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传统综合自动化变电站低压系统的自动化装置主要包括：变压器低压侧(以下简称变低)母线保护与备用电源自动投入(以下简称备自投)装置。传统变低母线保护延时长,容易造成设备损毁；现有的备自投装置对环形供电网络适应性差,实现复杂,扩建困难。限于传统综合自动化变电站的技术瓶颈,很难从本质上解决这些问题,数字化变电站的快速发展为这些问题提供了新的方法。本文依托数字化变电站平台,建立一套20kV站域保护系统来解决上述问题。首先,进行20kV过程层网络设计。过程层网络是数字化变电站是连接站内各种智能模块的纽带,其可靠性与实时性决定了各种智能装置的性能。本文先介绍过程层网络通讯报文的类型与特点,其中SV报文与GOOSE报文对实时精度要求达到毫秒级别；接着对过程层网络拓扑结构进行实时性与可靠性分析,决定选择双星型网络结构作为过程层网络结构；最后制定20kV过程层组网配置方案,该方案包括20kV过程层网络流量分析、过程层组网方式、交换机配置方案,通过流量分析得出SV流量占总网络流量99%的结论,依据此结论决定采用GOOSE与SV共网的组网方式,再通过计算共网的网络延时与统计智能设备端口数量来确定交换机配置方案。其次,提出基于静态组播的20kV过程层网络流量控制方案。GOOSE与SV报文采用组播方式在网络中传播,不加以控制会造成装置CPU过载和网络崩溃。本文详细分析网络流量控制的三种方式：GMRP动态组播管理、VLAN组播管理和静态组播管理,并根据20kV过程层网络的特点,选取静态组播技术进行流量控制,制定20kV过程层网络交换机静态组播配置方案。最后,设计20kV站域保护系统。20kV站域保护系统由20kV快速母线保护与20kV环网备自投组成。依托20kV过程层网络进行建模、逻辑设计、整定计算,设计了一套20kV站域保护系统。其中20kV快速母线保护实现快速切除变低母线故障；20kV环网备自投建立适合环形电网的4种备自投方式。并通过20kV过程层网络实验、20kV快速母线保护功能实验、20kV环网备自投功能实验验证了系统的网络性能、逻辑功能满足设计要求。