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层次化网络通信的论文
层次化网络通信的论文 1.1总体架构 层次化保护控制系统从体系架构上划分为就地层、站域层和广域层， 如图1所示。三层保护协调配合，构成以就地层保护为基础，站域层保护与广域 层保护为补充的多维度层次化继电保护系统。就地层保护是面向被保护对象分布 配置的“贴身防护”，保护功能配置遵循现有的继电保护相关规范，其接入信息仅 来自被保护对象所在间隔，强调的是保护相关回路简洁可靠和保护的速动性。站 域保护控制系统配置单套保护的冗余保护、部分公用保护及相邻变电站元件后备 保护。它能够充分利用全站信息，快速、可靠判别故障区域，加速后备保护动作， 并可不经就地级保护及测控装置直接作用于断路器智能终端。同时，根据电压等 级的不同及变电站承担任务的不同，站域保护也配置一些控制功能，包括备用自 投、小电流接地选线、低频/低压减负荷等。此外，站域保护还作为广域保护服 务子站为广域保护提供站内采样值和开关量信息，并接收、转发广域保护主站发 出的控制命令。广域保护系统包括继电保护和安全自动控制两方面。广域保护基 于广域信息实现广域后备保护；接收区域内及同步相量测量单元（PMU）数据， 进行安全稳定评估分析；
并依据稳态数据进行潮流分析、切负荷策略制定。
1.2各层次配合关系 如图2所示，当电力系统发生故障时，就地层保护作为第一时限保护， 保护的速动性好，相关联回路少。就地保护整组动作时间一般为0~20ms。在就 地保护工作的同时，站域保护与广域保护同时进入程序判别阶段，如果故障能够 成功切除，则站域保护和广域保护自动返回；
若就地保护未动作，站域保护基于 站域信息的判断实现故障切除。在时间配合上，站域保护处理一般会增加一定延 时。若站域保护仍未动作，则由广域保护实现故障切除。广域保护的跳闸延时较 站域保护动作时间更长。根据国际大电网会议（CIGRE）的规定，广域控制的时 间限定在0.1~100s的范围内。在极端情况下，如变电站直流消失，站域就地全部 失效时，由广域保护通过跳其他变电站实现故障切除。
2层次化保护系统通信系统分析 2.1站域保护 站域保护装置涉及变电站的多个间隔信息，如：各间隔的采样值、GOOSE和对时信息等。因此对过程层通信系统有着较高的要求，包括网络流量、 网络延迟。本文以某220kV典型配置为例进行分析。（1）网络流量分析根据文 献[9]所述的计算方法，对于采样值流量，按照20个模拟量通道，以典型的每周 波80点采样、每帧1个ASDU进行计算；
再加上GOOSE流量最大约为1.2Mb/s，可 以计算出每个间隔流量可达到8.33Mbps。220kV侧按9个间隔、110kV侧13个间隔、 35kV侧3个间隔，共25个计算，可得到总带宽达到208.2Mbps。若带宽占有率不 超过40%，过程层交换机带宽需达到520.5M。对于220kV电压等级(含35kV等级)， 可以得到带宽为99.96Mbps，对于110kV间隔，总带宽为108.29Mbps，需要多百 兆网口或采用千兆网络。（2）网络时延分析根据文献[10]所述的计算方法，以 图3所示的交换机配置方案，间隔交换机采用百兆光口，主干交换机采用千兆光 口，考虑最极端的情况，站域保护装置连接的间隔数为25个来计算网络时延。一 个IEC61850-9-2SV采样数据帧的最好和最坏情况下延时、抖动分别是27.992μs、 71.24μs和43μs；
一个GOOSE数据帧的最好和最坏情况延时、抖动分别是22.448μs、 48.56μs和26μs。文献[11]规定微波通道（光纤通道参照执行）传输主保护信息时 传输时延应不大于5ms。对于保护装置来讲，这样的延时和抖动在可接受的范围 内。因此，从网络流量分析和网络时延分析两方面确定：对于一个典型的220kV 的变电站，站域保护按全站配置或按照电压等级配置均可；
但对于电压等级较高 或者间隔较多的变电站来说，可采用按电压等级配置站域保护的方式，以保证充 分的网络带宽。且在两种情况下，百兆口都难以满足数据传输的要求，均应采用 千兆口以满足全站数据采集的需求。同时，由于就地保护已经备有主后备功能完 善的保护，因此站域保护只需单配即可。
2.2广域保护
