一种过程层装置实现光纤纵差数据收发和同步的方法
【专利摘要】本发明涉及一种在过程层设备上实现光纤通道数据收发和同步的方法，属于电力系统【技术领域】。该过程层设备还包括合并单元功能、智能终端功能，可实现一个线路间隔的开关量采集，通过GOOSE上送至过程层网络，接收过程层网络上的GOOSE命令，实现一个线路间隔的断路器、刀闸的控制；接收互感器的数字量信息或模拟量信息，接收光纤通道的数据，与本侧数据同步后通过SV采样值上送至过程层网络；在设备内部实现本侧与对侧开关量数据的交换共享。本发明可用于整合智能终端、合并单元和光纤通道的功能，解决智能变电站光纤差动的实现问题，减少过程层装置的个数，减小就地安装尺寸，简化工程设计，且在设备内部实现本侧与对侧数据的同步，实现简单可靠。
【专利说明】ー种过程层装置实现光纤纵差数据收发和同步的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电カ系统【技术领域】，尤其涉及ー种过程层装置实现光纤纵差数据收发和同步的方法，涉及智能变电站过程层设备，具体是ー种具有纵联光纤通道收发功能的过程层设备。
【背景技术】
[0002]智能变电站是智能电网中变电站的一个发展方向，目前的智能变电站多采用典型的3层结构:过程层、间隔层、站控层，如图1所示，在IEC61850中对这三层中的设备功能有明确的定义，其中过程层的设备主要为合并単元和智能終端，合并单元完成模拟量的采集，智能終端完成开关量的采集和控制量的执行。
[0003]目前，合并单元和智能終端装置都是分别组箱，各自独立为单功能装置。在工程实践中，这种方式突显出了很多问题，例如信息共享困难、硬件设置重复、装置发热量大、占地面积大、调试工作量大等，这些问题都制约这智能变电站的发展。要解决这些问题，就需要有用新的思路来开发过程层的设备。
[0004]传统变电站中，线路纵联差动保护的光纤通道的收发功能和本侧数据的采集功能都由保护装置来实现，保护需要把本侧数据和对侧数据进行同步来实现差动保护，而在智能变电站中，保护的本侧数据的采集功能由合并单元完成，通过过程层网络上送给保护装置，目前，智能变电站中的光纤纵差保护的实现方式多延续传统变电站的实现方式，把光纤通道的收发功能放在间隔层保护设备来完成，这样就带来了一些问题:首先，保护装置就要具备同步两侧数据的能力，即把本侧收到的合并器上送的SV数据与光纤通道接收到的对侧数据进行同步，这样保护装置就需要具备精确的对时功能来保证同步精度，需要増加相应的硬件接ロ，同时增加保护装置的运算负荷；然后，在这种模式下，由于存在两个时间基准，就必须保证合并単元和保护装置同时处于同步状态，才可以开放保护，当任ー个装置失去同步后，必须闭锁保护，防止由于数据不同步导致的保护误动。
【发明内容】
[0005]针对上述现有技术中存在的不足之处，本发明提供ー种过程层装置实现光纤纵差数据收发和同步的方法，基于智能变电站的思想，目的是为了解决现有过程层设备信息共享难、线路两侧数据的同步实现难度大的问题，同时提供了智能变电站中线路纵差保护的一种实现方法。
[0006]本发明是通过以下技术方案实现的:
ー种过程层装置实现光纤纵差数据收发和同步的方法，是在过程层设备上加设光纤纵差数据收发硬件接ロ，可通过专用光纤通道完成光纤纵差数据的收发功能，光纤通道的相关配置定值在间隔层设备上保存，通过GOOSE报文下传到过程层设备。
[0007]所述的过程层设备具备智能終端和合并器功能，可以在装置内部取得本间隔的开关量信息、模拟量信息，还可从过程层网络上获取本侧保护信息。[0008]所述的过程层设备在获取到对侧的模拟量数据后，与本侧数据进行同歩，并按照IEC 61850-9标准，将本侧和对侧的采样数据同步后打包成SMV以太网数据发送至过程层网络，供网络上其他设备共享，同时获取到的开关量信息可通过GOOSE上送到过程层网络。
[0009]所述的过程层设备可通过过程层网络获取本侧保护信息，采集本间隔的开关量信息及模拟量信息，数据打包后通过光纤纵差数据发送接ロ，发送至对侧变电站。
[0010]所述的过程层设备在一个设备内实现合并单元、智能終端和光纤通道数据收发功能，三个功能模块通过内部共享内存的模式共享数据，与过程层设备的物理接ロ唯一。
[0011]所述的过程层设备包括有合并单元模块、光纤收发模块、智能終端模块、开关量数据存储模块和GOOSE收发模块。
