CN109473952B - 一种智能变电站就地化保护装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明是针对智能变电站改造带来的传统主保护可靠性与速动性降低的问题，提供一种智能变电站就地化保护装置，可以在智能变电站实现电子式互感器采集信息。包括：SV网络服务器，与各级MU电连接，与GOOSE网络服务器通讯连接；GOOSE网络服务器，与各级数字终端通讯连接；用于将电压电流数据合并传输的MU，与电流互感器CT电连接以及电压互感器PT，与SV网络服务器通过光纤通讯连接，与保护单元电连接；电流互感器CT，与MU电连接；电压互感器PT，与MU电连接，本发明改善了智能变电站电气量信息的可靠性，解决了电子式互感器应用带来的可靠性降低的问题，进而提高了变电站保护的可靠性。

Description

一种智能变电站就地化保护装置及其使用方法

技术领域

本发明属于电力***继电保护技术领域，涉及一种智能变电站就地化保护装置。

背景技术

智能变电站典型的保护***结构有，“直采直跳”、“直采网跳”、“网采直跳”、“网采网跳”，使得变电站的信息采集、传递、应用模式发生了根本性的变化，信息的集成应用使信息利用的有效性得到了极大的提高，变电站内的保护配置从装置冗余向信息冗余转变。但是，经可靠性分析表明，电子式互感器与传统的电磁式互感器在实现原理上有很大的不同，电子式互感器采用很多新的电子元件，导致无论何种保护结构可靠性均有下降，而且在电气量信息和动作命令经光纤网络传输时，经存在固有延时，约5~10ms，若经SV、GOOSE两层网络传送的话，将增加保护固有动作时间。为了提高智能化变电站保护的可靠性和快速性，提出了一种智能变电站就地化保护装置及其使用方法。

中国公开专利号CN 102539975 A，公开日2012年7月4日，发明名称：基于电压相位比较的 10kV 合并单元数据同 步在线检测方法，提供了一种基于电压相位比较的10kV 合并单元 MU 的数据同步在线检测方法，该方法包 括以下步骤 ：第一步，启动同步检测装置，对一个 周波的采样值 SV 报文进行统计 ；第二步，同步检 测装置对所有合并单元 MU一个周波内部发生采 样点的丢失进行判断 ；第三步，同步检测装置对 合并单元 MU 之间相差一个周波的整数倍的时间 长度进行判断 ；第四步，同步检测装置计算一个 周期内所有合并单元 MU 的波形相位，选取至少两 个同一个时刻的采样点，进行电压相位的比较。本 发明的方法利用电压的相位进行对比，可有效地 判断合并单元 MU 之间是否同步，从而实现对合并 单元 MU 数据的同步在线检测。

但是其不足之处是需要一个额外的同步检测装置作为数据比较中心并判断是否发生故障。

发明内容

本发明是针对智能变电站改造带来的传统主保护可靠性与速动性降低的问题，提供一种智能变电站就地化保护装置，可以在智能变电站实现电子式互感器采集信息。

一种智能变电站就地化保护装置，包括：用于收集采样值信息的SV网络服务器，与各级MU电连接，与GOOSE网络服务器通讯连接；用于变电站事件操控的GOOSE网络服务器，与各级数字终端通讯连接；用于将电压电流数据合并传输的MU，与电流互感器CT电连接以及电压互感器PT，与SV网络服务器通过光纤通讯连接，与保护单元电连接；用于检测所在端口电流值的电流互感器CT，与MU电连接；用于检测所在端口电压值的电压互感器PT，与MU电连接；保护单元，与MU电连接，与数字终端电连接；数字终端，与保护单元电连接，与GOOSE网络服务器通过光纤通讯连接；所述的保护单元包括：用于判断保护单元所在设备故障的差动保护器，输入端与MU电连接，输出端与差动继电器电连接；差动继电器，输入端与所在设备的输出端电连接，输出端与过流保护器电连接，受控端与差动保护器电连接；用于在差动保护器失效时对所在设备进行保护的过流保护器，输入端与差动继电器的输出端电连接，输出端与二级网络电连接。

