專利名稱：一種智能變電站中過(guò)程層三網(wǎng)合一方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及智能變電站過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
智能變電站與常規(guī)變電站的一個(gè)重要區(qū)別在于其有特有的網(wǎng)絡(luò)-過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)，它連接著間隔層設(shè)備和過(guò)程層設(shè)備，在智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中占有相當(dāng)重要的地位。過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)從功能上可以分為傳輸采樣值(電流、電壓)的SMV網(wǎng)絡(luò)和傳輸變電站事件(例如保護(hù)跳閘、開關(guān)變位等)的GOOSE網(wǎng)絡(luò)。目前的智能變電站工程應(yīng)用中，過(guò)程層大多采用SMV 網(wǎng)絡(luò)、GOOSE網(wǎng)絡(luò)分網(wǎng)傳輸，對(duì)時(shí)采用光秒脈沖的方案。光秒脈沖對(duì)時(shí)系統(tǒng)需要鋪設(shè)專用網(wǎng)絡(luò)，與過(guò)程層物理以太網(wǎng)獨(dú)立存在。以上分網(wǎng)傳輸方案在實(shí)際應(yīng)用中暴露出網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、 裝置需配置多個(gè)相應(yīng)光口以接受來(lái)自不同網(wǎng)絡(luò)的信息，發(fā)熱功耗較大。另外，分網(wǎng)傳輸需要的交換機(jī)數(shù)量較多，而工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)采購(gòu)成本和后期維護(hù)成本很高，據(jù)統(tǒng)計(jì)，變電站過(guò)程層交換機(jī)的成本占到二次設(shè)備成本的50%左右，嚴(yán)重制約了智能變電站發(fā)展的進(jìn)程。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)以上問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種過(guò)程層中的對(duì)時(shí)網(wǎng)絡(luò)、SMV網(wǎng)、GOOSE 網(wǎng)的共網(wǎng)傳輸方法，以降低智能變電站建設(shè)成本、降低維護(hù)和操作難度。本發(fā)明的目的通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。一種智能變電站中過(guò)程層三網(wǎng)合一方法，該方法通過(guò)交換機(jī)將SV網(wǎng)絡(luò)、GOOSE網(wǎng)絡(luò)和時(shí)間同步網(wǎng)絡(luò)合并為一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)，將過(guò)程層設(shè)備接入同一臺(tái)交換機(jī)，在此交換機(jī)上實(shí)現(xiàn)SMV、GOOSE、IEEE1588三種通訊協(xié)議的傳輸，再通過(guò)一個(gè)光纖接口將間隔層設(shè)備接入交換機(jī)；所述的過(guò)程層設(shè)備為合并單元智能終端一體化裝置；所述間隔層設(shè)備包括保護(hù)測(cè)控裝置、網(wǎng)絡(luò)分析儀和錄波器。本發(fā)明所述合并單元智能終端一體化裝置包括CPU處理單元，與CPU處理單元通過(guò)光纖和通信接口連接的采集器，采集器與變電站電子式互感器連接，CPU處理單元通過(guò)光電隔離區(qū)連接變電站斷路器和變壓器獲取開關(guān)量信號(hào)，CPU處理單元還通過(guò)另一光電隔離區(qū)連接驅(qū)動(dòng)變電站跳間的繼電器；CPU處理單元通過(guò)光纖與交換機(jī)連接，交換機(jī)與保護(hù)測(cè)控裝置連接。研究表明，SMV采樣數(shù)據(jù)特點(diǎn)為數(shù)據(jù)量大，定期發(fā)送；GOOSE網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量小，為突發(fā)性傳輸模式，二者數(shù)據(jù)在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上傳輸具有可行性。IEEE 1588協(xié)議是一種利用以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步的高可靠性技術(shù)，數(shù)據(jù)流量很少，也可借助SMV和GOOSE的共網(wǎng)傳輸網(wǎng)絡(luò)。數(shù)據(jù)仿真和試驗(yàn)驗(yàn)證均表明該方案具有可行性，在信息共享、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及經(jīng)濟(jì)型等方面具有較突出的特點(diǎn)。本發(fā)明在實(shí)現(xiàn)方法上，為解決共網(wǎng)傳輸中數(shù)據(jù)沖突的問(wèn)題，借助了過(guò)程層的信息傳送中優(yōu)先權(quán)標(biāo)記方法。