一種數位化變電站集中式錄波系統的製作方法
2023-12-11 20:01:17 1
專利名稱：一種數位化變電站集中式錄波系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於電力系統自動化領域，具體涉及一種基於IEC61850的數據共享數位化變 電站集中式錄波系統。
背景技術：
數位化變電站及其相關技術是近幾年電力系統自動化領域的熱點問題，是計算機技術 和網絡技術，以及電力系統需求發展的結果。IEC61850標準、多功能IED (智能電子設備) 和通信網絡是其重點的研究內容。
IEC 61850標準(變電站通信網絡和系統標準)是國際電工委員會TC57工作組在總結 以往通信協議的基礎上，為實現來自不同廠家的設備之間無縫通信而制定的。其核心內容 包括以功能為基礎的模型和通信，以及配置管理。其中，模型是面向對象的；通信是抽象 的、不依賴具體網絡和協議的；配置則採用SCL (變電站配置語言)進行管理。
傳統的變電站故障錄波系統，信號來源於傳統的電壓互感器、電流互感器和開關信號 量。功能由微機來實現，集故障動態記錄、分析計算、結果輸出於一體。它可以記錄因短 路故障、系統振蕩、頻率崩潰、電壓崩潰等大擾動引起的系統電流、電壓及其導出量，如 有功、無功、非周期分量、系統頻率的變化以及故障距離等，輸出分析結果。主要用於檢 測繼電保護與安全自動裝置的動作行為，了解系統暫態過程中系統中各電參量的變化規 律，校核電力系統計算程序及模型參數的正確性。
隨著數字式互感器和全數位化的變電站綜合自動化系統的日益推廣，模擬信號和數字 信號的採集者和使用者分布於不同的設備，數據在變電站內外可以通過網絡實現共享。數 據的共享要求數據必須標準化，這使得數位化變電站的數據記錄分析裝置也必須由傳統的 錄波裝置發展到面向IEC61850標準的數位化集中式錄波系統，記錄變電站內的以通訊報文 形式傳遞的數據，作為變電站運行和維護的重要依據。
發明內容
依據本發明的新型數位化變電站集中式錄波系統，分為兩個部分錄波器裝置，以及位於站控層的錄波分析管理軟體。
錄波器採用雙機、雙網冗餘配置，即兩套錄波裝置為一組，實現主、備功能。裝置針 對實時嵌入式系統平臺，將IEC 61850標準、數位化變電站錄波功能結合起來，提供數字 化變電站的通用集中式錄波功能。錄波器的嵌入式軟體，結構完全遵照IEC61850標準的 邏輯節點設計，採用面向對象的動態建模技術，內置相關邏輯節點，支持功能自由分布， 滿足IEC61850標準的全部通信要求。錄波器將基於IEC61850標準的數據報文，轉化為通 用的comtrade格式的錄波文件，同時錄波器的人機界面提供就地的錄波分析和錄波器管 理功能。位於站控層的錄波分析管理軟體，通訊採用IEC61850標準，對標準comtrade格 式錄波文件進行分析，提供強大而豐富的數據分析功能，除了記錄所採集的錄取量的實時 動態變化過程外，並能根據記錄的電流、電壓、開關量，對有關元件的有功、無功、非周 期分量、系統頻率的變化及故障距離進行計算，輸出分析結果，並管理錄波器的運行參數 及啟動定值，為現場運行提供保障。
本發明的數位化變電站集中式錄波系統的兩個組成部分，既可以組合使用，也可以各 自獨立運行。
因此，本發明提出了一種數位化變電站集中式錄波系統，通過網絡獲得全部變電站的 模擬量和開關量數據，對全部變電站的數據進行集中式數據記錄和分析，包括錄波器裝置 和位於站控層的錄波分析管理軟體，所述錄波器採用雙機、雙網冗餘配置，所述錄波器的 硬體採用嵌入式處理器單元，多CPU並行處理技術，提供雙乙太網接口和RS232、RS485/422 接口，所述錄波器將基於IEC61850標準(變電站通信網絡和系統)的數據報文，轉化為 通用的conrtrade格式的錄波文件，同時錄波器的人機界面提供就地的錄波分析和錄波器 管理功能，所述位於站控層的錄波分析管理軟體，採用IEC61850標準進行通訊，對標準 comtrade格式的錄波文件進行分析，記錄所採集的錄取量的實時動態變化過程，並根據記 錄的電流、電壓、開關量，對有關元件的有功、無功、非周期分量、系統頻率的變化及故 障距離進行計算，輸出分析結果，並管理錄波器的運行參數及啟動定值。
依據本發明的數位化變電站集中式錄波系統，其特徵在於所述位於站控層的錄波分 析管理軟體以IEC 61850標準第五部分為基礎，構建信息和通信模型庫。
依據本發明的數位化變電站集中式錄波系統，其特徵在於採用變電站配置語言
(SCL)，並使用統一的工具對所述錄波器裝置進行配置和管理。
