CN103208861A - 继电保护跳合闸回路的实时在线监测系统 - Google Patents

Abstract

一种电力系统技术领域的继电保护跳合闸回路的实时在线监测系统，包括：跳合闸回路激励模块、断路器状态采集模块和自动检测处理模块，跳合闸回路激励模块与自动检测处理模块相连接并接收检测操作命令后通过激励继电器对监测输出接点进行操作，断路器状态采集模块采集设置于监测输出接点的光电耦合器输出的断路器状态信息并输出至自动检测处理模块，自动检测处理模块与后台设备相连并接收MMS报文服务。本发明能够自动判别断路器的状态，在断路器正常运行时，自动检测跳合闸回路（含跳合闸压板投退状态）。在断路器退出运行时，自动对传统继电保护跳闸回路进行检测。解决了传统继电保护的跳闸回路检测问题，为实现包含保护跳闸回路的保护系统自检创造了必要的条件。

Description

继电保护跳合闸回路的实时在线监测系统

技术领域

本发明涉及的是一种电力系统技术领域的在线监测系统，具体是一种用于继电保护跳合闸回路的实时在线监测系统。

背景技术

继电保护跳合闸回路是对断路器进行操作控制的电路，是继电保护系统的一个重要组成部分。在继电保护系统要求实现状态检修、远程维护的情况下，现普遍应用的传统继电保护跳合闸回路因不具备自动检测、数据远传等功能，显然已不能满足新的管理模式要求。

传统继电保护的跳合闸回路由于长时间运行或其它原因，回路中有可能出现接点粘连或拒动等异常情况。这种异常情况的及时诊断，对于继电保护正确动作而言是极为重要的。然而，据了解在国内变电站中尚没有对传统继电保护跳合闸回路的在线检测方法，只能手动定期检测，现有的这种检测方法需要人工在现场操作，效率低下，而且检测周期比较长。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN101980418A公开日2011-02-23，公开了一种变电站继电保护系统二次接线在线检测系统，包括：光纤通信模块、控制器、开关量处理模块、保护出口回路检测模块和保护输入回路检测模块，控制器通过光纤通信模块与站控层网络交换MMS报文信息，控制器分别与保护出口回路检测模块以及保护输入回路检测模块相连以执行二次回路接线检测控制并获取检测结果，开关量处理模块通过光纤通信模块分别与过程层网络、站控层网络相连交换GOOSE信息，保护出口回路检测模块以及保护输入回路检测模块分别与开关量处理模块相连获取开关量状态并输出检测命令。但该技术无法在断路器正常运行时实现保护跳合闸压板投退状态的实时监测。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种继电保护跳合闸回路的实时在线监测系统，能够自动判别断路器状态，在断路器正常运行时，自动检测跳合闸回路（含跳合闸压板投退状态）。在断路器退出运行时，自动对传统继电保护跳闸回路进行检测。解决了传统继电保护的跳闸回路检测问题，为实现包含保护跳闸回路的保护系统自检创造了必要的条件。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：跳合闸回路激励模块、断路器状态采集模块和自动检测处理模块，其中：跳合闸回路激励模块与自动检测处理模块相连接并接收检测操作命令后通过激励继电器对监测输出接点进行操作，断路器状态采集模块采集设置于监测输出接点的光电耦合器输出的断路器状态信息并输出至自动检测处理模块，自动检测处理模块与后台设备相连并接收MMS报文服务。

所述的检测操作命令是指：在后台设备中设置的按照天、小时、分或秒自动周期或者人工控制基于MMS规范的启动命令。

所述的后台设备是指：符合IEC6180规约的客户终端。

所述的跳合闸回路激励模块包括：用于操作监测输出接点的激励继电器和传动逻辑判别单元，其中：传动逻辑判别单元判别来自自动检测处理模块检测命令标志的状态以确定驱动激励继电器的接点闭合或断开的具体操作，经激励继电器通过操作监测输出接点实现对跳合闸回路的检测激励。

