CN210780123U - 一种风电升压站电气设备全集中监控保护装置 - Google Patents

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曹庆伟
马玉刚
谭光道
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Abstract

本实用新型公开了一种风电升压站电气设备全集中监控保护装置，包括CPU芯片、用于将风电升压站内电气设备的模拟量进行A/D转换后发送给CPU芯片的输入模块、用于接收外部的开关量信号并将所述开关量信号发送给CPU芯片的开关量输入模块、用于将CPU芯片产生的开关量信息统一输出给风电升压站内相应控制对象及保护对象的控制控制保护开关量输出模块以及用于提供电能的电源模块，其中，CPU芯片的输入端与输入模块及开关量输入模块相连接，CPU芯片的输出端与控制保护开关量输出模块相连接，该装置能够实现对风电升压站内电气设备进行全集中监控及保护。

Description

一种风电升压站电气设备全集中监控保护装置
技术领域
本实用新型属于风力发电技术领域，涉及一种风电升压站电气设备全集中监控保护装置。
背景技术
目前风电场升压站内常规配置一套升压站计算机监控***用于升压站内电气设备的监测、监视及控制，监控范围主要包括：高压线路、高压母线、主变、中压线路、中压母线、无功补偿***、站用变、接地变、低压站用电线路、重要的低压电动机、直流***、UPS等。
升压站监控***从纵向上分为两层，即站控层和间隔层。站控层设备根据远期规模集中设置。间隔层测控单元按电气间隔分散设置，高压线路测控装置、主变测控装置、公用测控装置根据配电装置间隔分别配置并组柜，集中布置于二次设备室；中压测控保护一体化装置按中压间隔分散配置布置于相应开关柜上。
风电场升压站内继电保护装置根据设备所属的电气间隔分散配置。高压线路保护装置、高压母线保护装置、主变保护装置根据配电装置间隔分别配置并组柜，集中布置于二次设备室；中压测控保护一体化装置按中压间隔分散配置布置于相应开关柜上。
风电场升压站电气主接线结构相对简单，采用目前测控装置、保护装置按照电气间隔分散配置方案时，有如下缺点：
1、测控装置、保护装置数量相对较多且需配套网络连接设备。以图1所示的风电升压站典型接线示意图为例，升压站电气设备需配置保护装置约7个、测控装置约7个、保护测控一体化装置约8个、网络交换机4台。
2、测控装置和保护装置数量相对较多，可能导致测控装置所在的监控***网络和保护装置所在的保护信息网络的通信故障率相对提高。
3、各测控装置和保护装置的输入模拟量信号(电流、电压信号)、输出开关量信号(断路器合跳闸信号)存在重合区间，相关信号需重复采集。各保护装置部分信号通过硬接线由测控装置采集。上述因素均会引起控制电缆数量增多。
建设期的整体联动调试和运行期的维护工作量相对较大。由于测控装置和保护装置数量多、布置位置分散，且相互之间存在不少控制电缆连接，客观上提高了建设阶段整体联动调试的难度，增加了运维阶段常规维护和事故排查工作量，因此需开发出一种装置及方法，该装置及方法能够实现风电升压站内电气设备的全集中监控及保护。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种风电升压站电气设备全集中监控保护装置，该装置能够实现对风电升压站内电气设备进行全集中监控及保护。
为达到上述目的，本实用新型所述的风电升压站电气设备全集中监控保护装置包括CPU芯片、用于将风电升压站内电气设备的模拟量进行 A/D转换后发送给CPU芯片的输入模块、用于接收外部的开关量信号并将所述开关量信号发送给CPU芯片的开关量输入模块、用于将CPU芯片产生的开关量信息统一输出给风电升压站内相应控制对象及保护对象的控制保护开关量输出模块以及用于提供电能的电源模块，其中， CPU芯片的输入端与输入模块及开关量输入模块相连接，CPU芯片的输出端与控制保护开关量输出模块相连接。
还包括与CPU芯片相连接的时钟对时接口。
还包括用于连接外部站控层设备与CPU芯片的上行通讯模块以及用于将CPU芯片内的信息发送给外部设备的下行通讯模块。
所述CPU芯片包括监控CPU芯片以及保护CPU芯片。
所述外部站控层设备包括主机兼操作员站、工程师站、AGC/AVC 子站、保信子站及远动装置。
风电升压站内的控制对象包括断路器、隔离开关、接地开关及有载调压开关。
本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型所述的风电升压站电气设备全集中监控保护装置在具体操作时，CPU芯片通过输入模块统一对风电升压站内电气设备的模拟量进行采集发送，CPU芯片通过开关量输入模块统一接收外部的开关量信号，再通过CPU芯片集中进行数据处理后进行风电升压站内电气设备的控制及保护，以实现对风电升压站内电气设备进行全集中监控及保护。
附图说明
图1为风电升压站的典型接线示意图；
图2为风电升压站全集中监控保护***图；
图3为本实用新型的结构框图。
其中，1为开关量输入模块、2为交流模拟量输入模块、3为直流模拟量输入模块、4为下行通讯模块、5为时钟对时接口、6为监控CPU 芯片、7为保护CPU芯片、8为打印机、9为显示界面、10为上行通讯模块、11为控制保护开关量输出模块。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：
参考图3，本实用新型所述的风电升压站电气设备全集中监控保护装置包括CPU芯片、用于将风电升压站内电气设备的模拟量进行A/D 转换后发送给CPU芯片的输入模块、用于接收外部的开关量信号并将所述开关量信号发送给CPU芯片的开关量输入模块1、用于将CPU芯片产生的开关量信息统一输出给风电升压站内相应控制对象及保护对象的控制保护开关量输出模块11以及用于提供电能的电源模块，其中， CPU芯片的输入端与输入模块及开关量输入模块1相连接，CPU芯片的输出端与控制保护开关量输出模块11相连接，所述输入模块包括交流模拟量输入模块2及直流模拟量输入模块3。
本实用新型还包括与CPU芯片相连接的时钟对时接口5、用于连接外部站控层设备与CPU芯片的上行通讯模块10、用于将CPU芯片内的信息发送给外部设备的下行通讯模块4以及与CPU芯片相连接的打印机 8、显示界面9及键盘，其中，所述外部站控层设备包括主机兼操作员站、工程师站、AGC/AVC子站、保信子站及远动装置。
所述CPU芯片包括监控CPU芯片6以及保护CPU芯片7。
风电升压站内的控制对象包括带电动操作的断路器、隔离开关、接地开关及有载调压开关；保护对象包括高压线路、高压母线、主变、中压母线、SVG、电容器组、接地变、站用变、中压风电集电线路、低压线路和电器，其中，低压线路和电器的保护由本回路断路器本体实现，其余对象的保护均由全集中监控保护装置实现，动作于报警信号或断路器合闸/跳闸。
本实用新型的具体工作过程为：
输入模块通过电流互感器及电压互感器获取风电升压站内电气设备的模拟量信息，并将风电升压站内电气设备的模拟量信息经A/D转换后发送给CPU芯片；
开关量输入模块1接收外部输入的开关量信号，并将所述开关量信号发送至CPU芯片；
CPU芯片根据所述开关量信号及经A/D转换后的模拟量信息产生控制信号，并将所述控制信号通过开关量输入模块1发送给风电升压站内相应的控制对象及保护对象，风电升压站内相应的控制对象及保护对象响应该控制信号，以实现风电升压站电气设备的全集中监控保护。
实施例一
图1所示为风电升压站的典型接线，典型风电场升压站监控保护范围内主要设备如表1所示。
表1
Figure BDA0002316999500000051
Figure BDA0002316999500000061
图1所示风电升压站的信号总表如表2所示。
表2
Figure BDA0002316999500000062
Figure BDA0002316999500000071
Figure BDA0002316999500000081
Figure BDA0002316999500000091
其中，SVG***(部分)、直流、UPS信号通过通讯方式采集。全站信号以通讯方式上送至监控***主机、远动装置、AGC子站、AVC子站。各部分通讯数据信息参照相关规范要求，本表不详细开列。
该全站电气设备保护主要包括：220kV线路纵联差动保护、过流保护；220kV母线差动保护；220kV断路器失灵保护；主变差动保护、高压侧过流保护、高压侧零序电流保护、高压侧间隙零序电流保护、低压侧过流保护、非电量保护；35kV母线差动保护；接地变速断保护、过流保护、零序电流保护、非电量保护；站用变速断保护、过流保护、零序电流保护、非电量保护；SVG进线速断保护、过流保护、零序电流保护、非电量保护；电容器组速断保护、过流保护、差压保护、零序电流保护；风电集电线路速断保护、过流保护、零序电流保护、非电量保护。
集中测控保护装置通过多个上行通讯口分别与多个站控层设备(主机兼操作员站、工程师站、AGC/AVC子站、保信子站、远动装置)连接，将内部监控保护信息数据打包后进行多路分发。

