多路运行模式的数字综合保护测控单元

1.一种多路运行模式的数字综合保护测控单元，其特征在于：包括多个独立且相互信息共享的、实现多条线路的合并功能、继电保护功能、智能操作功能于一体且具备同步测量、控制、录波、系统分析功能的IED功能单元；
与各个IED功能单元相连实现通信功能的各种以太网母线；
与以太网相通信、可以采集开关的跳位、合位、合后、远方状态，还可以采集用户自定义的遥信的智能操作单元；
用户自定义的遥信；及
可从IED功能单元读取相关信息，进行逻辑计算、逻辑判断、逻辑结果处理，并向IED功能单元发送各自相关信息的用户保护单元，
所述IED功能单元全面支持IEC61850通讯标准，基于IEC61850的统一的建模，所述IED功能单元由双CPU系统构成，且两系统通过高速双口RAM实现资源共享，其中一个系统以ADI公司的BF533型号的32位DSP为核心，另一个系统以带POWERPC操作系统的8270作为核心。
2.根据权利要求2所述的多路运行模式的数字综合保护测控单元，其特征在于：所述BF533型号的32位DSP包括：
与AD模入采样接口相连的接口；
与I/O输入输出口相连的接口；
与GPS接口相连的接口；
与RAM、FLASH存储器相连的接口；
与工业总线CAN、RS485串口、RS232串口相连的接口。
3.根据权利要求2所述的多路运行模式的数字综合保护测控单元，其特征在于：所述
8270系统支持IEC61850通讯标准，支持最多为8个客户端的同时连接；面向对象的数据建模，可动态创建MMXU、XCBR、XSWI、CSWI各种测控元件保护模型；可动态创建PDIS、PIOC、RDRE、RADR各种保护模型；支持SNTP对时；支持GOOSE发送/接收遥信、虚遥信信息，支持GOOSE发送/接收闭锁信息，同时能够详细记录GOOSE信息。
4.根据权利要求1所述的多路运行模式的数字综合保护测控单元，其特征在于：所述以太网母线包括控制以太网母线、电压以太网母线和站控层以太网母线。

多路运行模式的数字综合保护测控单元\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种变电站数字式综合保护测控单元，属电工技术领域。\n背景技术\n[0002] 近年来，计算机技术、信息处理技术和网络通信技术发展迅速，对变电站自动化系统产生了巨大影响。随着特高压、大容量、超大系统电网的逐渐形成，对电网安全、稳定、可靠、控制、信息交互等提出了更高更迫切的要求。\n[0003] 现有典型的变电站自动化系统一般分为三层，最低层是测控、保护装置，中间层是通讯控制单元，上层是后台软件系统。整个信息处理流程是测控与保护装置通过二次电缆采集产生原始信息，由通讯控制单元管理各种测控与保护装置，与其实现信息交互，通讯控制单元或者自行解析报文或者转发至后台由后台解析。解析的本质也就是把所有的数据按照系统内部统一的格式转发或者存入内存库，后台系统在解析的同时进行分析处理，触发事件告警，状态变位、登录入库等操作，支持历史记录查询，下发控制令等功能。该种模式的系统取得了良好的效果。但其也有一些不足之处，主要体现在以下几点：\n[0004] 1)一次和二次系统之间的信息交互还是延续传统的电缆接线模式，成本高，施工、维护不便。\n[0005] 2)二次系统的数据采集部分大量重复，浪费资源。\n[0006] 3)信息标准化不够，信息共享度低。多套系统并存，设备之间、设备与系统之间互联互通困难，形成信息孤岛，信息难以被综合应用。\n[0007] 4)在发生事故时，会出现大量的事件告警信息，缺乏有效的过滤机制，干扰值班运行人员对故障的正确判断。\n[0008] IEC61850和电子式PT/CT是数字化变电站的两大支柱。运用IEC61850，可以统一变电站的一次、二次设备模型，加上IEC61850的自描述特性和一致性测试，信息标准化程度提升，二次设备、厂站与集控站之间的互联互通将显得便捷。运用电子式PT/CT，通讯电缆代替大量的二次电缆，可以简化变电站的设计、施工与维护，减少变电站站地面积，节约资源。