專利名稱：一種基于iec61850的區(qū)域電網(wǎng)數(shù)據(jù)共享的保護(hù)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)和安全控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于IEC61850 的區(qū)域電網(wǎng)電氣量和狀態(tài)量信息共享的繼電保護(hù)和安全控制系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
隨著電網(wǎng)互聯(lián)及電力市場(chǎng)的發(fā)展，電力系統(tǒng)將日漸接近其運(yùn)行極限，其運(yùn)行和控制 將更為復(fù)雜，發(fā)生擾動(dòng)和故障的可能性更大，后果也更嚴(yán)重，這對(duì)穩(wěn)定控制提出了更高 的要求。
常規(guī)的繼電保護(hù)用于在電力系統(tǒng)發(fā)生故障后實(shí)現(xiàn)對(duì)故障元件的自動(dòng)和快速切除、隔 離故障，以保證人身和設(shè)備安全以及無(wú)故障部分的正常運(yùn)行。1L有的繼電保護(hù)和安全自 動(dòng)裝置不能適應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)展的要求，主要問題如下-
保護(hù)動(dòng)作判據(jù)都是基于本地測(cè)量數(shù)據(jù)，其選擇性要求繼電保護(hù)只能保護(hù)本地網(wǎng)絡(luò)， 沒有考慮故障對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的影響，難以對(duì)運(yùn)行方式的不斷變化的客觀系統(tǒng)作出全面的反 映。保護(hù)裝置相互之間缺乏有效的協(xié)調(diào)，難以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)全局的安全穩(wěn)定運(yùn)行，在某些情 況下(如發(fā)生連鎖故障)會(huì)惡化系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。在高負(fù)荷時(shí)期，這些關(guān)鍵的聯(lián)絡(luò)線上 的傳輸功率可能接近輸送功率極限。這種情況下運(yùn)行的系統(tǒng)抗擾動(dòng)的能力大大降低，很
容易因?yàn)橐粭l聯(lián)絡(luò)線發(fā)生偶然事故斷開造成其余線路過(guò)負(fù)荷而相繼斷開，從而使事故蔓 延，甚至造成系統(tǒng)崩潰。美國(guó)8.14大停電事故最初就是從幾條線路相繼斷開開始的。
常規(guī)的后備保護(hù)雖然有比較大的保護(hù)范圍，但其選擇性的獲得要以犧牲快速性為代 價(jià)，動(dòng)作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，有時(shí)候難以發(fā)揮應(yīng)有的保護(hù)作用。現(xiàn)有的繼電保護(hù)配置當(dāng)中，后備 保護(hù)的時(shí)限整定遵循階梯時(shí)限原則，為了保證選擇性，后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限可能高達(dá)數(shù) 秒。在電網(wǎng)規(guī)模和復(fù)雜程度越來(lái)越大的情況下，這一問題越顯突出，至今仍無(wú)法很好的解 決。
安全自動(dòng)裝置的主要作用是維護(hù)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，在緊急情況下采取減負(fù)荷、 切機(jī)以及系統(tǒng)解列運(yùn)行等方式來(lái)避免電網(wǎng)崩潰而導(dǎo)致大停電事故。目前電力系統(tǒng)的安全 自動(dòng)裝置和繼電保護(hù)裝置是兩套獨(dú)立的系統(tǒng)，二者之間缺乏有效的通信和配合，無(wú)法準(zhǔn) 確反映整個(gè)系統(tǒng)的變化情況。
隨著計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，特別是光纖的大量敷設(shè)，為獲得區(qū)域電網(wǎng)多點(diǎn) 電氣量和狀態(tài)量信息提供了必要的信息基礎(chǔ)。同時(shí)，隨著計(jì)算機(jī)處理能力的增強(qiáng)，為將 繼電保護(hù)系統(tǒng)和安全自動(dòng)控制系統(tǒng)集成在一起提供硬件條件。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)是國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)發(fā)布的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。中國(guó)已經(jīng)從標(biāo)準(zhǔn)研究階段過(guò)渡到工程應(yīng)用 階段，并已有多個(gè)基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的變電站投入使用。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)代表了變電站 自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展方向。
