數位化變電站二次設備運行狀態的監測系統及方法
2023-12-11 20:07:22 2
專利名稱：數位化變電站二次設備運行狀態的監測系統及方法
技術領域：
本發明涉及變電站技術領域，尤其涉及數位化變電站二次設備運行狀態的監測系 統及方法。
背景技術：
隨著數位化變電站從理論到現實，新建立的數位化變電站已經在建並投入使用。 保護\測控裝置、網絡報文記錄設備、通訊網絡、保護子站等二次設備和網絡設備的運行狀 態將直接影響到整個數位化變電站的運行安全性。因為遠動終端、遠動主機的數據和信息 都通過IEC61850規約在數位化變電站綜合自動化數據網絡上進行信息交換，系統如圖1所 示，對二次設備和網絡設備進行狀態監測的所有信息都可以被獲取，已經具備了可實現二 次設備狀態監測的技術基礎。目前電力系統中的一些技術和裝置，實際上或多或少地已涉及狀態監測，主要的 監測對象是電廠及電力系統的重要電力設備，尤其是電力一次設備方面，如變壓器、發電 機、電動機、電纜、斷路器等電氣機械。雖然它們能起到一定的狀態監測的目的，但還不能完 全滿足數位化變電站狀態監測的要求。
發明內容
有鑑於此，本發明所要解決的技術問題是提供一種數位化變電站二次設備運行 狀態的監測系統及方法，能完全滿足數位化變電站狀態監測的要求，可以為在此基礎上建 立的數位化變電站的狀態檢修系統、全壽命周期成本管理等其他高級應用提供相關數據支持。為解決上述技術問題，本發明採用了如下技術方案一種數位化變電站二次設備運行狀態的監測系統，包括若干數位化變電站二次設 備和站控層設備，所述二次設備通過各自的網絡報文記錄設備與站控層設備直接或間接連 接，所述監測系統還包括狀態監測裝置及若干與所述網絡報文記錄設備相應的網絡分析 儀，所述網絡分析儀分別與各自相應的網絡報文記錄設備連接，且所述狀態監測裝置分別 與所述各網絡分析儀和站控層設備通訊連接。所述二次設備包括智能操作箱、合併單元和保護/測控裝置，所述網絡報文記錄 設備包括GOOSE交換機、SMV交換機和主控室交換機，其中，所述智能操作箱通過GOOSE交 換機與所述保護/測控裝置網絡連接，所述合併單元通過SMV交換機與所述保護/測控裝 置網絡連接，所述保護/測控裝置通過主控室交換機與所述站控層設備網絡連接。所述網絡分析儀包括GOOSE分析儀、SMV分析儀和MMS分析儀，其中，所述SMV分 析儀與SMV交換機通訊連接，所述G00SE分析儀與所述G00SE交換機通訊連接，所述MMS分 析儀與所述主控室交換機通訊連接，且所述SMV分析儀、G00SE分析儀及MMS分析儀還分別 與所述狀態監測裝置通訊連接。所述站控層設備包括操作員站、後臺主機和遠動主機，所述操作員站、後臺主機和
3遠動主機分別與主控室交換機網絡連接，所述遠動主機還與所述狀態監測裝置通訊連接。本發明還公開了一種採用如上所述的監測系統的數位化變電站二次設備運行狀 態的監測方法，包括如下步驟首先，所述網絡報文記錄設備收集與其連接的二次設備的數 據，其次，所述網絡分析儀監視並讀取各自網絡報文記錄設備所傳輸的數據並傳輸到所述 狀態監測裝置，最後，所述狀態監測裝置將獲得的數據進行歸類整理後轉發站控層設備。所述二次設備包括智能操作箱、合併單元和保護/測控裝置，所述網絡報文記錄 設備包括GOOSE交換機、SMV交換機和主控室交換機，其中，所述智能操作箱通過GOOSE交 換機與所述保護測控裝置網絡連接，所述合併單元通過SMV交換機與所述保護/測控裝置 網絡連接，所述保護/測控裝置通過主控室交換機與所述站控層設備網絡連接。