\n[0009] 数字化变电站是以变电站一、二次系统为数字化对象，对数字化信息进行统一建模，将物理设备虚拟化，采用标准化的网络通信平台，实现信息共享和互操作，满足安全、稳定、可靠、经济运行要求的现代化变电站。数字化变电站技术将处于不断发展和完善的进程中。就目前而言，符合IEC61850标准的变电站通信网络和系统、智能化的一次设备(如电子式互感器、智能化开关等)、网络化的二次设备、自动化的运行管理系统，为其最主要的技术特征。\n[0010] 从长远发展来看，面向数字化电网的需求，数字化变电站技术还将涉及的内容有：\n变电站之间、变电站与控制中心之间的信息交互技术，信息安全技术，广域同步采样技术、实时动态监测技术，电能质量在线监测技术、实时分析技术，以及一、二次系统的技术融合。\n发明内容\n[0011] 本发明所要解决的技术问题是提供一种不需通过网络通讯而就地方便快捷地实现资源信息共享的数字综合保护测控单元；\n[0012] 本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种电缆用少量、结构简单，二次电缆故障率低的数字综合保护测控单元。\n[0013] 为解决上述技术问题，本发明提供一种多路运行模式的数字综合保护测控单元，其特征在于：包括多个独立且相互信息共享的、实现多条线路的合并功能、继电保护功能、智能操作功能于一体且具备同步测量、控制、录波、系统分析功能的IED功能单元；\n[0014] 与各个IED功能单元相连实现通信功能的各种以太网母线；\n[0015] 与控制以太网相通信、可以采集开关的跳位、合位、合后、远方状态，还可以采集用户自定义的遥信的智能操作单元；\n[0016] 用户自定义的遥信；及\n[0017] 可从IED功能单元读取相关信息，进行逻辑计算、逻辑判断、逻辑结果处理，并向IED功能单元发送各自相关信息的用户保护单元。\n[0018] 所述IED功能单元由双CPU系统构成，且两系统通过高速双口RAM实现资源共享，其中一个系统以ADI公司的BF533型号的32位DSP为核心，另一个系统以带POWERPC操作系统的8270作为核心。\n[0019] 所述BF533型号的32位DSP包括：\n[0020] 与AD模入采样接口相连的接口；\n[0021] I/O输入输出口相连的接口；\n[0022] 与GPS接口相连的接口；\n[0023] 与RAM、FLASH存储器相连的接口；\n[0024] 与工业总线CAN、RS485串口、RS232串口相连的接口。\n[0025] 所述8270系统支持IEC61850通讯标准，支持最多为8个客户端的同时连接；面向对象的数据建模，可动态创建MMXU、XCBR、XSWI、CSWI各种测控元件保护模型；可动态创建PDIS、PIOC、RDRE、RADR各种保护模型；支持SNTP对时；支持GOOSE发送/接收遥信、虚遥信信息，支持GOOSE发送/接收闭锁信息，同时能够详细记录GOOSE信息。\n[0026] 所述以太网母线包括控制以太网母线、电压以太网母线和站控层以太网母线。\n[0027] 本发明所达到的有益效果：\n[0028] 1、不需通过网络通讯而就地方便快捷地实现资源信息共享，从而接地可以实现实时的间隔层防误闭锁及检测功能，特别是实现小电流接地选线功能；\n[0029] 2、大范围减少间隔层的通讯，从而大大减少了电缆数量，简化了结构，减低了二次电缆故障概率，减轻了维护量；\n[0030] 3、基于IEC61850的统一的建模和通信，提高了保护和自动化通信的性能，运行人员得到更多的共享信息。取消保护管理机、网关协议转换等装置，保护、自动化调试的工作量减少，工期大大缩短。\n附图说明\n[0031] 图1所示为本发明公开的多路运行模式的数字综合保护测控单元的功能框图；\n[0032] 图2为本发明公开的多路运行模式的数字综合保护测控单元的系统构成图；\n[0033] 图3为IED功能单元硬件系统结构图。\n具体实施方式\n[0034] 下面根据说明书附图结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细表述。