CN104410167A - 一种可控并联电抗器控制保护系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可控并联电抗器控制保护系统，包括：后台监控站，通信管理单元，通过第一串行总线相连的监控保护单元、调节单元、VBE单元和高速测量单元；与监控保护单元、调节单元通过第二串行总线相连的开入开出单元；调节单元根据从高速测量单元、VBE单元获取的模拟量数据、阀状态量和从开入开出单元获取的开关量数据，确定出阀控制量发送至VBE单元进行阀控制，确定出开关控制信息发送至开入开出单元进行开关、刀闸控制；监控保护单元根据模拟量数据、阀状态量和开关量数据，确定出可控高抗装置晶闸管阀组的保护动作和断路器动作的逻辑判断；通信管理单元将逻辑判断结果通过以太网向后台监控站发送。该系统可靠性高，稳定性好。

Description

一种可控并联电抗器控制保护系统

技术领域

本发明涉及通讯技术，特别是指一种可控并联电抗器控制保护系统。

背景技术

一套稳定可靠的可控并联电抗器控制保护系统是可控并联电抗器设备安全运行的必要保证。可控并联电抗器是解决超/特高压输电系统中无功电压调节和限制过电压对并联电抗器不同需求之间矛盾的关键技术手段之一。在系统正常的情况下，通过调节可控并联电抗器的容量可以达到无功和电压调节的目的，在系统暂态(如接地故障)时，配合合适的中性点小电抗，可以抑制工频过电压和潜供电流，提高重合闸成功率，保证系统的安全稳定运行，可控并联电抗器还可起到提高线路输送能力、提升电网稳定水平年、减少电网损耗等作用。

可控并联电抗器控制保护系统主要实现对可控并联电抗器主要电气量的测量、运行状态的操作控制、晶闸管阀等主要辅助设备的监控保护功能。作为可控高抗稳定运行的关键设备，可控并联电抗器控制保护系统是否稳定可靠关系到可控并联电抗器实际运行效果的好坏。

一般的可控并联电抗器控制保护系统结构较复杂，通信接口较少，主要采用工控机扩展网卡，CAN卡等辅助设备进行通信扩展、转接，可靠性不高；并且，控制保护系统内部信号传递方式也稍显单一，主要为频率信号或普通高低电平信号，使得控制保护系统之间互联的接线、光纤数量巨大，可靠性一般。特高压可控并联电抗器应用于输送容量较大的1000kV特高压电网中，相比于一般超高压可控高抗来说，其应用的重要程度较高，另外，特高压可控高抗控制系统应用的电磁环境恶劣，对控制保护系统的抗干扰性以及运行的可靠性都提出了更高的要求。

因此，有必要提供一种可靠性更高的可控并联电抗器控制保护系统。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种可靠性更高的可控并联电抗器控制保护系统。

基于上述目的本发明提供的一种可控并联电抗器控制保护系统，包括：后台监控站，并且还包括：通信管理单元，以及通过第一串行总线相连的监控保护单元、调节单元、VBE单元和高速测量单元；以及与所述监控保护单元、调节单元通过第二串行总线相连的开入开出单元；其中，

所述调节单元用于根据通过第一串行总线从所述高速测量单元、VBE单元分别获取的模拟量数据、阀状态量，以及通过第二串行总线从所述开入开出单元获取的开关量数据，确定出阀控制量、开关控制信息；通过第一串行总线将确定出的阀控制量发送至所述VBE单元进行阀控制；通过第二串行总线将确定出的开关控制信息发送至所述开入开出单元进行开关、刀闸控制；

所述监控保护单元用于根据通过第一串行总线从所述高速测量单元、VBE单元分别获取的模拟量数据、阀状态量，以及通过第二串行总线从所述开入开出单元获取的开关量数据，确定出可控高抗装置晶闸管阀组的保护动作以及断路器动作的逻辑判断；

所述通信管理单元用于通过局域网从所述监控保护单元获取逻辑判断结果，并将所述逻辑判断结果通过以太网向所述后台监控站发送。

从上面所述可以看出，本发明提供的可控并联电抗器控制保护系统采用分层分布式结构，各层之间相互隔离，大大简化系统设计，增加了配置的灵活性，可靠性，方便各层单元的扩展；而且，可控并联电抗器控制保护系统内部采用CAN现场总线实现现场级数据共享通道，多单元协调工作，大大提高了运行速度，也避免了各单元间功能重叠，减少硬件投资；系统中数据采集、VBE等单元与控制机箱采用光电隔离，编码格式实现，抗干扰性强；系统采用特定的串行通信方式，采用编码形式替代原有的信号硬连接，使信号连接数量大幅度减少，节约装置成本。

附图说明

图1为本发明实施例的可控并联电抗器控制保护系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

本发明中，可控并联电抗器控制保护系统内部的各单元之间采用串行通讯方式，大幅度缩减了光线连接数量和控制器板卡数量，减少了大量的信号转接环节，节约了开发成本，同时很大程度上提高了系统运行的稳定性和可靠性，可以适用于超高压和特高压可控并联电抗器应用。

