（电力系统及其自动化专业论文）基于互联信息的站域保护方案研究.pdf

嗣网电力科学研究院硕士学位论文 二次电缆，降低了二次电缆之间的电磁干扰；重合闸、非全相保护等原来针对线路断路器装设的保 护均具备了实现双重化的条件。 在对不对称故障分析的基础上提出了一种利用多端信息的闭锁式负序电势差原理的变压器后备 保护方案，实现了不对称故障的变压器后备保护和中低压母线不对称故障保护的快速化，并对相关 问题进行了说明。 关键词：互联信息站域保护方案研究基于突变量阻抗原理的差动 i i a b s t r a c t a b s t r a c t t h ed i s p e r s e dc o m p o n e n tp r o t e c t i o ni sw i d e l ye m p l o y e di np r e s e n ts u b s t a t i o np r o t e c t i o nc o n f i g u r a t i o n b e c a u s et r a d i t i o n a lp r o t e c t i o nd u et op ch a r d w a r er e l i a b i l i t y 、s p e e d 、m e m o 呵r e s o u r c e sc o n s t r a i n t sa n d s y s t e mm a i n t a i n a b i l i t yd i f f i c u l tc o n s t r a i n t s , b u ti t sa p p l i c a t i o ni n f o r m a t i o ni sl i m i t e d s oi no r d e rt om e e t t h ef o u rr e q u i r e m e n t so fp o w e rs y s t e mp r o t e c t i o n ，i to f t e nr e q u i r e sm u l t i p l ed e v i c e st ow o r kt o g e t h e ra n d c o m e sa c r o s sas e r i e so fp r o b l e m s ，s u c ha sv a l u es e t t i n gd i f f i c u l t l y 、t h ed e l a yo fb a c k u pp r o t e c t i o ni st o o l o n gw h e n t h em a i np r o t e c t i o nr e f u s e dt oa c t 、t h en u m b e ro fc ta n dp ti st ol a r g ea n dc o r r e s p o n d i n gc a b l e s a r es p e n tt o om a n y 、t h ep r o t e c t i o np r o p e r t i e sa l ea f f e c t e db yl i m i t e di n f o r m a t i o na n dp r o t e c t i o nc r i t e r i o ni s t o oc o m p l e x 、t o om a n yd e v i c e s 、c o m p l e xs y s t e mi n c r e a s e st h ed i f f i c u l t yo fm a i n t e n a n c ea n dl e a d st oh i ：g h p r i c e t h i sp a p e ra n a l y s i sr e l a yp r o t e c t i o ni n f o r m a t i o n ss o u r c e s 、p r o c e s s i n g 、c o n s u m p t i o n 、t y p ea n d e x t r a c t i o n 、t r a n s m i s s i o nw i t h i nas u b s t a t i o nf r o mt h ep e r s p e c t i v eo fi n f o r m a t i o nt h e o r yb a s e do nt h en e w t e c h n o l o g i e s se m e 唱e n c ea n dd e v e l o p m e n t , s u c ha se l e c t r o n i ct r a n s f o r m e r s ，i n t e l l i g e n tc i r c u i tb r e a k e r , h i 曲- s p e e de t h e r n e t ，i e c 6 18 5 0 t h en e wr e l a yp r o t e c t i o ns c h e m ei nas u b s t a t i o nb a s e do nc o a d j a