專利名稱：多路運行模式的數(shù)字綜合保護測控單元的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種變電站數(shù)字式綜合保護測控單元，屬電工技術領域。
背景技術：
近年來，計算機技術、信息處理技術和網(wǎng)絡通信技術發(fā)展迅速，對變電站 自動化系統(tǒng)產(chǎn)生了巨大影響。隨著特高壓、大容量、超大系統(tǒng)電網(wǎng)的逐漸形成， 對電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、可靠、控制、信息交互等提出了更高更迫切的要求。
現(xiàn)有典型的變電站自動化系統(tǒng)一般分為三層，最低層是測控、保護裝置， 中間層是通訊控制單元，上層是后臺軟件系統(tǒng)。整個信息處理流程是測控與保 護裝置通過二次電纜采集產(chǎn)生原始信息，由通訊控制單元管理各種測控與保護 裝置，與其實現(xiàn)信息交互，通訊控制單元或者自行解析報文或者轉發(fā)至后臺由 后臺解析。解析的本質也就是把所有的數(shù)據(jù)按照系統(tǒng)內部統(tǒng)一的格式轉發(fā)或者 存入內存庫，后臺系統(tǒng)在解析的同時進行分析處理，觸發(fā)事件告警，狀態(tài)變位、
登錄入庫等操作，支持歷史記錄查詢，下發(fā)控制令等功能。該種模式的系統(tǒng)取 得了良好的效果。但其也有一些不足之處，主要體現(xiàn)在以下幾點
l)一次和二次系統(tǒng)之間的信息交互還是延續(xù)傳統(tǒng)的電纜接線模式，成本高，
施工、維護不便。
2) 二次系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集部分大量重復，浪費資源。
3) 信息標準化不夠，信息共享度低。多套系統(tǒng)并存，設備之間、設備與系統(tǒng) 之間互聯(lián)互通困難，形成信息孤島，信息難以被綜合應用。
4) 在發(fā)生事故時，會出現(xiàn)大量的事件告警信息，缺乏有效的過濾機制，干擾 值班運行人員對故障的正確# ij斷。
IEC61850和電子式PT/CT是數(shù)字化變電站的兩大支柱。運用IEC61850，可 以統(tǒng)一變電站的一次、二次設備模型，加上IEC61850的自描述特性和一致性測 試，信息標準化程度提升，二次設備、廠站與集控站之間的互聯(lián)互通將顯得便 捷。運用電子式PT/CT，通訊電纜代替大量的二次電纜，可以簡化變電站的設計、施工與維護，減少變電站站地面積，節(jié)約資源。
數(shù)字化變電站是以變電站一、二次系統(tǒng)為數(shù)字化對象，對數(shù)字化信息進行 統(tǒng)一建模，將物理設備虛擬化，采用標準化的網(wǎng)絡通信平臺，實現(xiàn)信息共享和 互操作，滿足安全、穩(wěn)定、可靠、經(jīng)濟運行要求的現(xiàn)代化變電站。數(shù)字化變電
站技術將處于不斷發(fā)展和完善的進程中。就目前而言，符合IEC61850標準的變 電站通信網(wǎng)絡和系統(tǒng)、智能化的一次設備(如電子式互感器、智能化開關等)、 網(wǎng)絡化的二次設備、自動化的運行管理系統(tǒng)，為其最主要的技術特征。
從長遠發(fā)展來看，面向數(shù)字化電網(wǎng)的需求，數(shù)字化變電站技術還將涉及的 內容有變電站之間、變電站與控制中心之間的信息交互技術，信息安全技術， 廣域同步釆樣技術、實時動態(tài)監(jiān)測技術，電能質量在線監(jiān)測技術、實時分析技 術，以及一、二次系統(tǒng)的技術融合。
發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種不需通過網(wǎng)絡通訊而就地方便快捷 地實現(xiàn)資源信息共享的數(shù)字綜合保護測控單元；
