CN109462230A - 一种基于高速总线的负荷转供决策***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于高速总线的负荷转供决策***及方法，***主要包括光收发器模块、通信扩展模块、CPU运算模块，适用于220kV数字化变电站电源进线数不超过6回情况下的线路及母联备自投。通过光收发器模块与外部合并单元、智能终端连接，通信扩展模块采用FPGA充当CPU运算模块及光收发器模块的远程扩展控制器，进行采样值上送、GOOSE报文收发等处理，CPU运算模块通过对通信扩展模块内部寄存器和RAM写操作实现功能配置，通信扩展模块之间采用高速总线实现多个节点对总线资源的共享，提高配置的灵活性，很好地适应负荷转供***间隔多的特点。根据预先设置的备自投方案，可以在故障发生后快速隔离故障点，投入备供电源，减少停电范围并快速恢复供电。

Description

一种基于高速总线的负荷转供决策***及方法

技术领域

本发明属于电力***继电保护技术领域，具体涉及一种基于高速总线的负荷转供决策***及方法，特别涉及一种应用于220kV数字化变电站的负荷转供决策***。

背景技术

随着电力***规模的不断扩大和负荷的快速增长，受短路电流水平及局部电网供电能力制约，越来越多的500kV电网采取分层分区运行方式，通过开断供区间220kV联络线、220kV母线分列等方式调整措施来抑制短路电流水平、满足局部供电需求，导致部分分层分区点220kV变电站供电可靠性下降。为提高电网分层分区点变电站供电可靠性，可针对此情况配置负荷转供方案，自动进行故障时负荷的转供切换。

国内负荷转供装置大多应用在中低压电网，220KV及以上高压电网中却极少应用。研究220KV负荷转供的特殊性，建立正确的适用于220KV高电压等级变电站负荷转供策略模型来应对可能出现的严重功率缺额等问题，对保证电网安全、可靠、经济运行具有重要的理论及工程意义。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于高速总线的负荷转供决策***及方法，其可以适用于220kV数字化变电站常规接线方式下多回电源进线的线路及母联备自投，具有较强的适应性和扩展性。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于高速总线的负荷转供决策***，包括光收发器模块、通信扩展模块、CPU运算模块、人机接口模块、串口及以太网通信模块、电源模块、存储模块等，所述负荷转供装置的光收发器模块用于与外部智能终端、合并单元的连接，所述负荷转供决策***的通信扩展模块用于处理光收发器模块传输的采样值报文、GOOSE报文，所述负荷转供决策***的CPU运算模块采用高速总线与多个通信扩展模块连接，用于负荷转供策略功能的判断和实现，所述负荷转供决策***的人机接口模块用于与后台、主站进行通讯。

前述的基于高速总线的负荷转供决策***，其特征在于：所述通信扩展模块FPGA逻辑充当CPU运算模块及光收发器模块的远程扩展控制器，所述CPU运算模块通过对通信扩展模块内部寄存器和RAM写操作实现功能配置。

前述的基于高速总线的负荷转供决策***，其特征在于：所述高速总线包括1对时钟总线、1对控制总线、4对数据总线，采用线或逻辑的多点低电压差分信号，实现各个节点对总线资源的共享。

一种基于高速总线的负荷转供决策方法，其特征在于，所述的策略如下：

将220kV线路按照6回、3组的方式配置，针对线路备自投预先设定线路的组别与备投优先级，组别设置为0～3，备投优先级设置为0～6，组别或备投优先级为0表示不参与线路备自投逻辑，来自同一电源点的线路设置为相同组别，当其中一组作为主供线路组时，另一组或两组为备供线路组，同一组别根据备投优先级的设定值决定线路投入的次序；

通过检测所述6回220kV线路开关、母联开关、母线的运行工况及线路备自投的组别与备投优先级整定值，判断***当前是否满足线路备自投或母联备自投充电条件；

若线路备自投充电完成，满足线路备自投启动条件后，经启动延时跳开主供线路开关，在开关跳闸等待延时内检测主供线路开关是否分位，若是，优先选择组别较小的备供线路组，同一组别按照备投优先级从高到低依次投入备投线路开关，直至母线电压恢复，则判定线路备自投成功，若所有备供线路投入后母线电压仍未恢复，则判定线路备自投失败；

若满足母联备自投充电条件，满足母联备自投启动条件后，经启动延时跳开无流且失压的主供线路开关，在开关跳闸等待延时内检测无流且失压的主供线路开关是否处于分位，若是，则合母联开关并判定母联备自投成功或者失败。

