智能变电站点对点采样值传输方案.
500kV智能变电站二次系统采样方案优化设计
500kV智能变电站二次系统采样方案优化设计一、引言随着电力系统的不断发展和智能化水平的不断提高，变电站作为电力系统的重要组成部分，其二次系统的采样方案也在不断优化和完善。
500kV智能变电站是电力系统中的大型重要设备，其二次系统采样方案的设计对于变电站的安全稳定运行具有至关重要的意义。
本文将对500kV智能变电站二次系统采样方案的优化设计进行详细探讨。
500kV智能变电站的二次系统采样方案主要包括变电站主要设备的保护、控制、测量、监测等系统。
其主要功能包括对变电站主要设备的状态进行监测和控制，对设备故障进行保护和自动切除等。
采样方案的设计需要兼顾到数据的准确性、实时性、可靠性以及系统的稳定性和安全性。
在智能化水平不断提高的今天，二次系统采样方案还需考虑到远程监控、远程操作、数据传输、信息安全等方面的要求。
1. 采样方案的选择500kV智能变电站的二次系统采样方案的选择需要根据变电站的特点和要求进行综合考虑。
首先要充分考虑到变电站的规模和技术水平，其次是采样装置的性能指标和设备的可靠性，还有考虑到数据传输的方式和通讯的可靠性等因素。
在此基础上，选择适合的采样方案，例如模拟采样、数字采样、光纤传输等。
2. 采样装置的布置500kV智能变电站的二次系统采样装置的布置需要考虑到设备的布置位置和线路的布局。
在选择采样装置的布置位置时，要考虑到设备的保护范围和采样点的数量，尽可能减少盲点和死角，提高采样数据的准确性。
在布置线路的时候，要尽量减少线路长度和连接点，减小信号传输的延迟和损耗，提高采样数据的实时性和可靠性。
3. 采样参数的设置500kV智能变电站的二次系统采样参数的设置需要考虑到设备工作状态的变化和采样数据的变化。
在设置采样参数的时候，要根据设备的工作特性和实际情况进行调整，确保采样数据的准确性和全面性。
还要考虑到采样参数的变化范围和变化速度，避免参数设置过于灵敏或者过于迟钝，影响到对设备状态的监测和控制。
500kV智能变电站二次系统采样方案优化设计
500kV智能变电站二次系统采样方案优化设计1. 引言1.1 研究背景500kV智能变电站是现代电力系统中重要的组成部分，其二次系统为保证电网运行安全和稳定性起着至关重要的作用。
随着电力系统的发展，对智能变电站二次系统的需求也越来越高。
目前智能变电站二次系统采样方案存在一些问题，如采样频率不足、数据传输不稳定等，这些问题影响了智能变电站的运行效率和准确性。
本文旨在对500kV智能变电站二次系统采样方案进行优化设计，以提高其性能和稳定性。
通过分析现有采样方案存在的问题，结合采样方案设计原则，我们将提出一种更为优化的设计方案，并通过实施该方案来验证其效果。
通过本研究，希望能为智能变电站二次系统的设计和优化提供参考，为提升电力系统运行效率和安全性做出贡献。
1.2 研究目的研究目的是为了针对500kV智能变电站二次系统采样方案的设计现状进行优化，提高系统的稳定性和可靠性。
通过对现有二次系统采样方案存在的问题进行分析，制定出合理的优化设计方法，并实施相应的优化方案，以确保系统在运行过程中能够更加高效地获取信号并实现数据传输。
通过评估优化设计的效果，总结出对系统性能的改善和提升，为未来智能变电站二次系统的发展提供参考和指导。
未来的展望包括继续深入研究智能变电站二次系统的优化技术，推动其在电力系统中的广泛应用，实现电力系统的智能化、自动化和高效化运行。
通过本研究，将为电力行业的发展和变革提供重要的技术支持和创新思路。
2. 正文2.1 智能变电站二次系统概述智能变电站二次系统是电力系统中的重要组成部分，主要负责对高压侧电能进行保护、测量和控制。
智能变电站二次系统通常由控制装置、采样设备、传感器、通信设备等组成，通过这些设备实现对电力系统的监测和控制。
