一种基于独立组网结构的智能变电站系统架构

技术领域

本发明属于电力系统自动化领域，具体涉及一种基于独立组网结构的智能变电站系统架构。

背景技术

近年来电力系统智能化变电站技术发展迅速，国家电网公司逐步形成了以IEC61850标准化网络通信为基础，保护、控制、自动化监控信息高度共享的系统架构，具体如图1所示。

但是现行的智能变电站在运行中也发现了一些问题：

(1)高度集成的过程层网络，采用双单网的模式，虽然保证了双重化设备网络的相互独立性，但每套设备只接入了一个网络，没有冗余后备，可靠性不高。

(2)智能变电站过程层网络中，交换机作为信息枢纽，接入了各类二次设备，数据流量大、牵涉范围广，故障时会同时影响测控、保护和安全自动装置等所有相关的二次设备。

(3)二次设备的信息采集与控制都经过合并单元、智能终端处理，合并单元智能终端故障将直接影响保护监控系统的可靠性。特别是母差失灵保护作为线路保护的后备，采样源头却是同一个二次绕组，同一个合并单元数据，对保护的可靠性影响较大。

所以，如何优化智能变电站二次设备网络架构，提升保护及自动化系统的运行可靠性是目前需要解决的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种基于独立组网结构的智能变电站系统架构，将现行的过程层网络划分为相互独立的保护专网与自动化专网，能够有效降低合并单元智能终端故障对二次系统的影响，提高二次系统的运行可靠性。

为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种基于独立组网结构的智能变电站系统架构，包括：

分立设置的保护专网和自动化专网，所述保护专网为双网冗余结构，所述自动化专网为单网结构；

若干个单间隔保护设备，各单间隔保护设备分别与保护专网中的冗余双网相连；

若干个跨间隔保护设备和第一智能组件，各跨间隔保护设备和第一智能组件分别与保护专网中的冗余双网相连，所述第一智能组件用于传输对应跨间隔保护设备的采样、信号及控制命令；

测控设备和第二智能组件，所述测控设备和第二智能组件分别与所述自动化专网相连，所述第二智能组件用于传输测控设备相关的采样、信号、控制及闭锁命令。

可选地，若存在双重化配置的单间隔保护设备、跨间隔保护设备、第一智能组件，则该双重化配置设备分别接入不同的保护专网。

可选地，所述第一智能组件通过光纤与所述保护专网中的冗余双网相连。

可选地，所述第二智能组件通过光纤与所述自动化专网相连。

可选地，所述单间隔保护设备为线路保护设备或母联保护设备。

可选地，所述跨间隔保护设备为母线保护设备、主变保护设备或故障录波设备。

可选地，所述的一种基于独立组网结构的智能变电站系统架构，还包括计量设备、同步相量测量设备和自动化设备，所述计量设备、同步相量测量设备、自动化设备均与所述自动化专网相连。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明将现行的过程层网络划分为相互独立的保护专网与自动化专网，采用独立的设备完成保护类设备与自动化类设备的数据采集及控制，避免了以往智能变电站所有二次设备的采集控制都经过合并单元智能终端的方式，减少对合并单元智能终端的依赖性，提高了二次系统的运行可靠性。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：

图1是现行智能化变电站典型系统架构

图2是本发明保护类设备保护专网架构示意图；

图3是本发明自动化类设备自动化专网架构示意图；

图4是本发明基于独立组网结构的智能变电站系统架构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

为了优化智能变电站二次设备网络架构，提升保护及自动化系统的运行可靠性，本发明提出将现行的过程层网络划分为相互独立的保护专网与自动化专网，采用独立的设备完成保护类设备与自动化类设备的数据采集及控制，避免了以往智能变电站所有二次设备的采集控制都经过合并单元智能终端的方式，减少对合并单元智能终端的依赖性，提高了二次系统的运行可靠性。

如图2-4所示，一种基于独立组网结构的智能变电站系统架构，包括：

分立设置的保护专网和自动化专网，即所述保护专网和自动化专网之间无任何联系，所述保护专网为双网冗余结构，所述自动化专网为单网结构；

若干个单间隔保护设备，各单间隔保护设备分别与保护专网中的冗余双网相连，即每台单间隔保护设备都同时接入同一冗余双网；若存在双重化配置的单间隔保护设备，则该双重化配置的单间隔保护设备分别接入不同的冗余双网；