c e n t i n f o r m a t i o ni sp r o p o s e dl a t e l y t h i sp a p e ra l s os t u d i e saf e ws p e c i f i cp r o t e c t i o np r o g r a mb a s e do n c o a d j a c e n ti n f o r m a t i o n t h ec o n t e n t so ft h i sp a p e ra sf o l l o w s ： t h er e l a yp r o t e c t i o no r i g i ni n f o r m a t i o nw i t h i nas u b s t a t i o ni n c l u d e sa l lr e l a t e da v a i l a b l ei n f o r m a t i o n o ft h ep r i m a r ys y s t e ma n dt h es e c o n ds y s t e m t h ed i r e c tc o n s u m e r so fr e l a yp r o t e c t i o ni n f o r m a t i o ni st h e c i r c u i tb r e a k e r t h er e l a yp r o t e c t i o nd e v i c e ss e t sp r o t e c t i o ni n f o r m a t i o ns o u s e s 、p r o c e s s i n ga n d c o n s u m p t i o ni n o n ed e v i c e t h ep r o t e c t e da r e a sw h i c hd i v i d e db ys u b s t a t i o np r o t e c t i o ni n f o r m a t i o n s s o u r c e s 、p r o c e s s i n g 、c o n s u m p t i o nc a nb ei d e n t i f i e ds e p a r a t e l y t h et h r e er e g i o n a lc o i n c i d e n c ei st h ei d e a l s t a t eo fe x i s t e n c e ，o t h e r w i s et h e r ei sad i e da r e a , w h i c hn e e d sc tc r o s s - c o n f i g u r a t i o nt oe n s u r et h er a p i d r e m o v a lo ff a u l t f i n a l l y , t h ec o o r d i n a t i o nb e t w e e na d j a c e n tr e g i o n sa r ea n a l y z e d ，a n dt h es p e c i f i c m e a s u r e st oe l i m i n a t et h ed i e da r e aw h i c hc a u s e db yi n f o r m a t i o ns o u r c e s 、c o n s u m p t i o n 、p r o c e s s i n ga r e s u m m a r i z e d f r o mt h ev i e wo ft h er a p i dr e m o v a lo ft h ef a u l ta n da c c u r a t ef a u l tl o c a t i o nl o c a t i o na n dp r e p a r a t i o n t h et y p eo fr e l a yp r o t e c t i o ni n f o r m a t i o nw i t h i nas u b s t a t i o ni n c l u d e st i m e ，、s p a c ea n df a u l tt y p e c o r r e s p o n d i n gt ot h ee l e c t r i c a lc o m p o n e n to ft h ef a u l tc h a r a c t e r i s t i c si np o w e rs y s t e mf a u l t ，t h ep r o t e c t i o n i n f o r m a t i o ne x t r a c t i o nm e t h o d sb a s e so ne i t h e rf a u l te l e c t r i c a ls t e a d y - s t a t ec o m p o n e n to rf a u l te l e c t r i c a l t r a n