有益效果：本发明提供的基于高速总线的负荷转供决策***及方法，采用高速总线实现CPU运算模块与通信扩展模块之间采样值报文、GOOSE报文的快速交换，提高配置的灵活性，很好地适应负荷转供***间隔多的特点。***在满足不同类型的备自投充电条件下，执行不同的备自投方式，可适用于各种灵活的运行方式，解决了以往备自投装置受制于站点及运行方式的缺陷，对于实际运行中的各种可能的运行方式均能发挥作用，大大提高了电网供电的可靠性。

附图说明

图1是本发明的***示意图;

图2是本发明的高速总线的设计原理示意图;

图3是本发明的一实施例的***应用示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明提供了一种基于高速总线的负荷转供决策***，包括光收发器模块、通信扩展模块、CPU运算模块、人机接口模块、串口及以太网通信模块、电源模块、存储模块等。所述***采用的高速总线的设计原理如图2所示，通信扩展模块FPGA逻辑充当CPU运算模块以及光收发器模块的远程扩展控制器，CPU运算模块通过对通信扩展模块内部寄存器和RAM写操作实现功能配置，包括采样值上送、GOOSE报文收发等。整装置需要维护1组同步信号1PPS和1组自定义对时信号NZ-T，分别用于整装置采样值插值同步和RTC对时。各通信扩展模块之间通过高速总线实现节点间报文通信，高速总线包括1对时钟总线、1对控制总线、4对数据总线，采用线或逻辑的多点低电压差分信号，对总线资源进行共享。通信扩展模块上送报文按照优先级划分为若干队列，可根据报文实时性要求将报文压入不同队列。为减少“短报文”通信的报文轮询次数，提高总线的带宽利用率，支持在同一优先级报文发送队列中将“短报文”拼接成“长报文”打包发送，由接收侧负责拆包和报文过滤。

图3是本发明的负荷转供决策方法的应用示意图。将220kV线路按照6回、3组的方式配置，针对线路备自投预先设定线路的组别与备投优先级，组别设置为0～3，备投优先级设置为0～6，组别或备投优先级为0表示不参与线路备自投逻辑，来自同一电源点的线路设置为相同组别，当其中一组作为主供线路组时，另一组或两组为备供线路组，同一组别根据备投优先级的设定值决定线路投入的次序。通过检测所述6回220kV线路开关、母联开关、母线的运行工况及线路备自投的组别与备投优先级整定值，判断***当前是否满足线路备自投或母联备自投充电条件。

线路备自投方式具体步骤如下：

1)满足充电条件经充电延时后，装置充电完成；

2)满足启动条件经装置启动延时后，装置启动，出口跳开所有主供线路开关，同时切除失压母线上的小电源线路；

3)在开关跳闸等待延时内，当检测到所有主供线路开关均处于分位时，继续动作逻辑，否则报跳闸失败；

4)检测当前母线电压是否满足无压条件，当母线均无压时则进入第5)步，否则30S不满足无压条件则放电；

5)置初始备投优先级n为1，令最大可备投次数M为备投线路组别的备投优先级最大值；

6)检查当前优先级n的备投开关在启动前5S是否具备备投条件，是则进入第7)步，否则，进入第9)步；

7)合备投线路开关；

8)若在Th时间内检测到失压母线电压恢复，则报备自投成功，否则进入第9)步；

9)令n=n+1，若n≤M，则返回第5)步；若n＞M，则报备自投失败。

母联备自投方式具体步骤如下：

1)满足充电条件经备投充电延时后，装置充电完成；

2)满足启动条件经装置启动延时后，装置启动，出口跳开失压母线上所有挂接的主供线路开关，同时切除失压母线上的小电源线路；

3)在开关跳闸等待延时时间内，当检测到相应供电线路的开关均处于分位时，执行下一步；否则报跳闸失败；

4)检测当前失压母线电压是否满足无压动作值，若满足则进入下一步，否则30S不满足无压条件则放电。

5)合母联开关，若在判备投成功等待延时时间内失压母线的电压恢复，则报备自投成功，否则报备自投失败。

综上所述，本发明提出的基于高速总线的负荷转供决策***，采用高速总线实现CPU运算模块与通信扩展模块之间采样值报文、GOOSE报文的快速交换，提高配置的灵活性，很好地适应负荷转供***间隔多的特点。***在满足不同类型的备自投充电条件下，执行不同的备自投方式，可适用于各种灵活的运行方式，解决了以往备自投装置受制于站点及运行方式的缺陷，对于实际运行中的各种可能的运行方式均能发挥作用，大大提高了电网供电的可靠性。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（***）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种负荷转供决策方法，其特征在于，包括：