本發(fā)明所要解決的另一個技術問題是提供一種電纜用少量、結構簡單，二 次電纜故障率低的數(shù)字綜合保護測控單元。
為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種多路運行模式的數(shù)字綜合保護測控 單元，其特征在于包括多個獨立且相互信息共享的、實現(xiàn)多條線路的合并功 能、繼電保護功能、智能操作功能于一體且具備同步測量、控制、錄波、系統(tǒng) 分析功能的IED功能單元；
與各個IE D功能單元相連實現(xiàn)通信功能的各種以太網(wǎng)母線；
與控制以太網(wǎng)相通信、可以采集開關的跳位、合位、合后、遠方狀態(tài)，還 可以采集用戶自定義的遙信的智能操作單元；
用戶自定義的遙信；及
可從IED功能單元讀取相關信息，進行邏輯計算、邏輯判斷、邏輯結果處 理，并向IED功能單元發(fā)送各自相關信息的用戶保護單元。
所述IED功能單元由雙CPU系統(tǒng)構成，且兩系統(tǒng)通過高速雙口 RAM實現(xiàn)資 源共享，其中一個系統(tǒng)以ADI公司的BF533型號的32位DSP為核心，另 一個系統(tǒng)以帶POWERPC搡作系統(tǒng)的8270作為核心。
所述BF533型號的32位DSP包括
與AD模入采樣接口相連的接口；
I/O輸入輸出口相連的接口；
與GPS接口相連的接口；
與RAM、 FUSH存儲器相連的接口；
與工業(yè)總線CAN、 RS485串口、 RS232串口相連的接口 。
所述8270系統(tǒng)支持IEC61850通訊標準，支持最多為8個客戶端的同時連 接；面向對象的數(shù)據(jù)建模，可動態(tài)創(chuàng)建畫XU、 XCBR、 XSWI、 CSWI各種測控元件 保護模型；可動態(tài)創(chuàng)建PDIS、 PIOC、 RDRE、 RADR各種保護模型；支持SNTP對 時；支持GOOSE發(fā)送/接收遙信、虛遙信信息，支持GOOSE發(fā)送/接收閉鎖信息， 同時能夠詳細記錄GOOSE信息。
所述以太網(wǎng)母線包括控制以太網(wǎng)母線、電壓以太網(wǎng)母線和站控層以太網(wǎng)母線。
本發(fā)明所達到的有益效果
1、 不需通過網(wǎng)絡通訊而就地方便快捷地實現(xiàn)資源信息共享，從而接地可以 實現(xiàn)實時的間隔層防誤閉鎖及檢測功能，特別是實現(xiàn)小電流接地選線功能；
2、 大范圍減少間隔層的通訊，從而大大減少了電纜數(shù)量，簡化了結構，減 低了二次電纜故障概率，減輕了維護量；
3、 基于IEC61850的統(tǒng)一的建模和通信，提高了保護和自動化通信的性能， 運行人員得到更多的共享信息。取消保護管理機、網(wǎng)關協(xié)議轉換等裝置，保護、 自動化調試的工作量減少，工期大大縮短。
圖1所示為本發(fā)明公開的多路運行模式的數(shù)字綜合保護測控單元的功能框
圖2為本發(fā)明公開的多路運行模式的數(shù)字綜合保護測控單元的系統(tǒng)構成圖； 圖3為IED功能單元硬件系統(tǒng)結構圖。
具體實施方式
下面根據(jù)說明書附圖結合具體實施例對本發(fā)明的技術方案作進一步詳細表 述。圖1所示為本發(fā)明公開的多路運行模式的數(shù)字綜合保護測控單元的功能框
圖；圖2為本發(fā)明公開的多路運行模式的數(shù)字綜合保護測控單元的系統(tǒng)構成圖； 圖3為IED功能單元硬件系統(tǒng)結構圖。