图\n1所示为本发明公开的多路运行模式的数字综合保护测控单元的功能框图；图2为本发明公开的多路运行模式的数字综合保护测控单元的系统构成图；图3为IED功能单元硬件系统结构图。\n[0035] 本发明的多路运行模式的数字综合保护测控单元突破传统保护测控装置点对点的运行模式，在装置中通过建立各个独立又相互信息共享的IED功能单元，实现多条线路的合并功能、继电保护功能、智能操作功能于一体，具备同步测量、控制、录波、系统分析等功能，实现了1对多的运行模式。可支持最大8路保护单元，通过组态定义为线路保护、分段备投保护、电容器保护、所变保护等，其中的合并单元元件不仅采集电子式互感器的输出数据，也可采集和数字化传统互感器的测量值，这使得对变电站二次系统的设计予以了很大的灵活性；智能操作单元既可以采集开关的跳位，合位，合后，远方状态，还可以采集用户自定义的16路遥信，通过光纤通讯实时送给对应的数字化保护，通过光纤通讯接收数字化保护的跳闸，合闸，遥控等命令，执行对开关的控制。\n[0036] 系统采用面向一个母线分段(对应单母分段)或一条母线(对应多母线)进行设计，按照电压等级进行配置，各IED(测控、保护、计量、录波等)实现全站逻辑闭锁(在一个IED单元装置中可以监听到其余装置的状态信息，从而获得变电站内全部的状态信息，从而使完全实时控制闭锁成为可能，保证控制闭锁的完备性、实时性和独立性)、PT电压并列或切换逻辑等。\n[0037] 全面支持IEC61850通讯标准，建立完备的IEC61850对象及服务，支持最多为8个客户端的同时连接；采用对象建模技术，面向设备建模和自我描述以适应应用功能的需要和发展，满足应用开放互操性要求，动态创建MMXU、XCBR、XSWI、CSWI等各种测控元件保护模型(MMXU测量一个设备的全部电气信息，提供测量死区设定、越限检测功能；XCBR、XSWI反映开关/刀闸的位置状态，并提供其动作次数的统计信息；CSWI提供增强型的SBOw控制，支持同期和互锁判断)；动态创建PDIS(各种距离保护模型)、PIOC(速断保护模型)、RDRE(数字量录波功能模型)、RADR(模拟量录波功能模型)等各种保护模型；支持SNTP网络对时；支持GOOSE发送/接收遥信、虚遥信信息，支持GOOSE发送/接收闭锁信息，同时能够详细记录GOOSE信息。\n[0038] 本发明的IED功能单元由双CPU系统构成，两系统通过高速双口RAM实现资源共享。其中一个系统采用ADI公司的BF533型号的32位DSP作为核心，完成数据采集处理、I/O输入输出处理、保护计算、保护逻辑判断、信息内部共享等功能，分别与AD模入采样接口采集模拟量；与I/O输入输出口接口实现开关量的采集及输出控制；与GPS接口实现精确对时；与RAM、FLASH存储器之间接口，实现事件报告、录波波形等数据存储；与工业总线CAN、RS485串口、RS232串口通信接口实现信息的传送、打印，同时实现系统的调试功能。\n[0039] 另一系统采用8270作为核心，并带POWERPC操作系统，通过建立完备的IEC61850对象及服务、采用对象建模技术及双网双IP或双网单IP灵活配置、网络无缝切换技术等技术，完成IEC61850通信服务、各种测控元件、保护元件模型的建模，GOOSE网信息发送/接收等，实现与整个数字化系统的信息共享。\n[0040] 建立一对多的运行模式，各个保护元件相互独立运行，分别从8270系统读取相关信息，进行逻辑计算、逻辑判断、逻辑结果处理，并向8270系统发送各自相关信息。同时各个独立的IED也可通过内部资源共享，实现相互闭锁功能。\n[0041] 附图2中各图示含意为：\n[0042] 1)模拟电流量采样MU称为 MU-CTA(Ia/Ib/Ic/I0/)[0043] 2)数字电流量采样MU称为 MU-CTD(Ia/Ib/Ic/I0/)[0044] 3)母线电压模拟量采样MU称为 MU-PTA(Ua/Ub/Uc/U0/PT状态遥信)[0045] 4)母线电压数字量采样MU称为 MU-PTD(Ua/Ub/Uc/U0/PT状态遥信)[0046] 5)YX/YK采集输出的装置称为 DIOU(智能操作箱)。