CN103606908A - 适用于电网一体化线路的保护系统 - Google Patents

Abstract

一种适用于电网一体化线路的保护系统，包括断路器、包含过电压远跳功能的主保护装置和光纤接口设备，所述主保护装置包括第一主保护装置和第二主保护装置，所述第一主保护装置和第二主保护装置均包括主保护单元和过压远跳单元，所述第一主保护装置和第二主保护装置均采用两路光纤通道传递通信信号，所述第一主保护装置和第二主保护装置分别与所述断路器连接；所述第一主保护装置和第二主保护装置分别与所述光纤接口设备连接。如此，保护装置数量减少，回路简化，电缆长度和复杂度减低。此外，由于保护装置、回路的减少，设计、施工调试方便，减少了运行维护的工作量，节省了成本。

Description

适用于电网一体化线路的保护系统

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，特别是涉及一种适用于电网一体化线路的保护系统。

背景技术

电力工业是关系国计民生的重要基础产业和公用事业，电力的安全、稳定和充足供应更是国民经济全面、协调、可持续发展的重要保障条件。

目前，基于通信接口的电力系统光纤保护应用在220KV、500KV线路上都作为主要继电保护方式。500KV线路保护系统常规配置是每回线路配置两套主保护、两套辅保护以及相关的通信接口传输装置。但是该方案中的断路器保护、辅助保护依赖于变电站两侧的信号传输装置，每回线路保护装置多，回路复杂，占用光纤资源较多。

发明内容

基于此，有必要针对保护装置多、回路复杂、占用光纤资源较多的问题，提供一种适用于电网一体化线路的保护系统。

一种适用于电网一体化线路的保护系统，包括断路器，还包括：

包含过电压远跳功能的主保护装置，所述主保护装置包括第一主保护装置和第二主保护装置，所述第一主保护装置和第二主保护装置均包括主保护单元和过压远跳单元，所述第一主保护装置的过压远跳单元与所述断路器连接，所述第二主保护装置的过压远跳单元与所述断路器连接，所述第一主保护装置和第二主保护装置均采用两路光纤通道传递通信信号；

光纤接口设备，所述第一主保护装置和第二主保护装置的主保护单元和过压远跳单元均分别通过所述光纤通道与所述光纤接口设备连接。

在其中一实施例中，所述断路器包括中断路器和边断路器，第一主保护装置设有第一主开入单元，第二主保护装置设有第二主开入单元，所述第一主开入单元分别和所述中断路器和边断路器连接，所述第二主开入单元分别与所述中断路器和边断路器连接。

在其中一实施例中，所述边断路器和中断路器均设有四个远跳接口，所述第一主开入单元和第二主开入单元均包括两个开入接口，所述第一主开入单元的两个开入接口分别与所述边断路器和中断路器相对应的远跳接口连接，所述第二主开入单元的两个开入接口分别与所述边断路器和中断路器相对应的远跳接口连接。

在其中一实施例中，所述光纤通道为复用2M光纤通道。

在其中一实施例中，所述第一主保护装置和第二主保护装置均包括防误跳单元，所述防误跳单元与所述光纤通道连接。

在其中一实施例中，还包括第一直流电源和第二直流电源，所述第一主保护装置与所述第一直流电源连接，所述第二主保护装置与第二直流电源连接。

在其中一实施例中，所述第一主保护装置和第二主保护装置均开设有光接口，所述光纤接口设备包括光接口，所述第一主保护装置和第二主保护装置的光接口通过光纤与所述光纤接口设备相对应的光接口直连。

在其中一实施例中，所述光纤为单模光纤。

在其中一实施例中，所述光纤接口设备为光电转换装置。

在其中一实施例中，还包括通信同步数字体系设备，所述光纤接口设备通过同轴电缆与所述通信同步数字体系设备连接。

上述适用于电网一体化线路的保护系统，主保护装置包括第一主保护装置和第二主保护装置，所述第一主保护装置和第二主保护装置均包括主保护单元和过压远跳单元，第一主保护装置和第二主保护装置的过压远跳单元分别与断路器连接，所述光纤接口设备与第一主保护装置和第二主保护装置的主保护单元和过压远跳单元连接。如此，主保护装置既包括主保护功能又具有过压远跳辅助功能，通过主保护装置即可实现主保护和辅助保护，保护装置数量减少，回路简化，电缆长度和复杂度减低。此外，由于保护装置、回路的减少，设计、施工调试方便，减少了运行维护的工作量，节省了成本。