s i e n t c o m p o n e n t p r o t e c t i o nd e v i c e ss t a r t - u pc o m p o n e n ti s u s e dt oe x t r a c tt i m ei n f o r m a t i o n p r o t e c t i o nd e v i c e sm e a s u r i n ge l e m e n ti su s e dt oe x t r a c ts p a c ei n f o r m a t i o n p r o t e c t i o nd e v i c e sf a u l tp h a s e s e l e c t o ri su s e dt oe x t r a c tf a u l tt y p ei n f o r m a t i o n a f t e ra n a l y z i n gt h ei m p o r t a n c eo f t h r e et y p e so fp r o t e c t i v e i n f o r m a t i o n ，w ep o i n to u tt h ep r o b l e mt ot h ee x i s t i n gm e t h o d so fe x i s t i n gp r o t e c t i v ei n f o r m a t i o n t h i sp a p e ra n a l y s i st h eo r i g i ni n f o r m a t i o nd a t eo ft h es a m p l ev a l u e s 、p h a s ev o l u m e 、p h a s e 、d i r e c t i o n f r o mt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e ni n f o r m a t i o na n dd a t a ，d i s c u s s e st h ea d d i t i o n a ld a t ew h e np r o t e c t i v ed a t a t r a n s m i s s e s ，c o m b i n e dw i t ht h ec o m m u n i c a t i o nn e t w o r kp r o t o c 0 1 as p e c i f i cc h a n n e lr e q u i r e m e n t sw h i c h i n c l u d es y n c h r o n i z a t i o n 、t i m ed e l a y 、 r e l i a b i l i t y 、d e p e n d e n c ea r ep u tf o r w a r da n da n a l y z e du n d e rt h e p r i n c i p l eo fp r o t e c t i v ed a t at r a n s m i s s i o nn e t w o r k s ：s p a t i a l 、t i m ed e l a y 、t h e “f o u rp r i n c i p l e o ft h e p r o t e c t i o n 、e c o n o m y w ec a r r i yo u tad e t a i l e dn e t w o r kp r o g r a mf o rt r a n s m i s s i n gp r o t e c t i v ed a t ai na s u b s t a t i o nf i n a l l y t h ea i mt h er e l a yp r o t e c t i o ns c h e m ei nas u b s t a t i o nb a s e do nc o a d j a c e n ti n f o r m a t i o nw a n t st o a c h i e v ei sr a i s e d ，u n d e rt h ea n a l y s i so ft h er e l a yp r o t e c t i o ns c h e m e sp r i n c i p l e t a k eas t a t en e tt y p i c a l 2 2 0 k vs u b s t a t i o na sa ne x a m p l e ，c o n d u c t eac o m p r e h e n s i v er e l a yp r o t e c t i o ns c h e m ef r o mt h em a i n ， b a c k u pp r o t e c t i o n t h ec u r r e n td i f f e r e n t i a lp r o t e c t i o ni sm a i n l yp u s h e di fas u b s t