CN103887775A - 集合配电自动化主站动态设定的配网微机保护系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集合配电自动化主站动态设定的配网微机保护系统，主要包括保护事件处理模块，用以完成对由配电终端主动发送的保护事件的接收处理和记录；保护事件故障查询模块，用以实现对配网终端历史信息的查询；保护事件告警模块，用以将配网终端发送上来的保护事件进行显示告警；保护定值召唤模块，用以查看保护定值；保护定值修改和下装模块，用以修改和下装定值。本发明实现了从主站与终端的微机保护通信，从主站能够监视到保护装置运行状况，以及在故障发生时迅速分析故障问题所在，并快速做出反应。

Description

集合配电自动化主站动态设定的配网微机保护系统

技术领域

本发明涉及一种集合配电自动化主站动态设定的配网微机保护系统，属于配电自动化系统技术领域。

背景技术

近几年来，许多国家的大城市相继发生了大范围停电事故，造成巨大的经济损失并对社会正常秩序造成严重影响。大城市的配电网可靠性因此受到很大的关注。对照世界上发生大面积停电的地区，我国电网也存在配电网网架薄弱，保护、控制措施与电网可靠性要求不适应等问题。提出配电网网络化继电保护的概念，采用阶段式保护、纵联式保护、故障状态差动保护、远方跳闸、解裂及自动适应、动态修改保护方式和整定值等措施，形成一个区域配电网的广域继电保护。

随着经济的快速发展，电力需求增长迅速，配电网日趋复杂，常规继电保护不能满足配电网保护的要求。主要体现在：1．离线确定的继电保护整定值不是电力系统变化后的运行方式(包括电力系统的主要运行方式)的最佳整定值；2．电力系统在最小运行方式下发生最不利的故障时，继电保护系统的性能会严重变坏甚至发生拒动现象。

电力系统继电保护的主要任务是切除系统中的故障设备以保证系统的正常运行。由于技术等方面的原因，由常规的继电保护装置构成的继电保护系统是一种非动态整定定值继电保护系统，其动作特性不能随着电力系统的运行方式的变化而自动改变。常规的继电保护的整定值是按离线最严重的情况进行的，而且在运行中基本保持不变。因此，在常规继电保护整定计算过程中不得不按每套保护对应的电力系统最大运行方式来计算保护的动作值，按每套保护对应的电力系统最小运行方式来校验保护的灵敏度。这种按最严重的运行条件确定保护整定值的方法，虽然可保证在电力系统各种运行方式下发生故障时，继电保护都能正确动作，但存在着两个缺点：一是按该方法确定的继电保护整定值，对电力系统其他运行方式（包括电力系统的主要运行方式）来讲不是最佳的整定值；二是在电力系统最小运行方式下最不利的故障时，继电保护系统的性能会严重变坏甚至发生拒动现象。这两个缺点不但限制了电网运行的灵活性，而且降低了电网运行的稳定性。配电网系统由为数众多的电力设备、线路和各种用户组成其运行状态（包括用户负荷的变化、设备的投切等）处于频繁的变化中，同时配电网还可能发生各种类型的故障，故障可能是瞬时性的或永久性的，也可能是金属性的或非金属性的故障，而且电力系统还可能出现各种极端运行方式，所以这些都可能导致保护在各种运行方式下会严重变坏甚至出现拒动现象。

市区供电公司10kV配电网系统接线方式按出线性质一般可分架空线(包括架空电缆混合线路)网络和电缆线网络两大类。架空线网络一般接线为直接送非专线用户与电业配电站及杆架变压器。电缆线网络一般可分为放射形网络(包括专线供电)和环状网络。放射形网络是一回线路为一个电源，不与其他线路连接，其接线简单，投资少，但供电可靠性差，线路发生故障停电时间长。环状网络可以将各开关站、环网柜以10kV电缆连接成一个环网，一个环网内有两个或两个以上电源，在正常情况下开环运行。当任一段线路发生故障可通过馈线自动化功能远程恢复供电或由人工恢复非故障网络的供电，减少了停电时间。

对10kV配电系统继电保护装置是按以下原则配置的：1)配电站进线一般不设继电保护。2)变电站及开关站10kV出线保护由过电流保护、零序电流保护(仅限电阻接地系统)、前加速一次重合闸保护(若线路有架空线)构成。3)开关站10 kV母线分段，配置备用电源自切及自切后加速保护装置。4)配电变压器选用熔断器或由继电器构成的过电流保护及零序电流保护(仅限电阻接地系统)。

