專利名稱：基于電子式互感器的數(shù)字保護(hù)動模檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的動態(tài)模擬檢測系統(tǒng)，特別是一種基于電子式互感器 的數(shù)字保護(hù)動模檢測系統(tǒng)。
技術(shù)背景隨著我國電力系統(tǒng)的迅速發(fā)展，電子式電壓、電流互感器已經(jīng)逐步獲得應(yīng)用。由于其具 有動態(tài)范圍大、頻帶寬、體積小、重量輕、不飽和等優(yōu)點(diǎn)，在電力系統(tǒng)中將會得到越來越廣 泛的應(yīng)用。與電子式互感器配套的新型數(shù)字繼電保護(hù)設(shè)備也將得到逐步推廣，數(shù)字線路保護(hù)、數(shù)字 母線保護(hù)、數(shù)字變壓器保護(hù)相繼出現(xiàn)在數(shù)字化變電站中，從而對繼電保護(hù)的檢測系統(tǒng)也提出 了新的要求。對于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)檢測系統(tǒng)來說，目前應(yīng)用最為廣泛的是電力系統(tǒng)動態(tài)模擬系統(tǒng)。 它采用與實(shí)際電力系統(tǒng)元件特性相一致的小型發(fā)電機(jī)、小型變壓器、模擬輸配電線路、模擬 負(fù)荷、開關(guān)設(shè)備和電磁式互感器等來模擬實(shí)際系統(tǒng)中的設(shè)備，采用與實(shí)際電力系統(tǒng)相同的接 線形式來模擬實(shí)際系統(tǒng)的運(yùn)行方式。它可以模擬實(shí)際電力系統(tǒng)的多種特殊運(yùn)行狀態(tài)，特別是 能夠模擬各種簡單及復(fù)雜故障狀態(tài)。動模系統(tǒng)中電壓互感器TV輸出的電壓及電流互感器TA輸出的電流，均與實(shí)際電力系統(tǒng) 中電磁式TV的輸出電壓及電磁式TA的輸出電流相一致。即從互感器的二次側(cè)來看，動態(tài)模 擬系統(tǒng)與實(shí)際電力系統(tǒng)之間基本沒有差異，這是應(yīng)用動態(tài)模擬系統(tǒng)來測試各種保護(hù)設(shè)備及其 他二次設(shè)備的前提和基礎(chǔ)。電子式互感器的輸出不再是模擬量的電壓和電流，而是經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換以后的數(shù)字信號， 并按照IEC61850的格式標(biāo)準(zhǔn)和通信規(guī)約傳送給繼電保護(hù)及其它二次設(shè)備。因此新型的數(shù)字保 護(hù)及二次設(shè)備不再需要模擬量接口和轉(zhuǎn)換模塊(即傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng))，直接與電子式互感 器通信就能夠獲取電力系統(tǒng)運(yùn)行的電壓、電流信息，通過計算、比較和判斷，即可完成相應(yīng) 的保護(hù)和監(jiān)控功能。完善的檢驗(yàn)和測試是確保繼電保護(hù)裝置正確工作的前提和基礎(chǔ)。為了對用于數(shù)字化變電 站的數(shù)字保護(hù)裝置進(jìn)行性能與質(zhì)量考核試驗(yàn)，繼電保護(hù)入網(wǎng)檢測管理部門需要能夠?qū)?shù)字保 護(hù)進(jìn)行檢驗(yàn)測試的檢測系統(tǒng)。目前，就動模檢測系統(tǒng)而言，國內(nèi)尚無能提供數(shù)字信號，對數(shù)字保護(hù)進(jìn)行檢測的動模系 統(tǒng)?，F(xiàn)有技術(shù)中，動模檢測系統(tǒng)都只能提供模擬量的電流電壓信號，數(shù)字保護(hù)裝置無法接收 和處理，因此無法實(shí)現(xiàn)對數(shù)字保護(hù)的動態(tài)檢測，相關(guān)技術(shù)有待研宄解決。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是為了解決上述問題，提供一種具有結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，能夠提 供數(shù)字保護(hù)檢測所需數(shù)字信號的基于電子式互感器的數(shù)字保護(hù)動模檢測系統(tǒng)。