智能变电站二次系统在电力系统中扮演着至关重要的角色，它不仅能够实现对电能的高效利用，还能有效保障电网的安全稳定运行。
随着电力系统的不断发展和智能化水平的提升，智能变电站二次系统的功能和性能要求也在不断提升。
500千伏智能变电站中采样值传输延时的处理
500千伏智能变电站中采样值传输延时的处理胡旻昊【摘要】对于500千伏智能变电站来说,将模拟量采样值(SAV)进行及时有效地传递给电子智能设备是其重要的工作内容.采样值必须达到一定的标准性和准确性.但是,由于在传输的过程中可能会遇到各种不同类型的影响因素,因此,建立采样值传输的基础模型至关重要.在建立模型的基础上,研究人员提出了一种补偿传输延时的方法,主要是通过对以太网来对SAV的时效性进行检测.通过几种常用的计算公式来进行理论分析,同时验证采样值的正确性,最大限度地降低误差程度,保证报文传递的精准性和科学性.【期刊名称】《黑龙江科技信息》【年(卷),期】2016(000)018【总页数】1页(P24)【关键词】智能变电站;模拟量采样值;传输延时;处理方法【作者】胡旻昊【作者单位】国网黑龙江省电力有限公司检修公司,黑龙江哈尔滨150000【正文语种】中文对于500千伏智能变电站来说，其作为电力系统运行中不可缺少的部分，主要应用的是各种智能设备来实现自身的数字化和网络化。
进而提升信息采集和传递的科学性。
不仅如此，还可以根据电网运行的需要对其进行自动控制和调节，并且可以实现在线分析以及协同互动等相对比较高级的功能。
在实现数字化采集和运输的过程中，主要依据的是标准的变电站通信体系，由过程层总线路来对智能开关进行控制，包括互感器以及状态量等内容。
通过以太网的串行通信网来形成变电站事件（GOOSE），进而对传递的报文进行保护和监测。
实现网络通信的时效性。
对于500千伏智能变电站的通信工程来说，其时效性和准确性的主要决定因素就是报文的精准度。
为了提升采样值的准确度，技术人员需要根据科学的设计规范和标准来进行操作。
要保证合并单元具有延时采样功能，补偿机制需要和时间同步机制保持一致性。
快速报文和原始数据报文都应该在短时间内完成传递。
另外，GOOSE报文需要遵循相应的传递规则，做好定性和定量研究。
一般来说，GOOSE服务传递的信息虽然量小，但是重要性极强，因此，保证信息传递的灵活性和精准性就成为研究工作的重点和难点。
IEC61850-9-2点对点采样值传输在继电保护中的实现与应用
摘要：提出了一种支持点对点方式进行ＩＥＣ ６１８５０－９－２ 采 样 数 据 传 输 的 硬 件 系 统 设 计 方 法。 数 字 化变电站过程层采样值传输可采用组 网 方 式 或 点 对 点 方 式。 采 用 点 对 点 方 式 进 行ＩＥＣ ６１８５０－９－２ 采样值传输，保持了ＩＥＣ ６１８５０－９－２通道配 置 灵 活、互 操 作 性 高 的 特 点，避 免 了 采 用 组 网 方 式 后 必 须依赖于全站时钟同步且受交换 机 可 靠 性 影 响 的 弊 端，而 且 通 道 延 迟 固 定，可 靠 性 更 高。５００ｋＶ 浙江兰溪变电站智能化改造工程 中，应 用 了 基 于 该 技 术 的ＩＥＣ ６１８５０－９－２ 点 对 点 方 式 进 行 采 样 值 传输。
因 此 ，组 网 方 式 与 点 对 点 方 式 相 比 ，需 要 依 赖 时 钟 同 步 系 统 ，其 同 步 算 法 也 要 更 复 杂 。
采 用 组 网 方 式 时 ，由 于 交 换 机 延 时 增 加 ，造 成 保 护性能下降。 假 设 采 样 数 据 采 样 率 为 ４ ０００ 次／ｓ， 单 独 组 网 ，交 换 机 最 多 ２ 级 串 联 ，则 每 级 交 换 机 最 大 延时为２５０μｓ，总延 时 最 大 为 ５００μｓ。 当 采 样 值 与 通用面向对象变 电 站 事 件 （ＧＯＯＳＥ）通 过 同 一 端 口 传输时，网络延时可达到１～２ ｍｓ。 １．２ 可 靠 性 比 较 分 析