本發明的優點是，面向數位化變電站，以IEC 61850標準為基礎，適用於其通信體系
的任一層次；可以記錄變電站過程層和間隔層之間的所有交換數據；新型數位化變電站集
中式錄波系統具有數位化、開放、易於維護和擴展方便的優點，同時位於站控層的分析管理軟體可以方便的對數據進行分析處理並對錄波器進行管理。
圖1是本發明的數位化變電站集中式錄波系統接線示意圖2是本發明的錄波器的硬體結構示意圖3是本發明的錄波分析管理軟體的功能設計模塊示意圖。
具體實施例方式
傳統的故障錄波裝置，採集的數據都是模擬信號和開關量，新型數位化變電站集中式 錄波系統，所採集的數據都來源於IEC61850報文。因此，基於IEC61850的通用軟硬體平 臺的建立成為關鍵。
依據本發明的錄波器硬體採用嵌入式處理器單元，多CPU並行處理技術，提供雙以太 網接口和RS232、 RS485/422接口，用於調試、維護，具有高速處理、穩定可靠、資源豐 富和便於擴展的特點。配有就地人機接口，可以實現錄波器的就地管理和數據分析。
本發明的數位化變電站集中式錄波系統的軟體結構完全遵照IEC61850標準的邏輯節 點設計，採用面向對象的動態建模技術，內置相關邏輯節點，支持功能自由分布，滿足 IEC61850標準的全部通信要求。配有統一的符合IEC61850標準的工程化系統集成工具， 解析、生成SCL配置文件，支持離線、在線配置。設備能夠根據工具生成的IED配置文件 提供的配置信息靜態建立通信模型。充分支持SCSM協議棧TCP/IP， UDP， IEEE802.3等； 採用自主開發的顧S協議棧，可以實現基於全部變電站系統的統一配置和GPS對時。
本發明的數位化變電站集中式錄波系統的位於站控層的錄波分析管理軟體，提供數據 分析功能，除了記錄所採集的錄取量的實時動態變化過程外，並能根據記錄的電流、電壓、 開關量，對有關元件的有功、無功、非周期分量、系統頻率的變化及故障距離進行計算， 輸出分析結果，並管理錄波器的運行參數及啟動定值。
此處己經根據特定的示例性實施例對本發明進行了描述。對本領域的技術人員來說在 不脫離本發明的範圍下進行適當的替換或修改將是顯而易見的。示例性的實施例僅僅是例 證性的，而不是對本發明的範圍的限制，本發明的範圍由所附的權利要求定義。
權利要求
1、一種數位化變電站集中式錄波系統，其特徵在於所述系統通過網絡獲得全部變電站的模擬量和開關量數據，對全部變電站的數據進行集中式數據記錄和分析；包括錄波器裝置和位於站控層的錄波分析管理軟體，所述錄波器採用雙機、雙網冗餘配置，所述錄波器的硬體採用嵌入式處理器單元，多CPU並行處理技術，提供雙乙太網接口和RS232、RS485/422接口，所述錄波器將基於IEC61850標準的數據報文，轉化為通用的comtrade格式的錄波文件，同時錄波器的人機界面提供就地的錄波分析和錄波器管理功能；所述位於站控層的錄波分析管理軟體，採用IEC61850標準進行通訊，對標準comtrade格式的錄波文件進行分析，記錄所採集的錄取量的實時動態變化過程，並根據記錄的電流、電壓、開關量，對有關元件的有功、無功、非周期分量、系統頻率的變化及故障距離進行計算，輸出分析結果，並管理錄波器的運行參數及啟動定值。
2、 根據權利要求1所述的數位化變電站集中式錄波系統，其特徵在於所述位於站 控層的錄波分析管理軟體以IEC61850標準第五部分為基礎，構建信息和通信模型庫。
3、 根據權利要求l、 2任一所述的數位化變電站集中式錄波系統，其特徵在於採用 變電站配置語言，並使用統一的工具對所述錄波器裝置進行配置和管理。
全文摘要
本發明提出了一種基於IEC61850的數據共享數位化變電站集中式錄波系統，面向數位化變電站，遵循IEC61850標準，對變電站內的數據進行記錄和分析管理，設備支持XML，這使得採用多種手段、工具對設備進行配置成為可能，更便於信息在不同系統、不同平臺間的交換、共享；採用標準的變電站配置語言SCL對設備進行通信相關的配置，任何廠家的符合IEC61850的配置工具都可識別，新型數位化變電站集中式錄波系統具有數位化、開放、易於維護和擴展方便的優點，同時位於站控層的分析管理軟體可以方便的對數據進行分析處理並對錄波器進行管理。
文檔編號H02J13/00GK101447698SQ200810238989
公開日2009年6月3日 申請日期2008年12月8日 優先權日2008年12月8日
發明者鵬 侯, 君 劉, 劉志偉, 宋合志, 鵬 張, 曲春輝, 冰 李, 李言諳, 潘宇輝, 王冬青, 王慶平, 胡紹剛, 葛維春, 劍 覃, 顧洪群 申請人:中國電力科學研究院;遼寧省電力有限公司鞍山供電公司