a t i o nh a se n o u g h i i i a b s t r a c t c o m m u n i c a t i o nr a t e ，e n o u g hh i 曲c o m m u n i c a t i o nc a p a c i t ya n dg o o dt i m es e t t i n gc o n d t i o n w h e nt h e c o m m u n i c a t i o nc o n d i t i o n sd e c l i n e ，ad i f f e r e n t i a lb a s e do nt h em u t a t i o no fi m p e d a n c ew h i c hi ss a f e ，r e l i a b l e ， f a s ta c t i o n i n gi sp u tf o r w a r d e d t h ed i f f e r e n t i a lr e q u i r e ss m a l lc o m m u n i c a t i o nc a p a c i t yi ft h ed a t aa r e t r a n s m i t t e do v e rt h en e t w o r ka n dn e e d sl o wt i m es y n c h r o n i z a t i o n as i m p l eb a c k - u pp r o t e c t i o nu n i t e d b a c k - u pp r o t e c t i o n ss t a r t i n g i n f o r m a t i o no fh i 曲a n dm e d i u mv o l t a g es i d ew h i c hd e c r e a s e st h e c o o r d i n a t i o nd e l a yu n d e rc e r t a i nc o n d i t i o n si sr e c o m m e n d e d i tr e q u i r e ss m a l lc o m m u n i c a t i o nc a p a c i v yi f t h ed a t aa r et r a n s m i t t e do v e rt h en e t w o r ka n dc a nr e a l i z et h r o u g hl i n ec o n n e c t i n g f i n a l l y , am e d i u m l o w - v o l t a g es i d ep r o t e c t i o nl o c k i n gb yo u t g o i n gl i n eb a s e do nt h ep r i n c i p l eo fe l e c t r i cp o t e n t i a ld i f f e r e n c e i sp r e s e n t e d i e c 618 5 0s t a n d a r di so n eo ft h er e f e r e n c e st ot h et r a n s m i s s i o nn e t w o r kf o rs u b s t a t i o nr e l a yp r o t e c t i o n d a t a t h ec u r r e n tt r a n s f o r m e ra n dv o l t a g et r a n s f o r m e rd a t a st r a n s m i s si nt h ef o r mo fs a m p l e dv a l u e s b e c a u s ed i g i t a ls u b s t a t i o nt a k e sa u t o m a t i cc o n t r o la n dm e a s u r e m e n ti n t oa c c o u n tb e s i d e sp r o t e c t i o na n d r e l a t e df u n c t i o n s h o w e v e r , t h en e ts t o r mw i l lb ee n c o u n t e r e di ft h ep r o c e s sl e v e la n ds t a t i o nl e v e la r e c o m m i x e d t h es a m p l ev a l u ed a t a sw o u l db el o s to rm i s t a k e d ，t h e n ，p r o t e c t i o np e r f o r m a n c eg r e a t l y d e c r e a s e s i ti sn o tr e f e r e dt ot r a n s m i s st h ed a t ei nt h ef o r