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智能变电站通信网络技术方案.doc

智能变电站通信网络技术方案

不可预知的未来花园
2017-10-06 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《智能变电站通信网络技术方案doc》,可适用于IT/计算机领域

智能变电站通信网络技术方案智能变电站通信网络总体结构智能变电站通信网络采用IEC国际标准IEC标准将变电站在结构上划分为变电站层、间隔层和过程层并通过分层、分布、开放式网络系统实现连接。变电站层与间隔层之间的网络称为变电站层网络间隔层与过程层之间的网络称为过程层网络。变电站层网络和过程层网络承载的业务功能截然不同。为了保证过程层网络的实时性、安全性在现有的技术条件下变电站层网络应与过程层网络物理分开并采用M及以上高速以太网构建。通讯在线保护及故障系统服务器系统服务器GOOSE视频监视终端信息管理兼操作员站兼操作员站远动远动联动服务器子站工作站工作站变电站层MMSGOOSE网变电站层网络超五类屏蔽双绞线其他智能电能保护故障间隔层设备计量测控录波SMV网光缆过程层网络GOOSE网合并智能单元单元过程层光缆电缆电子式开关设备互感器(主变、断路器、刀闸)智能变电站通信网络基本构架示意图变电站层网络技术方案功能:变电站层网络功能和结构与传统变电站的计算机监控系统网络基本类似,全站信息的汇总功能(包括防误闭锁)可依靠MMSGOOSE网络实现。拓扑结构选择:环形和星形拓扑结构相比其网络可用率有所提高(单故障时两者均不损失功能少数的复故障环形网可以保留更多的设备通信)但是支持环网的交换机和普通星型交换机相比价格大大提高。国内经过多年的技术积累装置普遍具备~个独立以太网口,星型网络在变电站实际应用有着更加丰富的使用经验。国内kV及以上变电站层网络一般采用双星型拓扑结构kV及以下变电站层网络一般采用单星型拓扑结构。变电站层双星型网络结构示意图系统服务器兼操作员站远动工作站变电站层变电站层网络变电站层交换机变电站层交换机保护测控保护测控保护测控保护测控间隔层变电站层双环型网络结构示意图过程层网络技术方案功能:过程层网络分为SMV采样值网络和GOOSE信息传输网络。前者的主要功能是实现电流、电压交流量的上传后者的主要功能是实现开关量的上传及分合闸控制、防误闭锁等。SMV采样值传输协议:IEC标准:传输延时确定可以在接收端实现插值同步有利于差动保护同步的实现但协议私有程度较高各厂家装置间配合较困难且不能应用于对采样率要求较高的场合。IEC标准:沿用IEC对合并单元功能和输出数据格式的定义延时有较小的抖动范围、需依靠同步信号实现同步协议较通用各厂家装之间配合较容易但不符合IEC发展趋势(IEC标委会已不再修订未来将逐渐被IEC标准取代)。IEC标准:是从IEC模型配置的角度出发而制定的采样数据共享协议其优势在于采样值数据的自由配置和共享代表IEC未来发展趋势但合并单元与保护测控装置之间的数据匹配过程复杂网络带宽和CPU编解码的开销较大延时抖动范围较大现阶段实现难度较大。SMV采样值网络结构:方案一:点对点方式协议采用IEC或IEC标准。对于保护双重化要求的间隔网络按照双重化配置物理上做到相互独立对保护单重化要求的间隔网络按照单重化配置。(目前ABB公司在欧洲已投运试点站中采用过点对点方式的IECLE运行情况良好)方案二:网络方式协议采用IEC标准。对于保护双重化要求的间隔网络按照双重化配置物理上做到相互独立对保护单重化要求的间隔网络按照单重化配置。(目前国内、国外正积极试点网络方式下IECLE的采样值传输)点对点方式优点为:延时较确定、投资较小、实现较容易。缺点为:设备间连接较复杂、设备接口数量较多、信息共享性较差。组网方式优点为:设备间连接简单清晰、设备接口数量较少、信息共享性好、代表未来发展趋势。缺点为:延时不确定(对差动保护影响大)、交换机投资大(分间隔配置时)、继电保护可靠性受到影响。目前国内外试点站考虑到安全性、可靠性因素kV及以上变电站的SMV采样值网络一般采用点对点方式极少站点实现部分间隔组网kV及以下变电站的SMV采样值网络不少采用了组网方式并采用了IECLE通信。另外目前还有研发厂商正在试验SMV采样值网络和GOOSE网络共网传输模式。GOOSE网络:方案一:间隔内采用点对点方式跨间隔(如:主变、母差、录波等)采用星型以太网组网方式。对于保护双重化要求的间隔建议GOOSE网络按照双套单网配置两套GOOSE网络物理上应做到相互独立对保护单重化要求的间隔建议GOOSE网络按照单网配置。