配电网电压等级低，一般采用单端供电或双端供电，因此电力系统的保护也很简单。考虑到经济和技术方面的原因，我国配电系统中线路主要采用速断和过流保护方式。速断保护线路全长，瞬时切除故障。过流保护作为线路的后备保护，延时动作。由于电力系统对于不同设备的保护需求不同，在配网保护应用中开关站、柱上开关及环网柜中部署的保护保护功能也有较大差异。一般来说开关站对保护的需求相对较高，柱上开关次之，环网柜保护功能相对较弱。考虑到电网80%~90%为瞬时故障，采用重合闸装置以快速恢复瞬时故障，提高供电可靠性。一般在开关站及柱上开关上都装有重合闸装置。

发明内容

本发明提供了一种集合配电自动化主站动态设定的配网微机保护系统，从主站能够监视到保护装置运行状况，以及在故障发生时迅速分析故障问题所在，并快速做出反应。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

集合配电自动化主站动态设定的配网微机保护系统，所述配网微机保护系统位于配网主站的SCADA后台服务器，所述配网微机保护系统通过规约实现配网主站和配网终端的微机保护通信，所述配网微机保护系统包括以下几个模块：

保护事件处理模块，用以完成对由配电终端主动发送的动作事件、故障信息和自检信息的接收处理和记录；

保护事件故障查询模块，用以实现对配网终端历史信息的查询；

保护事件告警模块，用以将配网终端发送上来的保护事件转化为告警信息进行显示告警；

保护定值召唤模块，用以查看保护定值；

保护定值修改和下装模块，用以修改和下装定值。

前述的配网主站包括前置网络交换机、前置服务器、SCADA后台服务器和调度员工作站；当有保护事件发生时，所述配电终端将保护报文上送至前置网络交换机，再到前置服务器，前置服务器对保护报文进行处理后发送到主干网络到SCADA后台服务器，SCADA后台服务器中配网微机保护系统的保护事件处理模块对数据进行处理后将信息发布至调度员工作站进行显示；同时配网微机保护系统的保护事件告警模块将终端发送上来的保护事件转化为告警信息并发送至调度员工作站进行显示告警。

前述的告警信息包括告警时间、线路名称、保护事件内容、保护动作时的量测值。

前述的当需要查询历史保护事件时，调度员在调度员工作站发送指令到SCADA后台服务器，配网微机保护系统的保护事件查询模块发送报文请求配网终端的保护事件历史信息，配网终端把历史保护事件信息反馈回来，经前置网络交换机、前置服务器到SCADA后台服务器，保护事件查询模块将历史保护事件信息按动作事件、故障信息及自检信息分类后上送到调度员工作站进行显示。

前述的当需要查看保护定值时，步骤如下：

5-1）调度员在调度员工作站手动召唤定值，形成召唤定值指令发送至SCADA后台服务器，

5-2）配网微机保护系统的保护定值召唤模块把召唤定值指令发送到前置服务器，

5-3）前置服务器经前置交换机向配网终端召唤定值，如果配网终端未返回定值数据，则调度员工作站显示召唤定值超时，结束本次操作；如果配网终端返回定值数据，则通过前置交换机发送至前置服务器，由前置服务器把定值数据传到SCADA后台服务器，再到调度员工作站进行显示。

前述的述显示的定值信息包括定值代码，定值类型，定值名称和定值值；所述定值代码和定值名称一一对应；所述定值类型包含开关量和浮点值。

前述的当需要对保护定值进行修改和下装时，步骤如下：

7-1）调度员在调度工作站直接修改定值，并发送下装定值指令至SCADA后台服务器，

7-2）配网微机保护系统的保护定值修改和下装模块根据下装指令将修改的数据发送到前置服务器，

7-3）前置服务器把修改的数据经前置交换机发送到配网终端，配网终端对修改的数据进行确认返回给前置服务器，前置服务器再把配网终端确认的数据返回给保护定值修改和下装模块，

7-4）保护定值修改和下装模块对返回的数据自动进行判断，如果返回不正确则结束退出执行；如果返回正确则发送是否确定激活的指令至调度员工作站，调度员确认是否激活定值，如果取消，则结束退出执行；如果确认激活，则转入下一步，