本發(fā)明的多路運行模式的數(shù)字綜合保護測控單元突破傳統(tǒng)保護測控裝置點 對點的運行模式，在裝置中通過建立各個獨立又相互信息共享的IED功能單元， 實現(xiàn)多條線路的合并功能、繼電保護功能、智能操作功能于一體，具備同步測 量、控制、錄波、系統(tǒng)分析等功能，實現(xiàn)了 1對多的運行模式?？芍С肿畲? 路保護單元，通過組態(tài)定義為線路保護、分段備投保護、電容器保護、所變保 護等，其中的合并單元元件不僅采集電子式互感器的輸出數(shù)據(jù)，也可采集和數(shù) 字化傳統(tǒng)互感器的測量值，這使得對變電站二次系統(tǒng)的設計予以了很大的靈活 性；智能操作單元既可以采集開關的跳位，合位，合后，遠方狀態(tài)，還可以采 集用戶自定義的16路遙信，通過光纖通訊實時送給對應的數(shù)字化保護，通過光 纖通訊接收數(shù)字化保護的跳閘，合閘，遙控等命令，執(zhí)行對開關的控制。
系統(tǒng)釆用面向一個母線分段(對應單母分段)或一條母線(對應多母線) 進行設計，按照電壓等級進行配置，各IED (測控、保護、計量、錄波等)實 現(xiàn)全站邏輯閉鎖(在一個IED單元裝置中可以監(jiān)聽到其余裝置的狀態(tài)信息，從 而獲得變電站內全部的狀態(tài)信息，從而使完全實時控制閉鎖成為可能，保證控 制閉鎖的完備性、實時性和獨立性)、PT電壓并列或切換邏輯等。
全面支持IEC61850通訊標準，建立完備的IEC61850對象及服務，支持最 多為8個客戶端的同時連接；采用對象建模技術，面向設備建模和自我描述以 適應應用功能的需要和發(fā)展，滿足應用開放互操性要求，動態(tài)創(chuàng)建畫XU、 XCBR、 XSWI、 CSWI等各種測控元件保護模型(MMXU測量-一個設備的全部電氣信息，提 供測量死區(qū)設定、越限檢測功能；XCTR、 XSWI反映開關/刀閘的位置狀態(tài)，并提 供其動作次數(shù)的統(tǒng)計信息;CSWI提供增強型的SB0w控制，支持同期和互鎖判斷); 動態(tài)創(chuàng)建PDIS (各種距離保護模型)、PI0C (速斷保護模型)、RDRE (數(shù)字量錄 波功能模型)、RADR (模擬量錄波功能模型)等各種保護模型；支持SNTP網(wǎng)絡 對時；支持GOOSE發(fā)送/接收遙信、虛遙信信息，支持GOOSE發(fā)送/接收閉鎖信息，同時能夠詳細記錄GOOSE信息。
本發(fā)明的IED功能單元由雙CPU系統(tǒng)構成，兩系統(tǒng)通過高速雙口 RAM實現(xiàn) 資源共享。其中一個系統(tǒng)采用ADI公司的BF533型號的32位DSP作為核心，完 成數(shù)據(jù)采集處理、1/0輸入輸出處理、保護計算、保護邏輯判斷、信息內部共享 等功能，分別與AD模入采樣接口采集模擬量；與1/0輸入輸出口接口實現(xiàn)開關 量的采集及輸出控制；與GPS接口實現(xiàn)精確對時；與RAM、 FLASH存儲器之間接 口，實現(xiàn)事件報告、錄波波形等數(shù)據(jù)存儲；與工業(yè)總線CAN、 RS485串口、 RS232 串口通信接口實現(xiàn)信息的傳送、打印，同時實現(xiàn)系統(tǒng)的調試功能。
另一系統(tǒng)采用8270作為核心，并帶POWERPC操作系統(tǒng)，通過建立完備的 IEC61850對象及服務、采用對象建模技術及雙網(wǎng)雙IP或雙網(wǎng)單IP靈活配置、 網(wǎng)絡無縫切換技術等技術，完成IEC61850通信服務、各種測控元件、保護元件 模型的建模，GOOSE網(wǎng)信息發(fā)送/接收等，實現(xiàn)與整個數(shù)字化系統(tǒng)的信息共享。
建立一對多的運行模式，各個保護元件相互獨立運行，分別從8270系統(tǒng)讀 取相關信息，進行邏輯計算、邏輯判斷、邏輯結果處理，并向8270系統(tǒng)發(fā)送各 自相關信息。同時各個獨立的IED也可通過內部資源共享，實現(xiàn)相互閉鎖功能。
附圖2中各圖示含意為 1 )模擬電流量釆樣畫稱為
2) 數(shù)字電流量釆樣MU稱為
3) 母線電壓模擬量采樣MU稱為
4) 母線電壓數(shù)字量采樣MU稱為
