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基于iec61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化變電站故障反演和通信反演方法

文檔序號(hào):7329818閱讀:459來源:國知局
專利名稱:基于iec61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化變電站故障反演和通信反演方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及國際標(biāo)準(zhǔn)《變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)》中IEC61850的面向通用對象的變 電站事件(GOOSE)和通過IS0/IEC802. 3傳輸?shù)牟蓸訙y量值(SMV)在變電站繼電保護(hù)的應(yīng) 用,具體地說是一種基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化變電站故障反演和通信反演方法。
背景技術(shù)
IEC61850標(biāo)準(zhǔn)是國際電工委員會(huì)TC57工作組針對解決變電站自動(dòng)化系統(tǒng)面臨的 互操作性問題最新制定的《變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)》系列標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)得到國內(nèi)外大部分 主流廠家的支持,成為全球在變電站自動(dòng)化領(lǐng)域唯一統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化變電站內(nèi)的跳合閘信息是通過面向通用對象的變 電站事件GOOSE報(bào)文來傳送的,而電流和電壓的采樣測量值數(shù)據(jù)是由一次設(shè)備經(jīng)過光CT/ PT的轉(zhuǎn)換,通過站內(nèi)的合并單元產(chǎn)生采樣測量值SMV數(shù)據(jù)。GOOSE事件和SMV數(shù)據(jù)共同存 在于數(shù)字化變電站的過程層。當(dāng)數(shù)字化變電站產(chǎn)生故障時(shí),過程層合并單元的采樣測量值 SMV會(huì)發(fā)生暫態(tài)變化,站內(nèi)的保護(hù)設(shè)備和智能操作箱在接收到SMV數(shù)據(jù)后,根據(jù)自己內(nèi)部 的動(dòng)作邏輯,判斷是否產(chǎn)生故障事件并出現(xiàn)跳閘,如果產(chǎn)生跳閘事件,則會(huì)在過程層發(fā)出面 向通用對象的變電站事件GOOSE信息。而這些發(fā)生故障時(shí)產(chǎn)生的GOOSE信息和SMV數(shù)據(jù), 都被過程層的數(shù)字化故障錄波器所截獲、存儲(chǔ)并生成符合IEEE Std C37. 111-1999標(biāo)準(zhǔn)的 Comtrade錄波文件。。變電站經(jīng)常會(huì)發(fā)生保護(hù)設(shè)備動(dòng)作的情況,保護(hù)設(shè)備之間都是通過網(wǎng)絡(luò) 通信相互關(guān)聯(lián),因此很多故障會(huì)引起一系列保護(hù)設(shè)備的連鎖反應(yīng),這些復(fù)雜電網(wǎng)事故對于 電力工程師的技術(shù)分析工作產(chǎn)生了相當(dāng)大的難度。當(dāng)工程技術(shù)人員進(jìn)行復(fù)雜事故跳間分析 工作時(shí),迫切需要一種特定的調(diào)試工具和方法,重新讀取和解析Comtrade錄波文件,并且 運(yùn)用高精度時(shí)間控制的通信端口,將電網(wǎng)異常時(shí)的SMV測量數(shù)據(jù)和GOOSE跳閘信息回放出 來,從而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)故障的定性分析和暫態(tài)數(shù)據(jù)的定量分析?;贗EC61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化變電站內(nèi)基本都配有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)記錄設(shè)備。這些網(wǎng)絡(luò) 數(shù)據(jù)記錄設(shè)備都是按照時(shí)間的順序?qū)νㄐ艛?shù)據(jù)進(jìn)行記錄,記錄的數(shù)據(jù)類型沒有限制,并按 照固定格式存儲(chǔ)和生成記錄文件。