本发明实施例提供的可控并联电抗器控制保护系统的结构示意图，如图1所示，包括：后台监控站101、通信管理单元102、监控保护单元103、调节单元104、VBE单元105、高速测量单元106、开入开出单元107。

其中，监控保护单元103、调节单元104、VBE单元105和高速测量单元106通过第一串行总线相连。

监控保护单元103、调节单元104和开入开出单元107通过第二串行总线相连。

其中，第一、二串行总线具体可以为CAN(Controller Area Network，控制器局域网)总线。优选地，第一、二串行总线具体可为基于光纤的串行总线。进一步，第二串行总线具体可以为多地址帧的传递方式。

调节单元104用于根据通过第一串行总线从高速测量单元106、VBE单元105分别获取的模拟量数据、阀状态量，以及通过第二串行总线从开入开出单元107获取的开关量数据，确定出阀控制量、开关控制信息；通过第一串行总线将确定出的阀控制量发送至VBE(Valve Base Electronic，阀基电子装置)单元105进行阀控制；通过第二串行总线将确定出的开关控制信息发送至开入开出单元107进行开关、刀闸控制。事实上，调节单元作为可控并联电抗器控制保护系统的调节控制部分，是特高压可控高抗稳定运行的主要核心部分，可根据采集数据进行数据分析、计算、记录，以及系统控制、保护、管理功能。其中，开关量数据可包括开关、刀闸的位置数据。

监控保护单元103用于根据通过第一串行总线从高速测量单元106、VBE单元105分别获取的模拟量数据、阀状态量，以及通过第二串行总线从开入开出单元107获取的开关量数据，确定出可控高抗装置晶闸管阀组的保护动作以及断路器动作的逻辑判断。从而，监控保护单元103可实现对于可控高抗装置晶闸管阀组的保护动作以及断路器动作相关的逻辑判断。

通信管理单元102用于通过局域网从监控保护单元103获取逻辑判断结果，并将逻辑判断结果通过以太网向后台监控站101发送。此外，通信管理单元102还向监控保护单元103下发来自后台监控站101的巡检、遥控等指令，以及将监控保护单元103获取到的模拟量数据、阀状态量和开关量数据上报至后台监控站101监测。

其中，VBE单元105主要由VBE机箱构成，接收调节控制的触发命令，进行阀触发及阀状态回报信息的处理，并通过第一串行总线将阀状态量传输至调节单元104。

上述的可控并联电抗器控制保护系统可以基于DSP/FPGA/ARM等高端芯片，采用分层分布式设计思想，各层间采用光纤通信，充分隔离，同时，通信接口丰富，摒弃了原有的工控机扩展外设的结构，系统本身可以同时接收或发送以太网、串口485、CAN等协议的通信信息。

进一步，上述的可控并联电抗器控制保护系统还包括：录波工作站108。

相应地，通信管理单元102还用于通过局域网从调节单元104获取模拟量数据、阀状态量、开关量数据后，通过以太网向录波工作站108发送。

录波工作站108用于对接收的模拟量数据、阀状态量、开关量数据进行记录、分析。录波工作站108通过采集模拟量、开关量数据，便于对可控高抗实验或故障过程中的波形进行记录和分析。

其中，可控并联电抗器控制保护系统通过以太网与后台监控站101及录波工作站108进行通信的通信规约满足电力系统要求。

进一步，通信管理单元102还用于接收后台监控站101发送的控制命令后，通过局域网转发给调节单元104。

调节单元104还用于根据通信管理单元102转发的控制命令，通过第一串行总线对VBE单元105进行阀控制；通过第二串行总线对开入开出单元107进行开关、刀闸控制。

事实上，上述的高速测量单元106主要由测量机箱和数据转接子单元构成，并实现电流、电压和温度等模拟量的测量功能。

此外，可控并联电抗器保护系统还可包括秒脉冲提供单元(图中未标)。秒脉冲提供单元用于接收录波工作站108内的GPS系统的IRGB码校时，并转化为秒脉冲。具体地，秒冲提供单元通过485接口可以接收录波工作站内GPS系统的IRGB码校时，内部转化为秒脉冲，通过数据转接子单元为VBE机箱及测量机箱提供秒脉冲校时，满足可控并联电抗器控制保护系统内部信息的同步性。

相应第，高速测量单元106中的数据转接子单元用于将秒脉冲提供单元提供的秒脉冲，提供给高速测量单元106中的测量机箱和VBE单元105中的VBE机箱。

进一步，如图1所示，开入开出单元107还可通过第一串行总线与调节单元104、监控保护单元103连接。高速测量单元106还可通过第二串行总线与调节单元104、监控保护单元103连接。

这样，可控并联电抗器控制保护系统中的监控保护单元103、调节单元104、开入开出单元107、高速测量单元106、VBE单元105之间用第一串行总线CAN 1进行通讯，用于各单元SOE、模拟量、单元状态的上传以及定值、控制数据、控制命令的下传。

