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基于IEC61850的数字化变电站内集成保护通信系统的研究

郭显达  
【摘要】: 近年来,由于信号处理技术在继电保护领域的快速的发展,以及通信理论在实际应用当中的广泛传播,为电力系统集成保护概念的研究提供了新的机遇和研究方向。 集成保护是一种基于数字化变电站的新型保护概念,他集成多种继电保护功能于一体,例如线路保护,变压器保护,母线保护等等。而同时,集成保护又不同于传统的变电站保护,他的通信过程实现了完全的数字化。在通信系统内部,为数字量的处理提供了全新的方法和措施。根据集成保护的概念,不同的保护功能可以共享相同的采样值数据,或者将各自的保护处理数据分享给其他保护功能模块,这样,在通信系统内部就会有大量的数据进行交换。因此,不仅仅从互感器采集到的原始数据,以及被合并单元处理过的报文需要实现数字化,而且在过程层和间隔层之间的通信也需要实现数字化。所以,从互感器等一次设备将模拟采样值数据转换成数字量开始,将会有非常庞大的数据流通过集成保护通信系统来进行处理。这些数据经过合并单元的处理以后,传递给过程层的以太网交换机,经过组网等操作,最终传递给间隔层的集成保护服务器进行处理。为达到集成保护对于实时性和可靠性的要求,数据流需要一个可靠,而又实时的通信系统作为平台,来实现对电力系统的保护功能。 本文将首先介绍IEC61850有关数字化变电站的相关国际规约,并且给出集成保护通信系统应用到的以太网通信帧格式。然后提出数字化变电站内集成保护通信系统的设计方案。根据IEC国际标准对于变电站通信网络和系统的规定,本文阐述了一种面向对象的分层分布式结构,基于这种理念,将变电站自下而上分成三个层,即过程层,间隔层和站控层。 本文所研究的通信系统是为了跟好地满足电力系统继电保护的最新发展的需求,也是为了实现电力系统集成保护的概念。将重点关注用来实现集成保护的主要硬件设施和功能算法。同时也将讨论数字化变电站对于实时性,可靠性和安全性的要求。研究成果表明,这种新型通信系统不仅适用于集成保护系统,更会对未来的电力系统继电保护的发展做出贡献。


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