基于IEC61850的安全稳定控制装置方案设计.pdf

第 34 卷第 12 期 V o l. 34 No . 12
2010 年 6 月 25 日 June 25, 2010
基于 IEC 61850 的安全稳定控制装置方案设计
宋锦海, 宣筱青, 朱开阳, 叶振风, 李雪明, 罗剑波
( 国网电力科学研究院/ 南京南瑞集团公司, 江苏省南京市 210003)
摘要: 针对数字化变电站的一次设备、二次设备的变化, 从信息采集方式、控制方式、通信方式等方
面说明了数字化变电站安全稳定控制技术与传统变电站的不同, 并根据数字化变电站的特点和要
求, 详细介绍了基于 IEC 61850 的安全稳定控制装置系统的构架、硬件平台和软件结构, 并对稳定
控制装置采用的基于现场可编程门阵列( FPGA) 的高实时性电气量算法进行了描述。试验结果证
明: 这种电气量算法的实时性和精度高于传统方法, 特别在频率偏离工频时基波有效值计算有明显
的精度优势, 能够满足数字化变电站安全稳定控制的要求。
关键词: IEC 61850; 数字化变电站; 安全稳定控制; 通用面向对象变电站事件( GOOSE) ; 快速傅
里叶变换( FFT)
0 引言变电站控制和管理模式有明显不同。首先, 过程层
与间隔层由以往的电缆连接变成光纤连接, 由原先
数字化变电站是以具备数字化接口的一次设备
的模拟信号连接变成数字信号交互, 由原先的电气
和高速网络通信平台为基础、通过统一的协议标准
串并联方式变成网络方式; 其次, 间隔层内的设备间
实现信息共享和互操作、达到继电保护等二次设备
通过网络共享输入信号共同控制智能一次设备同
网络化和数据管理等自动化的变电站[ 1
3] 。符合, ;
时具备设备的互换性和互操作性[ 11] 。系统层采用
IEC 61850 标准的变电站通信网络和系统、智能化
的一次设备、网络化的二次设备、自动化的运行管理统一的 IEC 61850 制造报文规范( M MS) 协议进行
系统, 是其最主要的技术特征[ 2, 4] 。随着智能化开组网, 分别与间隔层不同设备进行信息交互, 这些变
关、电子式电流互感器、电子式电压互感器等技术日化对传统的安全稳定控制技术将产生一系列影响。
趋成熟[ 5
6] , 以及高速通信网络在实时控制系统中的 1. 1 信息采集
开发应用[ 7] , 数字化变电站将会逐渐推广。随着中安全稳定控制装置的采集信息主要有交流电
国智能电网建设的推进[ 8
9] , 智能变电站将逐渐替代流、交流电压等模拟量信息, 开关、刀闸等位置信号
数字化变电站, 因此, 研究数字化变电站将为智能变和保护跳闸信号, 以及异地的线路、元件等运行信
电站的建设推广提供基本的技术基础和知识储备。息。数字化变电站采用了电子式互感器, 电流、电压
安全稳定控制装置( 系统) 是保证电力系统安全信号通过合并单元( M U) 直接提供光纤以太网接口
稳定运行的第二和第三道防线的重要设备。对于数的数字信号, 满足 IEC 61850
9
1 和 IEC 61850
9
2
字化变电站, 由于一次设备的智能化, 其二次设备系标准, 这就要求安全稳定控制装置也必须有多个对
统结构发生了巨大的变化[ 10] , 因此其安全稳定控