搜索
指导教师：申惠学生：李明善吴海精专业：铁道电气化毕设题目：变电所自动化系统中IEC61850应用研究华东交通大学2011届本科毕业生毕业设计答辩PPT论文介绍一、绪论二、基于IEC61850的体系介绍三、保护算法简析四、保护设备建模五、结论本论文共有5章，简单的介绍了IEC61850标准体系，并在此基础上探讨了基于通信网络和IEC61850的变压器保护和馈线保护模型。随着我国铁路运输的发展，传统的铁路电力供配电变电所和保护模式已经很难满足迅速发展的铁路行业的要求。为了适应变电站自动化的迅速发展，有必要制定一个全面的、通用的、能够覆盖整个变电站通信网络和系统的标准，于是国际电工委员会(IEC)TC57工作组制定了IEC61850标准。本论文分析的变压器保护和馈线保护模型的建立就是基于这个标准。下面是变电站自动化系统示意图。SCUGTWOSUDOIUIED1IED2IED2DOIUIED11#主变1#馈线2#馈线电容器2#主变主保护后备保护主变测控主保护后备保护主变测控保护测控保护测控保护测控……………………………站控总线站控层过程总线过程层间隔层变电站自动化系统示意图SCU—站级控制;OSU—站级运行与维护;GTW—通信控制;DOIU—数字光电量测系统;IED1—断路器智能数字控制;IED2—隔离接地开关智能控制保护装置建模思想•根据IEC61850标准可知，其建模思想就是将传统保护装置所要实现的功能通过代表功能的最小单位逻辑节点（LN）来实现，将与功能相关的数据和操作封装在逻辑节点中，逻辑节点中的操作封装了与此功能相关的保护和控制算法及相关的通信服务，在主程序中通过对此操作的调用完成逻辑节点所要实现的功能。变压器保护模型牵引变电所主变器一次设备驱动开关量输入模拟量输入光电隔离浪涌吸收电量变换数字量输出光电隔离低通滤波采样多路转换开关A/D转换光电隔离计算机本体系统电源输入.输出操作电源人机联系电源净化隔离器计算机变压器保护基本框图变压器保护IED的逻辑节点带箭头的直线表示了逻辑连接及通信信息片的流向，带圈的数字符号表示通信信息片，数字的大小表示了通信信息片在逻辑上的发生顺行。变压器保护IED的功能•IED的具体功能配置如下：•(1)保护功能：包括差动速断保护、二次谐波闭锁的比率差动保护；•(2)保护测量:包括高压侧相间电压、高低压侧各相电流及差动电流；•(3)控制功能:控制智能断路器的跳合闸门、高低压侧的隔离开关的分合；•(4)遥信功能：保护动作信号、保护投入/退出等；•(5)自检告警功能：包括硬件自检、软件自检、通信自检等；•(6)事故后分析功能：故障录波；•(7)人机接口功能：定值整定、手动操作，显示变压器的一些电量参数（如高压侧相间电压、高低压侧各相电流、差动电流等）和非电量参数等。根据IEC61850-7-4，如果过程层设备为电子式互感器、智能断路器等智能化执行器，则与之相关的间隔层和过程层的逻辑节点可分别驻留在不同的物理装置内，因此本设计将XCBR、XSWI、GGIO、TCTR、TVTR逻辑节点（灰色）下放到过程层设备之中，剩余的逻辑节点都驻留在间隔层的变压器保护IED中。馈线保护模型构建•馈线保护装置所要实现的功能主要有：•（1）主要保护及相关功能：三段式相间距离保护、三段式接地电流保护、三段式零序方向电流保护、三相一次重合闸、电压互感器（TV）断线检测故障录波等。•（2）主要控制功能：馈线断路器、电动隔离开关、重合闸投入/退出等。•（3）测量功能：装置采集外部电流和电压等物理量，监视外部设备运行状态。•（4）事件与故障记录功能：主要完成故障报告与事件报告（如保护装置运行状态、整定值修改、断路器或隔离开关的控制、馈线或进线发生故障过程中，保护元件的动作情况、电流电压的变化情况等）。•（5）通信功能：通过以太网与试验工具软件通信，查看装置以及外部设备的运行状态，查看、修改装置的设置参数；通过以太网与当地监控系统进行信息交换。馈线保护构成•变电站大多数功能至少由三个逻辑节点组成：核心功能、处理接口、供操作人员访问的人机接口（IHMI）。馈线保护由变电站层的监控主机（包括人机接口IHMI、警报和事件处理CALH、远方控制接口ITCI等）、间隔层的馈线保护IED、过程层的电子式电流互感器（ECT）、电子式电压互感器（EVT）配合完成。下面以距离保护为例进行陈述。RXRsetXset0φ1φ2φL距离保护动作特性IHMICALHRFLOPDISRRECPDIRRPSBCSWIXCBRTVTRTCTR变电站层间隔层过程层与距离保护相关的逻辑节点及信息交互•在IEC61850中,根据保护功能的作用范围可把保护功能分为本地保护功能和分布保护功能2种类型。本地保护功能的特点是功能的实现不依赖于其他IED,在一个IED中可独立完成。分布保护功能的特点是功能由分布在不同IED中的2个或以上逻辑节点共同完成。PTOC0PTOC0PTOC1RRECAccPTOC0AccPTOC1PTRCXCBR断路器跳闸监控自动重合过流1段过流2段过流3段2段后加速3段后加速•三段式电流保护模型•属于本地保护功能TCTRPDIFPSCHPTRCXCBRMDIFMDIFTCTRPDIFPTRCXCBRPSCH变电站A变电站B互感器差动测量互感器差动测量断路器跳闸监控保护配置差动保护保护配置差动保护跳闸监控断路器•纵联保护属于一种分布保护功能。分布保护功能通过远方保护的方式实现。远方保护建模时需要借助逻辑节点PSCH来实现逻辑节点之间的配合关系。•纵联差动保护模型结论•本文介绍、分析了IEC61850通信协议体系，初步构建了保护模型，但是缺少实际验证和实践，因此还有必要进一步研究IEC61850在变电站综合自动化系统中的应用，以便实现变电站的综合效能，降低成本，使其更好的服务于中国铁路事业的发展。