一種過程層裝置實現光纖縱差數據收發和同步的方法
2023-10-10 20:00:44 1
一種過程層裝置實現光纖縱差數據收發和同步的方法
【專利摘要】本發明涉及一種在過程層設備上實現光纖通道數據收發和同步的方法，屬於電力系統【技術領域】。該過程層設備還包括合併單元功能、智能終端功能，可實現一個線路間隔的開關量採集，通過GOOSE上送至過程層網絡，接收過程層網絡上的GOOSE命令，實現一個線路間隔的斷路器、刀閘的控制；接收互感器的數字量信息或模擬量信息，接收光纖通道的數據，與本側數據同步後通過SV採樣值上送至過程層網絡；在設備內部實現本側與對側開關量數據的交換共享。本發明可用於整合智能終端、合併單元和光纖通道的功能，解決智能變電站光纖差動的實現問題，減少過程層裝置的個數，減小就地安裝尺寸，簡化工程設計，且在設備內部實現本側與對側數據的同步，實現簡單可靠。
【專利說明】ー種過程層裝置實現光纖縱差數據收發和同步的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於電カ系統【技術領域】，尤其涉及ー種過程層裝置實現光纖縱差數據收發和同步的方法，涉及智能變電站過程層設備，具體是ー種具有縱聯光纖通道收發功能的過程層設備。
【背景技術】
[0002]智能變電站是智能電網中變電站的一個發展方向，目前的智能變電站多採用典型的3層結構:過程層、間隔層、站控層，如圖1所示，在IEC61850中對這三層中的設備功能有明確的定義，其中過程層的設備主要為合併単元和智能終端，合併單元完成模擬量的採集，智能終端完成開關量的採集和控制量的執行。
[0003]目前，合併單元和智能終端裝置都是分別組箱，各自獨立為單功能裝置。在工程實踐中，這種方式突顯出了很多問題，例如信息共享困難、硬體設置重複、裝置發熱量大、佔地面積大、調試工作量大等，這些問題都制約這智能變電站的發展。要解決這些問題，就需要有用新的思路來開發過程層的設備。
[0004]傳統變電站中，線路縱聯差動保護的光纖通道的收發功能和本側數據的採集功能都由保護裝置來實現，保護需要把本側數據和對側數據進行同步來實現差動保護，而在智能變電站中，保護的本側數據的採集功能由合併單元完成，通過過程層網絡上送給保護裝置，目前，智能變電站中的光纖縱差保護的實現方式多延續傳統變電站的實現方式，把光纖通道的收發功能放在間隔層保護設備來完成，這樣就帶來了一些問題:首先，保護裝置就要具備同步兩側數據的能力，即把本側收到的合併器上送的SV數據與光纖通道接收到的對側數據進行同步，這樣保護裝置就需要具備精確的對時功能來保證同步精度，需要増加相應的硬體接ロ，同時增加保護裝置的運算負荷；然後，在這種模式下，由於存在兩個時間基準，就必須保證合併単元和保護裝置同時處於同步狀態，才可以開放保護，當任ー個裝置失去同步後，必須閉鎖保護，防止由於數據不同步導致的保護誤動。
【發明內容】
[0005]針對上述現有技術中存在的不足之處，本發明提供ー種過程層裝置實現光纖縱差數據收發和同步的方法，基於智能變電站的思想，目的是為了解決現有過程層設備信息共享難、線路兩側數據的同步實現難度大的問題，同時提供了智能變電站中線路縱差保護的一種實現方法。
[0006]本發明是通過以下技術方案實現的:
ー種過程層裝置實現光纖縱差數據收發和同步的方法，是在過程層設備上加設光纖縱差數據收發硬體接ロ，可通過專用光纖通道完成光纖縱差數據的收發功能，光纖通道的相關配置定值在間隔層設備上保存，通過GOOSE報文下傳到過程層設備。
[0007]所述的過程層設備具備智能終端和合併器功能，可以在裝置內部取得本間隔的開關量信息、模擬量信息，還可從過程層網絡上獲取本側保護信息。[0008]所述的過程層設備在獲取到對側的模擬量數據後，與本側數據進行同歩，並按照IEC 61850-9標準，將本側和對側的採樣數據同步後打包成SMV乙太網數據發送至過程層網絡，供網絡上其他設備共享，同時獲取到的開關量信息可通過GOOSE上送到過程層網絡。
[0009]所述的過程層設備可通過過程層網絡獲取本側保護信息，採集本間隔的開關量信息及模擬量信息，數據打包後通過光纖縱差數據發送接ロ，發送至對側變電站。
[0010]所述的過程層設備在一個設備內實現合併單元、智能終端和光纖通道數據收發功能，三個功能模塊通過內部共享內存的模式共享數據，與過程層設備的物理接ロ唯一。
[0011]所述的過程層設備包括有合併單元模塊、光纖收發模塊、智能終端模塊、開關量數據存儲模塊和GOOSE收發模塊。
