小的任务管理器优先获得主令牌，成为主任务管理器。
一种具有上述智能变电站集群测控装置的智能变电站集群***，包括若干个智能变电站集群测控装置，所述智能变电站集群测控装置位于智能变电站的间隔层，通过间隔层交换机与站控层监控***设备互联，通过过程层交换机与过程层合并单元、智能终端互联，所述智能变电站集群测控装置设有10个接入过程层网络的100M LC光口和4个接入站控层网络1000M RJ45电口，具有过程网络和站控层网络的全景数据。
作为优选，为了提高处理效率，同台集群测控装置的多个虚拟测控装置的过程层网络收发模块采用集中方式，站控层网络收发模块采用面向虚拟测控装置IP地址的分散方式。
采用本发明所述的智能变电站集群测控装置及具有该集群测控装置的集群***，将10~15个虚拟测控装置集成到一个集群测控装置，并通过集群任务管理器统一管理，大大减少了测控装置的数量，由于集群测控装置具有后备，保证了整个集群***的可靠性。而且，集群任务管理器采用1个主任务管理器和多个从任务管理的管理方式，使各个虚拟测控装置数据同步时，不会出现混乱，保证数据同步准确性的同时也加快了数据同步速度。
以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细描述。
附图说明
图1为本实施例的集群任务管理器功能逻辑图；
图2为本实施例的集群任务管理器的数据同步原理图；
图3为本实施例的智能变电站集群***结构图；
图4为本实施例的集群测控装置的面向间隔模块化设计原理图
图5为本实施例的集群测控装置的间隔检修和维护独立性原理图 ；
图6为本实施例的集群测控装置的同期插件原理图。
具体实施方式
一种智能变电站集群测控装置，包括10~15个虚拟测控装置和1个集群任务管理器，其中所述集群任务管理器管理本实体装置内的所有虚拟测控装置，集群任务管理器分为主从两种工作状态，即主任务管理器和从任务管理器，如图1所示，主任务管器和从任务管理器均包括如下模块：
虚拟测控装置状态监测模块1：虚拟测控装置具有正常、异常和故障3种运行状态，任务管理器与所管辖的虚拟测控装置通讯并判断其运行状态，同时还接收其他任务管理器共享的本任务管理器所管辖的虚拟测控装置的运行状态；
任务管理器主从令牌裁决模块2：为了同步的一致性和实时性，任何时刻只能有一个主任务管理器，从任务管理器10秒内未收到主任务管理器的通告报文，将令牌申请状态设置为申请，每隔5秒发出主令牌申请报文，发现存在IP地址比自己小的主令牌申请报文时，将自动停发主令牌申请报文，并将令牌申请状态设置为放弃，连续20秒未收到其他从任务管理器的主令牌申请报文，或其他从任务管理器的申请状态均为放弃时，本任务管理器将切换为主任务管理器。
虚拟测控装置数据同步功能模块3：如图2所示，数据同步采取主从方式，所有的从任务管理器必须通过主任务管理器进行数据同步，从任务管理器发生变化数据和事件时，主动向主任务管理器发送消息，主任务管理器处理从任务管里器发送的消息，实时更新本地数据库和事件库，然后通知其他从任务管理器与其同步。
虚拟测控装置后备调度功能模块4：具有手动和自动两种操作方式，手动方式：通过人工操作将某个虚拟测控装置从一台集群测控装置迁移到另一台集群测控装置，某个电气间隔检修时，人工启动该间隔的后备测控装置：使用相同配置参数和CID模型的虚拟测控装置；自动方式：集群任务管理器实时监视每个虚拟测控装置的运行状态，当某个虚拟测控装置运行异常时，通过任务管理器关闭该虚拟测控装置，并重新启动该虚拟测控装置；当某个集群测控装置异常时，集群任务管理器将运行于该集群测控装置的所有虚拟测控装置均衡部署到集群内其他集群测控装置。
上述集群任务管理器的虚拟测控装置状态监测模块1、任务管理器主从令牌裁决模块2:、虚拟测控装置数据同步功能模块3和虚拟测控装置后备调度功能模块4，安装在嵌入式主机内，嵌入式主机通过交换机和监控***内其他智能二次设备通讯，所述通讯采用IEC61850标准的MMS、GOOSE和SV通讯协议。