附图说明

图1为适用于电网一体化线路的保护系统的配置示意图；

图2为适用于电网一体化线路的保护系统的主保护装置直流电源连接示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，一种适用于电网一体化线路的保护系统，包括断路器110、主保护装置120和光纤接口设备130。主保护装置120包括第一主保护装置122和第二主保护装置124，第一主保护装置122包括主保护单元1222和过压保护单元1224，第二主保护装置124均包括主保护单元1242和过压保护单元1244，第一主保护装置122的过压远跳单元1224与断路器110连接，第二主保护装置124的过压远跳单元1244与断路器110连接。第一主保护装置122的主保护单元1222和过压远跳单元1224和第二主保护装置124的主保护单元1242和过压远跳单元1244均分别通过光纤通道与光纤接口设备130连接。

主保护装置120包括第一主保护装置122和第二主保护装置124，第一主保护装置122包括主保护单元1222和过压保护单元1224，第二主保护装置124均包括主保护单元1242和过压保护单元1244。第一主保护装置122的过压远跳单元1224与断路器110连接，第二主保护装置124的过压远跳单元1244与断路器110连接

根据《南网500kV继电保护配置及选型技术原则》规定，500kV线路保护应至少装设两套完整的、独立的全线速动数字式保护，并独立组屏。在本实施例中，主保护装置120包括第一主保护装置122和第二主保护装置124，第一主保护装置122和第二主保护装置124均包含了主保护单元和过电压远跳功能单元实现了主保护功能和辅助保护功能。

可以理解的是，第一主保护装置122的主保护单元1222和第二主保护装置124的主保护单元1242可用分相电流差动保护作为线路全线速动主保护，以快速距离保护、三段式相间距离保护、三段式接地距离保护、四段式零序电流保护作为后备保护。也可用以纵联距离和零序方向元件为主体的快速主保护，由工频变化量距离元件构成的快速保护。由三段式相间和接地距离及两个延时段零序方向过流构成全套后备保护，保护设有分相命令，纵联保护的方向按相比较，配有自动重合闸功能。第一主保护装置122的过压远跳单元1224和第二主保护装置124的过压远跳单元1244可为数字式远跳判别。

第一主保护装置122和第二主保护装置124均采用两路光纤通道传递通信信号。

光纤通道是基于用光导纤维作为传输介质的一种通信手段。光纤保护是利用光纤通道来传送输电线路两端信号的继电保护装置，光纤通道与继电保护相结合，相对于传统的电缆、载波、微波等通道具有（1）光的频率高、频带宽，传输的信息量大。（2）光纤传输损耗小，质量高。（3）光缆尺寸小，质量轻，无噪音，抗干扰能力强。

在本实施例中，第一主保护装置122和第二主保护装置124可采用两路光纤通道，传输信息量大，满足继电保护对通道的要求，使得保护装置发送的信息经通道传输到达对侧后，保护装置收到的信息与原始信息完全一致。且抗外界电磁场的干扰能力强，还可起线路避雷线的作用。此外，采用两路光纤通道可增加继电保护的稳定性，防止因为一路光纤通道发生故障而无法实现保护功能。如此，大大的提高了继续电保护动作的可靠性、准确性以及稳定性。

可以理解的是，第一主保护装置122和第二主保护装置124可采用复用2M光纤通道，也可采用其他光纤通道或专用光纤通道。复用光纤通道相比专用光纤通道，中间环节较多，保护信号经过多次转换降低了可靠性，但复用信号不占用光纤芯数，不依赖两站的直通光缆，可复接多路保护信号，容量大，综合成本低。

主保护装置120和光纤接口设备130之间传送的光信号，以及光纤接口设备和其他设备和对侧电站的保护装置传送的光信号的速率为2048±50ppm kb/s，采用2M光纤通道，不仅保证了信号传输带宽，满足两个站点之间保护信号交互的的需要，并且保持了设备之间的低阶传输速率不变，在一定程度上扩展了技术的通用性，降低了设备之间光接口的开发难度和开发成本。在本实施例中，可采用复用2M光纤通道。

第一主保护装置122和第二主保护装置124的主保护单元和过压远跳单元均分别通过光纤通道与光纤接口设备130连接。

在本实施例中，光纤接口设备130可为光电转换装置，将光信号转换成适合通信设备的电信号，或者将电信号转换成光信号。光纤接口设备130可通过光纤与第一主保护装置122和第二主保护装置124的主保护单元和过压远跳单元连接。

