專利名稱：實(shí)現(xiàn)無(wú)中央單元分布式母線保護(hù)方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高壓電力變電站母線繼電保護(hù)的方法及其裝置，尤其涉及一種高壓和超高壓電力系統(tǒng)分布式母線保護(hù)現(xiàn)地單元之間的數(shù)據(jù)傳輸和采樣同步實(shí)現(xiàn)的方法及其裝置。
分布式母線保護(hù)在電力系統(tǒng)中已有成功應(yīng)用的先例，如ABB公司的REB500型母線保護(hù)(《REB500型數(shù)字母線和斷路器失效保護(hù)裝置》，ABB網(wǎng)絡(luò)控制與保護(hù)公司，1994年3月)及東京電力公司有人值班變電站系統(tǒng)(K.YANGIHASHI等，超高壓變電所中協(xié)調(diào)的控制、保護(hù)和運(yùn)行支持系統(tǒng)的應(yīng)用，CIGRE 34-105,1996SESSION PAPERS)，它們都是由中央單元和現(xiàn)地單元組成，而中央單元的存在，不利于變電站繼電保護(hù)現(xiàn)地安裝、下放。有中央單元的分布式母線保護(hù)結(jié)構(gòu)情況示意圖見(jiàn)附

圖1。在文獻(xiàn)《分布式微機(jī)母線保護(hù)的探討》(電力系統(tǒng)自動(dòng)化，第23卷，第21期，1999年11月)一文中提出了利用環(huán)行通訊網(wǎng)實(shí)現(xiàn)無(wú)中央單元分布式母線保護(hù)的設(shè)想，但沒(méi)有具體的實(shí)施方案。利用環(huán)行通訊網(wǎng)實(shí)現(xiàn)無(wú)中央單元分布式母線保護(hù)的主要難點(diǎn)在于各現(xiàn)地單元之間大量的數(shù)據(jù)傳輸和現(xiàn)地單元之間采樣同步性問(wèn)題。
本發(fā)明的目的是提出通過(guò)單向數(shù)據(jù)流的環(huán)行通訊網(wǎng)實(shí)現(xiàn)無(wú)中央單元分布式母線保護(hù)的方法，該方法解決無(wú)中央單元分布式母線保護(hù)各現(xiàn)地單元之間數(shù)據(jù)傳輸和采樣同步性問(wèn)題。
本發(fā)明的目的由以下方案實(shí)現(xiàn)本發(fā)明是一種實(shí)現(xiàn)無(wú)中央單元分布式母線保護(hù)的方法，采用單向環(huán)網(wǎng)通訊方式，以累加方式完成現(xiàn)地單元之間的采樣數(shù)據(jù)交換，并結(jié)合采樣數(shù)據(jù)傳遞，進(jìn)行現(xiàn)地單元之間數(shù)據(jù)采樣的對(duì)時(shí)與同步。環(huán)網(wǎng)上諸現(xiàn)地單元中定義的首單元除數(shù)據(jù)采集與傳遞外負(fù)責(zé)采樣同步時(shí)鐘及采樣同步監(jiān)測(cè)，中間各現(xiàn)地單元參與數(shù)據(jù)采集、累加計(jì)算與傳遞，末單元除數(shù)據(jù)采集外負(fù)責(zé)故障判斷，跳閘命令在網(wǎng)上傳遞實(shí)現(xiàn)。
在單向環(huán)網(wǎng)通訊完成各現(xiàn)地單元之間的采樣數(shù)據(jù)交換時(shí)，采用數(shù)據(jù)累加方式實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)地單元之間每傳遞一次數(shù)據(jù)即進(jìn)行一次時(shí)鐘校對(duì)，從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)地單元之間的采樣同步；母線保護(hù)的選擇元件和大差動(dòng)元件采用相互獨(dú)立的通訊網(wǎng)，即大差動(dòng)和每個(gè)選擇元件都有獨(dú)立的通訊網(wǎng)絡(luò)，其中大差動(dòng)可采用雙重化通訊網(wǎng)絡(luò)。上述方法是由與母線上連接元件對(duì)應(yīng)的現(xiàn)地單元和環(huán)行通訊網(wǎng)絡(luò)組成的。