mo f p h a s o ro rd i r e c t i o nt ok e e pp r o t e c t i o n p e r f o r m a n c e t h eb u s b a r - t i ed e a d - z o n ep r o t e c t i o ni sn o ti n v o l v e di ni e c 618 5 0 sl o g i c a ln o d ec l a s s e s ，b a s e do nt h e e x t e n d e dr e g u l a t i o ni nt h es t a n d a r d ，as c h e m eo fc o m b i n a t i n gt h ee x i s t e n tl o g i c a ln o d e st or e a l i z et h e f u n c t i o no fb u s b a r - t i ed e a d z o n ep r o t e c t i o ni sp r o p o s e d a f t e ra n a l y s i s e dt h ef e a s i b i l i t yo ft h es c h e m eo fac o m b i n e dt r a n s m i s s i o nl i n ep r o t e c t i o n ，b u s - b a r p r o t e c t i o na n dc i r c u i tb r e a k e rf a i l u r ep r o t e c t i o nd e v i c eo nd o u b l eb u s b a rc o n n e c t i o ns u b s t a t i o n ，p u tf o r w a r d am e t h o dt oi m p l e m e n tt h es c h e m e t h i ss c h e m eh a v es o m ef u n c t i o n sw h i c ha r en o tb es e e no nt h es c h e m e o fc o m b i n e dt r a n s m i s s i o nl i n ep r o t e c t i o n ，b u s b a rp r o t e c t i o na n dc i r c u i tb r e a k e rf a i l u r ep r o t e c t i o nd e v i c e s s e p a r a t i o n ，r e d u c e sc t sa n dp t i ss e c o n d a r yw i n d i n g sa n dc a b l e sw h i c hc o n n e c tc to rp tt ot h ed e v i c e ， e l i m i n a t e st h ed e v i c eo f v o l t a g es w i t c h i n g ，a n da b o l i s h sd o u b l ec o n f i g u r a t i o no fr e l a yp r o t e c t i o nf o r l i n ec i r c u i tb r e a k e r b a s e do nt h ea n a l y s i so fa s y m m e t r i c a lf a u l t s ，ab a c k u pt r a n s f o r m e rp r o t e c t i o ns c h e m eb a s e do n b l o c k i n gt y p en e g a t i v e s e q u e n c ep o t e n t i a ld i f f e r e n c ep r i n c i p l ei sp u tf o r w a r d i tc a nb et a k e na st h eh i g h s p e e db a c k u pp r o t e c t i o no ft h et r a n s f o r m e ra n dt h em e d i u ma n dt h el o wv o l t a g e b u sf o ra s y m m e t r i c a l f a u l t s t h er e l a t e dp r o b l e m sa r ee x p l a i n e dl a t e l y k e y w o r d ：c o a d j a c e n ti n f o r m a t i o n ，r e l a yp r o t e c t i o ns c h e m ei nas u b s t a t i o n , r e s e a r c ho fr e l a yp r o t e c t i o n s c h e m e ，ad i f f e r e n t i a lb a s e do nt h em u t a t i o no fi m p e d a n c e i v 学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过 的研究成果，也不包含为获得国网电力科学研究院或其它教育机构的学位或证书而使用过的 材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了 谢意。 