所述的断路器状态采集模块包括：数据处理单元和输入接口单元，其中：输入接口单元分别接收若干个采集断路器状态的光电耦合器输出的信息，数据处理单元对信息进行采样量化并滤波后生成断路器状态信息并输出至自动检测处理模块。

所述的自动检测处理模块包括：检测启动逻辑单元和检测结果自动判别逻辑单元，其中：检测启动逻辑单元接收后台设备发出的MMS报文服务并进行解析获得断路器跳合位状态信息，然后将检测启动结果和软件标志位输出至跳合闸回路激励模块和检测结果自动判别逻辑单元，检测结果自动判别逻辑单元根据软件标志和来自断路器状态采集模块的断路器状态信息，按照检测逻辑进行逻辑判别，并通过MMS服务将逻辑判别结果输出至后台设备。

所述的断路器跳合位状态信息包括：自动检测指令、断路器位置、断路器通过的电流大小，其中：自动检测指令用于确定自动检测处理模块是否通过断路器位置和断路器通过的电流大小进行自动检测，或由后台设备进行人工检测。

所述的软件标志包括：断路器状态、手动监测投入、控制回路告警信号、定时检测投入；其中：断路器状态是指合闸状态为1，跳闸状态为0。

技术效果

与现有技术相比，本发明能够快速准确的自检，而且检测步骤合理有效，完全满足电安生［1994］191号《电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点》的要求。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图中：1跳合闸回路激励模块、2断路器状态采集模块、3自动检测处理模块、HC断路器合闸线圈、FTJ防跳继电器线圈、FTJ-1第一防跳继电器接点、FTJ-2第二防跳继电器接点、FTJ-3第三防跳继电器接点、FTJ-4第四防跳继电器接点、DL-1第一断路器辅助接点、DL-2第二断路器辅助接点、DL-3第三断路器辅助接点、TW跳闸位置继电器线圈、HW合闸位置继电器线圈、TQ断路器跳闸线圈、YBS-1第一断路器压力继电器接点、YBS-2第二断路器压力继电器接点、OUT1第一激励继电器线圈、OUT2第二激励继电器线圈、OUT3第三激励继电器线圈、OUT1-1第一激励继电器接点、OUT2-1第二激励继电器接点、OUT3-1第三激励继电器接点、CG1第一光电耦合器、CG2第二光电耦合器、CG3第三光电耦合器、D二极管、LP1合闸压板、LP2跳闸压板、Rx限流电阻。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1所示，本实施例包括：跳合闸回路激励模块1、断路器状态采集模块2和自动检测处理模块3，其中：跳合闸回路激励模块1与自动检测处理模块3相连接并接收检测操作命令后通过激励继电器OUT1～3实现监测输出接点OUT1-1、OUT2-1、OUT3-1状态变更，断路器状态采集模块2采集设置于监测输出接点OUT1-1、OUT2-1、OUT3-1的光电耦合器CG1～3输出的断路器状态信息并输出至自动检测处理模块3，自动检测处理模块3与后台设备相连并接收MMS报文服务。

所述的检测操作命令是指：在后台设备中设置的按照天、小时、分或秒自动周期或者人工控制基于MMS规范的启动命令。

所述的后台设备是指：符合IEC6180规约的客户终端。

所述的监测输出接点共三个，分别为OUT1-1、OUT2-1跳闸压板监测点，：OUT3-1为合闸防跳回路监测点。

所述的跳合闸回路激励模块1包括：用于操作监测输出接点OUT1-1、OUT2-1、OUT3-1的激励继电器OUT1～3和传动逻辑判别单元，其中：传动逻辑判别单元判别来自自动检测处理模块3检测命令标志的状态以确定驱动激励继电器OUT1～3的接点闭合或断开的具体操作，通过激励继电器OUT1～3通过操作监测输出接点OUT1-1、OUT2-1、OUT3-1实现对跳合闸回路的检测激励。