本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比具有的優(yōu)點(diǎn)在于采用本發(fā)明單向數(shù)據(jù)流的環(huán)行通訊的方法，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)中央單元分布式母線保護(hù)，取消通訊量大硬件要求高的中央單元，進(jìn)一步滿足繼電保護(hù)下放到間隔的要求。采用本發(fā)明分別累加傳遞制動(dòng)量、差動(dòng)量采樣數(shù)據(jù)的方法，減少了數(shù)據(jù)通訊量，硬件構(gòu)成簡(jiǎn)單、可靠。由于分布式微機(jī)母線保護(hù)實(shí)現(xiàn)了保護(hù)裝置的完全就地分散安裝，解決了廠站自動(dòng)化系統(tǒng)中母線保護(hù)不易下放的難題，減少了主控室的占地面積，節(jié)省了二次電纜的敷設(shè)費(fèi)用。母線保護(hù)就地下放布置，CT二次負(fù)載明顯減少，CT飽和機(jī)會(huì)減少，提高了母線保護(hù)的安全性。
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例加以詳述圖1為有中央單元分布式母線保護(hù)結(jié)構(gòu)示意2為本雙母線方式下無(wú)中央單元分布式母線保護(hù)結(jié)構(gòu)示意3為現(xiàn)地單元的主程序流程4為現(xiàn)地單元的子程序流程5為現(xiàn)地單元對(duì)外聯(lián)系示意圖如圖2所示
無(wú)中央單元分布式母線保護(hù)由與所保護(hù)母線上連接元件相對(duì)應(yīng)的現(xiàn)地單元和環(huán)行通訊網(wǎng)絡(luò)組成，大差動(dòng)和選擇元件分別采用獨(dú)立的通訊網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成應(yīng)用于雙母線的無(wú)中央單元的分布式母線保護(hù)。圖中表明了現(xiàn)地單元在通訊網(wǎng)絡(luò)上的位置，指出了在環(huán)行通訊網(wǎng)絡(luò)上采用單向數(shù)據(jù)流向的實(shí)現(xiàn)方式。其中，各現(xiàn)地單元依次排列。當(dāng)定義了第一號(hào)現(xiàn)地單元后，其它現(xiàn)地單元在環(huán)行通訊網(wǎng)絡(luò)上的位置即確定。為適應(yīng)母線保護(hù)高可靠性的要求，大差動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)采用雙重化方式。
為提高通訊效率，減少數(shù)據(jù)傳輸量，在環(huán)行通訊網(wǎng)絡(luò)上可采用累加數(shù)據(jù)傳輸方式，對(duì)母線保護(hù)每一個(gè)采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳遞。第一號(hào)現(xiàn)地單元將某一時(shí)刻采集數(shù)據(jù)傳遞給第二號(hào)現(xiàn)地單元；第二號(hào)現(xiàn)地單元將本單元與第一號(hào)現(xiàn)地單元傳送來(lái)的數(shù)據(jù)同一時(shí)刻采集的本單元數(shù)據(jù)和接收到的第一號(hào)現(xiàn)地單元傳送來(lái)的數(shù)據(jù)相累加，并將累加結(jié)果傳遞給下一個(gè)現(xiàn)地單元；第三號(hào)現(xiàn)地單元將本單元與第一號(hào)現(xiàn)地單元傳送的數(shù)據(jù)同一時(shí)刻采集的本單元數(shù)據(jù)和接收到的第二號(hào)現(xiàn)地單元傳送來(lái)的累加數(shù)據(jù)再累加后將新累加結(jié)果傳遞給下一個(gè)現(xiàn)地單元，依次類推。最后一個(gè)現(xiàn)地單元即第n個(gè)現(xiàn)地單元完成累加計(jì)算后得到母線保護(hù)故障判別所需全部電氣量，進(jìn)行故障判斷，同時(shí)將接收n-1現(xiàn)地單元數(shù)據(jù)情況發(fā)給第一號(hào)現(xiàn)地單元，以對(duì)采樣同步情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。故障判別結(jié)果，可以由最后一個(gè)現(xiàn)地單元通過(guò)第一個(gè)現(xiàn)地單元通知其他現(xiàn)地單元并執(zhí)行。