這些網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)記錄設(shè)備只負(fù)責(zé)原始通信報(bào)文的截獲和存 儲(chǔ),并不具備通信反演的功能。當(dāng)數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能異常情況時(shí),電力 工程師在進(jìn)行現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)分析工作的同時(shí),迫切需要一種特定的調(diào)試工具和方法,重新 讀取和解析網(wǎng)絡(luò)報(bào)文記錄文件,并且運(yùn)用高精度時(shí)間控制的通信端口,將網(wǎng)絡(luò)異常時(shí)的所 有通信報(bào)文按照原有記錄時(shí)間刻度回放出來,從而為網(wǎng)絡(luò)故障點(diǎn)的定位分析和判斷提供依 據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷,提供一種基于 IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化變電站故障反演和通信反演方法,以有效解決數(shù)字化變電站發(fā)生故障時(shí)的數(shù)據(jù)值和數(shù)據(jù)通信過程的還原問題。為此,本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下。1.基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化變電站的故障反演。為了重現(xiàn)數(shù)字化變電站故障時(shí)的數(shù)據(jù)信息,本發(fā)明提出了一種反演故障的方法 通過對數(shù)字化故障錄波其產(chǎn)生的Comtrade文件進(jìn)行分析,按照其錄波的頻率(如果4000點(diǎn) /秒的采集頻率,那么錄波器每250us記錄一次數(shù)據(jù)),將每個(gè)記錄時(shí)間點(diǎn)上采集的數(shù)據(jù)重 新發(fā)出去,從而起到反演故障數(shù)據(jù)的效果。數(shù)字化故障錄波器記錄的SMV數(shù)據(jù)都是取自站內(nèi)多個(gè)合并單元,而GOOSE數(shù)據(jù)則 是取自多個(gè)保護(hù)設(shè)備和智能操作箱。所以在分析錄波器的Comtrade文件的之前,必須將 Comtrade文件內(nèi)的數(shù)據(jù)與生成該數(shù)據(jù)的設(shè)備相對應(yīng),這樣才能正確有效的反演故障。而設(shè) 備的信息參數(shù)可以通過導(dǎo)入IED特定的配置(configured IED description,CID)文件來獲取。2.基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化變電站的通信反演。記錄文件中包含兩個(gè)部分,一部分是數(shù)據(jù)報(bào)文頭,另一部分則是記錄的實(shí)際數(shù)據(jù) 報(bào)文。通過對數(shù)據(jù)報(bào)文頭的解析,可以獲取記錄設(shè)備捕捉到該報(bào)文的時(shí)間標(biāo)記、實(shí)際報(bào)文長 度和記錄的通道號(hào),通過對報(bào)文頭的分析,可以確定后面實(shí)際記錄的報(bào)文,應(yīng)該以什么時(shí)間 點(diǎn),從哪一個(gè)發(fā)送口發(fā)送。為了重現(xiàn)數(shù)字化變電站的通信過程,本發(fā)明提出了一種反演通信 的方法通過站內(nèi)記錄設(shè)備產(chǎn)生的記錄文件的分析,按照記錄文件中每條數(shù)據(jù)的記錄時(shí)間 相對順序,進(jìn)行還原發(fā)送,則可以實(shí)現(xiàn)對通信過程的反演。網(wǎng)絡(luò)報(bào)文的高精度同步發(fā)送方法為通過同步發(fā)送模塊接收外部B碼時(shí)鐘,對B碼 進(jìn)行硬解碼得到絕對時(shí)間并產(chǎn)生秒脈沖信號(hào),利用解碼后的絕對時(shí)間對同步發(fā)送模塊進(jìn)行 時(shí)鐘同步,利用解碼產(chǎn)生的秒脈沖與自身晶振的頻率,實(shí)時(shí)對同步發(fā)送模塊進(jìn)行頻率同步。 當(dāng)啟動(dòng)仿真發(fā)送以后,同步發(fā)送模塊交替讀取兩片緩存中的數(shù)據(jù),按照每幀報(bào)文標(biāo)定的發(fā) 送時(shí)間,根據(jù)同步后的頻率計(jì)數(shù)對該報(bào)文進(jìn)行發(fā)送。