采用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)后，變電站的所有信息都可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳遞和共享，使得 繼電保護(hù)裝置可以獲得更多的信息，從而為新型繼電保護(hù)原理的應(yīng)用創(chuàng)造必要的條件。 但對(duì)于在IEC61850標(biāo)準(zhǔn)體系下如何構(gòu)建繼電保護(hù)系統(tǒng)尚未有明確的技術(shù)方案。傳統(tǒng)的 繼電保護(hù)系統(tǒng)是面向電力元件的，諸如線路保護(hù)、變壓器保護(hù)、母線保護(hù)、發(fā)電機(jī)保護(hù)、 電動(dòng)機(jī)保護(hù)等等。各個(gè)保護(hù)設(shè)備之間缺乏有效的信息溝通和信息共享，使得傳統(tǒng)的繼電 保護(hù)系統(tǒng)常常顧此失彼，難以滿足日益增長(zhǎng)的電力系統(tǒng)的要求?；趨^(qū)域電網(wǎng)里面的數(shù) 字化變電站的數(shù)據(jù)化信息的區(qū)域智能保護(hù)是未來(lái)繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種基于IEC61850的區(qū)域電網(wǎng)電氣量和狀態(tài)量信息共享的保護(hù)控制 系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以完成區(qū)域電網(wǎng)的線路保護(hù)、失靈保護(hù)功能以及低頻減載、低壓減載功 能。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種基于IEC61850的區(qū)域電網(wǎng)數(shù)據(jù)共享的保護(hù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由若干個(gè)站點(diǎn)即變電 站和發(fā)電廠組成，各站點(diǎn)之間通過(guò)光纖以太網(wǎng)進(jìn)行通信，同步進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，共享采集 數(shù)據(jù)；其特征在于，
各個(gè)站點(diǎn)的站內(nèi)系統(tǒng)的過(guò)程總線由光纖以太網(wǎng)構(gòu)成，用于合并單元、智能操作箱與 智能保護(hù)裝置之間的數(shù)據(jù)通信；
合并單元實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)電壓、電流、以及開關(guān)量的同步測(cè)量，并將測(cè)量數(shù)據(jù)發(fā)送到過(guò) 程總線上；
GPS授時(shí)裝置對(duì)站內(nèi)系統(tǒng)所有的合并單元與智能操作箱進(jìn)行授時(shí)，確保智能保護(hù)裝 置從過(guò)程總線上獲取合并單元上送的模擬量信息(即同步測(cè)量數(shù)據(jù)信息)以及智能操作 箱上送的開關(guān)量信息都帶有GPS同步時(shí)標(biāo)；
智能保護(hù)裝置計(jì)算本站點(diǎn)內(nèi)的電網(wǎng)電壓、電流的幅值、相位、頻率信息，通過(guò)所述 光纖以太網(wǎng)將所計(jì)算的本站點(diǎn)內(nèi)的電網(wǎng)電壓、電流的幅值、相位和頻率信息以及測(cè)量到 的狀態(tài)量數(shù)據(jù)連同計(jì)算時(shí)刻的GPS時(shí)間信息傳送到其他站點(diǎn)；智能保護(hù)裝置根據(jù)本站點(diǎn) 數(shù)據(jù)和共享的其他站點(diǎn)的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和分析以判斷被保護(hù)的電網(wǎng)是否發(fā)生了異 常和故障，進(jìn)而根據(jù)判斷的結(jié)果和電網(wǎng)的綜合信息生成相應(yīng)的控制命令，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)下達(dá) 給相應(yīng)的智能操作箱，確保該保護(hù)系統(tǒng)快速可靠的切除故障；同時(shí)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)收集到的數(shù) 據(jù)，并記錄下達(dá)給智能操作箱的各種命令和發(fā)出的其他信息，以備日后查詢分析。