當(dāng)采用比率制動(dòng)原理時(shí)，應(yīng)對(duì)母線保護(hù)的制動(dòng)量和差動(dòng)量分別進(jìn)行累加計(jì)算并同時(shí)傳遞。此時(shí)，最后一個(gè)現(xiàn)地單元得到的是包含全部現(xiàn)地單元電氣量的制動(dòng)量和差動(dòng)量，可以同集中式母線保護(hù)一樣，構(gòu)成比率制動(dòng)式母線保護(hù)，也可以利用制動(dòng)量的變化量作為故障探測(cè)元件，提高可靠性。
本發(fā)明可以利用環(huán)行通訊網(wǎng)絡(luò)上對(duì)每一個(gè)采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行通訊傳遞的同時(shí)，以第一個(gè)現(xiàn)地單元時(shí)鐘為基準(zhǔn)，對(duì)各現(xiàn)地單元的時(shí)鐘進(jìn)行對(duì)時(shí)，即每通訊一次，各現(xiàn)地單元與第一個(gè)單元的時(shí)鐘對(duì)一次時(shí)。第一個(gè)現(xiàn)地單元通過(guò)環(huán)行通訊網(wǎng)絡(luò)收到最后一個(gè)單元的對(duì)時(shí)結(jié)果，可以對(duì)環(huán)行通訊網(wǎng)絡(luò)的對(duì)時(shí)效果進(jìn)行監(jiān)測(cè)。由于母線保護(hù)采樣間隔足夠小，這種對(duì)時(shí)方式可以滿足不同現(xiàn)地單元采樣同步性的要求。
具體實(shí)施例哈德威四方保護(hù)與控制有限公司研制的CSBD100A型分布式母線保護(hù)裝置采用了本發(fā)明所提出的方法。CSBD100A母線保護(hù)采取按間隔對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)的思想，由與母線上連接元件相對(duì)應(yīng)的若干個(gè)現(xiàn)地單元通過(guò)四個(gè)環(huán)型光纖通訊網(wǎng)連接構(gòu)成，每個(gè)現(xiàn)地單元的軟、硬件均相同，可互換。每個(gè)間隔單元的裝置采用19/2英寸4U機(jī)箱。
在CSBD100A型分布式母線保護(hù)裝置，采用比率制動(dòng)原理，由兩個(gè)單片計(jì)算機(jī)分別完成母線保護(hù)的大差動(dòng)和選擇元件功能，每個(gè)單片機(jī)均連接到兩個(gè)環(huán)型光纖通訊網(wǎng)，大差動(dòng)用單片機(jī)所在的環(huán)型光纖通訊網(wǎng)上傳遞所有母線上連接元件三相電流的制動(dòng)量和差動(dòng)量，兩個(gè)環(huán)型光纖通訊網(wǎng)傳遞相同數(shù)據(jù)，以提高可靠性。選擇元件用單片機(jī)所在的兩個(gè)環(huán)型光纖通訊網(wǎng)傳遞的兩個(gè)選擇元件所對(duì)應(yīng)母線上連接元件的三相電流的制動(dòng)量和差動(dòng)量，完成兩個(gè)選擇元件功能。由于采用累加數(shù)據(jù)傳遞技術(shù)，使得環(huán)型光纖通訊網(wǎng)傳遞的數(shù)據(jù)量大為減少，本例通訊網(wǎng)絡(luò)采用通用的計(jì)算機(jī)串行通訊口輔以光電、電光轉(zhuǎn)換器件實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)大差動(dòng)和選擇元件功能的單片機(jī)及其外圍硬件構(gòu)成完全一致，不同的現(xiàn)地單元具有相同的軟件結(jié)構(gòu)，選擇元件根據(jù)本現(xiàn)地單元隔離開關(guān)位置判斷所在母線并確定在哪一個(gè)通訊網(wǎng)上參預(yù)累加計(jì)算。現(xiàn)地單元軟件流程圖見(jiàn)附圖3、4，現(xiàn)地單元對(duì)外聯(lián)系示意圖見(jiàn)圖5。本實(shí)施例中，現(xiàn)地單元數(shù)據(jù)發(fā)送在主程序中完成，數(shù)據(jù)接收、累加計(jì)算和對(duì)時(shí)在中斷程序中完成，各現(xiàn)地單元采樣由專用定時(shí)器硬件控制。母線故障判別由定義的排號(hào)末尾的現(xiàn)地單元完成，該現(xiàn)地單元已得到構(gòu)成比率制動(dòng)原理所需的制動(dòng)量和差動(dòng)量，可以采用成熟的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。母線保護(hù)的動(dòng)作命令也在環(huán)型光纖通訊網(wǎng)上傳遞。