優(yōu)先級(jí)標(biāo)記用于將GOOSE報(bào)文及優(yōu)先級(jí)要求高的網(wǎng)絡(luò)流量從繁忙的低優(yōu)先級(jí)流量中分開，可有效的減少網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，提高了重要報(bào)文的優(yōu)先級(jí)，從而使提高了 GOOSE報(bào)文傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性；采用雙網(wǎng)冗余，并采用PRP技術(shù)實(shí)現(xiàn)雙網(wǎng)的無(wú)縫切換，可以防止任意一臺(tái)保護(hù)裝置、交換機(jī)或一條鏈路故障甚至網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴等嚴(yán)重故障導(dǎo)致的保護(hù)功能失效，具有較高的可靠性。本發(fā)明將過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)的SMV網(wǎng)絡(luò)、GOOSE網(wǎng)絡(luò)和IEEE 1588時(shí)間同步網(wǎng)絡(luò)合并為一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，減少了交換機(jī)數(shù)量，提高了可靠性。本發(fā)明方法的實(shí)施對(duì)于降低智能變電站建設(shè)成本、降低維護(hù)和操作難度、提高過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定程度具有重要意義， 是未來(lái)變電站網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的方向。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明內(nèi)容。


圖1為采用本發(fā)明方法進(jìn)行三網(wǎng)合一的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖； 圖2為合并單元智能終端一體化裝置示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，智能變電站的設(shè)備基本分為站控層設(shè)備、間隔層設(shè)備和過(guò)程層設(shè)備。 站控層設(shè)備與間隔層設(shè)備之間、間隔層設(shè)備與過(guò)程層設(shè)備之間通過(guò)過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)連接。變電站的監(jiān)控設(shè)備、各級(jí)調(diào)度中心、信息一體化平臺(tái)、GPS主機(jī)等均屬于站控層設(shè)備。間隔層設(shè)備包括保護(hù)測(cè)控裝置、網(wǎng)絡(luò)分析儀和錄波器等。過(guò)程層設(shè)備為合并單元智能終端一體化裝置。 本發(fā)明方法通過(guò)交換機(jī)將SV網(wǎng)絡(luò)、GOOSE網(wǎng)絡(luò)和時(shí)間同步網(wǎng)絡(luò)合并為一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)，將過(guò)程層設(shè)備接入同一臺(tái)交換機(jī)，在此交換機(jī)上實(shí)現(xiàn)SMV、GOOSE、IEEE1588三種通訊協(xié)議的傳輸，再通過(guò)一個(gè)光纖接口將間隔層設(shè)備接入交換機(jī)。三網(wǎng)合一技術(shù)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)接點(diǎn)中的各個(gè)裝置只要求提供一個(gè)網(wǎng)口就能滿足要求，相對(duì)于分網(wǎng)傳輸實(shí)現(xiàn)方式，光纖接口大量減少，并由此進(jìn)一步減少交換機(jī)數(shù)量、光纜數(shù)量和裝置的發(fā)熱功率。所述的過(guò)程層設(shè)備即合并單元智能終端一體化裝置如圖2所示，包括CPU處理單元，與CPU處理單元通過(guò)光纖和通信接口連接的采集器，采集器與變電站電子式互感器連接，CPU處理單元通過(guò)光電隔離區(qū)連接變電站斷路器和變壓器獲取開關(guān)量信號(hào)，CPU處理單元還通過(guò)另一光電隔離區(qū)連接驅(qū)動(dòng)變電站跳閘的繼電器；CPU處理單元通過(guò)光纖與交換機(jī)連接，交換機(jī)與保護(hù)測(cè)控裝置連接。本發(fā)明采用IEEE 1588同步方式，提高對(duì)時(shí)精度和可靠性。本發(fā)明的三網(wǎng)合一方法滿足了智能變電站信息共享的要求，過(guò)程層SV、GOOSE、IEEE1588共同組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)全站信息的共享，為實(shí)現(xiàn)一些高級(jí)功能如網(wǎng)絡(luò)化保護(hù)、集中式保護(hù)等功能提供了技術(shù)支撐。采用本方法不需要額外的對(duì)時(shí)系統(tǒng)而可靠完成對(duì)時(shí)功能。