廣域繼電保護分層系統結構的網絡拓撲設計

　　廣域繼電保護分層系統結構的網絡拓撲設計

　　摘 要：近年來，隨著我國經濟轉型的不斷深入，電力行業得到了快速的發展。

　　隨著在電力行業中科學技術的加入，使得智能電網技術得到了快速的提高。

　　在現如今的電網運行中，傳統的電力技術中融合了先進的通信技術、電子信息技術和計算機網絡技術等智能技術，對電網的發展起到了非常積極的作用。

　　由于廣域繼電保護是針對于電力繼電保護中傳統后備保護存在的突出問題進行解決的新思路，對于通信網絡安全穩定的運行起到了保障的作用。

　　本文從廣域繼電保護的分層系統結構特征入手進行分析，對廣域繼電保護IED 接入變電站網絡與電力通信網進行了描述，并對廣域繼電保護分層系統結構的網絡拓撲設計進行了研究，具有一定的指導意義。

　　關鍵詞：廣域;繼電保護;分層系統結構

　　現如今，隨著科學技術的不斷發展，使得智能電網技術得到了快速的提高。

　　在現如今的電網運行中，傳統的電力技術對電子信息技術、通信技術和計算機網絡技智能技術進行了融合。

　　高科技技術在電網建設中的應用越來越廣泛，大大的促進了電力行業的綜合發展。

　　隨著電網建設的發展越來越快，電力系統電網結構及運行方式復雜性增加，使得保護動作具有較長的延時性。

　　在面對突發問題時，傳統的后備保護方式將會影響到系統的穩定性，對電網的正常運行產生影響。

　　廣域繼電保護的基礎是將保護算法與分層系統結構相結合，實現安全可靠的網絡通信。

　　一、廣域繼電保護的分層系統結構特征分析

　　作為電網運行保護的一種新型模式，廣域繼電保護是電力系統的新增業務，其分層系統結構一般按照層次的作用將保護網絡分為三個層次，分別是接入層、匯聚層和核心層。

　　在對廣域繼電保護分層系統進行設計時，對數字化變電站和電力通信的網絡的設計起到了重要的作用。

　　在實現廣域繼電保護功能的前提下，是不會影響電力通信網絡中現有的業務功能。

　　對于廣域繼電保護分層系統來說，其一般采取的模式為信息集中和區域集中決策相協調的策略，在分層系統中包含有變電站和調度中心，其中子站廣域繼電保護IED 被稱為TCU，DCU則代表主站中的廣域繼電保護IED，MU代表為調度中心的廣域繼電保護IED。

　　現如今，對廣域繼電保護的定義主要是針對相同電壓等級線路進行的保護。

　　一般情況下，在廣域通信網絡的結構層面可以得出。

　　對于整個廣域繼電保護分層，其相同電壓等級的結構一般分為三個層次，分別表示為核心層、匯聚層和接入層。

　　在對廣域繼電保護通信結構進行創建時，可以看做是若干個含有主站的區域組合而成，每個區域中的主站是由變電站擔任的，并把區域的主站組成匯聚層，對子站上的信息數據進行匯聚，并按照主站的區域進行劃分。

　　對于劃分后的子站信息進行分析，確定其屬于哪個主站區域，并將該區域中除了主站之外的變電站設置為子站。

　　那么，作為對信息進行采集和上傳的子站就構成了廣域繼電保護結構中接入層。

　　而廣域繼電保護分層結構中的核心層則是由廣域電網的調度中心MU組成的。

　　在對廣域繼電保護的分層結構進行了描述之后，我們已經對廣域繼電保護的三個分層結構有了一定的認識。

　　在確定了接入層的子站之后，對于子站進行廣域繼電保護則是由信息采集單元和跳閘執行單元兩個結構部分組成的。

　　其中，信息采集單元主要是對啟動原件進行判斷以及測量保護線路段開關量和模擬量。

　　在測量保護電路的模擬量時，其主要步驟是先對模擬量的測量值進行預處理，并根據與處理后的結果計算相應的權重值，最后將子站得到的預處理值和相應的權重值上傳給區域中的主站，由主站對上傳來的信息進行分析和處理。