SV网络服务器是一种记录采样值的网络服务器，记录所有联入SV网络服务器的MU所产生的电气量数据，并由网络连接同组MU达到互相连接就地保护的功能。GOOSE全称Generic Object-Oriented Substation Event，所述的GOOSE网络服务器是用于实现在多个智能电子设备之间信息传递，包括传输跳合闸、联闭锁等多种信号或命令。所述的GOOSE网络服务器具有高传输率，高稳定性。

使用智能变电站就地化保护装置与变电站集中式保护相比，其少经历一层网络传输，减少了一级传输延时，同时由于经过设备减少，也提高了装置的可靠性。

作为优选，所述的MU还包括：用于供电的电源单元，与中央处理器电连接；同步单元，与中央处理器电连接，与SV网络服务器通过光纤通讯连接；数据转换单元，输入端与电流互感器CT以及电压互感器PT电连接，输出端与中央处理器电连接；中央处理器，与电源单元、同步单元、数据转换单元、高速缓存单元以及人机交互单元电连接；高速缓存单元，用于缓存中间数据，与中央处理器电连接；人机交互单元，用于为检修人员提供单端数据，与中央处理器电连接。

一种智能变电站就地化保护装置的使用方法：

M1，设定智能变电站就地化保护装置的工作位置，如设置为变压器则跳转至M2，如设置为变电站母线则跳转至M5；

M2，在变压器的高压端、中压端以及低压端均设置上工作位置为变压器的智能变电站就地化保护装置；

M3，将智能变电站就地化保护装置联入SV网络服务器以及GOOSE网络服务器，并把步骤M2中三端的智能变电站就地化保护装置设置为同组；

M4，进入常规检测流程，并循环执行M4直至出现故障或异常跳转至M8；

M5，在变电站母线的变压器侧以及各出线侧均设置上工作位置为变电站母线的智能变电站就地化保护装置；

M6，将智能变电站就地化保护装置联入SV网络服务器以及GOOSE网络服务器，并把步骤M5中所有端口上设置的智能变电站就地化保护装置设置为同组；

M7，进入常规检测流程，并循环执行M7直至出现故障或异常跳转至M8；

M8，检修人员对电路进行检修并重置智能变电站就地化保护装置。

所述步骤M4，包括以下子步骤：

A1，电流互感器CT以及电压互感器PT采集所在端口电气量信息；

A2，把电气量信息传输至差动保护器，把电气量信息传输至SV网络服务器；

A3，从SV网络服务器获取同组的其余两端电气量信息，如果连接SV网络服务器时间过长或获取数据失败则跳转至A5；

A4，差动保护器计算三侧电气量信息判断是否发生故障，如果没有发生故障则跳转至A1，如果发生故障则跳转至A6；

A5，由过流保护器提供变压器保护，数字终端把本装置故障上传至GOOSE网络服务器并结束此子步骤；

A6，差动保护器驱动差动继电器开断，数字终端把故障上传至GOOSE网络服务器并结束此子步骤。

其中步骤A4的差动保护器判断公式为，差动继电器的整定值,要躲过变压器外部故障时最大不平衡电流和变压器的励磁涌流,一般定值较大。电流的具体计算公式为，计算常数Kre1的值取1.3。

其中步骤A5中为差动保护器发生故障不能正常使用时，后备的过流保护。过流保护的整定值计算公式为，Ilmax为变压器最大负荷电流。整定原则为变压器复合电压启动的过电流保护，为防止误动，应设置其可靠系数以及时序延时。