本發(fā)明網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、可靠性高、經(jīng)濟(jì)性突出，可以靈活地采用A網(wǎng)、B網(wǎng)實(shí)現(xiàn)雙網(wǎng)冗余，并采用PRP (并行網(wǎng)絡(luò)冗余)技術(shù)實(shí)現(xiàn)雙網(wǎng)的無(wú)縫切換，具有較高的可靠性。對(duì)減少交換機(jī)數(shù)量、降低智能變電站建設(shè)成本、降低維護(hù)和操作難度、提高過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定程度具有重要意義。本發(fā)明共網(wǎng)傳輸?shù)膶?duì)時(shí)系統(tǒng)可以是基于以太網(wǎng)的其它對(duì)時(shí)系統(tǒng)如SNTP等。所述的交換機(jī)為可實(shí)現(xiàn)SMV、GOOSE、IEEE1588三網(wǎng)合一的交換機(jī)， 可采用現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備，也可自行設(shè)計(jì)制作。采用本發(fā)明方法，來(lái)自變電站內(nèi)電子式互感器的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)采集器變成數(shù)字信號(hào)，經(jīng)由光纖送入通信接口，再進(jìn)入CPU處理單元，經(jīng)CPU處理單元轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)，進(jìn)行合并等處理后，通過(guò)光纖送入GOOSE、SMV、IEEE1588三網(wǎng)合一的交換機(jī)，再由交換機(jī)送入保護(hù)測(cè)控裝置；來(lái)自變電站內(nèi)斷路器和變壓器的開關(guān)量信號(hào)經(jīng)光電隔離區(qū)送入CPU處理單元中處理后，通過(guò)光纖接口送入交換機(jī)，再由交換機(jī)送入保護(hù)測(cè)控裝置；保護(hù)測(cè)控裝置將需發(fā)送的命令通過(guò)交換機(jī)送入CPU處理單元，通過(guò)光電隔離區(qū)送入繼電器，由繼電器驅(qū)動(dòng)變電站跳間。站控層設(shè)備通過(guò)三網(wǎng)合一的過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)控間隔層設(shè)備的工作狀態(tài)并進(jìn)行調(diào)度。
權(quán)利要求
1.一種智能變電站中過(guò)程層三網(wǎng)合一方法，其特征在于，該方法通過(guò)交換機(jī)將SV網(wǎng)絡(luò)、GOOSE網(wǎng)絡(luò)和時(shí)間同步網(wǎng)絡(luò)合并為一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)，將過(guò)程層設(shè)備接入同一臺(tái)交換機(jī)，在此交換機(jī)上實(shí)現(xiàn)SMV、GOOSE、IEEE1588三種通訊協(xié)議的傳輸，再通過(guò)一個(gè)光纖接口將間隔層設(shè)備接入交換機(jī)；所述的過(guò)程層設(shè)備為合并單元智能終端一體化裝置；所述間隔層設(shè)備包括保護(hù)測(cè)控裝置、網(wǎng)絡(luò)分析儀和錄波器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能變電站中過(guò)程層三網(wǎng)合一方法，其特征在于，所述合并單元智能終端一體化裝置包括CPU處理單元，與CPU處理單元通過(guò)光纖和通信接口連接的采集器，采集器與變電站電子式互感器連接，CPU處理單元通過(guò)光電隔離區(qū)連接變電站斷路器和變壓器獲取開關(guān)量信號(hào)，CPU處理單元還通過(guò)另一光電隔離區(qū)連接驅(qū)動(dòng)變電站跳閘的繼電器；CPU處理單元通過(guò)光纖與交換機(jī)連接，交換機(jī)與保護(hù)測(cè)控裝置連接。
全文摘要
一種智能變電站中過(guò)程層三網(wǎng)合一方法，該方法通過(guò)交換機(jī)將SV網(wǎng)絡(luò)、GOOSE網(wǎng)絡(luò)和時(shí)間同步網(wǎng)絡(luò)合并為一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)，將過(guò)程層設(shè)備接入同一臺(tái)交換機(jī)，在此交換機(jī)上實(shí)現(xiàn)SMV、GOOSE、IEEE1588三種通訊協(xié)議的傳輸，再通過(guò)一個(gè)光纖接口將間隔層設(shè)備接入交換機(jī)；所述的過(guò)程層設(shè)備為合并單元智能終端一體化裝置；所述間隔層設(shè)備包括保護(hù)測(cè)控裝置、網(wǎng)絡(luò)分析儀和錄波器。本發(fā)明提供了一種過(guò)程層中的對(duì)時(shí)網(wǎng)絡(luò)、SMV網(wǎng)、GOOSE網(wǎng)的共網(wǎng)傳輸方法，可以降低智能變電站建設(shè)成本、降低維護(hù)和操作難度。
文檔編號(hào)H02J13/00GK102185387SQ20111014853
公開日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月3日
發(fā)明者何焱, 史俊, 晉偉平, 李衛(wèi), 李文亮, 楊義興, 樊鳳明, 白彪 申請(qǐng)人:云南電網(wǎng)公司普洱供電局