所述的断路器状态采集模块2包括：数据处理单元和输入接口单元，其中：输入接口单元分别接收若干个采集断路器状态的光电耦合器CG1～3输出的信息，数据处理单元对信息进行采样量化并滤波后生成断路器状态信息并输出至自动检测处理模块3。

所述的自动检测处理模块3包括：检测启动逻辑单元和检测结果自动判别逻辑单元，其中：检测启动逻辑单元接收后台设备发出的MMS报文服务并进行解析获得断路器跳合位状态信息，然后将检测启动结果和软件标志位输出至跳合闸回路激励模块1和检测结果自动判别逻辑单元，检测结果自动判别逻辑单元根据软件标志和来自断路器状态采集模块2的光电耦合器CG1～3动作信息，按照检测逻辑进行逻辑判别，并通过MMS服务将逻辑判别结果输出至后台设备。

所述的断路器跳合位状态信息包括：自动检测指令、断路器位置、断路器通过的电流大小，其中：自动检测指令用于确定自动检测处理模块3是否通过断路器位置和断路器通过的电流大小进行自动检测，或由后台设备进行人工检测。

所述的软件标志包括：断路器状态、手动监测投入、控制回路告警信号、定时检测投入；其中：断路器状态是指合闸状态为1，跳闸状态为0。

跳闸回路检测原理：第一光电耦合器CG1、第一监测输出接点OUT1-1、第二压板LP2、二极管D、断路器辅助接点DL-4、跳闸线圈TQ以及第二压力接点YBS-2构成跳闸检测回路。正常时在合闸后状态，第一监测输出接点OUT1-1闭合时，第一光电耦合器CG1也动作；

合闸回路检测原理：第三监测输出接点OUT3-1、第一压板LP1、第二断路器辅助接点DL-2以及防跳继电器FTJ构成合闸检测回路。其中：防跳继电器接点FTJ-4与第三光电耦合器CG3构成闭环采集回路。正常时在合闸后状态，当第三监测输出接点OUT3-1闭合时，第三光电耦合器CG3也动作。

本装置工作过程如下：

步骤1）继电保护跳合闸回路检测的前提条件判别：自动检测处理模块3根据断路器运行状态，执行继电保护跳合闸回路检测的不同步骤：

a)断路器跳位状态：

a.1)断路器位置为分位；

a.2)电流低于无流门槛，即一次电流小于1A；

b)断路器合位状态：

b.1)断路器位置为合位；

b.2)电流高于电容电流门槛，即一次电流大于10A；

当自动检测处理模块3在合闸后判断是否满足断路器合位状态，如是则将检测命令标志置1，并转到步骤2）；否则退出检测；在跳闸后判断是否满足断路器跳位状态，如是则将检测命令标志置2，并转到步骤5）；否则退出检测。

步骤2）第一光电耦合器CG1测试：当持续1s内始终满足断路器合位状态，则继电保护检测装置驱动第一激励继电器OUT1闭合，闭合持续时间为2s，然后转到步骤3）；否则在1s结束后判别检测条件不满足，停止自检。

步骤3）第三光电耦合器CG3采集跳闸回路状态，将跳闸回路状态信息送至断路器状态采集模块2，经抗干扰处理后，输出到自动检测处理模块3；当自动检测处理模块3向跳合闸回路激励模块1.发出检测命令后的延时时间间隔内，如果满足（第一激励继电器OUT1动作与第一光电耦合器CG1同时动作条件），则“回路状态”标志置位且保持为“1”，则判定继电保护跳闸回路无异常；否则判定继电保护跳闸回路异常，并将检测结果以MMS报文模式上传后台设备；

在持续时间1s内，同时满足断路器合位条件（断路器合位状态），继电保护检测装置驱动OUT3开出回路接点闭合，闭合保持一定时间，转到步骤4）；否则在设定的时间间隔后，判别检测条件不满足，停止自检直接返回。