所述步骤M7，包括以下子步骤：

B1，电流互感器CT以及电压互感器PT采集所在端口电气量信息；

B2，把电气量信息传输至差动保护器，把电气量信息传输至SV网络服务器；

B3，从SV网络服务器获取同组的其余端口电气量信息，如果连接SV网络服务器时间过长或获取数据失败则跳转至B5；

B4，差动保护器计算所在变电站母线是否发生故障，如果没有发生故障则跳转至B1；

B5，所在组差动保护器均输出信号把差动继电器开断，数字终端把故障上传至GOOSE网络服务器并结束此子步骤；

B6，由过流保护器提供变电站母线保护，并把数据传递至数字终端，数字终端把故障上传至GOOSE网络服务器并结束此子步骤。

其中步骤B6中变电站母线过流保护的整定原则与过电流后备保护，其中变压器端应避开线路II段过电流保护的保护范围，并设定可靠系数、后备可靠系数，以及与动差保护的延时。

与变电站集中式保护相比，减少了一级传输延时，同时由于经过设备减少，也提高了装置的可靠性，由于母线连接元件较多，经SV网络服务器上传/下载数据，具有简化二次回路、节约投资的优点。

本发明的实质性效果在于：改善了智能变电站电气量信息的可靠性，解决了电子式互感器应用带来的可靠性降低的问题，进而提高了变电站保护的可靠性。

附图说明

图1 结构示意图；

图2是变压器保护安装示意图；

图3是变电站母线保护安装示意图。

图中： 5、保护单元，6、MU，7、数字终端，8、SV网络服务器，9、GOOSE网络服务器，10、电流互感器CT，11、电压互感器PT。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。

实施例1

如图1、图2和图3所示，所述的一种智能变电站就地化保护装置，包括：用于收集采样值信息的SV网络服务器8，与各级MU6电连接，与GOOSE网络服务器9通讯连接；用于变电站事件操控的GOOSE网络服务器9，与各级数字终端7通讯连接；用于将电压电流数据合并传输的MU6，与电流互感器CT10电连接以及电压互感器PT11，与SV网络服务器8通过光纤通讯连接，与保护单元5电连接；用于检测所在端口电流值的电流互感器CT10，与MU6电连接；用于检测所在端口电压值的电压互感器PT11，与MU6电连接；保护单元5，与MU6电连接，与数字终端7电连接；数字终端7，与保护单元5电连接，与GOOSE网络服务器9通过光纤通讯连接；所述的保护单元5包括：用于判断保护单元5所在设备故障的差动保护器，输入端与MU6电连接，输出端与差动继电器电连接；差动继电器，输入端与所在设备的输出端电连接，输出端与过流保护器电连接，受控端与差动保护器电连接；用于在差动保护器失效时对所在设备进行保护的过流保护器，输入端与差动继电器的输出端电连接，输出端与二级网络电连接。

SV网络服务器8是一种记录采样值的网络服务器，记录所有联入SV网络服务器8的MU6所产生的电气量数据，并由网络连接同组MU6达到互相连接就地保护的功能。GOOSE全称Generic Object-Oriented Substation Event，所述的GOOSE网络服务器9是用于实现在多个智能电子设备之间信息传递，包括传输跳合闸、联闭锁等多种信号或命令。所述的GOOSE网络服务器9具有高传输率，高稳定性。

使用智能变电站就地化保护装置与变电站集中式保护相比，其少经历一层网络传输，减少了一级传输延时，同时由于经过设备减少，也提高了装置的可靠性。

所述的MU6还包括：用于供电的电源单元，与中央处理器电连接；同步单元，与中央处理器电连接，与SV网络服务器8通过光纤通讯连接；数据转换单元，输入端与电流互感器CT10以及电压互感器PT11电连接，输出端与中央处理器电连接；中央处理器，与电源单元、同步单元、数据转换单元、高速缓存单元以及人机交互单元电连接；高速缓存单元，用于缓存中间数据，与中央处理器电连接；人机交互单元，用于为检修人员提供单端数据，与中央处理器电连接。

