用于数字化变电站的继保测试仪研究

1、用于数字化变电站的继保测试仪研究 用于数字化变电站的继保测试仪研讨摘要：数字化变电站的继电维护是基于光纤以太网停止通讯，传统测试仪的模仿量传输不再契合数字化的特性。文章针对新继保测试仪的数字化通讯，剖析其通讯局部的硬件构造，研讨测试仪应用IEC61850 的SV、GOOSE 报文停止继保测试的过程。最后简单讨论了数字化变电站中的继保测试仪将来可能的开展方向。关键词： 电力系统；继电维护测试仪；数字化变电站；EC61850；SV；GOOSE0 引言数字化变电站是由十分规互感器、智能化开关等一次设备和网络化二次设备分层构建，基于IEC61850 通讯标准，可完成站内智能电子设备间信息共享和互操作的

2、电站1。其中的继电维护变成了数字式的：互感器、开关与维护安装的衔接，依赖稳定性和抗电磁干扰才能极好的光纤；网络化的通讯系统，减少一二次设备间的接线，降低本钱，进步了牢靠性；IEC61850 对设备数据模型统一建模，便当信息共享，完成设备间互操作2。面对数字化继电维护，作为保证电网平安牢靠运转的重要测试工具-继保测试仪需求改动，才干顺应数字化变电站测试工作的请求。鉴于目前的突出问题在于测试仪与继保设备的通讯衔接，本文重点研讨了用于数字化变电站的继保测试仪的数字化通讯。先引见数字化变电站继保的通讯方式和测试仪的通讯请求，然后研讨测试仪通讯局部的硬件模块、各通讯功用的详细完成，最后简单讨论测试仪将来

3、可能的开展方向。1 数字式继电维护的通讯和测试仪的功用请求依照IEC61850的描绘，数字化变电站分为三层：站控层、距离层、过程层3。完成继保功用的主要设备散布在距离层和过程层，设备间的通讯依赖于网络总线。（1） 距离层与过程层的通讯：兼并单元中将几路十分规互感器所丈量的系统电气数据送入过程总线。继保得到后剖析判别，把动作出口状态，广播到总线。智能操作单元接纳状态信息，予以剖析，执行相应的动作。（2） 距离层间的通讯：数字化变电站没有继保管理机2，同一距离内的设备，应用统一信息模型和数据交流方式，完成信息共享，互相操作，例如联闭锁、后备维护等功用。继保设备的通讯基于两类报文：包含丈量数据的采样

4、值（SV）报文和包含动作、状态信息的GOOSE 报文。报文的特性是：在ISO 七层模型里，信息数据经表示层的ASN.1 编码后，直接到链路层，添加虚拟以太网标志、以太网类型、MAC 地址等信息，由物理层的100Base-FX 光纤传输。而通讯性能请求从发送方应用层开端，最后抵达接纳方应用层的时间，即传输时延不超越4mS3。整个通讯过程强调实时高速、稳定牢靠。目前数字化变电站的SV、GOOSE 是分网通讯4。测试安装要经过恰当接口连入网络或继保设备；模仿兼并单元一周期发送80 个实验SV报文5；收取、解析被测安装发出的GOOSE报文。测试仪还应能发送GOOSE 报文，校验联闭锁、后备维护等互操作

5、功用6。2 测试仪通讯局部的设计2.1 硬件构造测试仪沿用传统形式，分上位机电脑和下位机两局部。上位机完成实验数据的计算、通讯参数设定、测试结果剖析、报告等操作；下位机完成发送、接纳、解析报文等一系列实时工作。数字式继保安装不再支持模仿信号，所以专用于数字化变电站的继保测试仪能够去除D/A 转换、线性放大和开关量出入电路，只增加了几路以太网控制芯片和光纤接口电路。这使得该类测试仪的体积和重量大幅减少，易于携带。DSP 作为中心处置芯片，担任与上位机通讯，数据处置和通讯控制。上位机通讯包括读取要发送的SV、GOOSE 数据，返回继保的动作时间和动作状况。数据处置包括为要发送的SV、GOOSE 内

6、容补充数据值；同时将继保发出的GOOSE 停止解析处置，将结果交给上位机。通讯控制是依据类型将发送数据交给网络控制器，并及时读取U2 提供的报文。SV和GOOSE 报文长度在2kbit 左右，请求的最高时间精度是250霺，而目前测试仪DSP 的指令周期到达几个nS7，所以现有测试仪的数据处置才能可满足数字式通讯的请求。2.2 通讯功用的完成测试仪数字通讯的三个功用是实验数据的SV 发送、互操作测试的GOOSE 发送和对被测安装的GOOSE 解析。由于测试要发送的SV 和GOOSE 报文内容肯定、次第和各数据的位置根本固定，所以能够在上位机预先对数据停止ANS.1 编码。需下位机填充的局部实时数