５００ｋＶ 的合并单 元 需 要 为 线 路 保 护、断 路 器 保 护、 短引线保护、母线 差 动 保 护、稳 定 控 制 系 统、故 障 录 波器、测量控 制 装 置、电 能 表 提 供 数 据，因 此 需 要 ８ 个以太网输出 口。２２０ｋＶ 双 母 线 接 线 的 母 线 差 动 保护装置如 接 入 ２４ 个 间 隔 的 采 样 值，则 需 要 至 少 ２４个百兆 光 纤 以 太 网 口。 通 常 控 制 保 护 设 备 采 用 ＣＰＵ／ＤＳＰ 集成 的 媒 体 访 问 控 制 （ＭＡＣ）设 备 来 处 理以太网数据，单个 ＣＰＵ／ＤＳＰ 一般集成了 １～４ 个 ＭＡＣ 设备，要达到母线 差 动 保 护 的 接 入 要 求，装 置 的硬件设计将异常复杂。
110kV智能变电站数据采集与信息传输探讨
110kV智能变电站数据采集与信息传输探讨发表时间：2018-01-16T09:33:16.393Z 来源：《电力设备》2017年第28期作者：赵明君1 韩文颖2[导读] 摘要：本文主要研究了110kV智能变电站结构框架，重点对智能站数据采集方式及变电站内各类信息传输进行论述，通过与传统的常规变电站比较，阐明现阶段智能变电站的发展，结合工程实践，总结了智能变电站继电保护装置的校验方法，提出比较有效的智能站施工及验收策略。
（1.国网山西省电力公司检修公司山西太原 030032；2.内蒙古工业大学 010051）摘要：本文主要研究了110kV智能变电站结构框架，重点对智能站数据采集方式及变电站内各类信息传输进行论述，通过与传统的常规变电站比较，阐明现阶段智能变电站的发展，结合工程实践，总结了智能变电站继电保护装置的校验方法，提出比较有效的智能站施工及验收策略。
关键词：智能变电站；智能终端；信息共享；网络化引言采用先进、可靠、集成的智能设备，以实现全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，能自动完成信息采集、测量计量、控制保护等功能，并根据电网需求支持电网实时控制、智能调节是现阶段智能站的基本要求[1-2]。
相对于常规变电站，智能变电站系统保护功能的实现，不仅需要独立保护装置，还需要过程层、间隔层、站控层设备以及站内光纤网络及网络交换设备的配合。
网络化的二次设备信息共享是目前智能站的最突出特点。
信息网络化中信息传输正确性、稳定性成为变电站稳定运行的关键因数。
1 数字量信息的传输常规的变电站是通过电缆由模拟电量信号直接接入到保护测控装置中的，实际运行中，不同的信息采集单元设备信息无法共享，这种利用金属电缆的模拟量通信方式主要存在以下弊端：（1）传输的二次信号距离远，需求的电缆截面积大，二次设备独立采集电量信号，造成电缆耗材大，二次接线复杂。
（2）可扩展能力差，互感器的输出电量需要被多套设备使用，加重了互感器的使用负担。
500kV智能变电站二次系统采样方案优化设计
500kV智能变电站二次系统采样方案优化设计随着我国电力系统的不断发展，电网规模越来越大，电压等级也越来越高。
在这种情况下，智能变电站作为电网智能化建设的重要组成部分，正扮演着越来越重要的角色。
而智能变电站的二次系统采样方案优化设计，则是智能变电站建设中的关键环节之一。
500kV智能变电站二次系统采样方案的优化设计，需要考虑多方面因素，包括采样点的选取、采样精度的保证、采样频率的确定、通信方式的选择等。
本文将针对这些关键问题展开阐述，并提出相应的优化方案。
一、采样点的选取在500kV智能变电站的二次系统中，采样点的选取直接关系到采样数据的准确性和完整性。
一般来说，采样点需要涵盖主要的电气参数，例如电压、电流、功率因数等。
对于电压和电流采样点的选取，需要考虑到电网的结构特点和运行状态，以确保采样点能够满足监测、保护和控制的需要。
500kV智能变电站的二次系统中，还需要考虑到其他参数的采样，例如温度、湿度、开关状态等。