一种智能变电站就地化保护装置的使用方法：

M1，设定智能变电站就地化保护装置的工作位置，如设置为变压器则跳转至M2，如设置为变电站母线则跳转至M5；

M2，在变压器的高压端、中压端以及低压端均设置上工作位置为变压器的智能变电站就地化保护装置；

M3，将智能变电站就地化保护装置联入SV网络服务器8以及GOOSE网络服务器9，并把步骤M2中三端的智能变电站就地化保护装置设置为同组；

M4，进入常规检测流程，并循环执行M4直至出现故障或异常跳转至M8；

M5，在变电站母线的变压器侧以及各出线侧均设置上工作位置为变电站母线的智能变电站就地化保护装置；

M6，将智能变电站就地化保护装置联入SV网络服务器8以及GOOSE网络服务器9，并把步骤M5中所有端口上设置的智能变电站就地化保护装置设置为同组；

M7，进入常规检测流程，并循环执行M7直至出现故障或异常跳转至M8；

M8，检修人员对电路进行检修并重置智能变电站就地化保护装置。

所述步骤M4，包括以下子步骤：

A1，电流互感器CT10以及电压互感器PT11采集所在端口电气量信息；

A2，把电气量信息传输至差动保护器，把电气量信息传输至SV网络服务器8；

A3，从SV网络服务器8获取同组的其余两端电气量信息，如果连接SV网络服务器8时间过长或获取数据失败则跳转至A5；

A4，差动保护器计算三侧电气量信息判断是否发生故障，如果没有发生故障则跳转至A1，如果发生故障则跳转至A6；

A5，由过流保护器提供变压器保护，数字终端7把本装置故障上传至GOOSE网络服务器9并结束此子步骤；

A6，差动保护器驱动差动继电器开断，数字终端7把故障上传至GOOSE网络服务器9并结束此子步骤。

其中步骤A4的差动保护器判断公式，差动继电器的整定值,要躲过变压器外部故障时最大不平衡电流和变压器的励磁涌流,一般定值较大。电流的具体计算公式为，计算常数Kre1的值取1.3。

其中步骤A5中为差动保护器发生故障不能正常使用时，后备的过流保护。过流保护的整定值计算公式为，Ilmax为变压器最大负荷电流。整定原则为变压器复合电压启动的过电流保护，为防止误动，应设置其可靠系数以及时序延时。

所述步骤M7，包括以下子步骤：

B1，电流互感器CT10以及电压互感器PT11采集所在端口电气量信息；

B2，把电气量信息传输至差动保护器，把电气量信息传输至SV网络服务器8；

B3，从SV网络服务器8获取同组的其余端口电气量信息，如果连接SV网络服务器8时间过长或获取数据失败则跳转至B5；

B4，差动保护器计算所在变电站母线是否发生故障，如果没有发生故障则跳转至B1；

B5，所在组差动保护器均输出信号把差动继电器开断，数字终端7把故障上传至GOOSE网络服务器9并结束此子步骤；

B6，由过流保护器提供变电站母线保护，并把数据传递至数字终端7，数字终端7把故障上传至GOOSE网络服务器9并结束此子步骤。

其中步骤B6中变电站母线过流保护的整定原则与过电流后备保护，其中变压器端应避开线路II段过电流保护的保护范围，并设定可靠系数、后备可靠系数，以及与动差保护的延时。

与变电站集中式保护相比，减少了一级传输延时，同时由于经过设备减少，也提高了装置的可靠性，由于母线连接元件较多，经SV网络服务器8上传/下载数据，具有简化二次回路、节约投资的优点。

Claims (4)