7、据，先用替代。更新数据后，并不需再次编码，可直接发送。接纳到的GOOSE可依据ANS.1 的TLV（标志，长度，值）构造，构建数据构造体和可灵敏调整的模板8，动态分配内存，进步解析效率。2.2.1 SV 发送上位机完成暂态计算后，结果需转为二进制，61850 用户组织标准了维护用的SV5：每相电压或电流值为32 位，最高位代表正负，最低位代表100mV 或1mA。分离数据的质量，按A、B、C 到零序先电流后电压的次第组成SV 的数据集，然后补充SV 所需的其他数据。按 ANS.1 的BER 规则表示SV 数据后，送入下位机。由DSP 填写SV的发送计数值，添加虚拟局域网、数据传输优先级和以太网

8、类型等信息，经以太网控制芯片添加MAC 地址和尾部的校验码，就构成了完好的SV 报文，由DSP 定时控制发送。2.2.2 GOOSE 发送依据被测设备的GOOSE 模型，设定各状态位，构成数据集，聚集其他GOOSE 数据值，经表示层编码后，送入下位机。DSP 在报文固定位置添加发送时辰、报文计数值和局部链路层信息后，经以太网芯片送到给GOOSE 网。GOOSE 的发送需依照规范阐明的传输时间机制停止3，不像SV 等距离发送。稳态时一周波发送一次，当发觉毛病发作，立刻发送新报文，然后短时内反复发送，直至获知稳定后，加长时间距离重传。注： T0-稳定条件（长时间无时间）下重传；（T0）-稳定条件下

9、的重传可能被事情缩短；T1-事情发作后，最短的传输时间；T2 ，T3-直到取得稳定条件的重传时间2.2.3 GOOSE 过滤与解析GOOSE 的过滤分两次停止，在以太网控制芯片，依据报文目的地址停止过滤；DSP 读取报文的以太网类型值，核对是不是0x88B8，以肯定是GOOSE 报文。应用数据构造体和灵敏调整的模板，动态解析报文，能够便当的读取GOOSE 内容数值，还能够比照前一帧的内容。两者分歧则更新内容，不分歧则认定继保发作动作，中止发送报文。重合闸或后备维护测试的状况例外，需等到发作第二次动作才完毕测试。测试仪最关怀的是被测设备能否正确动作和动作时间。例如解码后得的数据集是0,0,1,0

10、,0 ，分离被测设备的GOOSE 输出配置单，才干晓得是线路的C 相跳闸与传统模仿量测试不同，用测试仪接纳到最后一帧GOOSE 报文的时辰和发送第一帧代表毛病值SV 的时辰相减，再扣除SV、GOOSE 传输时延，才是继保的动作时间。时延经过本地接纳报文的时辰减去报文内含的发送时辰值得到。设SV、GOOSE 时延相等，有T动作=T2-T0-2(T2-T1=2T1-T2-T0 (1式中，T0 为测试仪发送第一帧毛病SV 的时辰，T1 为表示动作的GOOSE 报文内含时辰，T2 为测试仪接纳最后一帧GOOSE 的时辰。3 测试仪将来可能的开展方向十分规互感器处理了磁饱和、铁磁谐振等传统电磁互感器的固

11、有问题，大大改良了暂态丈量效果，提供更多且精确的非工频量信息，进步基于差动原理维护的速动性和灵活性，推进暂态维护等新原理的开展 10。智能型断路器按电压波形、合闸角度准确控制跳合闸，降低瞬时过电压的幅值和暂态影响11。这请求测试仪的暂态计算修正互感器和断路器的模型，提升计算精准度，注重工频重量外的其他信息。继电维护测试仪作为继保功用和性能的裁判员，提供更精准，更接近电力系统真实状况的实验数据，可促进继电维护的开展。IEC 61850 请求继保安装依照统一办法停止数据建模，用同一方式共享信息，互相操作。继保测试仪可照此方式读取继保内部信息，包括定值参数，动作特性等信息，停止编辑、切换定值等功用，

12、进步测试自动化程度。这意味着对继电维护的功用测试由黑匣子测试开展到内部信息的测试，是继保测试将来开展的一个方向。4 结论数字化变电站的继电维护改动了通讯方式，测试仪需求提供光纤接口与继保设备相连，发送出SV、GOOSE，接纳解析设备的GOOSE 才干完成测试工作。硬件剖析晓得现有测试仪的数据处置才能可满足数字化通讯。应用报文ANS.1 编码的特性，对发送数据停止预处置，可进步通讯效率。基于网络通讯的测试，较以前增加了GOOSE 配置和传输时延的问题。而数字化变电站技术也给测试仪的暂态计算和测试自动化提供了将来可能的开展方向。更多理工论文就在科技论文网参考文献1 丁书文，史志鸿. 数字化变电站的

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