1、Page 2許繼電氣技術(shù)中心數(shù)字化變電站系統(tǒng)的技術(shù)特征n系統(tǒng)建模規(guī)范化n系統(tǒng)分層分布化n系統(tǒng)構(gòu)造緊湊化n信息交互網(wǎng)絡(luò)化n信息運(yùn)用集成化n數(shù)據(jù)采集數(shù)字化n設(shè)備操作智能化n設(shè)備檢修形狀化2 2 系統(tǒng)構(gòu)造系統(tǒng)構(gòu)造1 IEC618501 IEC61850規(guī)范規(guī)范3 3 非常規(guī)互感器非常規(guī)互感器4 4 開關(guān)智能化開關(guān)智能化5 5 設(shè)備形狀檢修設(shè)備形狀檢修Page 3許繼電氣技術(shù)中心一、系統(tǒng)構(gòu)造一、系統(tǒng)構(gòu)造1.1 1.1 系統(tǒng)構(gòu)造系統(tǒng)構(gòu)造 1.1.1 1.1.1 構(gòu)架與組網(wǎng)方案構(gòu)架與組網(wǎng)方案 1.1.2 1.1.2 網(wǎng)絡(luò)要求網(wǎng)絡(luò)要求 1.1.3 1.1.3 網(wǎng)絡(luò)帶寬分析網(wǎng)絡(luò)帶寬分析 1.1.4 1.1.4

2、 網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性分析網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性分析1.2 1.2 時(shí)鐘同步方案時(shí)鐘同步方案 1.2.1 1.2.1 同步原理與要求同步原理與要求 1.2.2 1.2.2 同步實(shí)現(xiàn)處理方案同步實(shí)現(xiàn)處理方案Page 4許繼電氣技術(shù)中心0) IEC61850-9-1 / 9-2 / FT3IEC61850-9-1IEC61850-9-2FT3傳輸方向傳輸方向單向單向雙向雙向單向單向數(shù)據(jù)格式數(shù)據(jù)格式固定固定靈活配置靈活配置固定固定內(nèi)容內(nèi)容采樣值（位置）采樣值（位置）采樣值采樣值采樣值采樣值網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)以太網(wǎng)以太網(wǎng)以太網(wǎng)2.5Mbps2.5Mbps延時(shí)延時(shí)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)時(shí)固定點(diǎn)對(duì)點(diǎn)時(shí)固定經(jīng)過交換機(jī)不固定經(jīng)過交換機(jī)不固定固定固定P

3、age 5許繼電氣技術(shù)中心1) 站控層總線+電子互感器(9-1)Page 6許繼電氣技術(shù)中心2) 站控層總線+電子互感器(9-1)+智能單元(GOOSE)Page 7許繼電氣技術(shù)中心3) 站控層總線+電子互感器(9-1) +智能單元Page 8許繼電氣技術(shù)中心4) 站控層總線+過程層總線(9-2)Page 9許繼電氣技術(shù)中心5) 站控層總線與過程層總線合并Page 10許繼電氣技術(shù)中心面向位置原那么面向位置原那么單一總線原那么單一總線原那么面向功能原那面向功能原那么么面向間隔原那么面向間隔原那么6) IEC61850規(guī)范中四種組網(wǎng)原那么Page 11許繼電氣技術(shù)中心過程層組網(wǎng)表示圖(簡(jiǎn)單型)P

4、age 12許繼電氣技術(shù)中心過程層組網(wǎng)表示圖(冗余型)Page 13許繼電氣技術(shù)中心110kV站過程層實(shí)踐工程組網(wǎng)表示圖-單線圖Page 14許繼電氣技術(shù)中心110kV站 過程層組網(wǎng)表示圖(單網(wǎng))Page 15許繼電氣技術(shù)中心220kV站 過程層組網(wǎng)表示圖(雙網(wǎng))Page 16許繼電氣技術(shù)中心雙重化維護(hù)表示圖Page 17許繼電氣技術(shù)中心雙重化測(cè)控表示圖Page 18許繼電氣技術(shù)中心雙重化總體表示圖Page 19許繼電氣技術(shù)中心一、系統(tǒng)構(gòu)造一、系統(tǒng)構(gòu)造1.1 1.1 系統(tǒng)構(gòu)造系統(tǒng)構(gòu)造 1.1.1 1.1.1 構(gòu)架與組網(wǎng)方案構(gòu)架與組網(wǎng)方案 1.1.2 1.1.2 網(wǎng)絡(luò)要求網(wǎng)絡(luò)要求 1.1.3 1

