[发明专利]基于物理层信息的IED逻辑状态实时响应能力检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力设备检测技术领域，具体是一种基于物理层信息的IED逻辑状态实时响应能力检测方法。

背景技术

近年来，随着智能电子设备(intelligent electronic device，IED)技术能力提高，以及数据交换、网络通信技术的标准化应用，变电站实现了由微机化装置组成的综合自动化系统，向基于IEC61850数字化的变电站(以下简称，数字站)IED集成系统的技术转变。变电站具有数据交换功能的微机化单元设备本质上是IED，通过站内通信网络组成的IED设备集合可统称为变电站二次系统，包括传统综合自动化系统与上述IED集成系统。数字站IED及其系统集成应用技术基础，既与传统综合自动化系统有显著的技术差异但也是其技术传承与发展，具有多环节、多设备、协同实现变电站功能的新技术特点。

变电站二次系统，可由多厂家IED设备共同集成。为了设备运行、检修维护的安全性，国内大多根据一次设备配置间隔IED。基于变电站运行、调控的角度，可将二次系统分为两类设备，即，面向运行、调控人员实时监控的站控层IED，以及面向一次设备自动控制的间隔IED；两类设备之间通过网络连接，但在实时性要求方面：前者通常为sec级响应迟延，后者多为ms或μs级响应时间准确度。

针对数字站，可采用“三层IED设备、两层以太网络”的二次系统结构，分为站控层、间隔层、过程层IED，各层IED设备之间分别组网连接，IED既可横向也可纵向交换数据；也可采用“三层IED设备共以太网络”的结构，既保留了上述优点也简化了系统的网络结构。若以一次设备的间隔功能为整体(如，测控、保护等)，则可将数字站二次系统相关间隔层、过程层IED划分成设备组，各设备组整体上类似于传统二次系统的间隔层设备(即，型式上可认为将传统间隔层IED分为了，间隔层的一次设备对象功能IED与过程层的一次设备接口IED)。

二次系统IED之间的通信数据交换，其传输控制与信息应用的数据格式(以下简称，数据帧)：传统变电站，主要遵循IEC60870-5-103(以下简称，103帧)，用于链接站控层与间隔层IED；数字站遵循IEC61850，主要为用于站控层与间隔层IED监控信息链接的制造商报文规范(manufacturing message specification，MMS)，以及用于间隔层IED、过程层IED之间面向通用对象的变电站事件(generic object oriented substation event，GOOSE)的实时信息交换，前者主要面向监控信息服务、后者主要面向IED之间的事件传输和控制。

二次系统的数据帧信息传输媒介，可采用IEEE802标准规范的以太网物理层的通信规则、介质、接口，可采用光波、电平信号(以下简称，数据信号)的传输方式；通常数据信号包含了数据帧信号段，即，可根据数据信号波形解析出其传输的数据帧信息。IED光、电接口之间的连接与通信，可采用光/电转换器件进行数据信号转换，且数据信号经电/光与光/电转换所产生的传输迟延时间之和，大多可在100ns以内。

由此，二次系统面向监控、一次设备，进行逻辑状态实时监视与控制的IED，可具有逻辑状态监控、逻辑数据交换、现场信号输入/输出等特点；其关联内部逻辑的输入/输出信息，主要可为开关量信号输入(DI)、输出(DO)的开/闭信息，以及数据信号携带的控制信息输入、状态反馈信息输出；其设备型式，主要可为站域控制、测控、保护、安全自动等站控层、间隔层IED以及过程层智能终端，但型式上也可按需求组合为多功能一体化的IED并布置于某层，且一般要求响应时间的准确度为sec或ms级。

因此，IED实时响应能力，可表现为其输出信号对输入信号的响应能力，既包括了内部逻辑判断处理的正确性，也包含了信号转换的快速性、稳定性。可按照IED功能的信号输入、内部逻辑功能至信号输出，将涉及通信端口的数据信号及其数据帧(如，103、MMS、GOOSE)的响应分为以下三类：一，DI响应，DI开/闭至通信端口数据信号输出，其数据帧信息可反应DI的状态变化；二，DO响应，通信端口的数据信号输入至DO开/闭，数据帧信息携带了相应DO状态的改变；三，数据信号(DATA)响应，数据信号输入至数据信号输出，其数据帧之间的相应状态字/位信息具有逻辑关联。