Способ передачи измерений в технологической сети передачи данных Российский патент 2020 года по МПК H02H3/00 G01R19/165 G06F3/05 

Изобретение относится к электроэнергетике и предназначено для использования при реализации электроснабжения потребителей с использованием связи интеллектуальных сетей с источниками электроэнергии.

Известен способ, который реализуется передачей сообщений в соответствии с протоколом МЭК 61850-9-2 (Sampled Values), в котором сигналы от измерительных трансформаторов, а именно мгновенные значения напряжений и токов, оцифровываются непосредственно в устройствах сопряжения с контролируемыми объектами и передаются устройствам релейной защиты и автоматики (РЗА) в виде цифрового потока данных по информационной сети (CN 203225516 U, МПК Н02Н 7/26, опубл. 02.10.2013).

Наиболее близким к предложенному является способ передачи информации о контролируемых параметрах энергообъекта к логической части комплекса РЗА, согласно которому измеряют мгновенные значения напряжения и/или тока энергообъекта, определяют по ним вектора, их действующих значений за период промышленной частоты и передают векторные сигналы к логической части комплекса РЗА через локальную вычислительную сеть в виде GOOSE-сообщений в соответствии со стандартом МЭК 61850, причем сообщения о векторах действующих значений тока и/или напряжения передают с априорно заданной периодичностью (WO 2012127058 А1, МПК H02J 13/00, опубл. 27.09.2012).

Недостатком данного способа является повышенная нагрузка на коммуникационную шину данных, связанная с передачей GOOSE-сообщений с периодичностью, не зависимой от состояния и режима системы электроснабжения.

Технической задачей изобретения является снижение загруженности каналов связи локальной вычислительной сети при контроле параметров энергообъектов.

Технический результат заключается в снижении нагрузки на коммуникационную шину данных.

Это достигается способом передачи измерений в технологической сети передачи данных, заключающемся в измерении мгновенных значений напряжения и/или тока энергообъекта в измерительной части комплекса РЗА, которую сопрягают с энергообъектом, определении по ним вектора их действующих значений за период промышленной частоты и передачи с априорно заданной периодичностью GOOSE-сообщений о векторах действующих значений тока и/или напряжения к логическим узлам релейной защиты через локальную вычислительную сеть, при этом при наступлении технологического нарушения на энергообъекте выявляют приращение аварийных токов, осуществляют передачу GOOSE-сообщений с векторными сигналами, при этом приращение определяют из соотношения где - текущее комплексное значение тока последовательности ф (прямой, обратной или нулевой), - комплексное значение тока последовательности ф (прямой, обратной или нулевой) 20 мс назад, производят генерацию GOOSE-сообщений, соответствующих режиму технологического нарушения, до тех пор, пока фиксируют токи прямой, обратной или нулевой последовательности выше порогового значения.

Дополнительно векторные значения тока и/или напряжения представляют в виде амплитуды и угла.

Дополнительно векторные значения тока и/или напряжения представляют в виде действительной и мнимой части.

Кроме того в нормальном режиме энергообъекта передают GOOSE-сообщения о векторах действующих значений тока и/или напряжения с периодичностью раз в 2 секунды.

Кроме того выдержку времени перед передачей GOOSE-сообщений о векторах действующих значений напряжения или тока устанавливают равной 10 мс, периодичность GOOSE-сообщений 10 мс, а повторные отправки с неизменяемым набором данных в пределах каждого GOOSE-сообщения выполняют через увеличивающиеся интервалы времени 1 мс, 2 мс, 4 мс.

Способ передачи измерений в технологической сети передачи данных осуществляют следующим образом.

Измеряют мгновенные значения напряжения и/или тока в измерительной части комплекса РЗА, которую сопрягают с энергообъектом, определяют по ним вектора их действующих значений за период промышленной частоты и осуществляют передачу с априорно заданной периодичностью GOOSE-сообщений о векторах действующих значений тока и/или напряжения к логическим узлам релейной защиты через локальную вычислительную сеть в соответствии со стандартом МЭК 61850.

Реагированием на приращение аварийных токов за период промышленной частоты (20 мс) при наступлении технологического нарушения на энергообъекте выявляют приращение аварийных токов и осуществляют передачу GOOSE-сообщений с векторными сигналами. Генерируют GOOSE-сообщения, соответствующие режиму

технологического нарушения, до тех пор, пока фиксируют токи прямой, обратной или нулевой последовательности выше порогового значения.