所述站內(nèi)系統(tǒng)的合并單元的采樣率為每周波80點(diǎn)，采樣的通信協(xié)議為
5IEC61850-9-2 (特定通信服務(wù)映射(SCSM)通過(guò)IS0/IEC 8802-3的采樣值標(biāo)準(zhǔn))，通過(guò)該 協(xié)議，合并單元將采集到的模擬量信息發(fā)送到過(guò)程總線上。
所述站內(nèi)系統(tǒng)的智能操作箱與保護(hù)主機(jī)之間的通信協(xié)議為GOOSE (面向通用對(duì)象的 變電站事件)，所有配置好的信息(如跳閘、互鎖、斷路器狀態(tài))能在過(guò)程總線上傳輸； 智能操作箱A和智能操作箱B是功能完全相同的裝置，任意裝置收到保護(hù)主機(jī)的跳閘命 令都可以去執(zhí)行相應(yīng)的跳閘操作。
所述站內(nèi)系統(tǒng)的智能保護(hù)主機(jī)和智能保護(hù)從機(jī)可以按照國(guó)內(nèi)繼電保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)要求的 雙重化配置，任意智能保護(hù)主機(jī)和從機(jī)檢測(cè)到故障，都可以快速地發(fā)出跳閘命令，確保 變電站集成保護(hù)系統(tǒng)可以快速可靠的切除故障。
本發(fā)明是基于區(qū)域電網(wǎng)電氣量和狀態(tài)量信息共享的控制系統(tǒng)和控制方法，其綜合判 斷電力系統(tǒng)是否發(fā)生了故障和異常。采用分相電流差動(dòng)作為線路的后備保護(hù)，避免了傳 統(tǒng)的線路后備保護(hù)采用距離保護(hù)整定困難和動(dòng)作時(shí)間較長(zhǎng)的問題。某條線路跳閘后，自 動(dòng)提高同一功率斷面的其他線路的過(guò)負(fù)荷定值，解決了傳統(tǒng)繼電保護(hù)無(wú)法解決的連鎖跳 閘的難題。本發(fā)明可以獲得整個(gè)區(qū)域電網(wǎng)的電壓和頻率情況，可以綜合考慮整個(gè)電網(wǎng)拓 撲結(jié)構(gòu)，選擇最優(yōu)的切負(fù)荷方式，從而盡快地恢復(fù)電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。在開關(guān)拒動(dòng)的情況下， 本發(fā)明可以快速的給拒動(dòng)開關(guān)相鄰節(jié)點(diǎn)的開關(guān)發(fā)出跳閘命令，避免事故的擴(kuò)大?？梢悦?顯地提升繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置的功效，保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。


圖1所示為本發(fā)明的區(qū)域電網(wǎng)數(shù)據(jù)共享的保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2所示為變電站站內(nèi)系統(tǒng)配置結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
下面根據(jù)說(shuō)明書附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)表述。
本發(fā)明的基于IEC61850的區(qū)域電網(wǎng)數(shù)據(jù)共享保護(hù)系統(tǒng)由若干站點(diǎn)組成，各站點(diǎn)之間 通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如附圖l所示。區(qū)域電網(wǎng)由若干個(gè)站點(diǎn)、即變電站和 發(fā)電廠組成，各站點(diǎn)之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，共享采集數(shù)據(jù)。智能保護(hù)裝置具有數(shù)據(jù)采 集模塊，利用GPS衛(wèi)星同步時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)電壓、電流以及狀態(tài)量的同步測(cè)量，并計(jì)算 電網(wǎng)電壓、電流的幅值、相位、頻率信息，通過(guò)所述網(wǎng)絡(luò)將所計(jì)算的電網(wǎng)電壓、電流的 幅值、相位和頻率信息以及測(cè)量到的狀態(tài)量數(shù)據(jù)連同計(jì)算時(shí)刻的GPS時(shí)間信息傳送到其 他站點(diǎn)。
