廣域繼電保護(hù)分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)

　　廣域繼電保護(hù)分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)

　　摘 要：近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的不斷深入，電力行業(yè)得到了快速的發(fā)展。

　　隨著在電力行業(yè)中科學(xué)技術(shù)的加入，使得智能電網(wǎng)技術(shù)得到了快速的提高。

　　在現(xiàn)如今的電網(wǎng)運(yùn)行中，傳統(tǒng)的電力技術(shù)中融合了先進(jìn)的通信技術(shù)、電子信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等智能技術(shù)，對(duì)電網(wǎng)的發(fā)展起到了非常積極的作用。

　　由于廣域繼電保護(hù)是針對(duì)于電力繼電保護(hù)中傳統(tǒng)后備保護(hù)存在的突出問(wèn)題進(jìn)行解決的新思路，對(duì)于通信網(wǎng)絡(luò)安全穩(wěn)定的運(yùn)行起到了保障的作用。

　　本文從廣域繼電保護(hù)的分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特征入手進(jìn)行分析，對(duì)廣域繼電保護(hù)IED 接入變電站網(wǎng)絡(luò)與電力通信網(wǎng)進(jìn)行了描述，并對(duì)廣域繼電保護(hù)分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，具有一定的指導(dǎo)意義。

　　關(guān)鍵詞：廣域;繼電保護(hù);分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　現(xiàn)如今，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，使得智能電網(wǎng)技術(shù)得到了快速的提高。

　　在現(xiàn)如今的電網(wǎng)運(yùn)行中，傳統(tǒng)的電力技術(shù)對(duì)電子信息技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技智能技術(shù)進(jìn)行了融合。

　　高科技技術(shù)在電網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，大大的促進(jìn)了電力行業(yè)的綜合發(fā)展。

　　隨著電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展越來(lái)越快，電力系統(tǒng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行方式復(fù)雜性增加，使得保護(hù)動(dòng)作具有較長(zhǎng)的延時(shí)性。

　　在面對(duì)突發(fā)問(wèn)題時(shí)，傳統(tǒng)的后備保護(hù)方式將會(huì)影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定性，對(duì)電網(wǎng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響。

　　廣域繼電保護(hù)的基礎(chǔ)是將保護(hù)算法與分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)安全可靠的網(wǎng)絡(luò)通信。

　　一、廣域繼電保護(hù)的分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特征分析

　　作為電網(wǎng)運(yùn)行保護(hù)的一種新型模式，廣域繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)的新增業(yè)務(wù)，其分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一般按照層次的作用將保護(hù)網(wǎng)絡(luò)分為三個(gè)層次，分別是接入層、匯聚層和核心層。

　　在對(duì)廣域繼電保護(hù)分層系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)數(shù)字化變電站和電力通信的網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)起到了重要的作用。

　　在實(shí)現(xiàn)廣域繼電保護(hù)功能的前提下，是不會(huì)影響電力通信網(wǎng)絡(luò)中現(xiàn)有的業(yè)務(wù)功能。

　　對(duì)于廣域繼電保護(hù)分層系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其一般采取的模式為信息集中和區(qū)域集中決策相協(xié)調(diào)的策略，在分層系統(tǒng)中包含有變電站和調(diào)度中心，其中子站廣域繼電保護(hù)IED 被稱(chēng)為T(mén)CU，DCU則代表主站中的廣域繼電保護(hù)IED，MU代表為調(diào)度中心的廣域繼電保護(hù)IED。

　　現(xiàn)如今，對(duì)廣域繼電保護(hù)的定義主要是針對(duì)相同電壓等級(jí)線(xiàn)路進(jìn)行的保護(hù)。

　　一般情況下，在廣域通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)層面可以得出。

　　對(duì)于整個(gè)廣域繼電保護(hù)分層，其相同電壓等級(jí)的結(jié)構(gòu)一般分為三個(gè)層次，分別表示為核心層、匯聚層和接入層。

　　在對(duì)廣域繼電保護(hù)通信結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)建時(shí)，可以看做是若干個(gè)含有主站的區(qū)域組合而成，每個(gè)區(qū)域中的主站是由變電站擔(dān)任的，并把區(qū)域的主站組成匯聚層，對(duì)子站上的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行匯聚，并按照主站的區(qū)域進(jìn)行劃分。