这些参数的采样能够为智能变电站的综合监测和管理提供重要数据支持。
二、采样精度的保证500kV智能变电站的二次系统采样精度的保证是非常重要的，直接关系到变电站运行的安全性和可靠性。
在采样精度的保证方面，主要需要考虑以下几个方面的内容：1. 传感器的选型：传感器的选型需要根据采样点的要求，选择合适的精度和灵敏度的传感器。
对于电压和电流传感器来说，其额定精度等级需要按照电网标准进行选择。
2. 信号处理的精度：采样信号的处理也是影响采样精度的关键因素。
在信号处理方面，需要采用高精度、高稳定性的模数转换器和数字滤波器等设备，以确保采样数据的准确性。
3. 数据传输的精度：采样数据的传输也需要考虑到精度的要求。
在数据传输方面，需要采用高速、可靠的通信设备，以确保采样数据的准确传输。
三、采样频率的确定采样频率的确定是决定采样系统性能的重要参数之一。
在500kV智能变电站的二次系统中，采样频率的确定需要考虑到实时监测、故障检测和数据分析等方面的需求。
500kV智能变电站二次系统采样方案优化设计
500kV智能变电站二次系统采样方案优化设计1. 引言1.1 研究背景500kV智能变电站作为电力系统重要的组成部分，在电力系统运行中起着至关重要的作用。
随着电力系统的发展和智能化水平的提升，二次系统采样方案的优化设计显得尤为重要。
传统的二次系统采样方案存在着采样频率不足、采样点选取不合理、数据传输效率低等问题，无法满足电力系统对信息的实时性和准确性要求。
对500kV智能变电站二次系统采样方案的优化设计成为当前研究的热点之一。
随着数字化技术、通信技术和计算机技术的飞速发展，人们可以充分利用这些新技术手段来提高智能变电站二次系统的性能。
通过合理优化采样方案，可以提高系统的响应速度、精度和可靠性，进一步提升电力系统的安全性和稳定性。
对500kV智能变电站二次系统采样方案进行优化设计具有重要的理论意义和实用价值。
本文旨在从理论到实践，全面探讨500kV智能变电站二次系统采样方案的优化设计方法，为电力系统的智能化发展提供技术支持和理论指导。
1.2 研究意义500kV智能变电站二次系统采样方案优化设计的研究具有重要的意义。
随着电力系统的发展，智能变电站作为电力系统的重要组成部分，对电力系统的稳定运行和安全性起着至关重要的作用。
二次系统采样方案作为智能变电站的重要组成部分，其优化设计可以提高电力系统的控制和保护性能，从而保障电力系统的安全可靠运行。
随着电力系统的规模不断扩大，500kV智能变电站具有更高的电压等级和更复杂的系统结构，因此对其二次系统采样方案进行优化设计显得尤为重要。
优化设计可以提高系统的抗干扰能力，减少误差，提高采样精度，从而提高智能变电站的运行效率和可靠性。
对500kV智能变电站二次系统采样方案进行优化设计具有重要的意义，可以提高电力系统的安全性和稳定性，为智能电网的发展做出贡献。
本研究具有重要的理论和实践价值。
1.3 研究目的本研究的目的是针对500kV智能变电站二次系统采样方案进行优化设计，解决当前存在的一些问题和挑战。
500kV智能变电站二次系统采样方案优化设计
500kV智能变电站二次系统采样方案优化设计1. 引言1.1 500kV智能变电站二次系统采样方案优化设计500kV智能变电站二次系统采样方案优化设计是电力系统领域的重要课题。
随着电力系统的发展，智能变电站成为智能电网建设的关键环节，其中二次系统的采样方案设计对于实现变电站智能化具有重要意义。
本文旨在通过对500kV智能变电站二次系统采样方案进行优化设计，提高系统的可靠性和效率。
在电力系统中，智能变电站是一种集成了先进技术的电力设施，通过信息化和自动化技术实现对电力生产、传输、分配和使用的智能监控和管理。
二次系统采样方案是智能变电站的重要组成部分，直接影响到系统的性能和效率。