[0012]所述的光纤收发模块可获取本侧模拟量数据、开关量信息、保护信息及光纤通道配置信息；合并单元模块可获取本侧模拟量数据及光纤通道接收到的对侧模拟量数据，同步后通过SV上送至过程层网络；智能终端模块用于完成本侧开关量的采集和控制量的执行；开关量数据存储模块用于存储光纤收发模块、智能終端模块和GOOSE收发模块传入的数据；G00SE收发模块统ー管理光纤收发模块就收到的对侧开关量信息和智能終端模块的本侧开关量信息，并把接收到的GOOSE信息放到开关量数据区供智能終端模块和光纤收发模块获取。
[0013]本发明具有以下优点及有益效果:
本发明由于在过程层设备上増加光纤纵差数据收发硬件接ロ，可通过专用光纤通道完成光纤纵差数据的收发功能，光纤通道的相关配置定值在间隔层设备上保存，通过GOOSE报文下传到过程层设备。因此，可用于整合智能終端、合并单元和光纤通道的功能，解决智能变电站光纤差动的实现问题，減少过程层装置的个数，减小就地安装尺寸，简化工程设计，且在设备内部实现本侧与对侧数据的同步，实现简单可靠。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是现有智能变电站中网络系统典型结构示意图；
图2是本发明过程层设备的工程应用示意图；
图3是本发明实施例的原理示意图；
图4是本发明光纤纵差数据收发和同步图。
【具体实施方式】
[0015]本发明是ー种过程层装置实现光纤纵差数据收发和同步的方法，其中在过程层设备上增加光纤纵差数据收发硬件接ロ，可通过专用光纤通道完成光纤纵差数据的收发功能，光纤通道的相关配置定值在间隔层设备上保存，通过GOOSE报文下传到过程层设备。
[0016]过程层装置具备智能終端和合并器功能，可以在装置内部取得本间隔的开关量信息、模拟量信息，还可从过程层网络上获取本侧保护信息。
[0017]过程层装置在获取到对侧的模拟量数据后，与本侧数据进行同步，并按照IEC61850-9标准，将本侧和对侧的采样数据同步后打包成SMV以太网数据发送至过程层网络，供网络上其他设备共享，同时获取到的开关量信息可通过GOOSE上送到过程层网络。
[0018]过程层装置可通过过程层网络获取本侧保护信息，采集本间隔的开关量信息及模拟量信息，数据打包后通过光纤纵差数据发送接ロ，发送至对侧变电站。
[0019]本发明【具体实施方式】如图2-4所示，本发明装置硬件采用在具备智能終端、合并単元的过程层设备上増加光纤纵差数据收发硬件接ロ，可以最大限度的实现本间隔数据的共享，保证发送的数据在ー个时钟域内，减小失步对保护的影响。硬件结构中CPU插件实现智能終端、合并单元等逻辑计算功能，光纤接ロ插件实现光纤数据的编码解码功能。光纤纵差数据收发硬件接ロ可通过专用光纤通道或复接roH或SDH系统的数字接ロ实现光纤数据的收发功能。
[0020]具有纵联光纤通道收发功能的过程层设备是在一个设备内实现合并单元、智能终端和光纤通道数据收发功能，三个功能模块通过内部共享内存的模式共享数据，其结构如图3所示，该过程层设备适用于采用IEC61850标准的智能变电站。过程层设备包括有合并単元模块、光纤收发模块、智能終端模块、开关量数据存储模块和GOOSE收发模块。所述的光纤收发模块可获取本侧模拟量数据、开关量信息、保护信息及光纤通道配置信息；合并单元模块可获取本侧模拟量数据及光纤通道接收到的对侧模拟量数据，同步后通过SV上送至过程层网络；智能终端模块用于完成本侧开关量的采集和控制量的执行；开关量数据存储模块用于存储光纤收发模块、智能終端模块和GOOSE收发模块传入的数据；G00SE收发模块统ー管理光纤收发模块就收到的对侧开关量信息和智能終端模块的本侧开关量信息，并把接收到的GOOSE信息放到开关量数据区供智能終端模块和光纤收发模块获取。
[0021]过程层设备的合并单元、智能終端和光纤通道功能模块通过内部机制进行数据交换，与过程层网络的物理接ロ唯一。
[0022]由于过程层设备为就地安装，没有友好的人机界面，不具备就地设置定值功能，而且光纤通道的定值为保护定值的一部分，而间隔层的保护装置具备定值功能，这就决定了光纤通道的定值需在保护装置上设置，在过程层装置上使用，这就需要一个把保护定值下传到过程层装置的机制。本发明采用GOOSE发送的方式把保护的定值下传到过程层装置，在过程层装置未收到保护下传的定值前，光纤通道功能处于等待状态，待收到下传的定值，再初始化光纤通道，进入工作状态。保护装置在定值设置方面具有较强的优势，故光纤通道的相关设置项的定值设置功能在保护装置实现，通过GOOSE报文下传给过程层设备，在装置还没有收到下传的定值前，使用默认定值运行。