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案-一種基于電子式互感器的數(shù)字保護(hù)動模檢測系統(tǒng)，它包括動模一次設(shè)備，所述動模一次 設(shè)備與至少一個電子式互感器連接，電子式互感器的輸出端與數(shù)據(jù)合并處理單元連接，數(shù)據(jù) 合并處理單元的輸出端經(jīng)光纖網(wǎng)絡(luò)與數(shù)字保護(hù)裝置或二次設(shè)備連接。所述數(shù)據(jù)合并處理單元3包括至少一個數(shù)據(jù)積分采集模塊6，它與至少一個電光轉(zhuǎn)換模 塊7連接；電光轉(zhuǎn)換模塊7經(jīng)光纜與光電轉(zhuǎn)換模塊8和脈沖發(fā)生器11連接；光電轉(zhuǎn)換模塊8與數(shù)據(jù)合并處理模塊9連接，脈沖發(fā)生器11與同步信號處理模塊連12接；數(shù)據(jù)合并處理模 塊9與多路光纖以太網(wǎng)連接；同步信號處理模塊12接收GPS和其他同步信號；光電轉(zhuǎn)換模塊 8、數(shù)據(jù)合并處理模塊9、脈沖發(fā)生器ll、同步信號處理模塊12均與電源10連接。所述動模一次設(shè)備為小型發(fā)電機(jī)、小型變壓器、模擬輸配電線路、模擬負(fù)荷及開關(guān)設(shè)備。 所述電子式互感器為電子式電壓互感器、電子式電流互感器。所述數(shù)字保護(hù)裝置包括數(shù)字母線保護(hù)裝置、數(shù)字變壓器保護(hù)裝置、數(shù)字線路保護(hù)裝置。本實(shí)用新型利用小型發(fā)電機(jī)、小型變壓器、模擬輸配電線路、模擬負(fù)荷、開關(guān)設(shè)備等來 模擬實(shí)際系統(tǒng)中的一次設(shè)備，電子式互感器的輸出量經(jīng)光纖網(wǎng)絡(luò)送到數(shù)據(jù)合并處理單元，數(shù) 據(jù)合并處理單元對數(shù)據(jù)進(jìn)行同步采樣處理后，再經(jīng)光纖網(wǎng)絡(luò)輸出至數(shù)字保護(hù)或其他二次設(shè)備。 數(shù)字保護(hù)的數(shù)字輸出量(如跳閘令)再傳輸給開關(guān)的智能控制單元，控制開關(guān)的操作。在一 次設(shè)備中模擬各種特殊運(yùn)行狀態(tài)和故障，就可以對數(shù)字保護(hù)進(jìn)行檢測。電子式互感器與數(shù)字化保護(hù)之間的接口標(biāo)準(zhǔn)遵循lEC61850、 lEC60044"8，新型動模檢測 系統(tǒng)的輸出數(shù)據(jù)也必須遵循。根據(jù)數(shù)字化變電站的構(gòu)成模式和lEC61850、 lEC60044-8等標(biāo)準(zhǔn)的要求，在原一次系統(tǒng)的 基礎(chǔ)上配置符合動模系統(tǒng)電壓等級要求的電子式電壓、電流互感器(分別對應(yīng)于變壓器各側(cè)、 輸電線路)；配置與數(shù)字保護(hù)接口的數(shù)據(jù)合并處理單元及光纖網(wǎng)絡(luò)，從而能在動模主控室(保 護(hù)及二次設(shè)備測試室)提供與實(shí)際數(shù)字化變電站同樣規(guī)格的二次輸出接口及電壓、電流數(shù)字 信息。配置后的動模系統(tǒng)即能對新型數(shù)字保護(hù)進(jìn)行測試。由于采用了上述的技術(shù)方案，本實(shí)用新型具有的有益效果是1、 解決了動模系統(tǒng)的數(shù)字保護(hù)檢測問題。由于本實(shí)用新型的輸出是符合國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61850的數(shù)字量，因此能與數(shù)字保護(hù)進(jìn)行直接 并且有效的通訊，從而實(shí)現(xiàn)了對數(shù)字保護(hù)設(shè)備的入網(wǎng)檢驗(yàn)與測試，填補(bǔ)了數(shù)字保護(hù)檢測問題 的空白?？梢詸z測數(shù)字線路保護(hù)、數(shù)字變壓器保護(hù)、數(shù)字母線保護(hù)。2、 良好的兼容性和廣泛的適用性。不僅能與數(shù)字保護(hù)協(xié)同工作，還能與數(shù)字監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)共享。分析研究及實(shí)踐 表明，采用本實(shí)用新型的技術(shù)方案是正確的。