步骤4）在断路器状态采集模块2中，输入接口模块接收第三光电耦合器CG3所采集的断路器合闸回路状态，将合闸回路状态信息经抗干扰处理后，输出到自动检测处理模块3；在自动检测处理模块3中，当发出的“检测命令”设定的时间间隔内，如果满足（第三激励继电器OUT3动作与第三光电耦合器CG3同时动作条件）则“回路状态”标志置位且保持为“1”，则判定继电保护的合闸回路正常，否则判定继电保护的合闸回路异常；并将检测结果以MMS报文模式上传后台设备；

步骤5）自动检测处理模块3中，判别条件如下：在设定的时间间隔内，同时满足断路器跳位条件（断路器跳位状态），继电保护检测装置驱动第一激励继电器OUT1和第二激励继电器OUT2开出回路接点闭合，闭合持续1秒后断路器状态采集模块2中，通过第一光电耦合器CG1和第二光电耦合器CG2采集跳闸后压板状态，将跳闸回路状态信息经断路器状态采集模块2的抗干扰处理后，输出到自动检测处理模块3；自动检测处理模块3中，当发出的“检测命令”的时间间隔内，如果满足（第一激励继电器OUT1与第一光电耦合器CG1同时动作，且第二激励继电器OUT2与第二光电耦合器CG2同时动作条件）“回路状态”标志置位且保持为“1”，则判定继电保护的跳闸压板正常，否则判定继电保护的跳闸压板异常；并最终将检测结果以MMS报文模式上传后台设备。

本实施例与现有技术相比，在断路器不同状态时，可远程或就地对传统继电保护跳合闸回路进行完整的自动检测，使得继电保护跳合闸回路的任何异常情况都能被及时发现，解决传统继电保护系统跳合闸回路检测的死区，有效避免和预防因继电保护跳合闸回路异常而引起的不正确动作，有利于电网的稳定运行。

Claims (6)

1.一种继电保护跳合闸回路的实时在线监测系统，其特征在于，包括：跳合闸回路激励模块、断路器状态采集模块和自动检测处理模块，其中：跳合闸回路激励模块与自动检测处理模块相连接并接收检测操作命令后通过激励继电器对监测输出接点进行操作，断路器状态采集模块采集设置于监测输出接点的光电耦合器输出的断路器状态信息并输出至自动检测处理模块，自动检测处理模块与后台设备相连并接收MMS报文服务。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征是，所述的跳合闸回路激励模块包括：用于操作监测输出接点的激励继电器和传动逻辑判别单元，其中：传动逻辑判别单元判别来自自动检测处理模块检测命令标志的状态以确定驱动激励继电器接点闭合或断开的具体操作，经激励继电器通过操作监测输出接点实现对跳合闸回路的检测激励。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征是，所述的断路器状态采集模块包括：数据处理单元和输入接口单元，其中：输入接口单元分别接收若干个采集断路器状态的光电耦合器输出的信息，数据处理单元对信息进行采样量化并滤波后生成断路器状态信息并输出至自动检测处理模块。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征是，所述的自动检测处理模块包括：检测启动逻辑单元和检测结果自动判别逻辑单元，其中：检测启动逻辑单元接收后台设备发出的MMS报文服务并进行解析获得断路器跳合位状态信息，然后将检测启动结果和软件标志位输出至跳合闸回路激励模块和检测结果自动判别逻辑单元，检测结果自动判别逻辑单元根据软件标志和来自断路器状态采集模块的断路器状态信息，按照检测逻辑进行逻辑判别，并通过MMS服务将逻辑判别结果输出至后台设备。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征是，所述的断路器跳合位状态信息包括：自动检测指令、断路器位置、断路器通过的电流大小，其中：自动检测指令用于确定自动检测处理模块是否通过断路器位置和断路器通过的电流大小进行自动检测，或由后台设备进行人工检测。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征是，所述的软件标志包括：断路器状态、手动监测投入、控制回路告警信号、定时检测投入；其中：断路器状态是指合闸状态为1，跳闸状态为0。