因此，对500kV智能变电站二次系统采样方案进行优化设计具有重要意义。
本文将首先对智能变电站的概念和发展进行介绍，然后对现有的二次系统采样方案进行分析，接着提出500kV智能变电站二次系统采样方案的优化设计原则。
随后，将基于XXX算法进行具体设计，并通过仿真验证和性能分析来验证设计的有效性。
最终，将总结500kV智能变电站二次系统采样方案优化设计的有效性，并探讨未来的研究方向和展望。
2. 正文2.1 智能变电站的概念和发展智能变电站是指利用先进的信息技术和智能控制技术，实现变电站设备之间、设备与运行管理系统之间的互联互通，达到智能化、自动化控制和监测的电力系统。
智能变电站的发展可以追溯到20世纪80年代，随着信息技术和传感器技术的发展，智能变电站逐渐成为电力系统建设和现代化的重要组成部分。
1. 智能化监控和管理：传统的变电站需要人工操作和巡检，而智能变电站可以实现自动化监控，通过远程数据传输和分析，实时监测设备运行状态、电网负荷情况等，提高了变电站的管理效率和运行可靠性。
2. 智能化保护与控制：智能变电站采用了先进的智能保护装置和控制系统，可以实现设备故障的自动诊断和定位，快速切除故障截面，保障电网安全稳定运行。
3. 智能化调度优化：智能变电站可以通过集成信息技术和智能算法，对电力系统进行预测性调度和优化，提高电能利用率，降低能耗，实现节能减排。
智能变电站中点对点传输采样值延迟及延迟校验方案
XU Min1, BAO You-li1, LI Bao-wei2, YANG Sheng-ping2, HAO Hui-zhen2 (1. Wuxi Power Supply Company, Wuxi 214000, China; 2. XJ Electric Co., Ltd, Xuchang, 461000, China)
基金项目：江苏省电力公司科技项目（J2011029）
点对点传输采样值时，合并单元应输出电子式互感 器整体的采样响应延迟[2]。目前用于电子式互感器 校验设备仅可校验其输出采样值的精度，而不能对 点对点传输采样值的额定延迟进行校验及测量[3-6]。 本文分析点对点传输采样值时采样延迟的组成部分 及其对保护功能的影响，同时也对比分析了采用模 拟量采样值（Sampled Value，SV）和一种通用变电 站 状 态 事 件 （ Generic Object Oriented Substation Event，GOOSE）传输采样值的延迟特性，在此基 础上进一步提出了一种点对点传输采样值额定延迟 的校验方法。
第 40 卷 第 17 期 2012 年 9 月 1 日
电力系统保护与控制
Power System Protection and Control
40 No.17 Sep. 1, 2012
智能变电站中点对点传输采样值延迟及延迟校验方案
徐 敏 1，鲍有理 1，李宝伟 2，杨生苹 2，郝慧贞 2
（1.无锡供电公司，江苏 无锡 214000；2.许继电气股份有限公司，河南 许昌 461000）
智能变电站通信网络技术方案
智能变电站通信网络技术方案1 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 61850国际标准，IEC 61850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100M 及以上高速以太网构建。