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為數(shù)據(jù)合并處理單元結(jié)構(gòu)示意圖。其中，l.動模一次設(shè)備，2.電子式互感器，3.數(shù)據(jù)合并處理單元，4.數(shù)字母線保護(hù)裝置， 5.數(shù)字變壓器保護(hù)裝置，6.數(shù)據(jù)積分采集模塊，7.電光轉(zhuǎn)換模塊，8.光電轉(zhuǎn)換模塊，9.數(shù) 據(jù)合并處理模塊，IO.電源，11.脈沖發(fā)生器，12.同步信號處理模塊。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。在模擬一次系統(tǒng)中的典型位置配置電子式電壓互感器、電子式電流互感器。例如變壓 器各側(cè)，某線路兩側(cè)等。根據(jù)數(shù)字保護(hù)的分類，再依次配置數(shù)據(jù)合并處理單元。圖1中，基于電子式互感器的數(shù)字保護(hù)動模檢測系統(tǒng)它包括動模一次設(shè)備1，動模一次 設(shè)備1與兩個電子式互感器2連接，每個電子式互感器2的輸出端均與數(shù)據(jù)合并處理單元3 連接，數(shù)據(jù)合并處理單元3的輸出端經(jīng)光纖網(wǎng)絡(luò)與數(shù)字母線保護(hù)裝置4和數(shù)字變壓器保護(hù)裝 置5連接。動模一次設(shè)備l為小型發(fā)電機(jī)、小型變壓器、模擬輸配電線路、模擬負(fù)荷及開關(guān)設(shè)備。 電子式互感器2為電子式電壓互感器、電子式電流互感器。圖2中，數(shù)據(jù)合并處理單元3包括分別與兩電子式互感器2對應(yīng)的兩個數(shù)據(jù)積分采集模 塊6，每個數(shù)據(jù)積分采集模塊6分別與一個相應(yīng)的電光轉(zhuǎn)換模塊7連接；兩個電光轉(zhuǎn)換模塊7 均與光電轉(zhuǎn)換模塊8和脈沖發(fā)生器11連接；光電轉(zhuǎn)換模塊8與數(shù)據(jù)合并處理模塊9連接，脈沖發(fā)生器11與同步信號處理模塊12連接；數(shù)據(jù)合并處理模塊9與多路光纖以太網(wǎng)連接；同步信號處理模塊12接收GPS和其他同步信號；光電轉(zhuǎn)換模塊8、數(shù)據(jù)合并處理模塊9、脈沖 發(fā)生器ll、同步信號處理模塊12均與電源10連接。 本實(shí)用新型的工作過程為首先，由數(shù)據(jù)積分采集模塊接收電子式互感器輸出的小電流電壓信號，由于電子式互感 器一般采用羅氏線圈實(shí)現(xiàn)，羅氏線圈相當(dāng)于將一次電流微分化，因此首先進(jìn)行數(shù)據(jù)的積分還 原處理。然后，為實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確長距離無干擾的小信號傳輸，先由電光轉(zhuǎn)換模塊將小信號轉(zhuǎn)換成光信 號，經(jīng)光纖傳送給光電轉(zhuǎn)換模塊，再轉(zhuǎn)換成電信號，送給數(shù)據(jù)合并處理模塊。數(shù)據(jù)合并處理模塊將多路信號實(shí)現(xiàn)同步采集，打包后按一定的采樣速率傳送到光纖以太 網(wǎng)絡(luò)上，供數(shù)字繼電保護(hù)設(shè)備使用，從而實(shí)現(xiàn)信息的共享。由于變壓器差動保護(hù)設(shè)備需要同時采集變壓器高壓側(cè)、中壓側(cè)、低壓側(cè)的電流信息，母 線差動保護(hù)需要同時采集母線不同間隔的電流信息，而且對各側(cè)和各間隔的電流信息的實(shí)時 同步性要求很高，因此配備GPS或其他同步信號，提供同步釆樣脈沖。若兩路脈沖都出現(xiàn)問 題，還可以從軟件中用插值算法實(shí)現(xiàn)同步，不影響差動保護(hù)設(shè)備的正常動態(tài)測試。數(shù)據(jù)合并處理單元的輸出是多路光纖以太網(wǎng)絡(luò)，可以接多個不同廠家的數(shù)字保護(hù)設(shè)備， 如數(shù)字母線保護(hù)、數(shù)字變壓器保護(hù)、數(shù)字線路保護(hù)、數(shù)字故障錄波器等，只要這些二次設(shè)備 的接口能夠符合IEC61850協(xié)議格式，就能接入本動模測試系統(tǒng)，而且是無縫鏈接。從而解決 了以往不同廠家之間由于通訊協(xié)議的不同導(dǎo)致互操作性差的缺點(diǎn)，隨時都能接入標(biāo)準(zhǔn)格式的 二次設(shè)備，極大的方便了動模測試。傳統(tǒng)電磁式互感器的使用中有TA飽和、斷線等諸多影響繼電保護(hù)且不易解決的問題，可 能導(dǎo)致保護(hù)裝置的誤動。