[0012]所述的光纖收發模塊可獲取本側模擬量數據、開關量信息、保護信息及光纖通道配置信息；合併單元模塊可獲取本側模擬量數據及光纖通道接收到的對側模擬量數據，同步後通過SV上送至過程層網絡；智能終端模塊用於完成本側開關量的採集和控制量的執行；開關量數據存儲模塊用於存儲光纖收發模塊、智能終端模塊和GOOSE收發模塊傳入的數據；G00SE收發模塊統ー管理光纖收發模塊就收到的對側開關量信息和智能終端模塊的本側開關量信息，並把接收到的GOOSE信息放到開關量數據區供智能終端模塊和光纖收發模塊獲取。
[0013]本發明具有以下優點及有益效果:
本發明由於在過程層設備上増加光纖縱差數據收發硬體接ロ，可通過專用光纖通道完成光纖縱差數據的收發功能，光纖通道的相關配置定值在間隔層設備上保存，通過GOOSE報文下傳到過程層設備。因此，可用於整合智能終端、合併單元和光纖通道的功能，解決智能變電站光纖差動的實現問題，減少過程層裝置的個數，減小就地安裝尺寸，簡化工程設計，且在設備內部實現本側與對側數據的同步，實現簡單可靠。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是現有智能變電站中網絡系統典型結構示意圖；
圖2是本發明過程層設備的工程應用示意圖；
圖3是本發明實施例的原理示意圖；
圖4是本發明光纖縱差數據收發和同步圖。
【具體實施方式】
[0015]本發明是ー種過程層裝置實現光纖縱差數據收發和同步的方法，其中在過程層設備上增加光纖縱差數據收發硬體接ロ，可通過專用光纖通道完成光纖縱差數據的收發功能，光纖通道的相關配置定值在間隔層設備上保存，通過GOOSE報文下傳到過程層設備。
[0016]過程層裝置具備智能終端和合併器功能，可以在裝置內部取得本間隔的開關量信息、模擬量信息，還可從過程層網絡上獲取本側保護信息。
[0017]過程層裝置在獲取到對側的模擬量數據後，與本側數據進行同步，並按照IEC61850-9標準，將本側和對側的採樣數據同步後打包成SMV乙太網數據發送至過程層網絡，供網絡上其他設備共享，同時獲取到的開關量信息可通過GOOSE上送到過程層網絡。
[0018]過程層裝置可通過過程層網絡獲取本側保護信息，採集本間隔的開關量信息及模擬量信息，數據打包後通過光纖縱差數據發送接ロ，發送至對側變電站。
[0019]本發明【具體實施方式】如圖2-4所示，本發明裝置硬體採用在具備智能終端、合併単元的過程層設備上増加光纖縱差數據收發硬體接ロ，可以最大限度的實現本間隔數據的共享，保證發送的數據在ー個時鐘域內，減小失步對保護的影響。硬體結構中CPU插件實現智能終端、合併單元等邏輯計算功能，光纖接ロ插件實現光纖數據的編碼解碼功能。光纖縱差數據收發硬體接ロ可通過專用光纖通道或復接roH或SDH系統的數字接ロ實現光纖數據的收發功能。
[0020]具有縱聯光纖通道收發功能的過程層設備是在一個設備內實現合併單元、智能終端和光纖通道數據收發功能，三個功能模塊通過內部共享內存的模式共享數據，其結構如圖3所示，該過程層設備適用於採用IEC61850標準的智能變電站。過程層設備包括有合併単元模塊、光纖收發模塊、智能終端模塊、開關量數據存儲模塊和GOOSE收發模塊。所述的光纖收發模塊可獲取本側模擬量數據、開關量信息、保護信息及光纖通道配置信息；合併單元模塊可獲取本側模擬量數據及光纖通道接收到的對側模擬量數據，同步後通過SV上送至過程層網絡；智能終端模塊用於完成本側開關量的採集和控制量的執行；開關量數據存儲模塊用於存儲光纖收發模塊、智能終端模塊和GOOSE收發模塊傳入的數據；G00SE收發模塊統ー管理光纖收發模塊就收到的對側開關量信息和智能終端模塊的本側開關量信息，並把接收到的GOOSE信息放到開關量數據區供智能終端模塊和光纖收發模塊獲取。
[0021]過程層設備的合併單元、智能終端和光纖通道功能模塊通過內部機制進行數據交換，與過程層網絡的物理接ロ唯一。
[0022]由於過程層設備為就地安裝，沒有友好的人機界面，不具備就地設置定值功能，而且光纖通道的定值為保護定值的一部分，而間隔層的保護裝置具備定值功能，這就決定了光纖通道的定值需在保護裝置上設置，在過程層裝置上使用，這就需要一個把保護定值下傳到過程層裝置的機制。本發明採用GOOSE發送的方式把保護的定值下傳到過程層裝置，在過程層裝置未收到保護下傳的定值前，光纖通道功能處於等待狀態，待收到下傳的定值，再初始化光纖通道，進入工作狀態。保護裝置在定值設置方面具有較強的優勢，故光纖通道的相關設置項的定值設置功能在保護裝置實現，通過GOOSE報文下傳給過程層設備，在裝置還沒有收到下傳的定值前，使用默認定值運行。