远动工作站1MMS/GOOSE 网超五类屏蔽双绞线系统服务器兼操作员站1保护测控系统服务器兼操作员站2远动工作站2通讯在线监视终端故障录波电能计量其他智能设备SMV 网GOOSE 网光缆变电站层间隔层合并单元智能单元过程层过程层网络变电站层网络光缆电缆电子式互感器开关设备（主变、断路器、刀闸）保护及故障信息管理子站GOOSE 视频联动服务器智能变电站通信网络基本构架示意图2 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MMS/GOOSE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2~3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220kV及以上变电站层网络一般采用双星型拓扑结构；110kV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变电站层交换机1变电站层交换机2变电站层变电站层网络间隔层变电站层双环型网络结构示意图3 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。
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智能变电站点对点采样值传输方案方景辉(浙江嘉兴电力局,浙江嘉兴314033中图分类号:TN915.853文献标志码:B文章编号:1005-7641(201106-0079-04第32卷第224期电力系统通信Vol.32No.2242011年6月10日Telecommunications for Electric Power SystemJun.10,20110引言国家电网公司智能变电站继电保护设计原则推荐数字化变电站继电保护采样值传输采用光纤点对点传输方案[1],其要点是发送侧保证延时确定(抖动不超过10μs 、接收侧使用插值再采样进行同步。
该方案总结了前2年国内工程的实施情况,确保了在当前技术水平下的继电保护可靠性。
但是在方案中并没有明确点对点采样值传输究竟是采用FT3还是9-2协议,把选择的权利留给了工程。
事实上在方案讨论的会议上也有诸多代表提出了FT3和9-2协议的选择问题,大家一致的意见是9-2更为先进并能和未来兼容,但主要由于部分厂家的反对(已有基于FT3的产品,因此在最终标准中并没有完全排斥FT3方案。
为了更好地为数字化变电站工程服务,以下将对点对点采样值传输模式下的9-2和FT3方案的技术要点作简要的对比分析。
1IEC 60044-8/FT3标准通常所说的FT3方案,是指IEC 60044-8电子式电流互感器标准中规定的一种点对点采样值传输协议,其实质是基于点对点光纤同步串行通信的专用协议,在标准中规定了从应用层数据解释、链路层帧格式到具体的物理层编码的系列约定。
之所以在电子式互感器标准中进行传输标准的详细具体规定,最主要的原因是在当时IEC 还没有其他可供引用的采样值通信协议,只能根据当时的技术水平参照IEC 60870-5远动基础通信协议的帧格式规定构造出采样值传输报文(所谓FT3实际上是指选用了IEC 60870-5-1当中的FT3帧格式,后来成了约定俗成的简称。
该标准的主要技术特征包括:1点对点传输,严格的延时稳定要求,确保接收侧可使用插值再采样的同步算法;2波特率和帧格式固定,主要满足单间隔80点/周波的电流电压传输要求,无标准化的扩展手段;3传输通道固定,要传输双AD 的数量,需要对标准进行扩充;4编码较为简单,协议效率高,便于硬件实现(厂家一般采用FPGA 进行编解码,在较小的开销下即可实现编解码和插值同步。
2IEC 61850-9-2采样值标准协议为了构建变电站统一通信体系,IEC 组织制定了IEC 61850通信标准[2],该标准涵盖了变电站79··内所有设备的信息交换环节,也理所当然地考虑了数字化变电站采样值传输要求。
其中的IEC 61850-9-1是简单地把IEC60044-8当中规定的应用层报文移植到统一的以太网上,而IEC 61850-9-2则依据IEC61850-7所规定的建模体系完整地进行了协议映射,可实现数据通道和类型的灵活配置且和标准的其他部分完全交融,因此被看作是“纯粹的”IEC61850采样值传输标准。