Векторные значения тока и/или напряжения представляют в виде амплитуды и угла или действительной и мнимой части. В нормальном режиме энергообъекта передачу GOOSE-сообщения о векторах действующих значений тока и/или напряжения осуществляют с периодичностью один раз в 2 секунды. При наступлении технологического нарушения на энергообъекте устанавливают выдержку времени перед передачей GOOSE-сообщений о векторах действующих значений напряжения или тока равной 10 мс, периодичность GOOSE-сообщений составляет 10 мс, а повторные отправки с неизменяемым набором данных в пределах каждого GOOSE-сообщения выполняют через увеличивающиеся интервалы времени 1 мс, 2 мс, 4 мс.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана реализующая способ структурная схема комплекса РЗА при передаче измерений с использованием GOOSE-сообщений, а на фиг. 2 приведены временные диаграммы, характеризующие такую передачу по предложенному способу.

Структурная схема содержит: трансформатор напряжения 1 (TV), трансформатор тока 2 (ТА), силовой выключатель 3 (Q), устройство сопряжения с энергообъектом 4, выполненным из логических узлов (TVTR)5, (TCTR) 6, и (XCBR) 7, образующие измерительную часть комплекса РЗА, пускового органа 8, логических узлов (RMXU) 9 и 10 преобразования аналоговых значений соответственно напряжения и тока в вектора действующих значений.

Кроме того, в структуре отмечены локальная вычислительная сеть (шина процесса) 11 и терминал релейной защиты 12 с логическим узлом (PDIS) 13, и узлом (PTRC) 14 формирования команды на отключение силового выключателя 3 через логический узел (XCBR) 7.

Первичная сеть упрощенно представлена одним присоединением участка сети. Вторичная сеть содержит устройство сопряжения с энергообъектом 4, локальную вычислительную сеть 11 и терминал релейной защиты 12.

Предложенный способ может быть реализован для любого типа релейной защиты, в рассматриваемом примере показан для случая дистанционной защиты.

Устройство для реализации предложенного способа работает следующим образом.

В трансформаторах напряжения 1 и тока 2 первичные напряжения и токи преобразуются во вторичные величины до пригодных для оборудования значений.

На логические узлы (TVTR) 5 и (TCTR) 6 соответственно поступает информация от трансформаторов напряжения 1 и тока 2, после чего осуществляется функция масштабирования сигналов. На входы логических узлов (RMXU) 9 и 10 поступают аналоговые значения напряжений и токов и происходит их преобразование в векторные значения.

Логический узел (PDIS)13 описывает функцию дистанционной защиты и функционирует, принимая на вход GOOSE-сообщения о вычисленных в логических узлах (RMXU)9 и 10 векторах действующих значений напряжения и тока. При срабатывании дистанционной защиты сигнал срабатывания передают в узел (PTRC)14, в котором формируют GOOSE-сообщение на отключение силового выключателя 3, в случае срабатывания функции релейной защиты на отключение. Данное отключение производится через логический узел (XCBR) 7.

В устройстве сопряжения с энергообъектом 4 вычисляют векторные значения напряжения и тока за период промышленной частоты - 20 мс (логические узлы RMXU 9 и 10) по аналоговым значениям напряжения и тока с трансформаторов напряжения 1 и тока 2, поступающим через логические узлы (TVTR) 5 и (TCTR) 6. Векторные измерения представляют в виде амплитуды и угла или действительной и мнимой части. Затем вычисленные вектора напряжений и токов с использованием GOOSE-сообщений с определенной периодичностью поступают в терминал релейной защиты 12. Передача GOOSE-сообщений в нормальном режиме осуществляется с периодичностью раз в несколько секунд (по умолчанию параметр Т₀ равен 2 с).

Устройство сопряжения с энергообъектом 4 снабжают пусковым органом 8, реагирующим на приращение аварийных токов за период промышленной частоты (20 мс).

Расчет приращения аварийных токов выполняется в соответствии с выражением (1)

где - текущее комплексное значение тока последовательности ф (ф = прямая, обратная, нулевая);

- комплексное значение тока последовательности ф (прямой, обратной или нулевой), рассчитанное на 20 мс ранее настоящего момента времени.

При наступлении технологического нарушения, например, КЗ, срабатывает пусковой орган 8, определяющий факт наличия аварийной ситуации. При срабатывании пускового органа 8 в устройстве сопряжения с энергообъектом 4 проводят вычисление векторов напряжения и тока за период промышленной частоты с использованием буфера мгновенных значений токов и напряжений.

После обнаружения аварийной ситуации через выдержку времени Т1 (по умолчанию параметр Т1=10 мс) начинают периодическую отправку вновь рассчитанных векторов действующих значений в виде GOOSE-сообщений каждые 10 мс (параметр Т0=10 мс) с повторной отправкой рассчитанных значений векторов через увеличивающиеся интервалы времени (Т1=1 мс, Т2=2, Т3=4 мс). Генерацию GOOSE-сообщений осуществляют до тех пор, пока пусковой орган 8 в устройстве сопряжения с энергообъектом 4 фиксирует наличие токов прямой, обратной или нулевой последовательности выше порогового значения.