研究生签名： 学位论文使用授权声明 国网电力科学研究院、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位 论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的 内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以 公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权国网电力科学研究 院科教中心办理。 研究生签名：导师签名： 第一章绪论 1 1 继电保护的概念 第一章绪论 1 1 1 继电保护的定义 在电力系统中检出故障或其他异常情况【，从而使故障切除、终l = 异常情况或发出信号或指示。 1 1 2 继电保护的作用 当被保护的电力系统元件发生故障时，应该由保护该元件的继电保护装置迅速准确地给各个方 向上距离故障点最近的一个或多个断路器发出跳闸命令，使故障元件及时从电力系统中断开，以最 大限度地减少对电力元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响，并满足电力系统的某些特 定要求( 如保持电力系统的暂态稳定性等) 。 反应电气设备的不正常工作情况，并根据不正常：l = 作情况和设备运行维护条件的不同f 例如有无 经常值班人员) 发出信号，以便值班人员进行处理，或由装置自动地进行调整，或将那些继续运行而 会引起事故的电气设备予以切除。 1 1 3 继电保护的要求 对电力系统继电保护的基本性能要求有可靠件、选择性、快速性、灵敏性。 继电保护可靠性是对电力系统继电保护的最基本性能要求，它又分为两个方面，即可信赖性与 安全性。可信赖性要求继电保护在设计要求它动作的异常或故障状态下，能够准确地完成动作；安 全性要求继电保护在非设计要求它动作的其他情况下，能够可靠地不动作。 继电保护选择性是指在对系统影响可能最小的处所，实现断路器的控制操作，以终j 卜故障或系 统事故的发展。电力元件继电保护的选择性，除了决定于继电保护装置本身的性能外，还要求满足： 由电源算起，愈靠近故障点的继电保护的故障起动值相对愈小，动作时间愈短，并在上下级之间 留有适当的裕度；要具有后备保护作用，如果最靠近故障点的继电保护装置或断路器冈故拒绝动 作而不能断开故障时，能由紧邻的电源侧继电保护动作将故障断开。 继电保护快速性是指继电保护应以允许的可能最快速度动作于断路器跳闸，以断开故障或中止 异常状态发展。继电保护快速动作可以减轻故障元件的损坏程度，提高线路故障后自动重合闸的成 功率，并特别有利丁故障后的电力系统同步运行的稳定性。快速切除线路与母线的短路故障，是提 高电力系统暂态稳定的最重要手段。反应不止常1 ：作情况的继电保护装置容许带一定的延时动作。 继电保护灵敏性是指继电保护对设计规定要求动作的故障及异常状态能够可靠地动作的能力。 故障时通入装置的故障量和给定的装置起动值之比，称为继电保护的灵敏系数，它是考核继电保护 灵敏性的具体指标，在一般的继电保护设计与运行规程中，对它都有具体的规定要求。继电保护愈 灵敏，愈能可靠地反应要求动作的故障或异常状态，但同时，也愈易于在非要求动作的其他情况下 产生误动作，因而与选择性有矛盾，需要协调处理。 1 2 变电站内继电保护配置的现状 1 2 1 变电站供电可靠性的要求 供电可靠性是指供电系统持续供电的能力，反映了电力上业对国民经济电能需求的满足程度， 已经成为衡量一个国家经济发达程度的标准之一。供电可靠性可以用如下一系列指标加以衡量：供 l 国网电力科学研究院硕十学位论文 电可靠率、用户平均停电时间、用户平均停电次数、用户平均故障停电次数。我国供电可靠率目前 般城市地区达到了3 个9 ( 即9 9 9 ) 以上，用户年平均停电时间 3 5 小时，重要城市中心地区达 到了4 个9 ( 即9 9 9 9 ) 以上，用户年平均停电时间 是有限或可数的，设p i = p x - - x i ，则x 的熵定义为： 日( x ) = 淄p ，l 0 9 1 a f 2 l，f ( 4 1 ) 由定义不难看出信息熵有有如下特性：变量的不确定性越大，熵也就越大，把它搞清楚 所需要的信息量也就越大。信息熵是信息论中用于度量信息量的一个概念。一个系统越是 有序，信息熵就越低；反之，一个系统越是混乱，信息熵就越高。所以，信息熵也可以说是 系统有序化程度的一个度量。 数据是信息的表达、载体，信息是数据的内涵，是形与质的关系。只有数据对实体行为产生影 响才成为信息，数据只有经过解释才有意义，成为信息。例如“1 、”“0 ”，独立的1 、0 均无意义， 当它表示某实体在某个地域内存在与否，它就提供了“有”“无”信息，当用它来标识某种实体的 类别时，它就提供了特征码信息。 