如图3所示，一种具有上述智能变电站集群测控装置的智能变电站集群***，包括若干个智能变电站集群测控装置，每台集群测控装置包括10~15个虚拟测控装置和一个集群任务管理器，单个虚拟测控装置等同于目前应用于智能变电站的常规测控装置，满足相关的行标和国家电网公司企标规范。所述智能变电站集群测控装置位于智能变电站的间隔层，通过间隔层交换机与站控层监控***设备互联，通过过程层交换机与过程层合并单元、智能终端互联，所述智能变电站集群测控装置设有10个接入过程层网络的100M LC光口和4个接入站控层网络1000M RJ45电口，具有过程网络和站控层网络的全景数据。
如图4所示，为了提高处理效率，虚拟测控装置的过程层信息处理在集群测控装置内采取了集中处理模式，虚拟测控装置的间隔层信息处理在集群测控装置内采取了独立处理模式，以支持面向间隔的测控功能实现。站控层网络收发模块采用面向虚拟测控装置IP地址的分散方式,，由多核主CPU实现。
如图5所示，虚拟测控装置具有独立的操作和监视的人机界面，具有独立的ICD模型和CID模型，具有独立的IP地址和组播地址，可以独立投/退。在应用、使用、维护、功能和指标方面，虚拟测控装置与常规测控装置没有差异。内部实现时，将实时库和事件库进行了合并，在提高效率的同时，便于实现集群内的数据同步。
如图6所示，为了确保同期合闸功能的精确性和实时性要求，集群测控装置采用同期插件实现同期相关电气量计算、信号采集和合闸操作。同期插件对外具有独立的对时接口和GOOSE网接口。同期插件无SV网接口，在同期合闸启动时，相关间隔的电气量采集数据由主机通过SV网采集，并通过内部以太网传送给同期插件。
上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (4)

1.一种智能变电站集群测控装置，其特征在于：包括10~15个虚拟测控装置和1个集群任务管理器，其中所述集群任务管理器分为主从两种工作状态，各自管理各个虚拟测控装置，主任务管理管和从任务管理器均包括如下模块： 
虚拟测控装置状态监测模块：实时监测虚拟测控装置的运行状态，并作出正常、异常和故障3种运行状态的判断；
任务管理器主从令牌裁决模块：在任何时刻，确保集群任务管理器内只有一个主任务管理器，其余均为从任务管理器；
虚拟测控装置数据同步功能模块：实现集群内多个集群测控装置的配置参数、虚拟测控装置运行状态和事件记录的同步；
虚拟测控装置后备调度功能模块：采用手动或自动方式，将某个虚拟测控装置从一台集群测控装置迁移到另一台集群测控装置。
2.如权利要求1所述的一种智能变电站集群测控装置，其特征在于：所述任务管理器主从令牌裁决模块裁决时，IP地址小的任务管理器优先获得主令牌，成为主任务管理器。
3.一种具有权利要求1所述的智能变电站集群测控装置的智能变电站集群***，其特征在于：包括若干个智能变电站集群测控装置，所述智能变电站集群测控装置位于智能变电站的间隔层，通过间隔层交换机与站控层监控***设备互联，通过过程层交换机与过程层合并单元、智能终端互联，所述智能变电站集群测控装置设有10个接入过程层网络的100M LC光口和4个接入站控层网络1000M RJ45电口，具有过程网络和站控层网络的全景数据。
4.如权利要求3所述的一种智能变电站集群***，其特征在于：同台集群测控装置的多个虚拟测控装置的过程层网络收发模块采用集中方式，站控层网络收发模块采用面向虚拟测控装置IP地址的分散方式。
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Inventor after: Zhang Lizong

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RJ01 Rejection of invention patent application after publication
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