CN104795897A - 智能变电站可组态继电保护方法和系统 - Google Patents

智能变电站可组态继电保护方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种智能变电站可组态继电保护方法和系统，所述方法包括：可组态继电保护配置，在二次系统中配置组态中心服务器：所述组态中心服务器是以一次网络状态为约束条件进行二次设备功能裁剪和组合的控制中心；在系统运行过程中，所述组态中心服务器对IED设备的功能进行管理、调度，同时对一次系统和二次系统的设备进行监测和状态分析，根据分析结果调度控制各个IED设备的逻辑节点，对所述逻辑节点进行裁剪和组合，得到功能可配置、可变化的虚拟IED设备，根据所述虚拟IED设备进行保护控制。本发明保护功能灵活、信息集中，适应保护后备、功能迁移、即插即用等应用场合，有效提升继电保护系统安全可靠性，同时使得运维方式、操控过程更加便捷。

Description

智能变电站可组态继电保护方法和系统
技术领域
本发明涉及电力工程技术领域，特别是涉及一种智能变电站可组态继电保护方法和系统。
背景技术
随着IEC61850在智能变电站中广泛推行，其设备建模标准化、数据传输网络化的基本思想给变电站在组织形态、运行方式等方面带来巨大变化。然而在变电站智能化的浪潮中，变电站继电保护仅在信号采集、出口方式、传输方法等外部技术有所进展，真正涉及到保护方法、组织形态等继电保护新原理的研究和发明相对较少。
变电站继电保护处于变电站三层架构中的过程层，是一种多台继电保护与多台智能终端一一对应的保护组织形态。以线路保护为例，当线路出现故障时，对应的继电保护接收来自间隔层合并单元的一次电气量采样值SV报文判定网络状况，并通过过程层网络向智能终端发送变电站通用事件GOOSE报文，线路断路器出现失灵或故障导致线路故障无法切除情况，则由相邻线路后备保护切除故障。
目前多对多的常规变电站继电保护方法主要存在以下缺陷：保护设备间信息共享不充分，常规继电保护架构体系各保护仅负责区域内的保护功能，与其他保护设备动作过程和结果是相互隔离的，这种不充分的信息共享方式造成保护控制粗糙、动作迟缓，变电站继电保护可靠性实时性无法从原理上取得突破；保护功能配置重复，造成功能层面的浪费。例如，保护模型中均具备电弧监视(CSWI)、断路器(XCBR)、电流互感器(TCTR)、电压互感器(TVTR)等逻辑节点，造成保护设备间的功能重复配置。
由此可见，现有的继电保护方法功能较为固定、信息分散，无法根据继电保护系统实际情况适应保护后备、功能迁移，导致智能变电站继电保护系统安全可靠性较低。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种智能变电站可组态继电保护方法和系统。
一种智能变电站可组态继电保护方法，包括如下步骤：
可组态继电保护配置：依据IEC61850建模、运行和操作标准，配置二次系统的继电保护设备，对IED设备进行逻辑节点描述、功能隔离、对外开放及可测可控功能的设置；
在二次系统中配置组态中心服务器：所述组态中心服务器是以一次网络状态为约束条件进行二次设备功能裁剪和组合的控制中心，用于获取全站的SCD文件和ICD文件，通过SCD文件获取一次系统和二次系统的配置信息，通过ICD文件获取IED设备的逻辑节点组成和功能描述；
在系统运行过程中，所述组态中心服务器对IED设备的功能进行管理、调度，同时对一次系统和二次系统的设备进行监测和状态分析，根据分析结果调度控制各个IED设备的逻辑节点，对所述逻辑节点进行裁剪和组合，得到功能可配置、可变化的虚拟IED设备，根据所述虚拟IED设备进行保护控制。
一种智能变电站可组态继电保护系统，包括：
可组态继电保护配置模块，用于依据IEC61850建模、运行和操作标准，配置二次系统的继电保护设备，对IED设备进行逻辑节点描述、功能隔离、对外开放及可测可控功能的设置；
组态中心服务器配置模块，用于在二次系统中配置组态中心服务器：所述组态中心服务器是以一次网络状态为约束条件进行二次设备功能裁剪和组合的控制中心，用于获取全站的SCD文件和ICD文件，通过SCD文件获取一次系统和二次系统的配置信息，通过ICD文件获取IED设备的逻辑节点组成和功能描述；
保护控制模块，用于在系统运行过程中，所述组态中心服务器对IED设备的功能进行管理、调度，同时对一次系统和二次系统的设备进行监测和状态分析，根据分析结果调度控制各个IED设备的逻辑节点，对所述逻辑节点进行裁剪和组合，得到功能可配置、可变化的虚拟IED设备，根据所述虚拟IED设备进行保护控制。