Логический узел (PDIS)13, расположенный в терминале релейной защиты 12, принимает на вход векторные значения напряжений и токов, передаваемые по локально вычислительной сети 11 с использованием протокола МЭК 61850-8-1 GOOSE. При срабатывании функции дистанционной защиты в логическом узле (PTRC) 14 формируют команду на отключение силового выключателя 3 через логический узел (XCBR)7, передаваемую по локальной вычислительной сети с использованием протокола МЭК 61850-8-1 GOOSE.

Снижение частоты передачи сигналов в локальной вычислительной сети 11 достигают тем, что логические узлы (RMXU) 9 и 10 расчета векторов действующих значений напряжения и тока размещены в устройстве сопряжения с энергообъектом 4, что приводит к снижению загруженности каналов связи локальной вычислительной сети при передаче измерений напряжения и тока.

Использование способа передачи измерений в технологической сети передачи данных обеспечивает снижение нагрузки на коммуникационную шину данных.

Использование: в области электроэнергетики и предназначено для использования при реализации электроснабжения потребителей с использованием связи интеллектуальных сетей с источниками электроэнергии. Технический результат - снижение нагрузки на коммуникационную шину данных и уменьшение числа единиц оборудования, применяемого для построения коммуникационной сети. Согласно способу осуществляют измерение мгновенного значения напряжения и/или тока энергообъекта в измерительной части комплекса РЗА, сопряженнной с энергообъектом, определение по ним вектора их действующих значений за период промышленной частоты и передачу с априорно заданной периодичностью GOOSE-сообщений о векторах действующих значений тока и/или напряжения к логическому узлу дистанционной защиты через локальную вычислительную сеть, выявляют приращение аварийных токов и осуществляют передачу GOOSE-сообщений с векторными сигналами, при этом приращение определяют из соотношения где - текущее комплексное значение тока последовательности ф (прямой, обратной или нулевой), - комплексное значение тока последовательности ф (прямой, обратной или нулевой) 20 мс назад, производят генерацию GOOSE-сообщений, соответствующих режиму технологического нарушения, до тех пор, пока пусковой орган в устройстве сопряжения с энергообъектом фиксирует токи прямой, обратной или нулевой последовательности выше порогового значения. Дополнительно векторные значения тока и/или напряжения представляют в виде амплитуды и угла или действительной и мнимой части. В нормальном режиме энергообъекта передают GOOSE-сообщения о векторах действующих значений тока и/или напряжения передают с периодичностью раз в 2 секунды. При наступлении технологического нарушения на энергообъекте устанавливают выдержку времени перед передачей GOOSE-сообщений о векторах действующих значений напряжения или тока равной 10 мс, периодичность GOOSE-сообщений - 10 мс, а повторные отправки с неизменяемым набором данных в пределах каждого GOOSE-сообщения выполняют через увеличивающиеся интервалы времени 1 мс, 2 мс, 4 мс. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ передачи измерений в технологической сети передачи данных, заключающийся в измерении мгновенных значений напряжения и/или тока энергообъекта в измерительной части комплекса РЗА, которую сопрягают с энергообъектом, определении по ним вектора их действующих значений за период промышленной частоты и передачи с априорно заданной периодичностью GOOSE-сообщений о векторах действующих значений тока и/или напряжения к логическим узлам релейной защиты через локальную вычислительную сеть, отличающийся тем, что при наступлении технологического нарушения на энергообъекте выявляют приращение аварийных токов, осуществляют передачу GOOSE-сообщений с векторными сигналами, при этом приращение определяют из соотношения где - текущее комплексное значение тока последовательности ф (прямой, обратной или нулевой), - комплексное значение тока последовательности ф (прямой, обратной или нулевой) 20 мс назад, производят генерацию GOOSE-сообщений, соответствующих режиму технологического нарушения, до тех пор, пока фиксируют токи прямой, обратной или нулевой последовательности выше порогового значения.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что векторные значения тока и/или напряжения представляют в виде амплитуды и угла.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что векторные значения тока и/или напряжения представляют в виде действительной и мнимой части.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в нормальном режиме энергообъекта GOOSE-сообщения о векторах действующих значений тока и/или напряжения передают с периодичностью раз в 2 секунды.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выдержку времени перед передачей GOOSE-сообщений о векторах действующих значений напряжения или тока устанавливают равной 10 мс, периодичность GOOSE-сообщений 10 мс, а повторные отправки с неизменяемым набором данных в пределах каждого GOOSE-сообщения выполняют через увеличивающиеся интервалы времени 1 мс, 2 мс, 4 мс.