5、.1.3 網(wǎng)絡(luò)帶寬分析網(wǎng)絡(luò)帶寬分析 1.1.4 1.1.4 網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性分析網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性分析Page 20許繼電氣技術(shù)中心1)通訊網(wǎng)絡(luò)的兩種技術(shù)要求IEEE802.1q VLAN(虛擬局域網(wǎng)虛擬局域網(wǎng))把同一物理網(wǎng)段內(nèi)的不同安裝邏輯地劃分成不同的廣把同一物理網(wǎng)段內(nèi)的不同安裝邏輯地劃分成不同的廣播域播域 減少網(wǎng)絡(luò)流量減少網(wǎng)絡(luò)流量降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)載降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)載實(shí)現(xiàn)信息的平安隔離實(shí)現(xiàn)信息的平安隔離保證了信息的實(shí)時(shí)性和平安性保證了信息的實(shí)時(shí)性和平安性Page 21許繼電氣技術(shù)中心2) 通訊網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)要求Page 22許繼電氣技術(shù)中心3) 通訊網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性n在IEC61850中，對(duì)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)報(bào)文性能作了嚴(yán)厲

6、詳細(xì)的規(guī)定，根據(jù)對(duì)時(shí)間的要求將報(bào)文劃分為1(快速報(bào)文)、2(中速報(bào)文)、3(低速報(bào)文)、4生數(shù)據(jù)報(bào)文、5文件傳輸報(bào)文、6時(shí)間同步報(bào)文、7具有訪問控制的命令報(bào)文等七大類。其中，“快速跳閘報(bào)文以及對(duì)維護(hù)和控制的“生數(shù)據(jù)報(bào)文的時(shí)間要求達(dá)3ms。n傳統(tǒng)以太網(wǎng)采用隨機(jī)的網(wǎng)絡(luò)仲裁機(jī)制CSMA/CD，Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection，其傳輸不確定性是以太網(wǎng)進(jìn)入實(shí)時(shí)控制領(lǐng)域的主要妨礙。Page 23許繼電氣技術(shù)中心一、系統(tǒng)構(gòu)造一、系統(tǒng)構(gòu)造1.1 1.1 系統(tǒng)構(gòu)造系統(tǒng)構(gòu)造 1.1.1 1.1.1 構(gòu)架與組網(wǎng)方案構(gòu)架與組網(wǎng)方案 1.1.2 1.

7、1.2 網(wǎng)絡(luò)要求網(wǎng)絡(luò)要求 1.1.3 1.1.3 網(wǎng)絡(luò)帶寬分析網(wǎng)絡(luò)帶寬分析 1.1.4 1.1.4 網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性分析網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性分析1.2 1.2 時(shí)鐘同步方案時(shí)鐘同步方案 1.2.1 1.2.1 同步原理與要求同步原理與要求 1.2.2 1.2.2 同步實(shí)現(xiàn)處理方案同步實(shí)現(xiàn)處理方案Page 24許繼電氣技術(shù)中心nIEC61850-9-1最大報(bào)文長(zhǎng)度：n26 字節(jié)報(bào)頭 + 4 字節(jié)優(yōu)先權(quán)標(biāo)志 + 8 字節(jié)以太網(wǎng)型 PDU + 2字節(jié)ASN.1 標(biāo)志/長(zhǎng)度 + 2 字節(jié)塊的數(shù)目 + 46 字節(jié)通用數(shù)據(jù)集 + 23 字節(jié)形狀量 = 111 字節(jié)x 8 位 = 888 位 + 96 位幀間隔= 984

8、位nIEC61850-9-2工程中實(shí)踐最大報(bào)文長(zhǎng)度SVLD為變長(zhǎng)量：n80點(diǎn)采樣率 + 1點(diǎn)一幀 = 159字節(jié) x 8 = 1272位n256點(diǎn)采樣率+ 8點(diǎn)一幀 = 1037字節(jié) x 8 = 8296位nGOOSE工程中實(shí)踐最大報(bào)文長(zhǎng)度：n752字節(jié) x 8 = 6016 位IEC61850-9-1 / 2 /GOOSE報(bào)文長(zhǎng)度網(wǎng)絡(luò)流量計(jì)算Page 25許繼電氣技術(shù)中心基于61850-9-1規(guī)約的合并器的流量分析按照每幀12個(gè)模擬量通道計(jì)算，一個(gè)合并器每秒種的數(shù)據(jù)流量：S = 984bit/幀 50周波/s 80幀/周波 = 3.936Mbit/s；基于61850-9-2LE規(guī)約的合并器的