同步發(fā)送模塊物理接口支持多路電口 或光口,由硬件PHY和Altera公司的以太網(wǎng)控制器IP (知識(shí)產(chǎn)權(quán)核)實(shí)現(xiàn)了多路網(wǎng)絡(luò)單向 發(fā)送,在以太網(wǎng)控制器IP核上鎖定工作方式為只發(fā)送,從而保證了整個(gè)模塊工作時(shí)不會(huì)受 到所發(fā)送的物理網(wǎng)絡(luò)的干擾。FPGA是一類高集成度的可編程邏輯器件,為現(xiàn)場可編程邏輯門陣列,F(xiàn)PGA結(jié)合了 微電子技術(shù)、電路技術(shù)、EDA技術(shù),它是作為專用集成電路(ASIC)領(lǐng)域中的一種半定制電路 而出現(xiàn)的,既解決了定制電路的不足,又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點(diǎn)。FPGA 的使用非常靈活,同一片F(xiàn)PGA通過不同的編程數(shù)據(jù)可以產(chǎn)生不同的電路功能。FPGA在通 信、數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡(luò)、儀器、工業(yè)控制、軍事和航空航天等眾多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。IP核(IP Core)是具有特定電路功能的硬件描述語言程序,可較方便地進(jìn)行修改和定制,以提高設(shè)計(jì) 效率,用戶可以綜合出正確的門電路級網(wǎng)表,并可以進(jìn)行后續(xù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),根據(jù)各種不同的半 導(dǎo)體工藝,設(shè)計(jì)成具有不同性能的器件。本發(fā)明通過簡單的方式實(shí)現(xiàn)了故障反演和通信反演,其中故障反演有效的解決了 數(shù)字化變電站發(fā)生故障時(shí)的數(shù)據(jù)值的還原問題,而通信反演則有效的解決了數(shù)字化變電站 發(fā)生故障時(shí)的數(shù)據(jù)通信過程的還原問題,兩者相結(jié)合為幫助變電站工作人員查明故障產(chǎn)生 的原因起到很好的輔助效果。
下面結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。


圖1為本發(fā)明數(shù)字化變電站故障反演的流程圖。圖2為本發(fā)明數(shù)字化變電站通信反演的流程圖。
具體實(shí)施例方式數(shù)字化變電站故障反演的具體步驟如下。1)在指定的發(fā)送端口上,導(dǎo)入一個(gè)或多個(gè)合并單元的CID文件。2)在指定的發(fā)送端口上,導(dǎo)入一個(gè)或多個(gè)保護(hù)設(shè)備或智能操作箱的CID文件。3)導(dǎo)入數(shù)字化故障錄波器生成的Comtrade的cfg文件。4) 將CID文件中的SMV和GOOSE數(shù)據(jù),與Comtrade文件中的SMV和GOOSE數(shù)據(jù) 進(jìn)行匹配。5) 從Comtrade的dat文件中取出數(shù)據(jù),并根據(jù)映射關(guān)系,填入SMV和GOOSE報(bào) 文中。6)根據(jù)Comtrade的記錄頻率為每幀報(bào)文打時(shí)標(biāo),并組織一秒種的數(shù)據(jù)。7)驅(qū)動(dòng)FPGA,按照標(biāo)定的時(shí)標(biāo)進(jìn)行同步發(fā)送。數(shù)字化變電站通信反演的具體步驟如下。1) 導(dǎo)入記錄文件。2)分析記錄文件的數(shù)據(jù)格式;。3)根據(jù)每條數(shù)據(jù)記錄的相對時(shí)間,為每幀準(zhǔn)備發(fā)送的數(shù)據(jù)打上時(shí)標(biāo),準(zhǔn)備1秒鐘 的數(shù)據(jù),并存入端口的發(fā)送緩沖中。驅(qū)動(dòng)FPGA,按照數(shù)據(jù)記錄時(shí)間的相對順序進(jìn)行同步發(fā)送。
權(quán)利要求