所述述網絡分析儀包括GOOSE分析儀、SMV分析儀和MMS分析儀，其中，所述SMV分 析儀與SMV交換機通訊連接，所述G00SE分析儀與所述G00SE交換機通訊連接，所述MMS分 析儀與所述主控室交換機通訊連接，且所述SMV分析儀、G00SE分析儀及MMS分析儀還分別 與所述狀態監測裝置通訊連接。所述站控層設備包括操作員站、後臺主機和遠動主機，所述操作員站、後臺主機和 遠動主機分別與主控室交換機網絡連接，所述遠動主機還與所述狀態監測裝置通訊連接。本發明的有益效果本發明通過在現有的數位化變電站綜合自動化通訊網絡中增加對應的網絡分析 儀和狀態監測裝置，可以完全滿足數位化變電站狀態監測的要求，進而為在此基礎上建立 的數位化變電站的狀態檢修系統、全壽命周期成本管理等其他高級應用提供相關數據支持。
圖1是現有的數位化變電站綜合自動化的通訊網示意圖；圖2是本發明數位化變電站二次設備運行狀態的監測系統的通訊網絡示意圖。圖中1_狀態監測裝置，2-智能操作箱，3-合併單元，4-保護/測控裝置， 51-G00SE交換機，52-SMV交換機，53-主控室交換機，61-G00SE分析儀，62-SMV分析儀， 63-MMS分析儀，71-操作員站，72-後臺主機，73-遠動主機。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作清楚、完整地說明請參閱圖2，本發明數位化變電站二次設備運行狀態的監測系統的通訊網絡示意 圖。這種數位化變電站二次設備運行狀態的監測系統，包括若干數位化變電站二次設備和 站控層設備，所述二次設備通過各自的網絡報文記錄設備與站控層設備直接或間接連接， 本系統還包括狀態監測裝置1及若干與所述網絡報文記錄設備相應的網絡分析儀，所述網 絡分析儀分別與各自相應的網絡報文記錄設備連接，且所述狀態監測裝置1分別與所述各 網絡分析儀和站控層設備通訊連接。 本實施例中，所述二次設備包括智能操作箱2、合併單元3和保護/測控裝置4。所 述智能操作箱2相當於傳統的操作箱，只是將接受的繼電器信號改成數位訊號。所述合併 單元3是指當使用傳統電流互感器CT時，將模擬電量信號轉換成數字電量信號的裝置。所述保護/測控裝置4是指新型的數位化保護和測控裝置。所述網絡報文記錄設備包括GOOSE 交換機51、SMV交換機52和主控室交換機53。其中，所述智能操作箱2通過GOOSE交換機 51與所述保護/測控裝置4網絡連接。所述合併單元3通過SMV交換機52與所述保護/ 測控裝置4網絡連接。所述保護/測控裝置4通過主控室交換機53與所述站控層設備直 接網絡連接。其中，所述智能操作箱2依次通過GOOSE交換機51、所述保護測控裝置4及主 控室交換機53與所述站控層設備間接連接。所述網絡分析儀包括GOOSE分析儀61、SMV分析儀62和MMS分析儀63。所述SMV 分析儀62與SMV交換機52通訊連接，所述GOOSE分析儀61與所述GOOSE交換機51通訊 連接，所述MMS分析儀63與所述主控室交換機53通訊連接，且所述SMV分析儀62、GOOSE 分析儀61及MMS分析儀63還分別與所述狀態監測裝置1通訊連接。其中，各網絡分析儀 是數位化變電站必要的組成部分，數位化變電站二次設備運行狀態的監測系統是建立在網 絡分析儀的功能之上的系統。各網絡分析儀是對通訊網絡中網絡報文記錄設備數據交換的 監視讀取裝置。所述狀態監測裝置1是對變電站通訊網絡中的數據進行監測、歸類、轉發的