此方案以继电保护的可靠性为前提尽量降低交换机故障给保护带来的影响但装置的接口、连接介质的数量较多接线较复杂。方案二:全站GOOSE均采用星型以太网方式GOOSE交换机可以按照电压等级配置以kV、kV、kV、主变为单位分别组网并采取合适的网络处理机制(例如划分VLAN设置优先级)。对于保护双重化要求的间隔建议GOOSE网络按照单网配置两套GOOSE网络物理上应做到相互独立对保护单重化要求的间隔建议GOOSE网络按照双网配置保证在任意单重网络故障或单套交换机检修的情况下对系统的正常工作不造成影响。此方案着眼于GOOSE的信息共享交换机投资大于方案一但装置的接口、连接介质的数量较少接线较简单。目前国内试点变电站两种GOOSE网络配置方案均有采用。系统服务器兼系统服务器兼远动工作站操作员站操作员站远动工作站GOOSEMMS网A网B网双重化kV线路间隔kV线路保护测控kV线路保护测控至故障录波器至kV母差GOOSE交换至kV母差GOOSE交换电能表机(同时去录波器)机(同时去录波器)至kV母差至kV母差智能合并智能单元合并单元单元单元kV母kV母线PT合线PT合本间本间并单元线路线路线路线路并单元隔断隔断PTCTCTPT路器路器及刀及刀闸闸kVkVkVkVMMMMPTPTPTPTkV线路间隔过程层网络典型方案一(采样值、GOOSE均点对点)系统服务器兼系统服务器兼操作员站远动工作站操作员站远动工作站GOOSEMMS网A网B网双重化kV线路间隔kV线路保护测控kV线路保护测控至kV母差至kV母差至故障录波器至故障至故障录波器GOOSE交换机录波器GOOSE交换机电能表至kVkVGOOSEkVGOOSE母差交换机交换机至kV母差智能合并智能单元合并单元单元单元kV母kV母线PT合线PT合本间本间线路并单元线路线路线路并单元隔断隔断PTCTCTPT路器路器及刀及刀闸闸kVkVkVkVMMMMPTPTPTPTkV线路间隔过程层网络典型方案二系统服务器兼远动工作站系统服务器兼远动工作站操作员站操作员站GOOSEMMS网A网B网双重化kV线kV线路保护测控kV线路保护测控路间隔至kV母差SMV交换机至kV母差至kV母差至kV母差至故障录波器SMV交SMV交SMV交换机GOOSE交换机至故障录波器换机换机GOOSE交换机kVGOOSEkVGOOSE交换机至电能表交换机至故障录波器智能智能SMV交换机单元合并合并单元单元单元本间本间kV母隔断线路线路线路线路隔断设SMV路器PTCTkV母PTCT路器及刀交换机设SMV及刀闸交换机闸kV线路间隔过程层网络典型方案三GOOSE单网、双网的机制:对于保护双重化配置的间隔(如:kV、主变)设置双重化的GOOSE单网。智能单元、保护测控装置设置GOOSE单网口每个GOOSE网络设置单套GOOSE交换机两个GOOSE网络物理上完全独立。此方案在保证可靠性的基础上遵循了继电保护一一对应的原则。对于保护单重化配置的间隔(如:kV)设置GOOSE双网。智能单元、保护测控装置设置GOOSE双网口GOOSE网络设置双套冗余的GOOSE交换机。对于智能单元上传的信息保护测控装置采用“单帧数据确认方式”即两个通道中以任意先到的GOOSE信息为准对于保护测控装置下行的合闸命令、联闭锁信息智能单元采用“单帧数据确认方式”对于保护测控装置下行的分闸命令智能单元采用“双帧数据确认方式”即同一通道或不同通道中不同时刻接收到的GOOSE分闸命令在数据帧一致的情况下才执行。此方案在保证了保护单重化间隔网络的可靠性在任意单重网络故障或单套交换机检修的情况下对系统的正常工作不造成影响降低网络信息流量的措施:按实际间隔的信息流向划分VLAN实现对无关信息的隔离和过滤。目前交换机对VLAN端口的设置有人工静态配置和交换机自动配置两种。前者工作量较大但配置固定、不易出错后者实现自动配置但配置灵活、出错几率大。同步对时网络技术方案同步对时网络方案比较方案优点缺点基于硬接线的,技术成熟精度可以达需要额外的信号电缆或光,,B码或秒脉冲对到微秒级缆时基于网络方式的SNTP采用以太网传输方式精度只能达到毫秒级协议实现简单不需要额外的电缆基于网络方式的IEEE采用以太网传输方式支持IEEE(V)版的(V)标准精度可以达到微秒级交换机很少保护、测控、技术先进且不需要额过程外的电缆。层设备厂家的装置也需要同步开发。国内试点变电站均采用方案一和方案二的组合即硬接线和,,,,网络对时方式相结合(缺点是光缆电缆连接线多且当过程层采用组网方案时可靠性受到影响(目前研发厂商正在积极开发应用基于IEEE(v)标准网络对时方式的装置和交换机该方式对时精度高硬接线连接少在智能变电站有着更为广泛的应用前景。

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