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隨著(zhù)智能變電站技術(shù)的廣泛應用，【157繼保教室】計劃逐步介紹一些智能變電站的相關(guān)基礎知識。
首先什么是智能變電站呢？國網(wǎng)公司Q/GDW383-2009《智能變電站技術(shù)導則》給出的定義是：智能變電站是采用智能設備，以全站信息數字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò )化、信息共享標準化為基本要求。自動(dòng)完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監測等基本功能，并根據需要支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調節、在線(xiàn)分析決策、協(xié)同互動(dòng)等高級功能的變電站。
影響智能站繼電保護的關(guān)鍵因素可概括為五個(gè)方面：IEC61850標準、電子式互感器的應用、智能一次設備的出線(xiàn)、網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)應用、智能變電站自動(dòng)化系統總體構架。本期首先來(lái)初步了解一下IEC61850的相關(guān)概念。
IEC61850實(shí)際上是一系列標準，全稱(chēng)為《變電站通信網(wǎng)絡(luò )與系統》。制定IEC61850系列標準的目的就是要實(shí)現不同廠(chǎng)商設備之間的互操作性。所謂“互操作性”也就是說(shuō)：不同廠(chǎng)家的設備能夠交換信息。并利用交換的信息正確執行特定的功能。IEC61850系列標準內容艱深，這里簡(jiǎn)單做一些粗淺介紹。
1、變電站功能的分層結構
IEC61850標準提出了變電站自動(dòng)化系統功能分層的概念。將變電站設備按照功能分為三層：即過(guò)程層、間隔層、站控層。
過(guò)程層主要功能是將交流模擬量、直流模擬量、狀態(tài)量就地轉化為數字信號提供給上層，并接受和執行上層下發(fā)的控制命令。過(guò)程層設備包括一次設備及其智能組件。
間隔層主要功能是采集本間隔一次設備的信號，控制操作一次設備，并將相關(guān)信息上送給站控層設備和接受站控層設備的命令。間隔層設備由每個(gè)間隔的控制、保護、監視裝置組成、
站控層主要功能是實(shí)現對全站一次、二次設備進(jìn)行監視、控制以及與遠方控制中心通信。站控層設備包括監控主機、遠動(dòng)工作站、操作員工作站、對時(shí)系統等。
邏輯接口可以采用幾種不同的方法映射到物理接口。一般可用站級總線(xiàn)覆蓋邏輯接口1、3、6、9，采用過(guò)程總線(xiàn)覆蓋邏輯接口4、5。間隔間通信接口8可以映射到兩者總線(xiàn)的任意一種。如下圖所示。
前面提到，IEC61850標準的一個(gè)重要目的就是使不同廠(chǎng)家的設備實(shí)現“互操作性”。這就需要在這些設備之間建立網(wǎng)絡(luò )連接，并規范設備間的通信內容。使得接受請求的設備知道發(fā)送請求的設備的目的和要求，接受請求的設備進(jìn)行操作后返回其結果，從而實(shí)現某一個(gè)特定的功能。
智能變電站中統一采用MMS協(xié)議作為間隔層設備與站控層設備之間以及站控層設備相互之間的的通信協(xié)議標準，使得來(lái)自不同廠(chǎng)家的設備可以實(shí)現互操作。
3、GOOSE機制
GOOSE（Generic Object Oriented Subsation Event）即“通用面向對象的變電站事件”。是IEC61850標準定義的一種快速報文傳輸機制，被廣泛應用到間隔閉鎖和保護功能間的信號傳遞。GOOSE用網(wǎng)絡(luò )信號代替了傳統的硬接線(xiàn)通信方式，簡(jiǎn)化了變電站二次接線(xiàn)。
4、GOOSE報文
在智能變電站中，GOOSE報文主要用于IED設備傳送開(kāi)關(guān)量狀態(tài)信號、保護跳閘信號及閉鎖信號。
GOOSE報文的發(fā)送按照上圖所示規律進(jìn)行。其中T0又稱(chēng)心跳時(shí)間，裝置平時(shí)每隔T0時(shí)間發(fā)送一次當前狀態(tài)，也就是常說(shuō)的“心跳報文”。當裝置中有事件發(fā)生，比如保護動(dòng)作了，GOOSE發(fā)送的數據就發(fā)生變化，裝置立刻把新的狀態(tài)發(fā)送出去，然后間隔T1發(fā)送第2幀、第3幀，間隔T2發(fā)送第4幀（T2=T1×2），間隔T3發(fā)送第5幀（T3 =T2×2），5幀之后發(fā)送間隔再次增加到T0，報文再次成為心跳報文。所以可以看出GOOSE報文的傳輸本質(zhì)，是事件驅動(dòng)的。工程中T0一般設置為5s，T1一般設置為2ms。
報文允許存活的時(shí)間為2×T0，接收方如果超過(guò)2×T0沒(méi)有收到GOOSE報文即判斷為中斷，發(fā)GOOSE斷鏈告警信號。因此，通過(guò)GOOSE報文發(fā)送機制也可以檢測裝置間二次回路的通斷狀態(tài)。
GOOSE采用發(fā)布者/訂閱者的通信模式。一個(gè)或多個(gè)發(fā)布者可以向多個(gè)訂閱者發(fā)送數據，即一對多或多對多的方式。
5、SV報文
在過(guò)程層和間隔層之間傳輸的最為重要的兩類(lèi)信息是采樣測量值和跳閘命令。前面已經(jīng)說(shuō)了，跳閘命令時(shí)通過(guò)GOOSE報文傳輸的。那么采樣值則是通過(guò)SV報文傳輸的。
SV報文也是采用發(fā)布者/訂閱者的通信結構。SV報文是一種時(shí)間驅動(dòng)的通信方式，即每隔一個(gè)固定時(shí)間發(fā)送一次采樣值。其最主要的傳輸要求是實(shí)時(shí)、快速性。當由于網(wǎng)絡(luò )原因導致報文傳輸丟失時(shí)，發(fā)布者（電流、電壓傳感器）并不要緊，應繼續采集最新的電流、電壓信息。而訂閱者（比如保護裝置）必須能夠檢測出來(lái)。這可以通過(guò)SV報文中的采樣計數器參數SmpCnt來(lái)解決。關(guān)于過(guò)程層采樣傳輸的具體內容，后面有機會(huì )再詳細討論。
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