圖2所示為變電站站內(nèi)系統(tǒng)配置結(jié)構(gòu)圖，所述的站內(nèi)系統(tǒng)的過(guò)程總線由光纖以太網(wǎng) 構(gòu)成，用于合并單元、智能操作箱與智能保護(hù)之間的數(shù)據(jù)通信。GPS授時(shí)裝置對(duì)變電站 內(nèi)所有的合并單元與智能操作箱進(jìn)行授時(shí)，確保智能保護(hù)獲取的模擬量和開關(guān)量都是帶有GPS同步時(shí)標(biāo)的。智能主保護(hù)和智能后備保護(hù)從過(guò)程總線上獲取合并單元上送的模擬 量信息以及智能操作箱上送的開關(guān)量信息。
區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)各站點(diǎn)之間通過(guò)電力系統(tǒng)的2M帶寬的專用數(shù)據(jù)通道進(jìn)行通信。站內(nèi)系 統(tǒng)的過(guò)程總線由光纖以太網(wǎng)構(gòu)成，用于合并單元、智能操作箱與智能保護(hù)之間的數(shù)據(jù)通 信。GPS授時(shí)裝置對(duì)變電站內(nèi)所有的合并單元與智能操作箱進(jìn)行授時(shí)，確保智能保護(hù)獲 取的模擬量和開關(guān)量都是帶有GPS同步時(shí)標(biāo)的。智能主保護(hù)和智能后備保護(hù)從過(guò)程總線 上獲取合并單元上送的模擬量信息以及智能操作箱上送的開關(guān)量信息。
合并單元的采樣率為每周波80點(diǎn)，采樣的通信協(xié)議為IEC61850-9-2 (特定通信服 務(wù)映射(SCSM)通過(guò)ISO/IEC 8802-3的采樣值標(biāo)準(zhǔn))，通過(guò)該協(xié)議，合并單元將采集到的 模擬量信息發(fā)送到過(guò)程總線上。
智能操作箱與保護(hù)主機(jī)之間的通信協(xié)議為GOOSE (面向通用對(duì)象的變電站事件)，所 有配置好的信息(如跳閘、互鎖、斷路器狀態(tài))能在過(guò)程總線上傳輸；智能操作箱A和 智能操作箱B是功能完全相同的裝置，任意裝置收到保護(hù)主機(jī)的跳閘命令都可以去執(zhí)行 相應(yīng)的跳閘操作。
所述站內(nèi)系統(tǒng)的智能保護(hù)主機(jī)和智能保護(hù)從機(jī)可以按照國(guó)內(nèi)繼電保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)要求的 雙重化配置，任意智能保護(hù)主機(jī)和從機(jī)檢測(cè)到故障，都可以快速地發(fā)出跳閘命令，確保 變電站集成保護(hù)系統(tǒng)可以快速可靠的切除故障。
智能保護(hù)裝置安裝在被保護(hù)的區(qū)域電網(wǎng)的變電站，合并單元利用高精度的GPS衛(wèi)星 同步時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)電壓、電流以及狀態(tài)量的同步測(cè)量，并計(jì)算電網(wǎng)電壓、電流的幅值、 相位、頻率信息，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將所計(jì)算的電網(wǎng)電壓、電流的幅值、相位和頻率信息以及測(cè) 量到的狀態(tài)量數(shù)據(jù)連同計(jì)算時(shí)刻的GPS時(shí)間信息傳送到其他站點(diǎn)；智能保護(hù)裝置根據(jù)本 機(jī)數(shù)據(jù)和共享的其他站點(diǎn)的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和分析以判斷被保護(hù)的電網(wǎng)是否發(fā)生了 異常和故障，進(jìn)而根據(jù)判斷的結(jié)果和電網(wǎng)的綜合信息生成相應(yīng)的控制命令，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)下 達(dá)給相應(yīng)的智能執(zhí)行裝置；同時(shí)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)收集到的數(shù)據(jù)，并記錄下達(dá)給智能執(zhí)行裝置的 各種命令和發(fā)出的其他信息，以備日后查詢分析。
智能保護(hù)裝置每隔10ms進(jìn)行一次相量計(jì)算，根據(jù)電壓、電流的采樣值用傅里葉算 法計(jì)算得到電壓、電流的幅值和相位以及頻率。并把幅值、相位和頻率計(jì)算結(jié)果以及斷 路器位置、刀閘位置等狀態(tài)量連同計(jì)算時(shí)刻的GPS時(shí)間信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送到其他站點(diǎn) 的智能保護(hù)裝置。