1.一种智能变电站就地化保护装置，其特征在于包括：

用于收集采样值信息的SV网络服务器，与各级MU电连接，与GOOSE网络服务器通讯连接；

用于变电站事件操控的GOOSE网络服务器，与各级数字终端通讯连接；

用于将电压电流数据合并传输的MU，与电流互感器CT以及电压互感器PT电连接，与SV网络服务器通过光纤通讯连接，与保护单元电连接；

用于检测所在端口电流值的电流互感器CT，与MU电连接；

用于检测所在端口电压值的电压互感器PT，与MU电连接；

保护单元，与MU电连接，与数字终端电连接；

数字终端，与保护单元电连接，与GOOSE网络服务器通过光纤通讯连接；

所述的保护单元包括：

用于判断保护单元所在设备故障的差动保护器，输入端与MU电连接，输出端与差动继电器电连接；

差动继电器，输入端与所在设备的输出端电连接，输出端与过流保护器电连接，受控端与差动保护器电连接；

用于在差动保护器失效时对所在设备进行保护的过流保护器，输入端与差动继电器的输出端电连接，输出端与二级网络电连接；

所述的MU还包括：

用于供电的电源单元，与中央处理器电连接；

同步单元，与中央处理器电连接，与SV网络服务器通过光纤通讯连接；

数据转换单元，输入端与电流互感器CT以及电压互感器PT电连接，输出端与中央处理器电连接；

中央处理器，与电源单元、同步单元、数据转换单元、高速缓存单元以及人机交互单元电连接；

高速缓存单元，用于缓存中间数据，与中央处理器电连接；

人机交互单元，用于为检修人员提供单端数据，与中央处理器电连接。

2.一种智能变电站就地化保护装置的使用方法，适用于权利要求1所述的一种智能变电站就地化保护装置，其特征在于：

M1，设定智能变电站就地化保护装置的工作位置，如设置为变压器则跳转至M2，如设置为变电站母线则跳转至M5；

M2，在变压器的高压端、中压端以及低压端均设置上工作位置为变压器的智能变电站就地化保护装置；

M3，将智能变电站就地化保护装置联入SV网络服务器以及GOOSE网络服务器，并把步骤M2中三端的智能变电站就地化保护装置设置为同组；

M4，进入常规检测流程，并循环执行M4直至出现故障或异常跳转至M8；

M5，在母线的变压器侧以及各出线侧均设置上工作位置为变电站母线的智能变电站就地化保护装置；

M6，将智能变电站就地化保护装置联入SV网络服务器以及GOOSE网络服务器，并把步骤M5中所有端口上设置的智能变电站就地化保护装置设置为同组；

M7，进入常规检测流程，并循环执行M7直至出现故障或异常跳转至M8；

M8，检修人员对电路进行检修并重置智能变电站就地化保护装置。

3.根据权利要求2所述的一种智能变电站就地化保护装置的使用方法，其特征在于，步骤M4包括以下子步骤：

A1，电流互感器CT以及电压互感器PT采集所在端口电气量信息；

A2，把电气量信息传输至差动保护器，把电气量信息传输至SV网络服务器；

A3，从SV网络服务器获取同组的其余两端电气量信息，如果连接SV网络服务器时间过长或获取数据失败则跳转至A5；

A4，差动保护器计算三侧电气量信息判断是否发生故障，如果没有发生故障则跳转至A1，如果发生故障则跳转至A6；

A5，由过流保护器提供变压器保护，数字终端把本装置故障上传至GOOSE网络服务器并结束此子步骤；

A6，差动保护器驱动差动继电器开断，数字终端把故障上传至GOOSE网络服务器并结束此子步骤。

4.根据权利要求2所述的一种智能变电站就地化保护装置的使用方法，其特征在于，步骤M7包括以下子步骤：

B1，电流互感器CT以及电压互感器PT采集所在端口电气量信息；

B2，把电气量信息传输至差动保护器，把电气量信息传输至SV网络服务器；

B3，从SV网络服务器获取同组的其余端口电气量信息，如果连接SV网络服务器时间过长或获取数据失败则跳转至B5；

B4，差动保护器计算所在变电站母线是否发生故障，如果没有发生故障则跳转至B1；

B5，所在组差动保护器均输出信号把差动继电器开断，数字终端把故障上传至GOOSE网络服务器并结束此子步骤；

B6，由过流保护器提供变电站母线保护，并把数据传递至数字终端，数字终端把故障上传至GOOSE网络服务器并结束此子步骤。