7-5）保护定值修改和下装模块将确认激活的指令发送给前置服务器，前置服务器再把确认激活指令经前置交换机发送给配网终端，配网终端激活定值，

7-6）调度员再次手动召唤定值查看定值是否修改成功。

通过采用上述技术手段，本发明通过规约实现了主站与终端的微机保护通信，从主站能够监视到保护装置运行状况，以及在故障发生时迅速分析故障问题所在，并快速做出反应；调度员还可以实时取得现场终端保护定值，并对定值进行实时动态管理整定。

附图说明

 图1为本发明保护定值召唤及下装流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

配网主站包括前置网络交换机、前置服务器、SCADA后台服务器和调度员工作站。本发明的集合配电自动化主站动态设定的配网微机保护系统，位于配网主站的SCADA后台服务器，通过规约实现配网主站和配网终端的微机保护通信，具体包括以下几个模块：

保护事件处理模块，用以完成对由配电终端主动发送的动作事件、故障信息和自检信息的接收处理和记录；当电力系统一次设备侧发生故障时，配电终端的微机保护装置发生保护动作，产生保护报文，配电终端将保护报文上送至前置网络交换机，再到前置服务器，前置服务器对保护报文进行处理后发送到主干网络到SCADA后台服务器，SCADA后台服务器中配网微机保护系统的保护事件处理模块对数据进行处理后将信息发布至调度员工作站进行显示；同时配网微机保护系统的保护事件告警模块将终端发送上来的保护事件转化为告警信息并发送至调度员工作站进行显示告警。

保护事件故障查询模块，用以实现对配网终端历史信息的查询；当需要查询历史保护事件时，调度员在调度员工作站发送指令到SCADA后台服务器，配网微机保护系统的保护事件故障查询模块发送报文请求配网终端的保护事件历史信息，配网终端把历史保护事件信息反馈回来，经前置网络交换机、前置服务器到SCADA后台服务器，保护事件查询模块将历史保护事件信息按动作事件、故障信息及自检信息分类后上送到调度员工作站进行显示。

故障查询模块与保护事件处理模块的主要区别在于保护事件处理为配网终端主动上送，而故障查询为终端响应上送。

保护事件告警模块，用以将配网终端发送上来的保护事件转化为告警信息进行显示告警；告警信息包括告警时间、线路名称、保护事件内容、保护动作时的量测值。

当需要查看保护定值时，参见图1，包括以下步骤：

1）调度员在调度员工作站手动召唤定值，形成召唤定值指令发送至SCADA后台服务器，

2）配网微机保护系统的保护定值召唤模块把召唤定值指令发送到前置服务器，

3）前置服务器经前置交换机向配网终端召唤定值，如果配网终端未返回定值数据，则调度员工作站显示召唤定值超时，结束本次操作；如果配网终端返回定值数据，则通过前置交换机发送至前置服务器，由前置服务器把定值数据传到SCADA后台服务器，再到调度员工作站进行显示。

显示的定值信息包括定值代码，定值类型，定值名称和定值值；其中定值代码和定值名称一一对应；定值类型包含开关量和浮点值。

当需要对保护定值进行修改和下装时，参见图1，步骤如下：

1）调度员在调度工作站直接修改定值，并发送下装定值指令至SCADA后台服务器，

2）配网微机保护系统的保护定值修改和下装模块根据下装指令将修改的数据发送到前置服务器，

3）前置服务器把修改的数据经前置交换机发送到配网终端，配网终端对修改的数据进行确认返回给前置服务器，前置服务器再把配网终端确认的数据返回给保护定值修改和下装模块，

4）保护定值修改和下装模块对返回的数据自动进行判断，如果返回不正确则结束退出执行；如果返回正确则发送是否确定激活的指令至调度员工作站，调度员确认是否激活定值，如果取消，则结束退出执行；如果确认激活，则转入下一步，

5）保护定值修改和下装模块将确认激活的指令发送给前置服务器，前置服务器再把确认激活指令经前置交换机发送给配网终端，配网终端激活定值，

6）调度员再次手动召唤定值查看定值是否修改成功。

由于保护定值下装的正确与否直接关系到保护是否能够正确动作，为了保证保护定值正确下装，防止误操作，对于定值下装模块设置如下校验条件：

（1）对于线路设下装权限校验，即对于不同线路定义是否允许下装定值权限。

（2）对于微机保护装置设下装权限校验，即对于不同微机保护装置定义了是否允许下装权限，当不允许下装时，该保护装置下所有线路均无下装保护定值权限。

（3）对于用户设下装权限校验，即对于不同用户定义其保护定值下装权限，设定是否允许其下装定值。

（4）设下装监护校验，即在修改完保护定值后，下装定值时，须有监护员确认后，再下装保护定值。

利用本发明，调度员可以实时取得现场终端保护定值，并对定值进行实时动态管理整定，如果终端发生保护事件，同样会实时将保护事件信息传送到主站显示在调度员工作站。

Claims (7)