智能操作箱由電源插件、通信管理插件、開出插件、開入插件組成。智能執(zhí)行裝置 的開入插件采集開關(guān)量，包括斷路器跳合閘位置，刀閘位置。智能操作箱的開出插件接 入到電力系統(tǒng)斷路器的跳合閘回路，以實(shí)現(xiàn)對(duì)斷路器的跳合閘操作。智能執(zhí)行裝置通過(guò) 網(wǎng)絡(luò)接收智能保護(hù)裝置下達(dá)的GOOSE信息包括跳閘、合閘命令等，并把執(zhí)行結(jié)果通過(guò)網(wǎng)絡(luò)反饋給智能保護(hù)裝置，同時(shí)把收到的GOOSE命令以報(bào)文的形式存儲(chǔ)到智能執(zhí)行裝置中， 以備日后查詢。
本發(fā)明的保護(hù)和控制功能包括以下邏輯功能和步驟，各個(gè)功能模塊相互獨(dú)立，可以 通過(guò)控制字進(jìn)行投退。
作為線路保護(hù)，首先判斷線路各側(cè)的電流突變量元件是否啟動(dòng)，如果沒有啟動(dòng)說(shuō)明 沒有故障，如果突變量元件啟動(dòng)，智能保護(hù)采用傳統(tǒng)的差動(dòng)保護(hù)技術(shù)進(jìn)行故障判定。對(duì) 于具有分支的線路，將距離系統(tǒng)電源最近的一端作為一側(cè)，將其它分支的電流做相量和 計(jì)算作為另外一側(cè)。兩側(cè)電流的相量和的幅值作為差動(dòng)電流，兩側(cè)電流相量差的幅值作 為制動(dòng)電流，采用比率制動(dòng)特性進(jìn)行判定。當(dāng)發(fā)生電流互感器斷線時(shí)，可以根據(jù)控制字 的設(shè)置是否閉鎖差動(dòng)保護(hù)。
自適應(yīng)的過(guò)負(fù)荷保護(hù)功能。當(dāng)某條線路因過(guò)負(fù)荷或者故障導(dǎo)致該線路退出運(yùn)行，可 能導(dǎo)致同一功率斷面上的其他線路因過(guò)負(fù)荷跳閘退出運(yùn)行，從而出現(xiàn)連鎖故障。為避免 連鎖故障的發(fā)生，智能保護(hù)裝置在某條線路跳閘后，自動(dòng)提高同一功率斷面的其他線路 的過(guò)負(fù)荷電流定值和時(shí)間定值，降低過(guò)負(fù)荷保護(hù)在此情況下的過(guò)負(fù)荷的靈敏度，從而避 免連鎖跳閘事故。
低頻、低壓切負(fù)荷功能。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生頻率低于預(yù)定值或者電壓低于預(yù)定值時(shí)(該預(yù) 定值為電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行人員事先設(shè)定的)，切除部分負(fù)荷以防止電壓崩潰和頻率崩潰。智 能保護(hù)裝置可以獲得整個(gè)電網(wǎng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓、電流、頻率以及開關(guān)量的狀態(tài)信息。與 傳統(tǒng)的切負(fù)荷策略不同，本發(fā)明的智能保護(hù)裝置優(yōu)選以下切負(fù)荷策略首先計(jì)算電網(wǎng)各 個(gè)節(jié)點(diǎn)母線的電壓和頻率，對(duì)于低壓減載保護(hù)，選擇電壓最低的母線，然后在該母線上 切除負(fù)荷級(jí)別最低的線路；重新核算電網(wǎng)內(nèi)所有母線的電壓，再次選擇電壓最低的母線， 切除該母線上負(fù)荷級(jí)別最低的線路；重復(fù)以上步驟，直到系統(tǒng)電壓恢復(fù)到允許范圍。
對(duì)于低頻減載，選擇頻率最低的母線，然后在該母線上切除負(fù)荷級(jí)別最低的線路； 重新核算電網(wǎng)內(nèi)所有母線的頻率，再次選擇頻率最低的母線，切除該母線上負(fù)荷級(jí)別最 低的線路；重復(fù)以上步驟，直到系統(tǒng)頻率恢復(fù)到允許范圍。
當(dāng)智能保護(hù)裝置檢測(cè)并判斷到線路發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向相應(yīng)的子站控制執(zhí)行單 元發(fā)跳閘令跳開故障線路各側(cè)斷路器，經(jīng)過(guò)設(shè)定延時(shí)后，如果故障線路還有電流，則認(rèn) 為該斷路器失靈，則通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向相應(yīng)子站控制執(zhí)行單元發(fā)跳令跳開該故障線路上一級(jí)的 斷路器，避免事故的進(jìn)一步擴(kuò)大。
權(quán)利要求