直o所述站控層設備包括操作員站71、後臺主機72和遠動主機73，所述操作員站71、 後臺主機72和遠動主機73分別與主控室交換機53網絡連接，所述遠動主機73還與所述 狀態監測裝置1通訊連接。所述狀態監測裝置1可以將數位化變電站綜合自動化數據網絡 上的數據進行監測、歸類並轉發到遠動主機73。操作員站71、後臺主機72和遠動主機73 的數據和信息都可以通過IEC61850規約在數位化變電站綜合自動化數據網絡上進行信息 交換。數位化變電站的光CT、光PT、數據合併單元3、保護\測控裝置4、數位化斷路器、 操作員站71、後臺主機72、遠動主機73的數據交換和運行信息都通過IEC61850規約在數 字化變電站綜合自動化數據網絡上進行。數據通訊網絡及其網絡報文記錄設備(包括網絡 交換機、記錄儀)、網絡分析儀等網絡設備的運行狀況、運行信息也通過IEC61850規約在數 字化變電站綜合自動化數據網絡上進行交換。對於不具備數位化通訊能力的一次設備，如 變壓器、發電機、電動機、電纜、斷路器等電氣機械，只要有與之相關的運行狀態監測裝置， 在使用IEC61850規約後，也能將相關數據在數位化變電站綜合自動化數據網絡上進行交 換。通過網絡報文紀錄設備，通訊網絡上所有裝置的傳輸數據都可以被收集。利用獲 得的數據，通過網絡分析和狀態監測裝置可以將每套裝置的運行狀態、告警信息、故障記 錄、以及系統運行中的在線檢測數據、控制命令、通訊狀況等數據進行歸類整理，經過適當 的信息處理機制，完成格式轉換後，通過遠動主機上傳至調度中心。網絡分析儀和狀態監測 裝置可根據不同的應用對象，提供相應的數據信息。例如，對於狀態檢修系統，可以將在線 檢測數據和運行工況上傳；對全壽命周期成本管理系統可以只上傳設備的運行工況；對高 級調度中心，應提供相關在線檢測數據和系統運行工況等。請參閱圖2，這種採用如上所述的監測系統的數位化變電站二次設備運行狀態的 監測方法，包括如下步驟首先，所述網絡報文記錄設備收集與其連接的二次設備的數據。通過網絡報文紀 錄設備可以收集通訊網絡上所有裝置的傳輸數據，即可以收集到每套裝置的運行狀態、告警信息、故障記錄以及系統運行中的在線檢測數據、控制命令、通訊狀況等數據。其次，所述網絡分析儀監視並讀取各自網絡報文記錄設備所傳輸的數據並將其傳 輸到所述狀態監測裝置1。最後，所述狀態監測裝置1將獲得的數據進行歸類整理後轉發站控層設備。狀態 監測裝置1可以將每套裝置的運行狀態、告警信息、故障記錄以及系統運行中的在線檢測 數據、控制命令、通訊狀況等數據進行歸類整理，經過適當的信息處理機制，完成格式轉換 後，通過遠動主機73上傳至調度中心。網絡分析儀和狀態監測裝置可根據不同的應用對象，提供相應的數據信息。例如， 對於狀態檢修系統，可以將在線檢測數據和運行工況上傳；對全壽命周期成本管理系統可 以只上傳設備的運行工況；對高級調度中心，應提供相關在線檢測數據和系統運行工況等。本發明中除數位化變電站狀態監測裝置外，均採用現成設備，所提出的數位化變 電站狀態監測系統是一個利用現有設備建立狀態監測的方法和手段，因此有利於實施和推 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技 術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾。因 此本發明的保護範圍當視權利要求書所界定者為準。
權利要求
一種數位化變電站二次設備運行狀態的監測系統，包括若干數位化變電站二次設備和站控層設備，所述二次設備通過各自的網絡報文記錄設備與站控層設備直接或間接連接，其特徵在於所述監測系統還包括狀態監測裝置及若干與所述網絡報文記錄設備相應的網絡分析儀，所述網絡分析儀分別與各自相應的網絡報文記錄設備連接，且所述狀態監測裝置分別與所述各網絡分析儀和站控層設備通訊連接。