上述适用于电网一体化线路的保护系统，主保护装置包括第一主保护装置122和第二主保护装置124，第一主保护装置122包括主保护单元1222和过压保护单元1224，第二主保护装置124均包括主保护单元1242和过压保护单元1244，第一主保护装置122和第二主保护装置124均采用两路光纤通道，第一主保护装置122的过压远跳单元1224与断路器110连接，第二主保护装置124的过压远跳单元1244与断路器110连接。第一主保护装置122和第二主保护装置124的主保护单元和过压远跳单元均分别通过光纤通道与光纤接口设备130连接。当断路器保护要联跳线路对侧变电站的断路器时，首先动作于本侧主保护装置120，信号通过主保护装置120和光纤接口设备130的转换并发送至对侧变电站的主保护装置，然后由对侧变电站的主保护装置出口跳开断路器，实现远跳保护。

与现有技术相比，原有500KV线路需要4个保护装置、8个光纤接口设备，现主保护装置120的主保护单元1222和过压远跳单元实现了主保护功能和过压远跳辅助功能，减少为2个主保护装置，且能完成主保护和过压远跳辅助保护。减少光纤接口设备的数量，并简化了二次回路，每回线路减少1/3，减少了控制电缆的长度，节省了成本。与此同时，减少了通道通信资源的占用，每回线路保护减少1/3通信通道。此外，由于保护装置、回路、通信通道的减少，降低了设计、施工、调试的的成本，特别减少了运行维护成本，节省了工程投资和能耗。

请参阅图1，在其中一实施例中，断路器110包括中断路器112和边断路器114，第一主保护装置122设有第一主开入单元1226，第二主保护装置124设有第二主开入单元1246，第一主开入单元1226分别和中断路器112和边断路器114连接，第二主开入单元1246分别和中断路器112和边断路器114连接。

断路器110包括中断路器112和边断路器114，由中断路器112和边断路器114的重合闸时间配置。在本实施例中，开关的重合闸的先、后合闸由外部压板控制，正常运行时候，一个开关压板先投出，另一个退出，后合的开关延时一定时间。如此，增加了断路器继电保护的安全性和稳定性。

第一主开入单元1226和第二主开入单元1246是用于断路器失灵远跳信号的开入，将开入的信号传输至对侧变电站。当故障电气设备的继电保护动作发出跳闸命令，而断路器拒动时，利用故障设备的保护动作信息与拒动断路器的电流信息构成对断路器失灵的判别，在较短的时限内切除同一厂站内其他有关断路器，使停电范围限制在最小，从而保证电网的稳定运行，避免造成电机、变压器等故障元件的严重烧损和电网的崩溃。

请参阅图1，在其中一实施例中，中断路器112和边断路器114均设有四个远跳接口，第一主开入单元1226包括第一主开入一接口1225和第一主开入二接口1227，第二主开入单元1246包括第二主开入一接口1245和第二主开入二接口1247。中断路器112和边断路器114均包括四个远跳接口，如此，第一主开入单元1226和第二主开入单元1246分别与中断路器112和边断路器114连接构成后备保护，构成断路器失灵保护，增加了电网的稳定和安全性。

可以理解的是，第一主保护装置122的过压远跳单元1224、第二主保护装置124的过压远跳单元1244、第一主开入单元1226和第二主开入单元1246均可通过第一主开入一接口1225和第一主开入二接口1227与中断路器112和边断路器114相应的接口连接。

在其中一实施例中，第一主保护装置122包括防误跳单元1223，第二主保护装置124包括防误跳单元1243，第一主保护装置122的防误跳单元1223和第二主保护装置124的防误跳单元1243与光纤通道连接。正常情况下，第一主保护装置122和第二主保护装置124的两个光纤通道正常运行，每一个通道均同时向对侧传送远跳命令，同时，接收两个远跳命令，此时，第一主保护装置122的防误跳单元1223和第二主保护装置124的防误跳单元1243按照“二取二”的方式判断，即只有收到两个通道信号才出口跳闸，具有防误跳功能。当某一通道发生故障时，第一主保护装置122的防误跳单元1223和第二主保护装置124的防误跳单元1243自动切换成“二取一”方式判断，防止功能失效。如此，第一主保护装置122的防误跳单元1223和第二主保护装置124的防误跳单元1243可对光纤通道的信号进行判断和控制，防止误跳，且在一通道发生故障时，保证远跳功能的实现，增加了电网的稳定性。

请参阅图2，在其中一实施例中，适用于电网一体化线路的保护系统，还包括第一直流电源140和第二直流电源150，第一主保护装置122和第一直流电源140连接，第二主保护装置124与第二直流电源150连接，第一主保护装置122和第二主保护装置124分别与两组跳闸线圈相连。如此，主保护装置120设有两套独立的直流电源，保证了主保护装置的安全性和稳定性。