可控并联电抗器控制保护系统中的监控保护单元103、调节单元104、开入开出单元107、高速测量单元106之间用CAN 2进行开关量信息交换，交换内容为：开关、刀闸的位置信号，保护的动作信号，传递方式为多地址帧传递。

而且，高速测量单元106与监控保护单元103、调节单元104之间通过光信号连接，通过特定的帧传输协议将采样数据传输给监控保护单元103和调节单元104，信号充分隔离，抗干扰性强，传输速率快。

VBE单元105与监控保护单元103、调节单元104之间通过光信号连接，通过串行通信协议传递晶闸管解闭锁及阀状态回检信息，转接环节少，信号隔离，抗干扰性强。

在实际应用中，可控并联电抗器控制保护系统可采用分层分布式设置，其主要由如下部分组成：包括高速测量单元的高速测量部分、包括调节单元的调节控制部分、包括监控保护单元的保护部分、包括通信管理单元的通信管理部分、包括VBE单元的阀基电子装置、录波工作站和后台监控站。这样，可控并联电抗器控制保护系统具有稳定可靠、构架清晰、抗干扰性强的特点。

本发明的技术方案中，可控并联电抗器控制保护系统采用分层分布式结构，各层之间相互隔离，大大简化系统设计，增加了配置的灵活性，可靠性，方便各层单元的扩展；而且，可控并联电抗器控制保护系统内部采用CAN现场总线实现现场级数据共享通道，多单元协调工作，大大提高了运行速度，也避免了各单元间功能重叠，减少硬件投资；系统中数据采集、VBE等单元与控制机箱采用光电隔离，编码格式实现，抗干扰性强；系统采用特定的串行通信方式，采用编码形式替代原有的信号硬连接，使信号连接数量大幅度减少，节约装置成本。

可控并联电抗器控制保护系统各部分通过现场总线实现现场一级的高速数字通讯，通信接口连接形式多样，包括以太网，光纤编码，串行485接口等，可满足多种连接方式连接。数据采集、VBE等单元与控制机箱采用光电隔离，编码格式实现，接口简单，隔离充分，抗干扰性强，信号转接环节少，可靠性高。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可控并联电抗器控制保护系统，包括：后台监控站，其特征在于，还包括：通信管理单元，以及通过第一串行总线相连的监控保护单元、调节单元、VBE单元和高速测量单元；以及与所述监控保护单元、调节单元通过第二串行总线相连的开入开出单元；其中，

所述调节单元用于根据通过第一串行总线从所述高速测量单元、VBE单元分别获取的模拟量数据、阀状态量，以及通过第二串行总线从所述开入开出单元获取的开关量数据，确定出阀控制量、开关控制信息；通过第一串行总线将确定出的阀控制量发送至所述VBE单元进行阀控制；通过第二串行总线将确定出的开关控制信息发送至所述开入开出单元进行开关、刀闸控制；

所述监控保护单元用于根据通过第一串行总线从所述高速测量单元、VBE单元分别获取的模拟量数据、阀状态量，以及通过第二串行总线从所述开入开出单元获取的开关量数据，确定出可控高抗装置晶闸管阀组的保护动作以及断路器动作的逻辑判断；

所述通信管理单元用于通过局域网从所述监控保护单元获取逻辑判断结果，并将所述逻辑判断结果通过以太网向所述后台监控站发送。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：录波工作站；以及

所述通信管理单元还用于通过局域网从所述调节单元获取模拟量数据、阀状态量、开关量数据后，通过以太网向录波工作站发送；

所述录波工作站用于对接收的模拟量数据、阀状态量、开关量数据进行记录、分析。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述通信管理单元还用于接收所述后台监控站发送的控制命令后，通过局域网转发给所述调节单元；以及

所述调节单元还用于根据所述控制命令，通过第一串行总线对所述VBE单元进行阀控制；通过第二串行总线对所述开入开出单元进行开关、刀闸控制。

4.根据权利要求1-3任一所述的系统，其特征在于，第一、二串行总线具体为CAN总线。

5.根据权利要求1-3任一所述的系统，其特征在于，第一、二串行总线具体为基于光纤的串行总线。

6.根据权利要求1-3任一所述的系统，其特征在于，第二串行总线具体为多地址帧的传递方式。

7.根据权利要求2或3所述的系统，其特征在于，所述高速测量单元包括测量机箱和数据转接子单元；所述VBE单元包括VBE机箱。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括：

秒脉冲提供单元，用于接收所述录波工作站内的GPS系统的IRGB码校时，并转化为秒脉冲；以及

所述数据转接子单元用于将所述秒脉冲提供单元提供的秒脉冲，提供给所述测量机箱和所述VBE机箱。

9.根据权利要求1-3任一所述的系统，其特征在于，所述高速测量单元用于如下模拟量的测量：电流、电压和温度。

10.根据权利要求1-3任一所述的系统，其特征在于，所述开关量数据包括开关、刀闸的位置数据。