Claims (6)

1.一种风电升压站电气设备全集中监控保护装置，其特征在于，包括CPU芯片、用于将风电升压站内电气设备的模拟量进行A/D转换后发送给CPU芯片的输入模块、用于接收外部的开关量信号并将所述开关量信号发送给CPU芯片的开关量输入模块(1)、用于将CPU芯片产生的开关量信息统一输出给风电升压站内相应控制对象及保护对象的控制保护开关量输出模块(11)以及用于提供电能的电源模块，其中，CPU芯片的输入端与输入模块及开关量输入模块(1)相连接，CPU芯片的输出端与控制保护开关量输出模块(11)相连接。
2.根据权利要求1所述的风电升压站电气设备全集中监控保护装置，其特征在于，还包括与CPU芯片相连接的时钟对时接口(5)。
3.根据权利要求1所述的风电升压站电气设备全集中监控保护装置，其特征在于，还包括用于连接外部站控层设备与CPU芯片的上行通讯模块(10)以及用于将CPU芯片内的信息发送给外部设备的下行通讯模块(4)。
4.根据权利要求1所述的风电升压站电气设备全集中监控保护装置，其特征在于，所述CPU芯片包括监控CPU芯片(6)以及保护CPU芯片(7)。
5.根据权利要求3所述的风电升压站电气设备全集中监控保护装置，其特征在于，所述外部站控层设备包括主机兼操作员站、工程师站、AGC/AVC子站、保信子站及远动装置。
6.根据权利要求1所述的风电升压站电气设备全集中监控保护装置，其特征在于，风电升压站内的控制对象包括断路器、隔离开关、接地开关及有载调压开关。
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