[发明专利]智能变电站的母差保护优化方法及母差保护系统

说明书

技术领域

 本发明涉及智能变电站的网络结构，尤其涉及一种智能变电站的母差保护优化方法及母差保护系统。

背景技术

IEC 61850是为方便变电站中各种智能电子设备的管理以及设备间的互联而提出的一种基于通用网络通信平台的公共通信标准。在基于IEC 61850的智能变电站过程层采用组网方式作为报文传输方式的模式下，报文端到端延时特性是通信网络性能的重要指标，采样值报文网络延时的大小也将影响到间隔层保护的动作特性。母差保护由于要汇集连接到母线的各线路的实时电气量信息，信息量大且涉及到采样值报文的跨间隔传输，因此报文端到端的延时大，不利于母差保护的快速动作。基于并行冗余协议的网络结构为智能变电站通信网络提供了可靠的热备份，使得智能变电站通信网络连通性和可靠性均大大增加，可以同时兼顾可靠性、实时性和兼容性，实现了通信网络单一故障零恢复时间。

基于并行冗余的智能变电站的过程层网络结构如图1所示，图中TV、TA为电压互感器和电流互感器，用于采集电力系统一次侧的电压、电流信号，并将这些电气量信息传输给合并单元；合并单元接收一次互感器传输过来的电气量信息，进行合并和同步处理，并将处理后的数字信号按照特定格式转发给保护和测控装置使用的设备；K1、K2为断路器，用来关合、承载和开断正常回路条件下或异常回路条件下的电流的开关装置；断路器控制器为接收网络传输的断路器控制信息，控制断路器开合的装置；保护及测控装置为完成相应设备继电保护功能和测控功能的装置；母差保护装置利用合并单元上传的一次侧的数字化电压电流信息进行计算，从而完成变电站母线保护功能。采用并行冗余通信网络，工作时，合并单元（Merging Unit，MU）同时向两个独立的过程层A、B网络发送采样值信息，支持并行冗余协议（Parallel Redundancy Protocol，PRP）的合并单元的链路冗余控制模块可将网络层下发的数据进行以太网封装，产生的两个数据帧从不同的端口分别发送到A网和B网的网络接口上，在A网和B网中传输的数据完全相同。接收端（保护及测控装置或母差保护单元）同时从A网和B网获取采样值报文，优先利用先收到的采样值信息，另一个则丢弃，如果收不到另一个网络的信息就告警。当A网和B网的结构相似，且布线路径相近时，A网和B网具有相同或相近的网络性能。当数据拥塞时，两个网络会同时发生拥塞，此时将导致数据接收延时增大。

母差保护单元必须在接收到A网或B网中传输的所有线路间隔的电气量信息后才能进行母线保护运算，只是在其中一个网络出现故障时才会利用另一个冗余网络的数据信息，而不是充分利用两个网络中先到的电气量信息，因此在智能变电站中采用并行冗余协议的通信网络并没有提升过程层通信网络的性能尤其是母差保护的快速动作特性，而母差保护的快速动作特性关系到母线故障的快速隔离以及变电站的安全运行，尤为重要。

发明内容

本发明目的在于提供一种智能变电站的母差保护优化方法及母差保护系统，以解决智能变电站中采用并行冗余协议的通信网络并没有提升过程层通信网络的性能尤其是母差保护的快速动作特性的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种智能变电站的母差保护优化方法，包括以下步骤：

S1：将向母差保护设备发送采样值数据的合并单元分为第一合并单元组和第二合并单元组，第一合并单元组和第二合并单元组均包括一个以上的合并单元；

S2：在第一合并单元组中的每个合并单元上设置第一网络端口和第二网络端口，将第一合并单元组中的合并单元通过第一网络端口与第一网络相连并通过第一网络向母差保护设备发送采样值数据帧，将第一合并单元组中的合并单元通过第二网络端口与第二网络相连并通过第二网络向母差保护设备发送采样值数据帧；在封装采样值数据时，第一网络端口将其发送的采样值数据帧的优先级设置为高于第二网络端口发送的采样值数据帧的优先级；

S3：在第二合并单元组中的每个合并单元上设置第三网络端口和第四网络端口，将第二合并单元组中的合并单元通过第三网络端口与第一网络相连并通过第一网络向母差保护设备发送采样值数据帧，通过第四网络端口与第二网络相连并通过第二网络向母差保护设备发送采样值数据帧；在封装采样值数据时，第四网络端口将其发送的采样值数据帧的优先级设置为高于第三网络端口发送的采样值数据帧的优先级；

S6：母差保护设备根据接收到的采样值数据帧进行母差保护计算，在接收到数据内容相同的采样值数据帧时，选取优先级高的采样值数据帧进行母差保护计算。

作为本发明的方法的进一步改进：