基于背板总线的继电保护装置过程总线功能设计-丁毅

ElectricPowerAutomationEquipmentVol．33No．8Aug.2013338201380IEC61850、、3，［1-2］。，（IED）／，［2］。，，、（SV）、GOOSE、IEC61850［3］。，、，SVGOOSE［4-6］。2，［7］。、，CANFlexRay［2，8］。，；FlexRay，，。，，，。，。11.1IED，［9-10］。110kV，IED1，、、5、11，。SV，GOOSE。IED2［7］。110kV，［5，10］：a.，2，；b.SV，IEC61850－9－21110kVFig.1Aggregationofprocessbusfunctionsinintegratedmeasuringandcontroldeviceof110kVprimarytransformerprotection：设计了一种基于背板总线的继电保护装置平台架构。该方案优化装置内部数据流和配置流程，提升装置面向过程总线的通信及数据处理能力。在分析继电保护装置的功能及性能要求的基础上，提出过程总线功能设计总体架构；根据应用数据类型设计背板总线数据流和配置流程，分析以太网扩展、采样值接收与同步、报文透明传输等问题；基于IEC61850模型导出背板总线配置信息并设计下载流程。该设计方案在110kV智能变电站主变保护测控一体化装置中得到应用，满足装置面向过程总线的功能及性能要求，现场运行结果表明该设计方案的有效性和实用性。：智能变电站；继电保护；背板总线；IEC61850；过程总线；数据处理；通信：TM773：BDOI：10.3969／j.issn.1006-6047.2013.08.028丁毅，叶品勇，郭晓，徐頔飞，尹军（国电南京自动化股份有限公司，江苏南京210003）：2012-09-26；：2013-07-04；c.GOOSE，、、、、；d.IEC61850；e.，。1.2110kV、、，2，。，。2，。、、3。，；（FPGA），［11］。。，，、、。22.13。，；，FPGA；。3。；，，GOOSESV。SV2，，、。。；，。2.2［12-13］4，、、4。、；，7，5。，，2、；；，，，；。4。：a.／／；b.，，，；c.。；FPGA；，，。SV3Fig.3Functionsandcommunicationinterfacesofsinglemodule4Fig.4Hierarchicalrelationofcommunicationprotocol5Fig.5Dataframeofdatalinklayer，：82Fig.2Designofoverallfunctions33.1［11］3：，，、；，，SVGOOSE；，，。1。1；／；。，，，。3.2SV［9］SV2：；、SV，，6。，2。，。2SV。6，SV。SV2，；。3.3GOOSESV，7。7，8；。，，，，3：a.；b.；c.。3.4［14］，。FPGA；IEC61850，8。；、IEDIED［15］；ICD、SSD、SCD、CID4IEC61850［16］。，。，：a.；b.，；c.，；d.IEDICDSSDSCDIEDCID8Fig.8Configurationofprocessbusfunctions123452SVTab.2FormatofinternalSVmessageofbackboardbus123／、456CRC1Tab.1Messageoftransfercontrolprotocollayer7Fig.7DataflowoftransparenttransmissionMAC1MAC8…MAC9（）6SVFig.6ProcessingofSVMAC0MACn1n……33，；e.，。4［9-10］110kV，。5，9。12SVGOOSE，SV5，GOOSE11。SV，24；，80。GOOSE，，。，，。320Mb，40.15μs，，SV。80，250μs，6，110kV2。GOOSE。，11GOOSE，30μs，SV，250μs。5。，IEC61850。，，。110kV，。。：［1］，，．IEC61850［J］.，2000，24（8）：62-64.RENYanming，QINLijun，YANGQixun.StudyonIEC61850communicationprotocolarchitecture［J］.AutomationofElectricPowerSystems，2000，24（8）：62-64.［2］，，.IEC61850［J］.，2004，28（23）：65-70.DOUXiaobo，WUZaijun，HUMinqiang.DesignofprotectionbyreferringtofunctionlevelinginIEC61850［J］.AutomationofElectricPowerSystems，2004，28（23）：65-70.［3］，，PETERAC，.［J］.，2010，30（8）：111-115.YANGLi，ZHAOJianguo，PETERAC，etal.Researchofprocessbusarchitectureforprotectionsystemofdigitalsubstation［J］.ElectricPowerAutomationEquipment，2010，30（8）：111-115.［4］，，，.IEC61850［J］.，2005，25（8）：84-89.YINZhiliang，LIUWanshun，YANGQixun，etal.ResearchandimplementationofthecommunicationofprocessbusbasedonIEC61850［J］.ProceedingsoftheCSEE，2005，25（8）：84-89.［5］，.IEC61850-9-2［J］.