[0023]過程層設備在智能變電站中的工程應用如圖2所示。過程層裝置整合智能終端、合併單元、光纖通道的功能，在接收到光纖通道的對側數據後，對接收到的數據進行解包，提取出其中的開關量和模擬量。解包後開關量通過GOOSE上送到過程層網絡，模擬量根據採樣偏差計算後修正的時標進行重採樣，完成模擬量的同歩，同步後，打包為SV報文上送至過程層網絡，供保護裝置使用。接收過程層網絡上的GOOSE命令，實現ー個間隔的斷路器、刀閘的控制；接收互感器的數字量信息或模擬量信息，經同步後通過SV上送至過程層網絡；接收光纖通道的數據，經同步後通過SV上送至過程層網絡；把本側的模擬量數據通過光纖通道傳送至對端。過程層設備採集電子式互感器的模擬量信息或數字量信息，與變電站系統授時設備同步後，按照IEC61850-9標準，將多路採樣信息打包成SMV乙太網數據發送，供網絡上其他設備共享。過程層設備支持GOOSE收發服務，具備線路縱聯光纖通道接收功能，可通過光纖通道接收線路對側的實時模擬量數據、保護和位置信息，接收到的模擬量和本側同步後按照IEC61850-9標準打包發送到網絡，保護和位置信息通過GOOSE報文發送至本側線路保護，同時可以接收其他裝置的GOOSE報文，實現對一次設備的智能化操作控制。過程層裝置對本側模擬量數據按保護需要的頻率通過重採樣後放入緩衝區，同時獲取本側的開關量信息，打包後通過光纖通道發送至對側。
【權利要求】
1.一種過程層裝置實現光纖縱差數據收發和同步的方法，其特徵在於:過程層設備上加設光纖縱差數據收發硬體接口，可通過專用光纖通道完成光纖縱差數據的收發功能，光纖通道的相關配置定值在間隔層設備上保存，通過GOOSE報文下傳到過程層設備。
2.根據權利I的所述的一種過程層裝置實現光纖縱差數據收發和同步的方法，其特徵在於:所述的過程層設備具備智能終端和合併器功能，可以在裝置內部取得本間隔的開關量信息、模擬量信息，還可從過程層網絡上獲取本側保護信息。
3.根據權利I所述的一種過程層裝置實現光纖縱差數據收發和同步的方法，其特徵在於:所述的過程層設備在獲取到對側的模擬量數據後，與本側數據進行同步，並按照IEC61850-9標準，將本側和對側的採樣數據同步後打包成SMV乙太網數據發送至過程層網絡，供網絡上其他設備共享，同時獲取到的開關量信息可通過GOOSE上送到過程層網絡。
4.根據權利I所述的一種過程層裝置實現光纖縱差數據收發和同步的方法，其特徵在於:所述的過程層設備可通過過程層網絡獲取本側保護信息，採集本間隔的開關量信息及模擬量信息，數據打包後通過光纖縱差數據發送接口，發送至對側變電站。
5.根據權利I所述的一種過程層裝置實現光纖縱差數據收發和同步的方法，其特徵在於:所述的過程層設備在一個設備內實現合併單元、智能終端和光纖通道數據收發功能，三個功能模塊通過內部共享內存的模式共享數據，與過程層設備的物理接口唯一。
6.根據權利I所述的一種過程層裝置實現光纖縱差數據收發和同步的方法，其特徵在於:所述的過程層設備包括有合併單元模塊、光纖收發模塊、智能終端模塊、開關量數據存儲模塊和GOOSE收發模塊。
7.根據權利6所述的一種過程層裝置實現光纖縱差數據收發和同步的方法，其特徵在於:所述的光纖收發模塊可獲取本側模擬量數據、開關量信息、保護信息及光纖通道配置信息；合併單元模塊可獲取本側模擬量數據及光纖通道接收到的對側模擬量數據，同步後通過SV上送至過程層網絡；智能終端模塊用於完成本側開關量的採集和控制量的執行；開關量數據存儲模塊用於存儲光纖收發模塊、智能終端模塊和GOOSE收發模塊傳入的數據；GOOSE收發模塊統一管理光纖收發模塊就收到的對側開關量信息和智能終端模塊的本側開關量信息，並把接收到的GOOSE信息放到開關量數據區供智能終端模塊和光纖收發模塊獲取。
【文檔編號】H04L29/08GK103533066SQ201310494233
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月21日 優先權日:2013年10月21日
【發明者】王芝茗, 葛維春, 張延鵬, 閆志輝, 李剛 申請人:國家電網公司, 國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院, 許昌許繼軟體技術有限公司