智能變電站基礎(chǔ)知識 （下）

智能變電站基礎(chǔ)知識（下）主講人：高愛云CONTENTS0102過程層技術(shù)智能組件及高級應(yīng)用目錄01過程層技術(shù)過程層技術(shù)智能變電站過程層特點ABC智能變電站過程層網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)于常規(guī)變電站的二次電纜，各IED之間的信息通過報文交換，信息回路主要包括SV采樣、GO開入和開出。從結(jié)構(gòu)上講，智能變電站可分為站控層設(shè)備、間隔層設(shè)備、過程層設(shè)備、站控層網(wǎng)絡(luò)和過程層網(wǎng)絡(luò)，即“三層兩網(wǎng)”。間隔層設(shè)備跨兩個網(wǎng)絡(luò)。從功能實現(xiàn)上講，智能變電站可分為過程層（含設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)）和站控層。過程層面向一次設(shè)備，站控層面向運行和繼保人員。過程層技術(shù)過程層技術(shù)智能變電站過程層特點智能變電站分層SVGO過程層設(shè)備可靠性要求：過程層技術(shù)

3.1智能變電站過程層特點過程層設(shè)備可靠性要求：過程層信息傳輸周期性采樣信號，要求保證傳輸?shù)膶崟r性和快速性事件驅(qū)動的開入開出信號，實時性和可靠性要求高過程層技術(shù)

3.2智能變電站過程層設(shè)備MU合并單元、智能終端和過程層交換機智能變電站過程設(shè)備：智能終端交換機過程層技術(shù)智能變電站過程層設(shè)備合并單元定義（MU：mergingunit）：MU的必要性：用以對來自二次轉(zhuǎn)換器的電流和/或電壓數(shù)據(jù)進行時間相關(guān)組合的物理單元。合并單元可是互感器的一個組成件，也可是一個分立單元。電子式互感器的遠端模塊輸出沒有統(tǒng)一規(guī)定，各廠家使用的原理、介質(zhì)系數(shù)、二次輸出光信號含義不相同。因此，電子式互感器輸出的光信號需要同步、系數(shù)轉(zhuǎn)化等處理后，以統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式供二次設(shè)備使用。否則，電子式互感器無法與二次設(shè)備通信。合并單元是電子式互感器接口的重要組成部分。過程層技術(shù)智能變電站過程層設(shè)備一種智能組建。與一次設(shè)備采用電纜連接，與保護、測控等二次設(shè)備采用光纖連接，實現(xiàn)對一次設(shè)備的測量、控制等功能。過程層技術(shù)智能變電站過程層網(wǎng)絡(luò)過程層交換機的管理智能變電站過程層交換機要與繼電保護同等對待。將交換機的VLAN及所屬端口、多播地址端口列表、優(yōu)先級描述等配置作為定值管理。交換機的定義：switch一種有源的網(wǎng)絡(luò)元件。交換機連接兩個或多個子網(wǎng)，子網(wǎng)本身可由數(shù)個網(wǎng)段通過轉(zhuǎn)發(fā)器連接而成。交換機為有源元件，降低了保護的可靠性。過程層技術(shù)智能變電站過程層網(wǎng)絡(luò)過程層技術(shù)

IEC61850的服務(wù)和協(xié)議棧：Client/Server

通訊

模擬量采樣值

(SAV)

模型

對象

服務(wù)

實時性要求以太鏈路層帶優(yōu)先級的以太物理層IP

TCP

MMS特定通訊服務(wù)映射SCSM)通用變電站對象事件GOOSE

過程層技術(shù)智能變電站過程層網(wǎng)絡(luò)過程信息傳輸要求：準確、快速、可靠。過程層報文傳輸：IEC61850規(guī)范了過程層SV和GO的通信協(xié)議棧。應(yīng)用層數(shù)據(jù)直接映射到數(shù)據(jù)鏈路層的MAC子層，傳遞給物理層發(fā)送，會話層、傳輸層和網(wǎng)絡(luò)層為空。輸出傳輸減少了協(xié)議棧的處理過程，增加強了數(shù)據(jù)的實時性。過程層技術(shù)過程層網(wǎng)絡(luò)的實時性網(wǎng)絡(luò)延時分析：網(wǎng)絡(luò)傳輸延時由以下幾部分構(gòu)成：TALL=N(TSF+TSW+TQ)+TWLA（N為交換機級聯(lián)臺數(shù)）A、交換機存儲轉(zhuǎn)發(fā)延時TSF。以太網(wǎng)幀最長為1522B，加上8B同步幀頭。交換機TSF最長為120us左右。B、交換機延時TSW。不超過10us。C、光纜傳輸延時TWL。光纜光速約為2/3倍光速。D、交換機排隊延時TQ。過程層技術(shù)過程層網(wǎng)絡(luò)的可靠性SV報文傳輸?shù)牧髁浚?/p>

SV交換機主要考慮數(shù)據(jù)流量的控制，以我們的PCS222EA合并單元MU來計算：MU每秒數(shù)據(jù)流量（按照IEC61850-9-2協(xié)議、SMV數(shù)據(jù)集為21個數(shù)據(jù)通道為參考）

S（流量）=248Byte*8bit*4000點/S=7.568Mb/S過程層技術(shù)過程層網(wǎng)絡(luò)的可靠性防止網(wǎng)卡溢出的措施：（1）靜態(tài)多播配置。通過配置交換機靜態(tài)多播地址表實現(xiàn)多播報文過濾。其缺點是裝置連接的交換

機端口必須固定，擴建或更換交換機時，必須修改或設(shè)置交換機多播配置。（2）動態(tài)多播配置。由交換機根據(jù)實際情況分配多播報文路徑。動態(tài)多播管理協(xié)議還缺乏運行經(jīng)驗。采取SV和GO報文過濾機制：B、交換機多播過濾。既能減少網(wǎng)絡(luò)GO報文，又可解決裝置CPU資源的不必要占用。過程層技術(shù)過程層網(wǎng)絡(luò)的可靠性交換機VLAN配置：1）減輕交換機和裝置的負載。SV網(wǎng)絡(luò)實時性要求高、數(shù)據(jù)流量大、數(shù)據(jù)流向單一，采用VLAN技術(shù)，有效隔離網(wǎng)絡(luò)流量，可減輕交換機和裝置負擔(dān)，提高網(wǎng)絡(luò)可靠性、實時性。2）安全隔離。GO報文相對SV報文，其流量小、數(shù)據(jù)流向復(fù)雜、裝置配置變動大（改擴建），GO采用VLAN進行劃分，可有效限定GO傳輸范圍，到每個端口只收所需報文，避免無關(guān)信號干擾，提高GO網(wǎng)絡(luò)的安全性和可靠性。A、交換機VLAN配置的必要性：過程層技術(shù)智能變電站對時技術(shù)交換機VLAN配置：變電站對時是指站內(nèi)保護、測控、監(jiān)控等為了統(tǒng)一時間的需要，采用相應(yīng)的對時方法，實現(xiàn)與標準時鐘源時間保持同步的過程。變電站對時：A、脈沖對時：有秒脈沖（PPS）和分脈沖（PPM）兩種。B、SNPT對時（簡單網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議）。C、IRIG-B碼（DC）對時。常用對時方式：過程層技術(shù)智能變電站對時技術(shù)02智能組件及高級應(yīng)用智能組件及高級應(yīng)用智能一次設(shè)備概述斷路器/GIS示意圖智能一次設(shè)備概述智