，2009，33（19）：199-203.WANBo，SURui.ImplementationofsampledvaluetransmissioncomplyingwithIEC61850-9-2［J］.PowerSystemTechnology，2009，33（19）：199-203.［6］，，.［J］.，2011，31（2）：94-98.LIANGGuojian，DUANXinhui，GAOXinhua.Networkingschemesforprocessbuslevelofdigitalsubstation［J］.ElectricPowerAutomationEquipment，2011，31（2）：94-98.［7］.Q／GDW441—2010［S］.：，2010.［8］，，，.FlexRay［J］.，2010，38（16）：73-77.NIUZhigang，XIAOKun，WANGJianlin，etal.ApplicationofFlexRayinprotectiverelayunitofelectricpowersystem［J］.PowerSystemProtectionandControl，2010，38（16）：73-77.［9］，，，.（MU）［J］.，2006，26（4）：67-71.LIUKun，ZHOUYouqing，PENGHongmei，etal.Researchanddesignelectronictransducermergingunit［J］.ElectricPowerAutomationEquipment，2006，26（4）：67-71.［10］，，，.GOOSE、［J］.，2009，37（14）：31-35.SONGLijun，WANGRuoxing，DIJunfeng，etal.AnalysisandimplementationofGOOSEmechanismanditsapplicationindigitalsubstation［J］.PowerSystemProtectionandControl，2009，37（14）：31-35.21①／②①①②②GOOSESVGOOSE①①SV9Fig.9Dataexchangeofbusmoduleinintegratedmeasuringandcontroldeviceofprimarytransformerprotection，：8ProcessbusfunctiondesignbasedonbackboardbusforrelayprotectionDINGYi，YEPinyong，GUOXiao，XUDifei，YINJun（GuodianNanjingAutomationCo.，Ltd.，Nanjing210003，China）Abstract：Akindofrelayprotectionplatformbasedonbackboardbusisdesigned，which，withtheoptimizedinternaldataflowandconfigurationprocess，enhancestheprocess-bus-orientedcommunicationandthedataprocessingability.Therequirementsofrelayprotectioninfunctionsandperformancesareanalyzed，andageneralframeworkofprocessbusfunctiondesignisputforward.Thedataflowandconfigurationprocessaredesignedaccordingtothetypesofapplicationdataandseveraltopicsarediscussed，suchasEthernetextension，samplereceivingandsynchronization，transparentmessagetransmission，etc.TheconfigurationinformationofbackboardbusisdeducedbasedonIEC61850modelanditsdownloadprocessisdesigned.Theproposeddesignschemeisappliedintheintegratedmeasuringandcontroldeviceofprimarytransformerprotectionfor110kVsmartsubstationandtherequirementsforprocess-bus-orientedfunctionsandperformancesaresatisfied.Siteoperationprovesitseffectivenessandpracticability.Keywords：smartsubstation；relayprotection；backboardbus；IEC61850；processbus；dataprocessing；communication［11］，，，.IED［J］.，2011，35（21）：58-62.LIUYiqing，GAOHoulei，WEIXin，etal.DesignofIEDwithintegratedfunctionsofprocesslevelandbaylevelinintel-ligentsubstation［J］.AutomationofElectricPowerSystems，2011，35（21）：58-62.［12］，，.FPGALVDS［J］.，2008，33（12）：1138-1142.LIYunzhi，LILiping，YANGHeng.ApplicationofLVDSdif-ferenceinterfacebasedonFPGA［J］.SemiconductorTechno