(2)间隔层:主要由继电保护装置、故障录波装置、系统监测装置等二次设备构成[10]。主要功能有:发出数据采集控制指令、优先控制统计运算指令;实现该间隔过程层的数据实时汇总;以及该间隔层的操作闭锁功能;实现对一次设备的保护和控制;完成操作上的同期等等。
(3)站控层:位于智能变电站的最上层,包括通信、对时、监控、站域控制等系统[10]。主要功能:利用局域以太网实现整个站的数据收集汇总,更新数据库,收取调度中心的控制指令并将其发送到间隔层和过程层。
2.2 智能变电站与传统变电站的区别
(1)采用电子式互感器,使得电气量的采集实现了由模拟量向数字量的转变,传统站采用的电磁式互感器采集到的是模拟量,会出现由于处理不及时而造成大量的数据堆积最终导致数据丢失,对保护造成了一定的不良影响,而数字量就不会出现这一情况。另外电子式不会存在磁饱和的现象,测量精确;电磁式当超过一定限度后就会出现磁饱和,测量偏差大,也会影响保护的动作[11]。
(2)智能变电站中电气采集量用光纤进行传输,而不是传统的电缆传送,这避免了数据受到外界因素的影响而失真,而且光纤传输数据能量损失小,增大了传输距离。数据的传输采用了发布方/订阅者的方式及点对多点的传输方式,实现了数据的共享[12]。
(3)采用合并单元,将保护和控制的功能集中在一起,这简化了二次侧的接线,减少了变电站的占地面积。
(4)所有智能变电站都是遵循IEC 61850标准建造,各种元件都遵循一定的标准,实现了元件之间的互操作性[13]。
(5)传统站里的同步采用的是晶振回路的方法,其质量和使用寿命会产生较大的误差;智能站采用站内统一的GPS时钟信息,并且合并单元和传感器单元送出的采样值信息中含有时标信息。
2.3合并单元功能结构介绍
合并单元在IEC61850 中的定义为:同步采集多路电流电压信息并按照要求的格式组帧发送给二次保护、测控设备[13]。各数据的定义如图2.1所示。
2.1 合并单元定义
合并单元有以下几个功能:
(1)同步功能:由于合并单元有多路电子式互感器输入,所以在接收各路数据的输入时必须实现同步,否则输入的数据就不是相对应的,会影响保护的动作。目前合并单元的同步方法有:直接发送秒脉冲法、IRIG-B码法、IEEE 1588网络对时法、差值同步法[15]。
(2)多路数据采集和处理功能:合并单元会给多个电子式互感器发送同步信号,然后就能接收到多路电流电压信号,然后对这些数据进行编码处理。
(3)数据输出功能:在IEC 61850-9-2标准下,数据的发送采取了发布方/订阅者的方式,在经过处理后的数据会先发送到缓冲区,然后再将其发送到二次保护设备和控制设备处。
从结构上来分,合并单元可以分为数据接收部分、数据处理部分、数据发送部分三部分。
2.4 小结
本章对智能变电站的结构、功能进行了介绍,将变电站分为过程层、间隔层、站控层三部分,还将智能变电站与传统变电站进行了比较。也对合并单元的功能:同步功能、多路数据采集和处理、数据输出功能进行了简要介绍,加深了对智能变电站和合并单元的了解。下面将介绍SV报文的数据帧结构。
3. IEC 61850 SV报文数据帧结构
3.1 IEC 61850简介
当前在智能电网的建设中,对变电站自动化的要求是越来越高,为实现变电站中各种智能电子设备(IED)管理以及装置之间的互联,国际电工委员会制定了新一代的智能变电站网络通信协议—IEC 61850。
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