基于背板总线的站域保护控制装置设计

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1、第38卷第24期电力系统自动化Vo1．38No．242014年l2月25目AutomationofElec~icPowerSystemsDec．25，2O14DOI：10．7500／AEPS20130920001基于背板总线的站域保护控制装置设计丁毅，陈福锋，张云，余华武，兰金波(国电南京自动化股份有限公司，江苏省南京市211lOO)摘要：提出一种基于背板总线的智能变电站站域保护控制装置设计方案。设计出一种基于多点低电压差分信号的多主通信背板总线结构；基于资源配置和逻辑图分割描述装置功能协作模型，以背板总线为核心，

2、建立模件内虚拟逻辑总线、背板总线、过程总线以及广域通信网等多层次数据集交互及其控制模型。重点分析了背板总线原理、逻辑图实现及功能分割、多层次数据交互实现等问题。该方案在I10kV智能变电站站域保护控制装置设计中得到应用，可集成实现功能迁移、冗余保护、集中后备保护、安全自动控制类功能等。现场运行结果表明该设计方案的有效性和实用性。关键词：背板总线；站域保护控制；层次化保护控制；智能变电站；集中式保护；IEC61850；通信0引言置设计方案。设计出一种基于M—LVDS的多主通信背板总线结构，引入多模件提升装置通信接入和

3、IEC61850信息模型的应用以及基于以太网的数据／逻辑处理能力；多层次分析站域保护控制装置过程总线技术的成熟l】]，为多间隔信息共享以及保功能协作关系，提出基于资源配置和逻辑图分割的护、监视、控制等功能融合提供了条件，为层次化保功能协作描述模型。该方案应用于11OkV智能变护控制系统的提出创造了契机Ⅲ5]。层次化保护控电站站域保护控制装置开发，满足装置对通信及计制系统以就地间隔保护为主，站域和广域保护控制算能力的要求，同时为功能融合和优化提供支撑。为补充l_5蜘。其中站域保护控制系统在实现集中配置的后备保护时可利

4、用全站信息共享优势改进现有1站域保护控制装置功能设计继电保护算法_7；同时融合功能迁移、冗余保护、安1．1典型功能配置E全自动控制等功能]。层次化保护控制系统把继电保护系统分为3个站域保护控制系统对装置通信及计算能力提出层次：就地间隔保护、站域保护和广域保护。结新的要求口。该装置需接人全站所有间隔过程层合智能变电站应用，层次化保护控制系统见图1。智能电子设备(IED)以及其他相关间隔层IED，提供广域通信网接口，集成多种保护逻辑功能并完成l广域保护l广跳闸决策处理_8；同时为达到优化保护逻辑功能、增对侧变电站+一一

5、一一对侧变电站，一一J加装置内功能单元间协作内容目的，需灵活建立多I站域保护I站层次数据通信关系。}——-基于数字化采样的集中式保护装置已具备站域l就地间隔保护Jl就地间隔保护I保护控制装置基本功能雏形[1，基于多点低电压差ff?fflfI分信号(M—LVDS)的背板总线已在继电保护装置过十肮j程总线接入功能上得到应用口]。集中式保护缺乏圆功能单元间交互与协作。文献[13]实现了～种基于．-—土，llM—LVDS的背板总线且可进行平台化应用开发，但其单套总线非多主模式，扩展能力有限；且缺乏基于图1智能变电站层次化保

6、护控制系统示意图背板总线的装置应用功能建模描述及功能单元间协Fig．1Schematicdiagramofhierarchicalprotectionandcontrolsystemofsmartsubstation作机制。本文提出一种基于背板总线的站域保护控制装图1中站域保护控制装置属于站域层设备。层次化保护控制系统中属于一次设备的电流互感器收稿日期：2O13一O9—2O；修回日期：2014-05—29。一1O2·研制与开发·丁毅，等基于背板总线的站域保护控制装置设计(TA)和开关等通过电气信号直接连接至就地间隔

7、为基准实现整装置数据同步处理。保护装置，同时经由作为过程层设备的合并单元1．3功能协作架构(MU)和智能终端分别接人采样值(SV)网和通用背板总线在各分立模件间建立物理通信连接，面向对象变电站事件(GOOSE)网[1。。站域保护以此为基础建立模件问灵活的逻辑关系，以多层次控制装置接入过程总线与过程层设备交互，同时通数据交互为核心建立功能协作关系，实现特定应用过广域通信网与广域保护系统及其他变电站通信，功能。站域保护控制装置功能协作层次架构如图3因此该装置对外存在多层次通信连接与数据交互。所示。以l10kV智能变电站

8、站域保护控制装置为例，其功能模件典型功能配置如下。过程总线1)就地级间隔保护功能迁移，在就地级间隔保广域通信网护异常退出或检修时，替代其承担的主保护功能。2)单套配置保护的冗余保护和集中后备保护功背板总线能。图3站域保护控制装置功能协作层次架构3)安全自动控制类功能，如低频低压减载、站域Fig．3Hierarchicalcooperationarchitec