　　對(duì)于劃分后的子站信息進(jìn)行分析，確定其屬于哪個(gè)主站區(qū)域，并將該區(qū)域中除了主站之外的變電站設(shè)置為子站。

　　那么，作為對(duì)信息進(jìn)行采集和上傳的子站就構(gòu)成了廣域繼電保護(hù)結(jié)構(gòu)中接入層。

　　而廣域繼電保護(hù)分層結(jié)構(gòu)中的核心層則是由廣域電網(wǎng)的調(diào)度中心MU組成的。

　　在對(duì)廣域繼電保護(hù)的分層結(jié)構(gòu)進(jìn)行了描述之后，我們已經(jīng)對(duì)廣域繼電保護(hù)的三個(gè)分層結(jié)構(gòu)有了一定的認(rèn)識(shí)。

　　在確定了接入層的子站之后，對(duì)于子站進(jìn)行廣域繼電保護(hù)則是由信息采集單元和跳閘執(zhí)行單元兩個(gè)結(jié)構(gòu)部分組成的。

　　其中，信息采集單元主要是對(duì)啟動(dòng)原件進(jìn)行判斷以及測(cè)量保護(hù)線(xiàn)路段開(kāi)關(guān)量和模擬量。

　　在測(cè)量保護(hù)電路的模擬量時(shí)，其主要步驟是先對(duì)模擬量的測(cè)量值進(jìn)行預(yù)處理，并根據(jù)與處理后的結(jié)果計(jì)算相應(yīng)的權(quán)重值，最后將子站得到的預(yù)處理值和相應(yīng)的權(quán)重值上傳給區(qū)域中的主站，由主站對(duì)上傳來(lái)的信息進(jìn)行分析和處理。

　　另一方面，子站廣域繼電保護(hù)的跳閘執(zhí)行單元結(jié)構(gòu)部分則是對(duì)主站傳來(lái)的公職命令進(jìn)行接收和執(zhí)行，同時(shí)綜合考慮本地后備保護(hù)的配合，最后得出相應(yīng)的處理措施，對(duì)斷路器跳合閘的開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制，同時(shí)并將處理后的信息作為反饋傳回給主站和核心層的調(diào)度中心。

　　在對(duì)廣域繼電保護(hù)中子站的結(jié)構(gòu)層次進(jìn)行了分析后，下面將對(duì)主站的繼電保護(hù)層次進(jìn)行分析。

　　我們知道廣域繼電保護(hù)在主站中分為綜合決策單元和信息采集單元，其中信息采集單元主要是處理主站中的TCU任務(wù)，對(duì)主站區(qū)域內(nèi)的信息進(jìn)行收集的同時(shí)，執(zhí)行對(duì)核心層的調(diào)度中心下達(dá)的命令。

　　繼電保護(hù)層次的另一個(gè)組成部分是綜合決策單元，是根據(jù)區(qū)域中子站上傳的信息進(jìn)行處理，包括廣域繼電保護(hù)運(yùn)算等操作。

　　區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的故障問(wèn)題進(jìn)行處理后，將具體的處理措施下傳給子站進(jìn)行執(zhí)行，對(duì)故障進(jìn)行控制和處理。

　　最后，廣域繼電保護(hù)系統(tǒng)的核心部分是調(diào)度中心，調(diào)度中心是整個(gè)繼電保護(hù)系統(tǒng)的核心，通常是對(duì)各區(qū)域的繼電保護(hù)情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)全網(wǎng)實(shí)時(shí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、故障記錄查詢(xún)等的實(shí)施協(xié)調(diào)與監(jiān)控，保證整個(gè)系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。

　　二、廣域繼電保護(hù)IED 接入變電站網(wǎng)絡(luò)與電力通信網(wǎng)

　　(1)廣域繼電保護(hù)IED 接入變電站網(wǎng)絡(luò)。

　　將廣域繼電保護(hù)IED接入到變電網(wǎng)絡(luò)去，需要把數(shù)字化變電網(wǎng)絡(luò)的通信設(shè)計(jì)方案與其結(jié)合起來(lái)，在數(shù)字化變電站網(wǎng)絡(luò)的通信方案確定之后，實(shí)現(xiàn)廣域繼電保護(hù)IED 接入變電站網(wǎng)絡(luò)的配置。

