广域继电保护分层系统结构的网络拓扑设计

广域继电保护分层系统结构的网络拓扑设计 广域继电保护分层系统结构的网络拓扑设计 摘 要：近年来，随着我国经济转型的不断深入，电力行业得到了快速的发展。 随着在电力行业中科学技术的加入，使得智能电网技术得到了快速的提高。 在现如今的电网运行中，传统的电力技术中融合了先进的通信技术、电子信息技术和计算机网络技术等智能技术，对电网的发展起到了非常积极的作用。 由于广域继电保护是针对于电力继电保护中传统后备保护存在的突出问题进行解决的新思路，对于通信网络安全稳定的运行起到了保障的作用。 本文从广域继电保护的分层系统结构特征入手进行分析，对广域继电保护IED 接入变电站网络与电力通信网进行了描述，并对广域继电保护分层系统结构的网络拓扑设计进行了研究，具有一定的指导意义。 关键词：广域;继电保护;分层系统结构 现如今，随着科学技术的不断发展，使得智能电网技术得到了快速的提高。 在现如今的电网运行中，传统的电力技术对电子信息技术、通信技术和计算机网络技智能技术进行了融合。 高科技技术在电网建设中的应用越来越广泛，大大的促进了电力行业的综合发展。 随着电网建设的发展越来越快，电力系统电网结构及运行方式复杂性增加，使得保护动作具有较长的延时性。 在面对突发问题时，传统的后备保护方式将会影响到系统的稳定性，对电网的正常运行产生影响。 广域继电保护的基础是将保护算法与分层系统结构相结合，实现安全可靠的网络通信。 一、广域继电保护的分层系统结构特征分析 作为电网运行保护的一种新型模式，广域继电保护是电力系统的新增业务，其分层系统结构一般按照层次的作用将保护网络分为三个层次，分别是接入层、汇聚层和核心层。 在对广域继电保护分层系统进行设计时，对数字化变电站和电力通信的网络的设计起到了重要的作用。 在实现广域继电保护功能的前提下，是不会影响电力通信网络中现有的业务功能。 对于广域继电保护分层系统来说，其一般采取的模式为信息集中和区域集中决策相协调的策略，在分层系统中包含有变电站和调度中心，其中子站广域继电保护IED 被称为TCU，DCU则代表主站中的广域继电保护IED，MU代表为调度中心的广域继电保护IED。 现如今，对广域继电保护的定义主要是针对相同电压等级线路进行的保护。 一般情况下，在广域通信网络的结构层面可以得出。 对于整个广域继电保护分层，其相同电压等级的结构一般分为三个层次，分别表示为核心层、汇聚层和接入层。 在对广域继电保护通信结构进行创建时，可以看做是若干个含有主站的区域组合而成，每个区域中的主站是由变电站担任的，并把区域的主站组成汇聚层，对子站上的信息数据进行汇聚，并按照主站的区域进行划分。 对于划分后的子站信息进行分析，确定其属于哪个主站区域，并将该区域中除了主站之外的变电站设置为子站。 那么，作为对信息进行采集和上传的子站就构成了广域继电保护结构中接入层。 而广域继电保护分层结构中的核心层则是由广域电网的调度中心MU组成的。 在对广域继电保护的分层结构进行了描述之后，我们已经对广域继电保护的三个分层结构有了一定的认识。 在确定了接入层的子站之后，对于子站进行广域继电保护则是由信息采集单元和跳闸执行单元两个结构部分组成的。 其中，信息采集单元主要是对启动原件进行判断以及测量保护线路段开关量和模拟量。 在测量保护电路的模拟量时，其主要步骤是先对模拟量的测量值进行预处理，并根据与处理后的结果计算相应的权重值，最后将子站得到的预处理值和相应的权重值上传给区域中的主站，由主站对上传来的信息进行分析和处理。 另一方面，子站广域继电保护的跳闸执行单元结构部分则是对主站传来的公职命令进行接收和执行，同时综合考虑本地后备保护的配合，最后得出相应的处理措施，对断路器跳合闸的开关进行控制，同时并将处理后的信息作为反馈传回给主站和核心层的调度中心。 在对广域继电保护中子站的结构层次进行了分析后，下面将对主站的继电保护层次进行分析。 我们知道广域继电保护在主站中分为综合决策单元和信息采集单元，其中信息采集单元主要是处理主站中的TCU任务，对主站区域内的信息进行收集的同时，执行对核心层的调度中心下达的命令。 继电保护层次的另一个组成部分是综合决策单元，是根据区域中子站上传的信息进行处理，包括广域继电保护运算等操作。 区域内出现的故障问题进行处理后，将具体的处理措施下传给子站进行执行，对故障进行控制和处理。 最后，广域继电保护系统的核心部分是调度中心，调度中心是整个继电保护系统的核心，通常是对各区域的继电保护情况进行监测，对全网实时拓扑结构、故障记录查询等的实施协调与监控，保证整个系统的正常稳定运行。 二、广域继电保护IED 接入变电站网络与电力通信网 (1)广域继电保护IED 接入变电站网络。 将广域继电保护IED接入到变电网络去，需要把数字化变电网络的通信设计方案与其结合起来，在数字化变电站网络的通信方案确定之后，实现广域继电保护IED 接入变电站网络的配置。 一般情况下，在数字化变电站通信中，全站统一网络与独立过程网络是两种应用较多的网络通信方案。 其中，独立过程网络较容易实现，而全站统一网络是一种信息高度共享网络，相对于独立过程网络优势明显，是数字化变电站通信网络的最终选择方案。 例如，针对于220kV的两电压等级的数字化变电站，在对此数字化变电站进行数字化拓扑结构建设时，通常是将广域继电保护进行接入。 在数字变压器中按照电压分为高压侧和低压侧，针对于不同的电压分侧，采用的不同的拓扑结构。 针对于变电站的低压侧一般采用间隔交换机来与间隔内的过程层设备进行连接，并与集中备用交换机相互作用。 另一方面，针对于数字变电站的高压侧，通过间隔交换机与断路器以及间隔内的合并单元进行相互作用，建立起通信网络使间隔设备之间进行连接通信。 与此同时，公共交换机使得跨间隔设备的过程层在高压侧相连，并在低压侧与另一交换机进行连接。 (2)广域继电保护IED 接入电力通信网。 在与电力通信网的接入过程中，广域继电保护IED是将网络通信业务通过MSTP平台传输给电力通信网，期间传输的网络通信业务通过广域继电的方式进行保护。，将广域继电保护IED 接入电力通信网，也就是是指将传输的通信业务通过广域继电保护的方式，通过MSTP平台传给电力通信网。 (3)广域继电保护分层系统结构的网络拓扑设计。 在对广域继电保护分层系统结构网络拓扑进行实现的过程中，一般首先是设计HVPLS网络拓扑结构，之后将以太网业务接入MSTP的设备之中，以太网接口业务一般包括调度数据网、综合数据网和继电保护数据网等业务，上述业务都是通过虚拟的独立网桥实现连接的。 广域继电保护分层系统结构网络拓扑的实现方式通常是通过MSTP设备来实现的，在广域继电保护模式中，作为一种集中式的业务形式广域继电保护是对主站汇集到的信息进行保护，并将信息送到核心层，通过组网的形式实现网络通信传输结构形式。 结语 综上所述，要实现广域继电保护就需要配备