数据量是对数据的度量，当用同一种进制来表示数据时，表示同一种信息的数据量的大 小取决于对信息的表示方法、表示精度，在数据传输时还有相关传输协议占用的附加数据量。 由前面的分析可知：变电站内故障产生的本源信息包括变电站内一次和二次相关的一切 可利用的信息，但从连续性上看有模拟量和状态量，其中保护主要应用的模拟量信息。按表 现形式分，进入保护装置的信息有采样值信息、相量信息、相位信息、方向信息，而经保护 装置处理后得出的作为发出断路器跳闸信息的依据的有故障时间、故障位置、故障类型信息。 下面从定性和定量两个方面分析上述各信息。 将式( 2 1 ) 重新列出如下： i = s t o 、一s t o 、 应用该式对前面的各信息进行定性分析。这里s 表示关于保护正确动作的不定性，q 是 对故障时间、故障位置、故障类型的疑问，用1 1 、1 2 、1 3 、1 4 表示采样值信息、相量信息、相 位信息、方向信息能提供给保护使其正确动作的信息，用x 1 、x 2 、x 3 、x 4 分别表示在接收 到采样值信息、相量信息、相位信息、方向信息之前关于q 的知识，用x 1 、x 27 、x 3 7、 x 。分别表示在接收到采样值信息、相量信息、相位信息、方向信息之后关于q 的知识。为 方便比较，可假定x 1 、x 2 、x 3 、x 4 是相同的。采样值信息可以用于各种保护判据，包括第 三章中的所有提取故障时间、故障位置、故障类型的方法，所以包含的信息量是最多的，其 中在提取故障时间信息时可应用速度最快的方法是突变量起动元件辅以零序稳态量起动元 件，在提取故障位置信息时可以速度最快的方法是采样值筹动1 3 0 l 叫3 2 】，理论上只要人于1 1 4 周波的时间即5 m s 的采样值信息，在提取故障类型信息时速度最快的方法是分相采样值差 动；当保护装置得不到采样值信息而只有相颦信息时，由于不能再用采样值来作突变革起动 元件，则起动元件的快速性人人降低了，这时可以用电流负序分最和零序分量作起动元件， 可以用分相相鼍差动米提取故障位置信息和故障类型信息，由于从采样值信息中可以经过计 算、推导出相量信息依据所需精度的不同而使用的数据长度也不同，理论上要精度地表示一 个相量是需要一个周波信息的，对于5 0 h z 系统而言是2 0 m s 的信息；当没有采样值和相量 信息而只有相位信息时，就只能靠相位差动来提取故障位置信息，该方案在存在流出电流的 2 l 国网电力科学研究院硕上学位论文 情况下会失效，需辅以其他措施。方向信息是相位信息的一个特例，和相位信息存在同样的 问题。另一方面，继电保护装置可以从采样值信息中经过计算而推导出相量信息、相位信息、 方向信息，可以从相量信息中经过计算、推导出相位信息、方向信息，即这是一个信息处理 加_ t 的过程，这个过程中的熵肯定是降低的。综上所述，1 1 、1 2 、1 3 、1 4 应该是依次降低的。 下面按式( 4 1 ) 将采样值信息、相量信息、相位信息、方向信息定量化。为了达到这个 目标，先假定好从各信息定位故障位置的方法：采样值信息用于分相采样值差动保护、相量 信息用于分相相量差动、相位信息用于相位差动、方向信息用于按各方向信息公共指向的区 域为故障区域。采样值差动保护正确动作理论上须大于1 4 周波的信息，在这里为了方便说 明问题取1 4 周波的时间即5 m s 的采样值信息，则按4 8 点采样，3 相电流，且1 个采样值用 3 2 比特表示，则需4 8 3 3 2 5 2 0 = 115 2 比特，各概率按均匀分布处理且取熵的基为e ，如果用x 1 表示采样值的话，则h ( x 1 卜7 0 4 9 3 奈特；相量信息、相位信息、方向信息则是依据各种算法对采 样值进行加工得出米的，根据采用的算法的时间窗的不同，所需的时间也不同，这里假定都采用了 全波付氏算法，则需要一个周波即2 0 m s 的信息，仍然以3 相电流为例，一个量值用3 2 比特表示， 各概率按均匀分布处理且取熵的基为e ，则相量需2 3 3 2 = 1 9 2 比特，如果用x 2 表示相量的话，则 h ( x 2 p5 2 5 7 5 奈特；相位需3 * 3 2 = 9 6 比特，如果用x 3 表示相位的话，则h ( x 3 ) = 4 5 6 4 3 奈特；方 向只需一个比特表示即可，3 相的方向则为3 比特，如果用x 4 表示方向的话，则h ( x 4 ) = 1 0 9 8 6 奈 特。而保护装置最后发出的跳闸命令，理论上只需1 个比特即可，如果用x 5 表示方向的话，则h ( x 5 产 0 奈特。整理后如表4 1 1 所示。 表4 - 1 - 1 各信息的信息量和数据量表 信息名称采样值信息相量信息相位信息方向信息跳闸信息 信息量( 奈特) 7 0 4 9 35 2 5 7 54 5 6 4 31 0 9 8 60 数据量( 比特)1 1 5 21 9 29 63 1 从采样值信息、相量信息、相位信息、方向信息的熵来看，其熵值是递减的，也就是信息量越 来越小，但对保护的最终动作而言信息确实足够的，这体现了对信息的加工性。而信息的加下，减 少了网络中数据的传输量。其次，从保护的信息来源到故障特征的信息革来看，熵也是降低的，这 也说明了继电保护降低了故障数据中故障特征的不确定性，最终发出跳闸命令。 