将220kV线路按照6回、3组的方式配置，针对线路备自投预先设定线路的组别与备投优先级，组别设置为0～3，备投优先级设置为0～6，组别或备投优先级为0表示不参与线路备自投逻辑，来自同一电源点的线路设置为相同组别，当其中一组作为主供线路组时，另一组或两组为备供线路组，同一组别根据备投优先级的设定值决定线路投入的次序；

通过检测所述6回220kV线路开关、母联开关、母线的运行工况及线路备自投的组别与备投优先级整定值，判断***当前是否满足线路备自投或母联备自投充电条件；

若线路备自投充电完成，满足线路备自投启动条件后，经启动延时跳开主供线路开关，在开关跳闸等待延时内检测主供线路开关是否分位，若是，优先选择组别较小的备供线路组，同一组别按照备投优先级从高到低依次投入备投线路开关，直至母线电压恢复，则判定线路备自投成功，若所有备供线路投入后母线电压仍未恢复，则判定线路备自投失败；

若满足母联备自投充电条件，满足母联备自投启动条件后，经启动延时跳开无流且失压的主供线路开关，在开关跳闸等待延时内检测无流且失压的主供线路开关是否处于分位，若是，则合母联开关并判定母联备自投成功或者失败。

2.根据权利要求1所述的负荷转供决策方法，其特征在于,线路备自投方式的具体步骤如下：

1)满足充电条件经充电延时后，装置充电完成；

2)满足启动条件经装置启动延时后，装置启动，出口跳开所有主供线路开关，同时切除失压母线上的小电源线路；

3)在开关跳闸等待延时内，当检测到所有主供线路开关均处于分位时，继续动作逻辑，否则报跳闸失败；

4)检测当前母线电压是否满足无压条件，当母线均无压时则进入第5)步，否则30S不满足无压条件则放电；

5)置初始备投优先级n为1，令最大可备投次数M为备投线路组别的备投优先级最大值；

6)检查当前优先级n的备投开关在启动前5S是否具备备投条件，是则进入第7)步，否则，进入第9)步；

7)合备投线路开关；

8)若在Th时间内检测到失压母线电压恢复，则报备自投成功，否则进入第9)步；

9)令n=n+1，若n≤M，则返回第5)步；若n＞M，则报备自投失败。

3.根据权利要求1所述的负荷转供决策方法，其特征在于，母联备自投方式的具体步骤如下：

1)满足充电条件经备投充电延时后，装置充电完成；

2)满足启动条件经装置启动延时后，装置启动，出口跳开失压母线上所有挂接的主供线路开关，同时切除失压母线上的小电源线路；

3)在开关跳闸等待延时时间内，当检测到相应供电线路的开关均处于分位时，执行下一步；否则报跳闸失败；

4)检测当前失压母线电压是否满足无压动作值，若满足则进入下一步，否则30S不满足无压条件则放电；

5)合母联开关，若在判备投成功等待延时时间内失压母线的电压恢复，则报备自投成功，否则报备自投失败。

4.一种基于高速总线的负荷转供决策***，其特征在于，包括光收发器模块、通信扩展模块、CPU运算模块；

所述光收发器模块，用于与外部智能终端、合并单元的连接；

所述通信扩展模块与光收发器模块信号连接，用于处理光收发器模块传输的采样值报文、GOOSE报文，并将采样值报文、GOOSE报文上送给CPU运算模块；

所述CPU运算模块采用高速总线与多个通信扩展模块连接，用于接收各个通信扩展模块上送的采样值报文、GOOSE报文，并进行负荷转供决策的判断和实现。

5.根据权利要求4所述的基于高速总线的负荷转供决策***，其特征在于：所述的通信扩展模块FPGA逻辑充当CPU运算模块及光收发器模块的远程扩展控制器，所述CPU运算模块通过对通信扩展模块内部寄存器和RAM写操作实现功能配置。

6.根据权利要求4所述的基于高速总线的负荷转供决策***，其特征在于：各通信扩展模块之间通过高速总线实现节点间报文通信。

7.根据权利要求4所述的基于高速总线的负荷转供决策***，其特征在于：所述的高速总线包括1对时钟总线、1对控制总线、4对数据总线，采用线或逻辑的多点低电压差分信号，实现各个节点对总线资源的共享。

8.根据权利要求4所述的基于高速总线的负荷转供决策***，其特征在于：还包括人机接口模块，所述人机接口模块与CPU运算模块连接，用于与后台、主站进行通讯。

9.根据权利要求4所述的基于高速总线的负荷转供决策***，其特征在于：还包括存储模块，所述存储模块与CPU运算模块连接。