電子式互感器在本動模系統(tǒng)中的應(yīng)用，可以解決TA飽和、斷線等問 題，并能夠提髙保護(hù)的采樣精度，減小誤差。光纖網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用解決了電纜過多、投資大并且易受電磁干擾等問題,，必將在數(shù)字繼電保 護(hù)的校驗(yàn)中起到重要的作用。通過基于電子式互感器的數(shù)字保護(hù)動模檢測系統(tǒng)，就能模擬電力系統(tǒng)各種區(qū)內(nèi)故障、區(qū) 外故障、區(qū)內(nèi)區(qū)外轉(zhuǎn)換性故障、以及系統(tǒng)振蕩等復(fù)雜運(yùn)行情況，從而能觀察數(shù)字繼電保護(hù)的 動作行為，為電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供有力的技術(shù)支持。
權(quán)利要求1、一種基于電子式互感器的數(shù)字保護(hù)動模檢測系統(tǒng)，它包括動模一次設(shè)備(1)，其特征是所述動模一次設(shè)備(1)與至少一個電子式互感器(2)連接，電子式互感器(2)的輸出端與數(shù)據(jù)合并處理單元(3)連接，數(shù)據(jù)合并處理單元(3)的輸出端經(jīng)光纖網(wǎng)絡(luò)與數(shù)字保護(hù)裝置或二次設(shè)備連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于電子式互感器的數(shù)字保護(hù)動模檢測系統(tǒng)，其特征是所述 數(shù)據(jù)合并處理單元(3)包括至少一個數(shù)據(jù)積分采集模塊(6)，它與至少一個電光轉(zhuǎn)換模塊(7) 連接；電光轉(zhuǎn)換模塊(7)與光電轉(zhuǎn)換模塊(8)和脈沖發(fā)生器(11)連接；光電轉(zhuǎn)換模塊(8) 與數(shù)據(jù)合并處理模塊(9)連接，脈沖發(fā)生器(11)與同步信號處理模塊(12)連接；數(shù)據(jù)合 并處理模塊(9)與多路光纖以太網(wǎng)連接；同步信號處理模塊(12)接收GPS和其他同步信號； 光電轉(zhuǎn)換模塊(8)、數(shù)據(jù)合并處理模塊(9)、脈沖發(fā)生器(11)、同步信號處理模塊(12)均 與電源(10)連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電子式互感器的數(shù)字保護(hù)動模檢測系統(tǒng)，其特征是所述 動模一次設(shè)備(1)為小型發(fā)電機(jī)、小型變壓器、模擬輸配電線路、模擬負(fù)荷及開關(guān)設(shè)備。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電子式互感器的數(shù)字保護(hù)動模檢測系統(tǒng)，其特征是所述 電子式互感器(2)為電子式電壓互感器、電子式電流互感器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電子式互感器的數(shù)字保護(hù)動模檢測系統(tǒng)，其特征是所述 數(shù)字保護(hù)裝置包括數(shù)字母線保護(hù)裝置(4)和數(shù)字變壓器保護(hù)裝置(5)、數(shù)字線路保護(hù)裝置。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于電子式互感器的數(shù)字保護(hù)動模檢測系統(tǒng)。它具有結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，能為動模檢測系統(tǒng)提供數(shù)字信號等優(yōu)點(diǎn)。其結(jié)構(gòu)為它包括動模一次設(shè)備，所述動模一次設(shè)備與至少一個電子式互感器連接，電子式互感器的輸出端與數(shù)據(jù)合并處理單元連接，數(shù)據(jù)合并處理單元的輸出端經(jīng)光纖網(wǎng)絡(luò)與數(shù)字保護(hù)裝置或二次設(shè)備連接。
文檔編號G08C19/36GK201218984SQ20082002034
公開日2009年4月8日 申請日期2008年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月11日
發(fā)明者井雨剛, 張國輝, 昕 王, 濤 王, 王大鵬 申請人:山東電力研究院