1、一種基于IEC61850的區(qū)域電網(wǎng)數(shù)據(jù)共享的保護(hù)系統(tǒng)，所述保護(hù)系統(tǒng)由若干個(gè)站點(diǎn)組成，各站點(diǎn)之間通過(guò)光纖以太網(wǎng)進(jìn)行通信，同步進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，共享采集數(shù)據(jù)，其中所述站點(diǎn)包括變電站和發(fā)電廠；其特征在于，各個(gè)站點(diǎn)的站內(nèi)系統(tǒng)的過(guò)程總線由光纖以太網(wǎng)構(gòu)成，用于合并單元、智能操作箱與智能保護(hù)裝置之間的數(shù)據(jù)通信；合并單元實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)電壓、電流以及開關(guān)量的同步測(cè)量，并將測(cè)量數(shù)據(jù)發(fā)送到過(guò)程總線上；GPS授時(shí)裝置對(duì)站內(nèi)系統(tǒng)所有的合并單元與智能操作箱進(jìn)行授時(shí)，確保智能保護(hù)裝置從過(guò)程總線上獲取合并單元上送的所述同步測(cè)量數(shù)據(jù)以及智能操作箱上送的開關(guān)量信息都帶有GPS同步時(shí)標(biāo)；智能保護(hù)裝置計(jì)算本站點(diǎn)內(nèi)的電網(wǎng)電壓、電流的幅值、相位、頻率信息，通過(guò)所述光纖以太網(wǎng)將所計(jì)算的本站點(diǎn)內(nèi)的電網(wǎng)電壓、電流的幅值、相位和頻率信息以及測(cè)量到的同步測(cè)量數(shù)據(jù)連同計(jì)算時(shí)刻的GPS時(shí)間信息傳送到其他站點(diǎn)；智能保護(hù)裝置根據(jù)本站點(diǎn)的同步測(cè)量數(shù)據(jù)和共享的其他站點(diǎn)的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和分析以判斷被保護(hù)的電網(wǎng)是否發(fā)生了異常和故障，進(jìn)而根據(jù)判斷的結(jié)果和電網(wǎng)的綜合信息生成相應(yīng)的控制命令，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)下達(dá)給相應(yīng)的智能操作箱，確保該保護(hù)系統(tǒng)快速可靠的切除故障；同時(shí)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)收集到的數(shù)據(jù)，并記錄下達(dá)給智能操作箱的各種命令和發(fā)出的其他信息，以備日后查詢分析。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于所述站內(nèi)系統(tǒng)的智能保護(hù)裝置包括智能保護(hù)主機(jī)和智能保護(hù)從機(jī)，按照繼電保護(hù)標(biāo) 準(zhǔn)要求進(jìn)行雙重化配置，任意智能保護(hù)主機(jī)和智能保護(hù)從機(jī)判斷到電網(wǎng)故障，都可以快 速地發(fā)出跳閘命令，確保變電站集成保護(hù)系統(tǒng)可以快速可靠的切除故障；所述站內(nèi)系統(tǒng)的合并單元的采樣率為每周波80點(diǎn)，采樣的通信協(xié)議為IEC61850-9-2，通過(guò)該協(xié)議，合并單元將采集到的模擬量信息發(fā)送到過(guò)程總線上； 所述站內(nèi)系統(tǒng)的智能操作箱與智能保護(hù)裝置之間的通信協(xié)議為G00SE。
3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于對(duì)于區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)線路保護(hù)，保護(hù)系統(tǒng)采用差動(dòng)保護(hù)技術(shù)進(jìn)行故障判定，對(duì)于具有分 支的線路，將距離本區(qū)域電網(wǎng)系統(tǒng)的電源最近的分支的一端作為差動(dòng)保護(hù)的一側(cè)，將其 它分支的電流做相量和計(jì)算后作為差動(dòng)保護(hù)的另外一側(cè)，將兩側(cè)電流的相量和的幅值作 為差動(dòng)電流，將兩側(cè)電流相量差的幅值作為制動(dòng)電流，采用比率制動(dòng)特性進(jìn)行判定；由于數(shù)據(jù)共享，智能保護(hù)可以將區(qū)域內(nèi)所有線路同時(shí)使用差動(dòng)保護(hù)技術(shù)來(lái)判定，準(zhǔn)確判定 故障線路；當(dāng)發(fā)生電流互感器斷線時(shí)，根據(jù)控制字的設(shè)置來(lái)決定是否閉鎖差動(dòng)保護(hù)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)所述區(qū)域電網(wǎng)中某條線路因過(guò)負(fù)荷或者故障導(dǎo)致該線路退出運(yùn)行，該線路所屬站 點(diǎn)中的智能保護(hù)裝置自動(dòng)提高同一功率斷面的過(guò)負(fù)荷電流定值和時(shí)間定值，從而避免連 鎖跳閘事故。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)所述區(qū)域電網(wǎng)的電力系統(tǒng)頻率低于預(yù)定值或者系統(tǒng)電壓低于預(yù)定值時(shí)，切除部分 負(fù)荷以防止電壓崩潰和頻率崩潰，所述智能保護(hù)裝置根據(jù)獲得的整個(gè)電網(wǎng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電 壓、電流、頻率以及開關(guān)量的狀態(tài)信息，按照預(yù)先設(shè)定的策略選擇最優(yōu)的切負(fù)荷方式。