[0023]过程层设备在智能变电站中的工程应用如图2所示。过程层装置整合智能終端、合并单元、光纤通道的功能，在接收到光纤通道的对侧数据后，对接收到的数据进行解包，提取出其中的开关量和模拟量。解包后开关量通过GOOSE上送到过程层网络，模拟量根据采样偏差计算后修正的时标进行重采样，完成模拟量的同歩，同步后，打包为SV报文上送至过程层网络，供保护装置使用。接收过程层网络上的GOOSE命令，实现ー个间隔的断路器、刀闸的控制；接收互感器的数字量信息或模拟量信息，经同步后通过SV上送至过程层网络；接收光纤通道的数据，经同步后通过SV上送至过程层网络；把本侧的模拟量数据通过光纤通道传送至对端。过程层设备采集电子式互感器的模拟量信息或数字量信息，与变电站系统授时设备同步后，按照IEC61850-9标准，将多路采样信息打包成SMV以太网数据发送，供网络上其他设备共享。过程层设备支持GOOSE收发服务，具备线路纵联光纤通道接收功能，可通过光纤通道接收线路对侧的实时模拟量数据、保护和位置信息，接收到的模拟量和本侧同步后按照IEC61850-9标准打包发送到网络，保护和位置信息通过GOOSE报文发送至本侧线路保护，同时可以接收其他装置的GOOSE报文，实现对一次设备的智能化操作控制。过程层装置对本侧模拟量数据按保护需要的频率通过重采样后放入缓冲区，同时获取本侧的开关量信息，打包后通过光纤通道发送至对侧。
【权利要求】
1.一种过程层装置实现光纤纵差数据收发和同步的方法，其特征在于:过程层设备上加设光纤纵差数据收发硬件接口，可通过专用光纤通道完成光纤纵差数据的收发功能，光纤通道的相关配置定值在间隔层设备上保存，通过GOOSE报文下传到过程层设备。
2.根据权利I的所述的一种过程层装置实现光纤纵差数据收发和同步的方法，其特征在于:所述的过程层设备具备智能终端和合并器功能，可以在装置内部取得本间隔的开关量信息、模拟量信息，还可从过程层网络上获取本侧保护信息。
3.根据权利I所述的一种过程层装置实现光纤纵差数据收发和同步的方法，其特征在于:所述的过程层设备在获取到对侧的模拟量数据后，与本侧数据进行同步，并按照IEC61850-9标准，将本侧和对侧的采样数据同步后打包成SMV以太网数据发送至过程层网络，供网络上其他设备共享，同时获取到的开关量信息可通过GOOSE上送到过程层网络。
4.根据权利I所述的一种过程层装置实现光纤纵差数据收发和同步的方法，其特征在于:所述的过程层设备可通过过程层网络获取本侧保护信息，采集本间隔的开关量信息及模拟量信息，数据打包后通过光纤纵差数据发送接口，发送至对侧变电站。
5.根据权利I所述的一种过程层装置实现光纤纵差数据收发和同步的方法，其特征在于:所述的过程层设备在一个设备内实现合并单元、智能终端和光纤通道数据收发功能，三个功能模块通过内部共享内存的模式共享数据，与过程层设备的物理接口唯一。
6.根据权利I所述的一种过程层装置实现光纤纵差数据收发和同步的方法，其特征在于:所述的过程层设备包括有合并单元模块、光纤收发模块、智能终端模块、开关量数据存储模块和GOOSE收发模块。
7.根据权利6所述的一种过程层装置实现光纤纵差数据收发和同步的方法，其特征在于:所述的光纤收发模块可获取本侧模拟量数据、开关量信息、保护信息及光纤通道配置信息；合并单元模块可获取本侧模拟量数据及光纤通道接收到的对侧模拟量数据，同步后通过SV上送至过程层网络；智能终端模块用于完成本侧开关量的采集和控制量的执行；开关量数据存储模块用于存储光纤收发模块、智能终端模块和GOOSE收发模块传入的数据；GOOSE收发模块统一管理光纤收发模块就收到的对侧开关量信息和智能终端模块的本侧开关量信息，并把接收到的GOOSE信息放到开关量数据区供智能终端模块和光纤收发模块获取。
【文档编号】H04L29/08GK103533066SQ201310494233
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月21日 优先权日:2013年10月21日
【发明者】王芝茗, 葛维春, 张延鹏, 闫志辉, 李刚 申请人:国家电网公司, 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院, 许昌许继软件技术有限公司