[發明專利]基于物理層信息的IED邏輯狀態實時響應能力檢測方法

有效

• 申請號: 201410123577.1
• 申請日: 2014-03-28
• 公開（公告）號: CN103929338B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 陳宏;夏勇軍;陳前臣;舒欣;胡剛;蔡勇;王晉;蘇昊;宿磊
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網湖北省電力公司電力科學研究院;武漢市豪邁電力自動化技術有限責任公司
• 主分類號: H04L12/26
• 分類號: H04L12/26;H04B17/00
• 代理公司: 武漢楚天專利事務所42113
• 代理人: 孔敏

技術領域

本發明涉及電力設備檢測技術領域，具體是一種基于物理層信息的IED邏輯狀態實時響應能力檢測方法。

背景技術

近年來，隨著智能電子設備(intelligent electronic device，IED)技術能力提高，以及數據交換、網絡通信技術的標準化應用，變電站實現了由微機化裝置組成的綜合自動化系統，向基于IEC61850數字化的變電站(以下簡稱，數字站)IED集成系統的技術轉變。變電站具有數據交換功能的微機化單元設備本質上是IED，通過站內通信網絡組成的IED設備集合可統稱為變電站二次系統，包括傳統綜合自動化系統與上述IED集成系統。數字站IED及其系統集成應用技術基礎，既與傳統綜合自動化系統有顯著的技術差異但也是其技術傳承與發展，具有多環節、多設備、協同實現變電站功能的新技術特點。

變電站二次系統，可由多廠家IED設備共同集成。為了設備運行、檢修維護的安全性，國內大多根據一次設備配置間隔IED。基于變電站運行、調控的角度，可將二次系統分為兩類設備，即，面向運行、調控人員實時監控的站控層IED，以及面向一次設備自動控制的間隔IED；兩類設備之間通過網絡連接，但在實時性要求方面：前者通常為sec級響應遲延，后者多為ms或μs級響應時間準確度。

針對數字站，可采用“三層IED設備、兩層以太網絡”的二次系統結構，分為站控層、間隔層、過程層IED，各層IED設備之間分別組網連接，IED既可橫向也可縱向交換數據；也可采用“三層IED設備共以太網絡”的結構，既保留了上述優點也簡化了系統的網絡結構。若以一次設備的間隔功能為整體(如，測控、保護等)，則可將數字站二次系統相關間隔層、過程層IED劃分成設備組，各設備組整體上類似于傳統二次系統的間隔層設備(即，型式上可認為將傳統間隔層IED分為了，間隔層的一次設備對象功能IED與過程層的一次設備接口IED)。

二次系統IED之間的通信數據交換，其傳輸控制與信息應用的數據格式(以下簡稱，數據幀)：傳統變電站，主要遵循IEC60870-5-103(以下簡稱，103幀)，用于鏈接站控層與間隔層IED；數字站遵循IEC61850，主要為用于站控層與間隔層IED監控信息鏈接的制造商報文規范(manufacturing message specification，MMS)，以及用于間隔層IED、過程層IED之間面向通用對象的變電站事件(generic object oriented substation event，GOOSE)的實時信息交換，前者主要面向監控信息服務、后者主要面向IED之間的事件傳輸和控制。

二次系統的數據幀信息傳輸媒介，可采用IEEE802標準規范的以太網物理層的通信規則、介質、接口，可采用光波、電平信號(以下簡稱，數據信號)的傳輸方式；通常數據信號包含了數據幀信號段，即，可根據數據信號波形解析出其傳輸的數據幀信息。IED光、電接口之間的連接與通信，可采用光/電轉換器件進行數據信號轉換，且數據信號經電/光與光/電轉換所產生的傳輸遲延時間之和，大多可在100ns以內。

由此，二次系統面向監控、一次設備，進行邏輯狀態實時監視與控制的IED，可具有邏輯狀態監控、邏輯數據交換、現場信號輸入/輸出等特點；其關聯內部邏輯的輸入/輸出信息，主要可為開關量信號輸入(DI)、輸出(DO)的開/閉信息，以及數據信號攜帶的控制信息輸入、狀態反饋信息輸出；其設備型式，主要可為站域控制、測控、保護、安全自動等站控層、間隔層IED以及過程層智能終端，但型式上也可按需求組合為多功能一體化的IED并布置于某層，且一般要求響應時間的準確度為sec或ms級。

因此，IED實時響應能力，可表現為其輸出信號對輸入信號的響應能力，既包括了內部邏輯判斷處理的正確性，也包含了信號轉換的快速性、穩定性。可按照IED功能的信號輸入、內部邏輯功能至信號輸出，將涉及通信端口的數據信號及其數據幀(如，103、MMS、GOOSE)的響應分為以下三類：一，DI響應，DI開/閉至通信端口數據信號輸出，其數據幀信息可反應DI的狀態變化；二，DO響應，通信端口的數據信號輸入至DO開/閉，數據幀信息攜帶了相應DO狀態的改變；三，數據信號(DATA)響應，數據信號輸入至數據信號輸出，其數據幀之間的相應狀態字/位信息具有邏輯關聯。