5) YX/YK采集輸出的裝置稱為
MU-CTA(Ia/Ib/Ic/ MU-CTD(Ia/Ib/Ic/10/) MU-PTA(Ua/Ub/UcZUO/PT狀態(tài)遙信) MU-PTD (Ua/Ub/Uc/UO / PT狀態(tài)遙信) 畫(智能操作箱)。
權利要求
1. 一種多路運行模式的數(shù)字綜合保護測控單元，其特征在于包括多個獨立且相互信息共享的、實現(xiàn)多條線路的合并功能、繼電保護功能、智能操作功能于一體且具備同步測量、控制、錄波、系統(tǒng)分析功能的IED功能單元；與各個IED功能單元相連實現(xiàn)通信功能的各種以太網(wǎng)母線；與控制以太網(wǎng)相通信、可以采集開關的跳位、合位、合后、遠方狀態(tài)，還可以采集用戶自定義的遙信的智能操作單元；用戶自定義的遙信；及可從IED功能單元讀取相關信息，進行邏輯計算、邏輯判斷、邏輯結果處理，并向IED功能單元發(fā)送各自相關信息的用戶保護單元。所述IED功能單元由雙CPU系統(tǒng)構成，且兩系統(tǒng)通過高速雙口RAM實現(xiàn)資源共享，其中一個系統(tǒng)以ADI公司的BF533型號的32位DSP為核心，另一個系統(tǒng)以帶POWERPC操作系統(tǒng)的8270作為核心。
2. 根據(jù)權利要求1所述的多路運行模式的數(shù)字綜合保護測控單元，其特征在于 所述BF533型號的32位DSP包括與AD模入采樣接口相連的接口；I/O輸入輸出口相連的接口；與GPS接口相連的接口；與RAM、 FLASH存儲器相連的接口；與工業(yè)總線CAN、 RS485串口、 RS232串口相連的接口 。
3. 根據(jù)權利要求1所述的多路運行模式的數(shù)字綜合保護測控單元，其特征在于: 所述8270系統(tǒng)支持IEC61850通訊標準，支持最多為8個客戶端的同時連接； 面向對象的數(shù)據(jù)建模，可動態(tài)創(chuàng)建應XU、 XCBR、 XSWI、 CSWI各種測控元件保護 模型；可動態(tài)創(chuàng)建PDIS、 PI0C、 RDRE、 RADR各種保護模型;支持SNTP對時； 支持GOOSE發(fā)送Z接收遙信、虛遙信信息，支持GOOSE發(fā)送/接收閉鎖信息，同 時能夠詳細記錄G00SE信息。
4. 根據(jù)權利要求1所述的多路運行模式的數(shù)字綜合保護測控單元，其特征在于:所述以太網(wǎng)母線包括控制以太網(wǎng)母線、電壓以太網(wǎng)母線和站控層以太網(wǎng)母線。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多路運行模式的數(shù)字綜合保護測控單元，其特征在于包括多個獨立且相互信息共享的、實現(xiàn)多條線路的合并功能、繼電保護功能、智能操作功能于一體且具備同步測量、控制、錄波、系統(tǒng)分析功能的IED功能單元；與各個IED功能單元相連實現(xiàn)通信功能的各種以太網(wǎng)母線；與控制以太網(wǎng)相通信、可以采集開關的跳位、合位、合后、遠方狀態(tài)，還可以采集用戶自定義的遙信的智能操作單元；用戶自定義的遙信；及可從IED功能單元讀取相關信息，進行邏輯計算、邏輯判斷、邏輯結果處理，并向IED功能單元發(fā)送各自相關信息的用戶保護單元。本發(fā)明不需通過網(wǎng)絡通訊而就地方便快捷地實現(xiàn)資源信息共享，且電纜用少量、結構簡單。
文檔編號G05B19/048GK101458504SQ200810243160
公開日2009年6月17日 申請日期2008年12月9日 優(yōu)先權日2008年12月9日
發(fā)明者輝 劉, 劉劍欣, 周邵亮, 成 姚, 平 孫, 梅德東, 樊小偉, 劍 熊, 王善祥, 峰 田, 烽 鄧, 勁 邢, 黃樹幫 申請人:國電南瑞科技股份有限公司;華北電網(wǎng)有限公司承德供電公司