1.基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化變電站故障反演和通信反演方法,其特征在于所述的 故障反演方法如下通過對數(shù)字化故障錄波器生成的Comtrade錄波文件進(jìn)行分析,按照其 錄波的頻率,將每個(gè)記錄時(shí)間點(diǎn)上采集的數(shù)據(jù)重新發(fā)出去,從而實(shí)現(xiàn)故障數(shù)據(jù)的反演;所述的通信反演方法如下通過對站內(nèi)記錄設(shè)備產(chǎn)生的記錄文件的分析,按照記錄文 件中每條數(shù)據(jù)的記錄時(shí)間相對順序,進(jìn)行還原發(fā)送,從而實(shí)現(xiàn)對通信過程的反演。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化變電站故障反演和通信反演方 法,其特征在于所述故障反演方法的具體步驟如下1)在指定的發(fā)送端口上,導(dǎo)入一個(gè)或多個(gè)合并單元的CID文件;2)在指定的發(fā)送端口上,導(dǎo)入一個(gè)或多個(gè)保護(hù)設(shè)備或智能操作箱的CID文件;3)導(dǎo)入數(shù)字化故障錄波器生成的Comtrade的cfg文件;4)將CID文件中的SMV和GOOSE數(shù)據(jù)與Comtrade文件中的SMV和GOOSE數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配;5)從Comtrade的dat文件中取出數(shù)據(jù),并根據(jù)映射關(guān)系,填入SMV和GOOSE報(bào)文中;6)根據(jù)Comtrade的記錄頻率為每幀報(bào)文打時(shí)標(biāo),并組織一秒種的數(shù)據(jù);7)驅(qū)動(dòng)FPGA,按照標(biāo)定的時(shí)標(biāo)進(jìn)行同步發(fā)送,即進(jìn)行故障反演。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化變電站故障反演和通信反演方 法,其特征在于所述通信反演方法的具體步驟如下1)導(dǎo)入記錄文件;2)分析記錄文件的數(shù)據(jù)格式;3)根據(jù)每條數(shù)據(jù)記錄的相對時(shí)間,為每幀準(zhǔn)備發(fā)送的數(shù)據(jù)打上時(shí)標(biāo),準(zhǔn)備1秒鐘的數(shù) 據(jù),并存入端口的發(fā)送緩沖中;4)驅(qū)動(dòng)FPGA,按照數(shù)據(jù)記錄時(shí)間的相對順序進(jìn)行同步發(fā)送,即進(jìn)行通信反演。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化變電站故障反演和通信反 演方法,其特征在于所述同步發(fā)送的具體步驟如下通過同步發(fā)送模塊接收外部B碼時(shí)鐘, 對B碼進(jìn)行硬解碼得到絕對時(shí)間并產(chǎn)生秒脈沖信號(hào),利用解碼后的絕對時(shí)間對同步發(fā)送模 塊進(jìn)行時(shí)鐘同步;利用解碼產(chǎn)生的秒脈沖信號(hào)與自身晶振的頻率,實(shí)時(shí)對同步發(fā)送模塊進(jìn) 行頻率同步。
全文摘要
目前基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化變電站內(nèi)基本都配有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)記錄設(shè)備,這些網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)記錄設(shè)備只負(fù)責(zé)原始通信報(bào)文的截獲和存儲(chǔ),并不具備通信反演的功能。本發(fā)明公開了一種基于IEC61850的數(shù)字化變電站故障反演和通信反演方法,通過對數(shù)字化故障錄波器生成的Comtrade錄波文件進(jìn)行分析,按照其錄波的頻率,將每個(gè)記錄時(shí)間點(diǎn)上采集的數(shù)據(jù)重新發(fā)出去,實(shí)現(xiàn)故障數(shù)據(jù)的反演;通過對站內(nèi)記錄設(shè)備產(chǎn)生的記錄文件的分析,按照記錄文件中每條數(shù)據(jù)的記錄時(shí)間相對順序,進(jìn)行還原發(fā)送,從而實(shí)現(xiàn)對通信過程的反演。本發(fā)明通過簡單的方式實(shí)現(xiàn)了故障反演和通信反演,兩者相結(jié)合為幫助變電站工作人員查明故障產(chǎn)生的原因起到很好的輔助效果。
文檔編號(hào)H02J13/00GK102064614SQ20111000923
公開日2011年5月18日 申請日期2011年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月18日
發(fā)明者劉恢, 吳俊 , 汪彥, 王松, 程華明, 胡永春, 阮黎翔, 陸承宇, 陶小平, 黃曉明 申請人:南京拓為電力科技發(fā)展有限公司, 浙江省電力試驗(yàn)研究院
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