2.如權利要求1所述的數位化變電站二次設備運行狀態的監測系統，其特徵在於 所述二次設備包括智能操作箱、合併單元和保護/測控裝置，所述網絡報文記錄設備包括 GOOSE交換機、SMV交換機和主控室交換機，其中，所述智能操作箱通過GOOSE交換機與所述 保護/測控裝置網絡連接，所述合併單元通過SMV交換機與所述保護/測控裝置網絡連接， 所述保護/測控裝置通過主控室交換機與所述站控層設備網絡連接。
3.如權利要求2所述的數位化變電站二次設備運行狀態的監測系統，其特徵在於所 述網絡分析儀包括GOOSE分析儀、SMV分析儀和MMS分析儀，其中，所述SMV分析儀與SMV交 換機通訊連接，所述GOOSE分析儀與所述GOOSE交換機通訊連接，所述MMS分析儀與所述主 控室交換機通訊連接，且所述SMV分析儀、GOOSE分析儀及MMS分析儀還分別與所述狀態監 測裝置通訊連接。
4.如權利要求2所述的數位化變電站二次設備運行狀態的監測系統，其特徵在於所 述站控層設備包括操作員站、後臺主機和遠動主機，所述操作員站、後臺主機和遠動主機分 別與主控室交換機網絡連接，所述遠動主機還與所述狀態監測裝置通訊連接。
5.一種採用如權利要求1所述的監測系統的數位化變電站二次設備運行狀態的監測 方法，其特徵在於包括如下步驟首先，所述網絡報文記錄設備收集與其連接的二次設備 的數據，其次，所述網絡分析儀監視並讀取各自網絡報文記錄設備所傳輸的數據並傳輸到 所述狀態監測裝置，最後，所述狀態監測裝置將獲得的數據進行歸類整理後轉發站控層設 備。
6.如權利要求5所述的數位化變電站二次設備運行狀態的監測方法，其特徵在於 所述二次設備包括智能操作箱、合併單元和保護/測控裝置，所述網絡報文記錄設備包括 GOOSE交換機、SMV交換機和主控室交換機，其中，所述智能操作箱通過GOOSE交換機與所述 保護測控裝置網絡連接，所述合併單元通過SMV交換機與所述保護/測控裝置網絡連接，所 述保護/測控裝置通過主控室交換機與所述站控層設備網絡連接。
7.如權利要求6所述的數位化變電站二次設備運行狀態的監測方法，其特徵在於所 述述網絡分析儀包括GOOSE分析儀、SMV分析儀和MMS分析儀，其中，所述SMV分析儀與SMV 交換機通訊連接，所述GOOSE分析儀與所述GOOSE交換機通訊連接，所述MMS分析儀與所述 主控室交換機通訊連接，且所述SMV分析儀、GOOSE分析儀及MMS分析儀還分別與所述狀態 監測裝置通訊連接。
8.如權利要求5所述的數位化變電站二次設備運行狀態的監測方法，其特徵在於所 述站控層設備包括操作員站、後臺主機和遠動主機，所述操作員站、後臺主機和遠動主機分 別與主控室交換機網絡連接，所述遠動主機還與所述狀態監測裝置通訊連接。
全文摘要
本發明涉及變電站技術領域。公開了一種數位化變電站二次設備運行狀態的監測系統及方法，該系統包括若干數位化變電站二次設備和站控層設備，所述二次設備通過各自網絡報文記錄設備與站控層設備直接或間接連接，本系統還包括狀態監測裝置及若干與所述網絡報文記錄設備相應的網絡分析儀，所述網絡分析儀分別與各自相應的網絡報文記錄設備連接，且所述狀態監測裝置分別與各網絡分析儀和站控層設備通訊連接。本發明通過在現有的數位化變電站綜合自動化通訊網絡中增加對應的網絡分析儀和狀態監測裝置，可以完全滿足數位化變電站狀態監測的要求，進而為在此基礎上建立的數位化變電站的狀態檢修系統、全壽命周期成本管理等其他高級應用提供相關數據支持。
文檔編號H02J13/00GK101854078SQ20091004864
公開日2010年10月6日 申請日期2009年3月31日 優先權日2009年3月31日
發明者周鍵, 莊黎明, 張培鴻, 畢曉亮, 沈冰, 蔣躍強, 邱智勇, 陳建民 申請人:華東電力試驗研究院有限公司;華東電網有限公司;上海久東電氣自動化集成有限公司