4 2 通信量的大小 当用某种表示方式在一定精度条件下表示某种信息时所需的数据量( 即编码) 是一定的，这种 数据量在本文中称之为信息本体的通信量，以区别于由于传输过程中的相关协议产生的附加数据量。 通常保护装置需要传输的数据有采样值数据、相量数据、相位数据、方向数据。其数据鼍和信 息量的分析见4 r 符。 附加信息的通信鼍大小与应用层的语义数据及其向物理网络映射及具体的网络协议有关。语义 数据主要是对要传递的相关信息的说明，让通信各方知道传递的数据表示的语义，可以采用事先协 议好的默认格式，也可以在数据中上自我描述。如i e c 6 1 8 5 0 中的采用多路广播采样值1 37 l 传输时， 其类的定义如表4 2 1 ： 由此可见，除了数据项d a t s e t 外，还有其他多项需要传输。其次，不同的映射方式其需要的延 时是不一样的，如数字化变电站中的m m s 报文映射剑i s o 七层模型和t c p i p 网络上是不一样的， 另外选用的网络形式不同，其报文格式也不同，比较典型的如总线、以太网的格式就不一样。 总线的格式：以c a l l 总线为例，如文献【3 8 】中中低压分布式母线保护的实现方案：一帧信息包 括起始符l 位、标示符( i d ) i l 位、请求位l 位、标示扩展位1 位、保留位l 位、数据长度4 位、数 据位8 位、c r c 校验位l 位、应答位2 位及结束符1 位，共3 1 位，以2 4 个间隔单元为例，若同时 完成一帧信息传输需传送3 l * 2 4 = 7 4 4 位，即7 4 4 b i t 。而实际的信息本体的数据仅8 * 2 4 = 1 9 2 b i t ，占的 比例为8 3 1 = 0 2 5 8 。 第四章变电站内继电保护信息的传输 表4 - 2 - 1n s v c b 类定义 霞?：棼| | j 嬲i 谫津。j 黔。强骨j 臂鼍够瞥懒。j 。黝孚镪稻蒋。毫 骖彬“i ? 黟爵焉77 獬：”獬铲哗i 蝴。锄徽警黟嗡钎、。”缈獬口t 一释。j ? 3 臀罨臻 “m s v c b 凝 j ? i i j o 。一一 ? 韵 i ，：州 ，# 。参燃；荔簇荔丞i 翁i 舞旎；貔赢巍；琵磊掳簇磊荔荔甥繇磊绣象缓l 磊级，黝。磊荔自自i 磁；豺；鑫l i 自磊彝；锄瓣琵巍l 缓；纠象荔绉磊蠡磊幺荔荔绣缓磊磊磊磊荔a 荔缓兹磊象i 纛彩；磊蠡象荔；l i 貔渤 属性名属性类型f ct r g o p值，值域，解释 h s v c b n a m 0 b j e c t n a m e m s v c b 实例的实例名 m s v c b r e f o b e j c t r e f e r e n c e m s v c b 实例的路径名 s v e n ab o o l e a nh s d c h g使能( t r u e ) i 停止使能( f a l s e ) 。缺省f a l s e m s v i dv i s i b l es t r i n g 6 sh s d a t s e t 0 b j e c t r e f e r e n c e h sd c h g c o n f r e vi n t 3 2 um s d c h g s m p r a t e i n t l 6 uh s ( o h a x ) o p t f i d $ p a c k e dl i s t m s d c h g 缓 r e f r e s h t i m eb 0 0 l e a n s a m p l e - s y n c h r o n i s e d b 0 0 l e a n s a m p l e - r a t e b o o l e a n 表4 - 2 - 2 总线帧格式 位起始标示请求标示扩展保留数据长数据c r c 校验应答结束 段符符 位位位 度位位 位 符 位 ll l1114812l 数 以太网的格式：以太网帧的结构3 9 1 为前导码包含8 个字节，目的地址、源地址各6 个字节。类型 域包含2 个字节，数据域最少包含4 6 字节( 数据不足时采用填充算法) ，帧校验序列包含4 个字二肖。总的 大小为( 8 + 6 + 6 + 2 + 4 6 + 4 ) * 8 = 5 7 6 b i t 。实际的信息本体的数据仅4 6 字节，占的比例为4 6 7 2 = 0 6 3 9 。 表4 - 2 - 3 以太网帧格式 i字段前导码目标地址 源地址 类型数据帧校验序列 l字讧数 86624 6 1 5 0 04 4 3 适用于站域保护数据传输的网络的组网原则 组建适用于站域保护数据传输的网络需要考虑多方面的因素，既有技术方面的，也有经济方面 的，下面分析组建适用丁站域保护数据传输的网络的组网原则。 4 3 1 保护对数据的要求在组网方式中的反映空间性和时间性 空间性是指按信息的来源、加工和最终消费确定的三个区域，即由断路器确定的、c t 确定的、 保护原理决定的三个空间区域。 当三个区域重合时，我们就可以优先考虑保护区间的边界条件数据来做保护，而辅以与此保护 2 3 国网电力科学研究院硕士学位论文 区间相邻的最近的相关c t 和断路器状态的数据来作后备保护。三个区域不重合的情况有这