1.集合配电自动化主站动态设定的配网微机保护系统，其特征在于：所述配网微机保护系统位于配网主站的SCADA后台服务器，所述配网微机保护系统通过规约实现配网主站和配网终端的微机保护通信，所述配网微机保护系统包括以下几个模块：

保护事件处理模块，用以完成对由配电终端主动发送的动作事件、故障信息和自检信息的接收处理和记录；

保护事件故障查询模块，用以实现对配网终端历史信息的查询；

保护事件告警模块，用以将配网终端发送上来的保护事件转化为告警信息进行显示告警；

保护定值召唤模块，用以查看保护定值；

保护定值修改和下装模块，用以修改和下装定值。

2.根据权利要求1所述的集合配电自动化主站动态设定的配网微机保护系统，其特征在于：所述配网主站包括前置网络交换机、前置服务器、SCADA后台服务器和调度员工作站；当有保护事件发生时，所述配电终端将保护报文上送至前置网络交换机，再到前置服务器，前置服务器对保护报文进行处理后发送到主干网络到SCADA后台服务器，SCADA后台服务器中配网微机保护系统的保护事件处理模块对数据进行处理后将信息发布至调度员工作站进行显示；同时配网微机保护系统的保护事件告警模块将终端发送上来的保护事件转化为告警信息并发送至调度员工作站进行显示告警。

3.根据权利要求2所述的集合配电自动化主站动态设定的配网微机保护系统，其特征在于：所述告警信息包括告警时间、线路名称、保护事件内容、保护动作时的量测值。

4.根据权利要求1所述的集合配电自动化主站动态设定的配网微机保护系统，其特征在于：当需要查询历史保护事件时，调度员在调度员工作站发送指令到SCADA后台服务器，配网微机保护系统的保护事件查询模块发送报文请求配网终端的保护事件历史信息，配网终端把历史保护事件信息反馈回来，经前置网络交换机、前置服务器到SCADA后台服务器，保护事件查询模块将历史保护事件信息按动作事件、故障信息及自检信息分类后上送到调度员工作站进行显示。

5.根据权利要求1所述的集合配电自动化主站动态设定的配网微机保护系统，其特征在于：当需要查看保护定值时，步骤如下：

5-1）调度员在调度员工作站手动召唤定值，形成召唤定值指令发送至SCADA后台服务器，

5-2）配网微机保护系统的保护定值召唤模块把召唤定值指令发送到前置服务器，

5-3）前置服务器经前置交换机向配网终端召唤定值，如果配网终端未返回定值数据，则调度员工作站显示召唤定值超时，结束本次操作；如果配网终端返回定值数据，则通过前置交换机发送至前置服务器，由前置服务器把定值数据传到SCADA后台服务器，再到调度员工作站进行显示。

6.根据权利要求5所述的集合配电自动化主站动态设定的配网微机保护系统，其特征在于：所述显示的定值信息包括定值代码，定值类型，定值名称和定值值；所述定值代码和定值名称一一对应；所述定值类型包含开关量和浮点值。

7.根据权利要求1所述的集合配电自动化主站动态设定的配网微机保护系统，其特征在于：当需要对保护定值进行修改和下装时，步骤如下：

7-1）调度员在调度工作站直接修改定值，并发送下装定值指令至SCADA后台服务器，

7-2）配网微机保护系统的保护定值修改和下装模块根据下装指令将修改的数据发送到前置服务器，

7-3）前置服务器把修改的数据经前置交换机发送到配网终端，配网终端对修改的数据进行确认返回给前置服务器，前置服务器再把配网终端确认的数据返回给保护定值修改和下装模块，

7-4）保护定值修改和下装模块对返回的数据自动进行判断，如果返回不正确则结束退出执行；如果返回正确则发送是否确定激活的指令至调度员工作站，调度员确认是否激活定值，如果取消，则结束退出执行；如果确认激活，则转入下一步，

7-5）保护定值修改和下装模块将确认激活的指令发送给前置服务器，前置服务器再把确认激活指令经前置交换机发送给配网终端，配网终端激活定值，

7-6）调度员再次手动召唤定值查看定值是否修改成功。

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