9、流量分析按照每幀1點(diǎn)(12個(gè)模擬量通道)計(jì)算，一個(gè)合并器每秒種的數(shù)據(jù)流量：S = 159字節(jié)8bit/字節(jié) 50周波/s 80幀/周波 = 5.088Mbit/s；基于61850-GOOSE規(guī)約的智能設(shè)備的流量分析按照 T0=10秒 計(jì)算，一個(gè)智能設(shè)備每秒種的數(shù)據(jù)流量S = 6016字節(jié)8bit/字節(jié) ( 1秒/10)幀 = 0.048Mbit/s；通常情況下，GOOSE流量和采樣值流量比較，對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的影響根本可以忽略。1IEC61850-9-1 / 2 /GOOSE報(bào)文流量Page 26許繼電氣技術(shù)中心2110kV數(shù)字化變電站工程組網(wǎng)流量仿真計(jì)算Page 27許繼電氣技術(shù)中心電壓等級(jí)：11

10、0kV主變：X臺(tái)XXMVA主接線：110kV內(nèi)橋， 10kV單母X分段110kV線路：X回10kV線路： XX回、 10kV電容器：X回、10kV消弧線圈：X回、 10kV母分：X回110kV線路維護(hù)運(yùn)用一個(gè)合并器的數(shù)據(jù)：進(jìn)線的電壓、電流；110kV橋分段運(yùn)用一個(gè)合并器的數(shù)據(jù)：橋電流；變壓器維護(hù)運(yùn)用5個(gè)合并器數(shù)據(jù)：高壓進(jìn)線電流、橋電流、低壓分支1的電流、低壓分支2的電流、橋電流；母線維護(hù)運(yùn)用5個(gè)合并器的數(shù)據(jù)：高壓進(jìn)線1電流、高壓進(jìn)線2電流、變壓器1高壓側(cè)套管電流、變壓器2高壓側(cè)套管電流、橋電流；10kV采用一體化開關(guān)設(shè)計(jì)，電子互感器直接提供信號(hào)給維護(hù)測(cè)控安裝、電表。3110kV數(shù)字化變電站工程

11、組網(wǎng)流量仿真計(jì)算工程概略：各個(gè)間隔網(wǎng)絡(luò)流量分析：Page 28許繼電氣技術(shù)中心4間隔數(shù)據(jù)流量統(tǒng)計(jì)表序號(hào)序號(hào)節(jié)點(diǎn)名稱節(jié)點(diǎn)名稱61850-9-261850-9-2流量流量Mbit/sMbit/s61850-9-161850-9-1流量流量MbitsMbits1110kV進(jìn)線1間隔交換機(jī)15.088=5.0913.93=3.93 Mbit/s2110kV進(jìn)線2間隔交換機(jī)15.088=5.0913.93=3.93 Mbit/s3變壓器1間隔交換機(jī)55.088=25.4453.93=19.65 Mbit/s4變壓器2間隔交換機(jī)55.088=25.4453.93=19.65 Mbit/s5橋分段交換機(jī)15

12、.088=5.0913.93=3.93 Mbit/s6主干交換機(jī)35.088=15.2633.93=11.79 Mbit/s7110kV線路保護(hù)15.088=5.0913.93=3.93 Mbit/s8變壓器保護(hù)55.088=25.4453.93=19.65 Mbit/s9分段保護(hù)15.088=5.0913.93=3.93 Mbit/s10母線處理間隔55.088=25.4453.93=19.65 Mbit/sPage 29許繼電氣技術(shù)中心5利用VLAN限制間隔網(wǎng)絡(luò)流量nSMV采樣幀/GOOSE數(shù)據(jù)幀nARP懇求：構(gòu)建IP地址和MAC地址之間映射。nRIP：一種路由協(xié)議。nDHCP：自動(dòng)獲取設(shè)定IP地址的協(xié)議。nNetBEUI：Windows下運(yùn)用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。nIPX：Novell Netware運(yùn)用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。nApple Talk：蘋果公司的計(jì)算機(jī)運(yùn)用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。組網(wǎng)時(shí)能夠的各種廣播/多播源：IEC61850建議的分組廣播地址例子Page 30許繼電氣技術(shù)中心簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)情況下9-2單獨(dú)組網(wǎng)通訊延時(shí)每周期采樣率為80個(gè)點(diǎn)并且12個(gè)合并器,每一個(gè)都在發(fā)送采樣值。每一個(gè)9-2幀都是1272位長(zhǎng)度假設(shè)在一切12個(gè)合并器中采樣都是同步進(jìn)展的12個(gè)幀將會(huì)以每1/(5080) 250s的間隔速度到達(dá)交換機(jī) 12個(gè)幀同時(shí)到達(dá)在一個(gè)單獨(dú)100Mbps端口會(huì)聚9-