目前IEC已投票收回IEC61850-9-1标准,确定IEC61850-9-2是将来唯一的采样值传输协议,互感器标委会也已计划修订电子式互感器标准,将取消原有的IEC60044-8/FT3协议,完全采纳IEC61850-9-2规定。
IEC61850-9-2的主要技术特征包括:1基于IEC61850建模体系,能使用SCL建模语言和MMS服务实现采样值通道信息的自描述,更好地实现“源端配置、全网共享”;2传输的数据集可灵活配置,可直接传输一次值和其他额外参数,且通道组合灵活;3链路层基于以太网技术,带宽高、兼容性好,便于多厂家互操作和工程推广;4标准本身为采样值组网应用设计,未要求传输延时的确定性,故需要在源端(MU通过其他手段(秒脉冲或IEEE1588等实现采样同步;5采用了IEC61850的采样值控制块传输技术,传输的通道可以通过数据集灵活定义,适宜传输双AD的采用值。
从以上特征可以看出,IEC61850采用了建模的思想,在传输数据前使用模型文件先规范了数据的组织结构,从而摆脱了一维点表的约束,可以传输较为复杂的结构类数据。
同时由于模型是IEC61850定义的标准文件,厂家对模型的理解最终可以达到统一的地步,从而为互操作构建了基础。
互操作的另外一个基础是编码技术,IEC61850中采用了ASN.1编码技术,这种技术在电力外的其他领域已广泛应用。
在采样报文发布时,相同模型可以生产相同的编码报文,从而为消除厂家各异性创造了条件。
互操作不仅包含报文的编码规范化,还包括不同厂家间装置配合的规范化。
在处理发布/订阅问题时,采样值传输可以很好地借鉴GOOSE (Generic Object Oriented Substation Event,通用面向对象变电站事件传输的成熟经验,采用SVIN虚端子和Input虚连线实现设计工作的规范化。
当然,由于人员整体素质无法短期飞跃,在现阶段让设计环节直接操作模型比较困难。
在模型中除了具备能够发挥配置作用的模块外,如虚端子、虚连线,还具备一些说明性的文字模块,此即自描述。
厂家提供自描述和虚端子的对应关系,设计环节按照自描述进行连线,此即虚端子图。
39-2点对点方案的可行性从以上分析看,IEC61850-9-2标准无疑是将来智能变电站唯一的采样值传输协议。
但是,众所周知,在此前的国内数字化变电站工程中, IEC61850-9-2的应用很少,且部分IEC61850-9-2工程在联调和动模试验中还暴露出了一些问题,这充分反映出技术的发展需要一个渐进的过程。
和FT3技术对比,9-2以太网报文的编解码较为复杂,厂商实现难度较大,在数字化变电站系列产品开发完善的初期,厂商和用户都因为工作量和风险的原因倾向于选择相对简单的FT3和9-1方案。
IEC61850-9-2方案早先的设计难度主要在于CPU的网络吞吐率和采样值同步,中国电科院动模试验中暴露的问题实际上也主要集中于网络交换机和IEEE1588对时技术上(IEEE 1588v2于2008年下半年正式发布,交换机和时钟源产品2009年才相继推出。
根据前期的工程和试验情况,针对当前的装置水平和智能变电站建设要求,为了确保继电保护的可靠性,国调中心创造性地提出了9-2点对点传输方案。
该方案吸收了FT3和9-2两方面的优点,尤其规定了以太网采样值发送的等间隔精度,因而可仿照FT3方案由接收侧的FPGA实现插值再采样同步,回避了合并器依赖外同步而现阶段IEEE1588对时又不成熟的问题,一举成为现阶段兼具先进性、可实现性和可靠性的采样值传输解决方案。
除了具有9-2自身的建模和灵活性优势外,在点对点传输情况下,使用9-2以太网编码和FT3对比具有以下的突出优势:电力系统通信2011,32(224 80··1和未来技术兼容,易于平滑升级(在IEEE 1588和网络技术成熟后,不需要重新采购合并器和保护等设备,只需进行软件升级和弃用多余的网口;2不存在私有扩展的互操作问题,方便厂商互联(使用FT3点对点方案目前还没有统一的通道和波特率扩展,无法解决AD复采通道传输和多间隔合并等问题。