　　一般情況下，在數(shù)字化變電站通信中，全站統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)與獨(dú)立過(guò)程網(wǎng)絡(luò)是兩種應(yīng)用較多的網(wǎng)絡(luò)通信方案。

　　其中，獨(dú)立過(guò)程網(wǎng)絡(luò)較容易實(shí)現(xiàn)，而全站統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)是一種信息高度共享網(wǎng)絡(luò)，相對(duì)于獨(dú)立過(guò)程網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)明顯，是數(shù)字化變電站通信網(wǎng)絡(luò)的最終選擇方案。

　　例如，針對(duì)于220kV的兩電壓等級(jí)的數(shù)字化變電站，在對(duì)此數(shù)字化變電站進(jìn)行數(shù)字化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建設(shè)時(shí)，通常是將廣域繼電保護(hù)進(jìn)行接入。

　　在數(shù)字變壓器中按照電壓分為高壓側(cè)和低壓側(cè)，針對(duì)于不同的電壓分側(cè)，采用的不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

　　針對(duì)于變電站的低壓側(cè)一般采用間隔交換機(jī)來(lái)與間隔內(nèi)的過(guò)程層設(shè)備進(jìn)行連接，并與集中備用交換機(jī)相互作用。

　　另一方面，針對(duì)于數(shù)字變電站的高壓側(cè)，通過(guò)間隔交換機(jī)與斷路器以及間隔內(nèi)的合并單元進(jìn)行相互作用，建立起通信網(wǎng)絡(luò)使間隔設(shè)備之間進(jìn)行連接通信。

　　與此同時(shí)，公共交換機(jī)使得跨間隔設(shè)備的過(guò)程層在高壓側(cè)相連，并在低壓側(cè)與另一交換機(jī)進(jìn)行連接。

　　(2)廣域繼電保護(hù)IED 接入電力通信網(wǎng)。

　　在與電力通信網(wǎng)的接入過(guò)程中，廣域繼電保護(hù)IED是將網(wǎng)絡(luò)通信業(yè)務(wù)通過(guò)MSTP平臺(tái)傳輸給電力通信網(wǎng)，期間傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)通信業(yè)務(wù)通過(guò)廣域繼電的方式進(jìn)行保護(hù)。，將廣域繼電保護(hù)IED 接入電力通信網(wǎng)，也就是是指將傳輸?shù)耐ㄐ艠I(yè)務(wù)通過(guò)廣域繼電保護(hù)的方式，通過(guò)MSTP平臺(tái)傳給電力通信網(wǎng)。

　　(3)廣域繼電保護(hù)分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)。

　　在對(duì)廣域繼電保護(hù)分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥M(jìn)行實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，一般首先是設(shè)計(jì)HVPLS網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，之后將以太網(wǎng)業(yè)務(wù)接入MSTP的設(shè)備之中，以太網(wǎng)接口業(yè)務(wù)一般包括調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)、綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)和繼電保護(hù)數(shù)據(jù)網(wǎng)等業(yè)務(wù)，上述業(yè)務(wù)都是通過(guò)虛擬的獨(dú)立網(wǎng)橋?qū)崿F(xiàn)連接的。

　　廣域繼電保護(hù)分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膶?shí)現(xiàn)方式通常是通過(guò)MSTP設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在廣域繼電保護(hù)模式中，作為一種集中式的業(yè)務(wù)形式廣域繼電保護(hù)是對(duì)主站匯集到的信息進(jìn)行保護(hù)，并將信息送到核心層，通過(guò)組網(wǎng)的形式實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信傳輸結(jié)構(gòu)形式。

　　結(jié)語(yǔ)

　　綜上所述，要實(shí)現(xiàn)廣域繼電保護(hù)就需要配備高效穩(wěn)定的通信網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于繼電保護(hù)分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)，有利于使得廣域繼電保護(hù)在電網(wǎng)運(yùn)行和維護(hù)過(guò)程中迅速發(fā)展，并且可以促進(jìn)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定發(fā)展，推動(dòng)電力行業(yè)的快速、健康穩(wěn)定的發(fā)展。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]叢偉，潘貞存，趙建國(guó).基于縱聯(lián)比較原理的廣域繼電保護(hù)算法研究[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2006(21).

【廣域繼電保護(hù)分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)】相關(guān)文章：

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