若干个跨间隔保护设备和第一智能组件，各跨间隔保护设备和第一智能组件分别与保护专网中的冗余双网相连，所述第一智能组件用于传输对应跨间隔保护设备的采样、信号及控制命令，即保护专网只接入保护、录波、保护类设备专用的智能组件；若存在双重化配置的跨间隔保护设备和第一智能组件，则该双重化配置的跨间隔保护设备和第一智能组件分别接入不同的冗余双网；

测控设备和第二智能组件，所述测控设备和第二智能组件分别与所述自动化专网相连，所述第二智能组件用于传输测控设备相关的采样、信号、控制及闭锁命令；

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述第一智能组件通过光纤与所述保护专网中的冗余双网相连，所述第一智能组件还通过电缆与一次设备配合；所述第二智能组件通过光纤与所述自动化专网相连，所述第二智能组件还通过电缆与一次设备配合。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述单间隔保护设备为线路保护设备或母联保护设备；所述跨间隔保护设备为母线保护设备、主变保护设备、故障录波设备；所述的一种基于独立组网结构的智能变电站系统架构，还包括计量设备、同步相量测量设备和自动化设备，所述计量设备、同步相量测量设备、自动化设备与所述自动化专网相连。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，若存在双重化配置的单间隔保护设备或跨间隔保护设备，则该双重化配置的单间隔保护设备或跨间隔保护设备分别接入不同的保护专网。比如，双重化配置的保护设备、第一智能组件分为A、B两套，对应的保护专网为A1/A2，B1/B2。保护专网A网和B网都冗余配置，A套保护设备及对应的第一智能组件接入保护专网A1/A2，B套保护及对应的第一智能组件接入保护专网B1/B2，确保任何一台设备都接入冗余的网络，保证网络回路的可靠性。保护专网A1/A2与B1/B2间没有任何联系，确保了A/B双重化的设备回路的完全独立。

如图2和4所示为保护专网系统架构，单间隔保护设备直接采用电缆与一次设备配合，譬如线路保护设备；保护类设备专用的第一智能组件只传输跨间隔保护类设备的采样、信号及控制命令，与单间隔保护设备的采样、信号及控制采用不同的设备及回路实现，所述第一智能组件通过电缆与一次设备配合，通过光纤接入保护专网；譬如跨间隔的母线保护采样、信号及控制通过对应各间隔第一的智能组件实现，而单间隔线路保护直接通过电缆连接一次设备进行采样、信号及控制，跨间隔的母线保护与单间隔的线路保护的采样、信号、控制采用不同的回路，以确保互不影响。提高保护系统的可靠性。

如图3和4所示自动化专网系统架构，自动化专网只接入测控设备、计量设备、同步相量测量设备及自动化类设备专用的第二智能组件。自动化专网为单网设计，所有设备都接入同一网络；自动化类设备专用的第二智能组件只传输自动化类设备相关的采样、信号及控制、闭锁命令，第二智能组件通过电缆与一次设备配合，通过光纤接入自动化专网。自动化类设备专用的第二智能组件与保护类设备专用的第一智能组件采用不同设备，接入不同的网络，以保证保护、自动化两类设备数据采集、执行、网络的独立性。

如图4所示基于独立组网结构的智能变电站系统架构，自动化系统与保护系统完全独立，模拟采样、信号采集、命令控制、网络回路、智能组件设置无任何联系。保护专网配合双重化保护需求采用双重化冗余配置，自动化专网配合单重化配置的自动化设备采用单网配置。单间隔保护采用电缆直接与一次设备配合，智能组件采用电缆与一次设备配合，确保数据源头的独立可靠性；跨间隔类保护设备及自动化设备通过保护专网、自动化专网与对应的智能组件配合，实现数据的共享。本发明的智能变电站系统架构，通过独立组网结构实现了保护、自动化设备的区分，单间隔保护与跨间隔保护的区别，在提升可靠性的同时，实现二次设备网络的共享性。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。