4FPGA以太网方案常规的以太网交换机应用不强调传输延时的确定性,在引入优先级交换技术之后,在流量不超载的情况下可以保证100μs级实时性,这也是IEC61850GOOSE和采样值采用现代以太网技术的基础。
但是,100μs级的延时抖动已经不能够满足采样同步的要求,因此在IEC61850-9-1和IEC61850-9-2标准中都指出无法在接收侧使用插值同步算法。
为了解决以太网传输延时在10μs 量级的随机性抖动问题,首先必须不经过交换机采用点对点技术以消除路途中的不确定因素,其次要解决掉CPU系统本身发送的等间隔性。
这也就是国家电网公司智能变电站继电保护技术细则中提出的2个要求:点对点传输、发送侧抖动不超过10μs。
目前电力系统应用的很多装置其核心器件都是由CPU构成,CPU的类型较多,例如大家比较熟悉的MCS-51单片机。
不同应用功能可以使用不同档次的CPU,但各类CPU均有一个共同特点,那就是串行运算。
在1台功能较为齐全的装置中,往往包含多个应用功能模块,以合并单元为例,它既要控制采样、接收采样值,还要发送采样报文。
如果需要保证采样的同步性,必需以控制采样为高优先级;如果需要保证采样发送的等间隔性,必需以发送采样为高优先级。
这些要求本身就是矛盾的。
这样就不难理解部分厂家的合并单元为什么会出现长达100μs的发送延时抖动。
FPGA(Field-Programmable Gate Array,现场可编程门阵列的出现很好地解决了这个问题。
它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。
它是作为专用集成电路(ASIC, Application Specific Intergnated Circuits领域中的一种半定制电路而出现的,既解决了定制电路的不足,又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。
系统设计师可以根据需要通过可编辑的连接把FPGA(Field Programmable Gate Array,现场可编程逻辑阵列内部的逻辑块连接起来,就好像一个电路试验板被放在了一个芯片里。
一个出厂后的成品FPGA的逻辑块和连接可以按照设计者而改变,所以FPGA可以完成所需要的逻辑功能。
FPGA的基本特点主要有:1采用FPGA设计ASIC电路,用户不需要投片生产,就能得到合用的芯片。
2FPGA可做其他全定制或半定制ASIC电路的中试样片。
3FPGA内部有丰富的触发器和I/O引脚。
4FPGA是ASIC电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一。
5FPGA采用高速CHMOS(High-speed CMOS,互补金属氧化物工艺,功耗低,可以与CMOS、TTL电平兼容。
可以说,FPGA芯片是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一。
FPGA的特点中最适合采样值成熟的就是它的并行工作模式,这和CPU的串行处理模式是有本质区别的。
合并单元使用了FPGA后,采样控制和数据发送可以同时进行,具有各自独立的步调,相互间在芯片资源上完全不冲突。
使用了FPGA 后,在保证合并单元同步控制条件下,数据的发送也可以达到很高的均匀性,例如10μs或更高的指标。
在不采用FPGA的情况下,需要配置较高档次的CPU才有可能实现这一指标。
当然FPGA也有缺点,如其编程较为复杂。
实际工程中的装置往往是FPGA和CPU共同完成,由FPGA完成必需并行处理的功能。
5结语智能变电站采用延时固定的点对点采样值传输,减少了继电保护对网络和对时系统等中间环节的依赖,但是给具体实现会带来一些困难。