　　另一方面，子站廣域繼電保護的跳閘執行單元結構部分則是對主站傳來的公職命令進行接收和執行，同時綜合考慮本地后備保護的配合，最后得出相應的處理措施，對斷路器跳合閘的開關進行控制，同時并將處理后的信息作為反饋傳回給主站和核心層的調度中心。

　　在對廣域繼電保護中子站的結構層次進行了分析后，下面將對主站的繼電保護層次進行分析。

　　我們知道廣域繼電保護在主站中分為綜合決策單元和信息采集單元，其中信息采集單元主要是處理主站中的TCU任務，對主站區域內的信息進行收集的同時，執行對核心層的調度中心下達的命令。

　　繼電保護層次的另一個組成部分是綜合決策單元，是根據區域中子站上傳的信息進行處理，包括廣域繼電保護運算等操作。

　　區域內出現的故障問題進行處理后，將具體的處理措施下傳給子站進行執行，對故障進行控制和處理。

　　最后，廣域繼電保護系統的核心部分是調度中心，調度中心是整個繼電保護系統的核心，通常是對各區域的繼電保護情況進行監測，對全網實時拓撲結構、故障記錄查詢等的實施協調與監控，保證整個系統的正常穩定運行。

　　二、廣域繼電保護IED 接入變電站網絡與電力通信網

　　(1)廣域繼電保護IED 接入變電站網絡。

　　將廣域繼電保護IED接入到變電網絡去，需要把數字化變電網絡的通信設計方案與其結合起來，在數字化變電站網絡的通信方案確定之后，實現廣域繼電保護IED 接入變電站網絡的配置。

　　一般情況下，在數字化變電站通信中，全站統一網絡與獨立過程網絡是兩種應用較多的網絡通信方案。

　　其中，獨立過程網絡較容易實現，而全站統一網絡是一種信息高度共享網絡，相對于獨立過程網絡優勢明顯，是數字化變電站通信網絡的最終選擇方案。

　　例如，針對于220kV的兩電壓等級的數字化變電站，在對此數字化變電站進行數字化拓撲結構建設時，通常是將廣域繼電保護進行接入。

　　在數字變壓器中按照電壓分為高壓側和低壓側，針對于不同的電壓分側，采用的不同的拓撲結構。

　　針對于變電站的低壓側一般采用間隔交換機來與間隔內的過程層設備進行連接，并與集中備用交換機相互作用。

　　另一方面，針對于數字變電站的高壓側，通過間隔交換機與斷路器以及間隔內的合并單元進行相互作用，建立起通信網絡使間隔設備之間進行連接通信。

　　與此同時，公共交換機使得跨間隔設備的過程層在高壓側相連，并在低壓側與另一交換機進行連接。

　　(2)廣域繼電保護IED 接入電力通信網。

　　在與電力通信網的接入過程中，廣域繼電保護IED是將網絡通信業務通過MSTP平臺傳輸給電力通信網，期間傳輸的網絡通信業務通過廣域繼電的方式進行保護。，將廣域繼電保護IED 接入電力通信網，也就是是指將傳輸的通信業務通過廣域繼電保護的方式，通過MSTP平臺傳給電力通信網。

　　(3)廣域繼電保護分層系統結構的網絡拓撲設計。

　　在對廣域繼電保護分層系統結構網絡拓撲進行實現的過程中，一般首先是設計HVPLS網絡拓撲結構，之后將以太網業務接入MSTP的設備之中，以太網接口業務一般包括調度數據網、綜合數據網和繼電保護數據網等業務，上述業務都是通過虛擬的獨立網橋實現連接的。

　　廣域繼電保護分層系統結構網絡拓撲的實現方式通常是通過MSTP設備來實現的，在廣域繼電保護模式中，作為一種集中式的業務形式廣域繼電保護是對主站匯集到的信息進行保護，并將信息送到核心層，通過組網的形式實現網絡通信傳輸結構形式。

　　結語

　　綜上所述，要實現廣域繼電保護就需要配備高效穩定的通信網絡，對于繼電保護分層系統結構進行網絡拓撲設計，有利于使得廣域繼電保護在電網運行和維護過程中迅速發展，并且可以促進電網的安全穩定發展，推動電力行業的快速、健康穩定的發展。

　　參考文獻

　　[1]叢偉，潘貞存，趙建國.基于縱聯比較原理的廣域繼電保護算法研究[J].中國電機工程學報，2006(21).

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