在其中一实施例中，第一主保护装置122和第二主保护装置124均开设有光接口，光纤接口设备130包括光接口，第一主保护装置122和第二主保护装置124的光接口通过光纤与光纤接口设备130相对应的光接口直连。第一主保护装置122和第二主保护装置124与光纤接口设备130之间的接口的信号方式为非成帧，采用非成帧方式接口，可保证通信信号的透明传输，使得光接口可以最大程度的兼容各种保护装置，降低了主保护装置120与光纤接口设备130光接口的开发难度和开发成本。同时，采用非成帧方式接口，可以使用通道全时隙链路进行数据传输，提高数据传输效率。

在其中一实施例中，主保护装置120与光纤接口设备130之间光纤为单模光纤。光信号的工作波长范围为1260nm至1360nm。标准单模光纤在这个工作波长范围内光纤色散最小（1310nm为零色散波长），损耗低，有利于光信号的传输。

请参阅图1，在其中一实施例中，适用于电网一体化线路的保护系统，还包括通信同步数字体系设备（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）160，光纤接口设备130通过同轴电缆与所述通信同步数字体系设备160连接。当信号经过光纤接口设备130转换为通信电信号，然后由通信同步数字体系设备160发送至对侧电站。通信同步数字体系设备160与传统技术相比，具有如下优点：（1）统一的比特率。（2）较强的网管能力，在通信同步数字体系设备160帧结构中规定了丰富的网管字节，可提供满足各种要求的能力。（3）自愈保护环，在通信同步数字体系设备160还可组成带有自愈保护能力的环网形式，这样可有效地防止传输媒介被切断，通信业务全部终止的情况。如此，通信同步数字体系设备160可保证高效、稳定的将信号传输给对侧电站，增加了保护系统的稳定性和安全性。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种适用于电网一体化线路的保护系统，包括断路器，其特征在于，还包括：

包含过电压远跳功能的主保护装置，所述主保护装置包括第一主保护装置和第二主保护装置，所述第一主保护装置和第二主保护装置均包括主保护单元和过压远跳单元，所述第一主保护装置的过压远跳单元与所述断路器连接，所述第二主保护装置的过压远跳单元与所述断路器连接，所述第一主保护装置和第二主保护装置均采用两路光纤通道传递通信信号；

光纤接口设备，所述第一主保护装置和第二主保护装置的主保护单元和过压远跳单元均分别通过所述光纤通道与所述光纤接口设备连接。

2.根据权利要求1所述的适用于电网一体化线路的保护系统，其特征在于，所述断路器包括中断路器和边断路器，第一主保护装置设有第一主开入单元，第二主保护装置设有第二主开入单元，所述第一主开入单元分别和所述中断路器和边断路器连接，所述第二主开入单元分别与所述中断路器和边断路器连接。

3.根据权利要求2所述的适用于电网一体化线路的保护系统，其特征在于，所述边断路器和中断路器均设有四个远跳接口，所述第一主开入单元和第二主开入单元均包括两个开入接口，所述第一主开入单元的两个开入接口分别与所述边断路器和中断路器相对应的远跳接口连接，所述第二主开入单元的两个开入接口分别与所述边断路器和中断路器相对应的远跳接口连接。

4.根据权利要求1所述的适用于电网一体化线路的保护系统，其特征在于，所述光纤通道为复用2M光纤通道。

5.根据权利要求1所述的适用于电网一体化线路的保护系统，其特征在于，所述第一主保护装置和第二主保护装置均包括防误跳单元，所述防误跳单元与所述光纤通道连接。

6.根据权利要求1所述的适用于电网一体化线路的保护系统，其特征在于，还包括第一直流电源和第二直流电源，所述第一主保护装置与所述第一直流电源连接，所述第二主保护装置与第二直流电源连接。

7.根据权利要求1所述的适用于电网一体化线路的保护系统，其特征在于，所述第一主保护装置和第二主保护装置均开设有光接口，所述光纤接口设备包括光接口，所述第一主保护装置和第二主保护装置的光接口通过光纤与所述光纤接口设备相对应的光接口直连。

8.根据权利要求7所述的适用于电网一体化线路的保护系统，其特征在于，所述光纤为单模光纤。

9.根据权利要求1所述的适用于电网一体化线路的保护系统，其特征在于，所述光纤接口设备为光电转换装置。

10.根据权利要求1～9任意一项所述的适用于电网一体化线路的保护系统，其特征在于，还包括通信同步数字体系设备，所述光纤接口设备通过同轴电缆与所述通信同步数字体系设备连接。

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