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的保護(hù)控制系統(tǒng)，其特征在于-當(dāng)所述系統(tǒng)電壓低于預(yù)定值時(shí)，啟動(dòng)低壓減載，選擇電壓最低的母線，然后在該母 線上切除負(fù)荷級(jí)別最低的線路；重新核算電網(wǎng)內(nèi)所有母線的電壓，再次選擇電壓最低的母線，切除該母線上負(fù)荷級(jí) 別最低的線路；重復(fù)以上步驟，直到系統(tǒng)電壓恢復(fù)到允許范圍。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于-當(dāng)所述系統(tǒng)頻率低于預(yù)定值時(shí)，啟動(dòng)低頻減載，選擇頻率最低的母線，然后在該母 線上切除負(fù)荷級(jí)別最低的線路；重新核算電網(wǎng)內(nèi)所有母線的頻率，再次選擇頻率最低的母線，切除該母線上負(fù)荷級(jí) 別最低的線路；重復(fù)以上步驟，直到系統(tǒng)頻率恢復(fù)到允許范圍。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)所述站點(diǎn)智能保護(hù)裝置檢測(cè)并判斷到線路發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)所述光纖以太網(wǎng)絡(luò)向 相應(yīng)的智能操作箱發(fā)跳閘令跳開故障線路各側(cè)斷路器，經(jīng)過(guò)設(shè)定延時(shí)后，如果故障線路 還有電流，則認(rèn)為該斷路器失靈，則通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向相應(yīng)智能操作箱發(fā)跳令跳開該故障線路 上一級(jí)的斷路器，避免事故的進(jìn)一步擴(kuò)大。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1或所述的保護(hù)控制系統(tǒng)，其特征在于所述站點(diǎn)與站點(diǎn)之間的光纖以太網(wǎng)通過(guò)電力系統(tǒng)的2M帶寬的專用數(shù)據(jù)通道進(jìn)行通 信，由于數(shù)據(jù)共享，區(qū)域內(nèi)任意站點(diǎn)都可以判定整個(gè)區(qū)域內(nèi)的故障狀態(tài)，按照預(yù)先設(shè)定 的主備方案執(zhí)行控制指令。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于IEC61850的數(shù)據(jù)共享式區(qū)域保護(hù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)是基于高速數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)，考慮將關(guān)聯(lián)緊密的若干條線路作為一個(gè)區(qū)域，區(qū)域內(nèi)的各智能保護(hù)裝置通過(guò)光纖互聯(lián)，采用GPS同步數(shù)據(jù)，信息共享，構(gòu)建新型保護(hù)系統(tǒng)。這種保護(hù)系統(tǒng)，它利用了多個(gè)點(diǎn)共享同步信息，系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)能準(zhǔn)確判斷故障的位置，在通信正常時(shí)保護(hù)動(dòng)作具有絕對(duì)選擇性；主保護(hù)拒動(dòng)或斷路器失靈時(shí)能根據(jù)被保護(hù)的電力系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及故障線路位置，篩選出需作為后備保護(hù)動(dòng)作的保護(hù)單元，區(qū)域智能后備保護(hù)比傳統(tǒng)后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間短并且有更好的選擇性，同時(shí)也大大簡(jiǎn)化了整定配合工作。
文檔編號(hào)H02J13/00GK101621216SQ20091009094
公開日2010年1月6日 申請(qǐng)日期2009年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月18日
發(fā)明者周虎兵, 楊增力, 王友懷, 田文輝, 敏 蔡, 趙嚴(yán)鳳 申請(qǐng)人:湖北省電力公司;北京四方繼保自動(dòng)化股份有限公司