其中，圖5除指出了在雙母線方式下現(xiàn)地單元之間大差動(dòng)和選擇元件分別通過(guò)光纖通訊網(wǎng)連接外，還注明了每一個(gè)現(xiàn)地單元需要接入的其它電氣量，包括CT來(lái)的電流量、PT來(lái)的電壓量，斷路器和隔離開關(guān)位置，斷路器失靈啟動(dòng)接點(diǎn)，以及輸出的母線保護(hù)動(dòng)作跳閘接點(diǎn)、母線保護(hù)動(dòng)作和異常告警信號(hào)、去其它保護(hù)的接點(diǎn)(如用于線路縱聯(lián)保護(hù)聯(lián)動(dòng))、與變電站監(jiān)控計(jì)算機(jī)通訊等。
上述的方法是由流程圖現(xiàn)地單元主程序圖3和子程序圖4來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
權(quán)利要求
1.一種實(shí)現(xiàn)無(wú)中央單元分布式母線保護(hù)的方法，其特征在于采用單向環(huán)網(wǎng)通訊方式，以累加方式完成現(xiàn)地單元之間的采樣數(shù)據(jù)交換，并結(jié)合采樣數(shù)據(jù)傳遞，進(jìn)行現(xiàn)地單元之間數(shù)據(jù)采樣的對(duì)時(shí)與同步，環(huán)網(wǎng)中定義的首單元負(fù)責(zé)采樣同步時(shí)鐘及采樣同步監(jiān)測(cè)，中間各單元參與數(shù)據(jù)采集、累加計(jì)算與傳遞，末單元負(fù)責(zé)故障判斷、跳閘命令在網(wǎng)上傳遞實(shí)現(xiàn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于在單向環(huán)網(wǎng)通訊完成各現(xiàn)地單元之間的采樣數(shù)據(jù)交換時(shí)，采用數(shù)據(jù)累加方式實(shí)現(xiàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于現(xiàn)地單元之間每傳遞一次數(shù)據(jù)即進(jìn)行一次時(shí)鐘校對(duì)，從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)地單元之間的采樣同步。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的方法的裝置，其特征在于是由與母線上連接元件對(duì)應(yīng)的現(xiàn)地單元和環(huán)行通訊網(wǎng)絡(luò)組成的，大差動(dòng)和選擇元件分別采用相互獨(dú)立的通訊網(wǎng)絡(luò)，其中大差動(dòng)可采用雙重化通訊網(wǎng)絡(luò)。
全文摘要
實(shí)現(xiàn)無(wú)中央單元分布式母線保護(hù)方法,母線保護(hù)由與母線上連元件對(duì)應(yīng)的現(xiàn)地單元和單向環(huán)行通訊網(wǎng)絡(luò)組成,大差動(dòng)和選擇元件均用獨(dú)立通訊網(wǎng)絡(luò),環(huán)網(wǎng)采用單向通訊方式,現(xiàn)地單元以累加方式完成采樣數(shù)據(jù)交換,結(jié)合采樣數(shù)據(jù)傳遞,作現(xiàn)地單元間數(shù)據(jù)采樣對(duì)時(shí)與同步。環(huán)網(wǎng)中定義的首單元負(fù)責(zé)采樣時(shí)鐘、采樣同步監(jiān)測(cè),中間各單元作數(shù)據(jù)采集、累加計(jì)算、傳遞,末單元作故障判斷,跳閘命令在網(wǎng)上傳遞。
文檔編號(hào)H02J13/00GK1320993SQ0111068
公開日2001年11月7日 申請(qǐng)日期2001年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月17日
發(fā)明者楊奇遜, 李營(yíng), 操豐梅, 黃少鋒 申請(qǐng)人:北京四方同創(chuàng)保護(hù)與控制設(shè)備有限公司