上述智能变电站可组态继电保护方法和系统，首先进行可组态继电保护配置，然后通过在二次系统中配置组态中心服务器，在系统运行过程中，通过组态中心服务器对IED设备的功能进行管理、调度，同时对一次系统和二次系统的设备进行监测和状态分析，根据分析结果调度控制各个IED设备的逻辑节点，对所述逻辑节点进行裁剪和组合，得到功能可配置、可变化的虚拟IED设备，再根据所述虚拟IED设备进行保护控制；该方法保护功能灵活、信息集中，而且能够根据继电保护系统实际情况适应保护后备、功能迁移、即插即用等应用场合，有效提升智能变电站继电保护系统安全可靠性，同时使得运维方式、操控过程更加便捷。
附图说明
图1为一种可组态继电保护系统平台的保护原理图；
图2为一种可组态继电保护设备逻辑节点的模型示意图；
图3为一个实施例的智能变电站可组态继电保护方法流程图；
图4为一实施例的可组态继电保护热备用应用的示意图；
图5为一个实施例的智能变电站可组态继电保护系统结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明的智能变电站可组态继电保护方法的实施例进行阐述。
本发明的智能变电站可组态继电保护方法，主要包括如下步骤：
可组态继电保护配置：依据IEC61850建模、运行和操作标准，配置二次系统的继电保护设备，对IED设备(智能电子设备)进行逻辑节点描述、功能隔离、对外开放及可测可控功能的设置；
在二次系统中配置组态中心服务器：所述组态中心服务器是以一次网络状态为约束条件进行二次设备功能裁剪和组合的控制中心，用于获取全站的SCD文件(全站系统配置文件)和ICD文件(IED能力描述文件)，通过SCD文件获取一次系统和二次系统的配置信息，通过ICD文件获取IED设备的逻辑节点组成和功能描述；
在系统运行过程中，所述组态中心服务器对IED设备的功能进行管理、调度，同时对一次系统和二次系统的设备进行监测和状态分析，根据分析结果调度控制各个IED设备的逻辑节点，对所述逻辑节点进行裁剪和组合，得到功能可配置、可变化的虚拟IED设备，根据所述虚拟IED设备进行保护控制；这里所说的保护控制，可以为故障切除、系统恢复等。
在一个实施例中，本发明的智能变电站可组态继电保护方法，还可以包括：创建继电保护功能的逻辑节点组合数据库；其中，所述逻辑节点组合数据库用于存储继电保护功能的逻辑节点组合表，并提供查表功能；其中，所述逻辑节点组合表记录保护功能、必须逻辑节点及裁剪设备或文件的组合。
通过上述逻辑节点组合数据库，根据形成的虚拟IED设备，利用该虚拟IED设备对应逻辑节点进行保护控制，实现了可组态继电保护逻辑组合快速进行和对系统故障的快速响应，简化功能逻辑组合和判定过程，从而缩减保护动作的整体时间。
在一个实施例中，本发明的智能变电站可组态继电保护方法，在系统运行过程中，还可以首先进行可组态继电保护初始化配置，包括SCD文件、ICD文件以及保护功能的解析和管理，同时根据实际工程需要和保护整定内容，初始化组态中心服务器中逻辑节点组合数据库中的内容。
在一个实施例中，本发明的智能变电站可组态继电保护方法，在根据所述虚拟IED设备进行保护控制后，所述组态中心服务器释放所述虚拟IED设备组合的逻辑节点。
通过保护控制后，及时释放虚拟IED设备组合的逻辑节点，从而进行下一循环的继电保护中。
在一个实施例中，本发明的智能变电站可组态继电保护方法，在根据所述虚拟IED设备进行保护控制后，还可以根据所述保护控制相关内容，生成故障和动作报告，然后返回执行对一次系统和二次系统的设备进行监测和状态分析步骤。
通过生成故障和动作报告，可以用于分析故障和动作报告，为保护控制提供参考，从而有效提升智能变电站继电保护系统安全可靠性。
为了更加清晰本发明的技术方案，下面结合附图阐述本申请更加具体的技术方案。
本发明中所述可组态继电保护方案，是一种根据一次系统状态灵活调整继电保护功能和组织形式的保护方案；可调用自身以及全站内保护设备逻辑功能节点，通过判定配置和动态组合，灵活实现各种保护功能的继电保护方法。
针对于可组态继电保护整体架构，参考图1所示，图1为一种可组态继电保护系统平台的保护原理图。如图1所示，可组态继电保护主要由组态中心服务器和IED设备组成，组态中心服务器是以一次网络状态为约束条件指导二次设备功能裁剪和组合的控制中心，IED设备是以IEC61850为建模标准，并能够支持所述可组态继电保护的配套设备。
要配置可组态继电保护，在此，二次系统所有继电保护设备的设置符合IEC61850建模、运行和操作标准，IED设备的逻辑功能节点满足描述正确、功能隔离、对外开放、可测可控的要求；其次，组态服务中心服务器通过获取详细而符合规范的SCD文件和ICD文件，并通过SCD文件获取一次系统和二次系统配置，通过ICD文件获取IED设备的逻辑节点组成和功能描述。在系统运行过程中，组态中心服务器对IED设备的功能进行管理、调度，同时对一次和二次系统进行监测和状态分析，根据分析结果调度控制各IED设备的逻辑节点，形成功能可配置、可变化的虚拟IED设备，完成各种系统保护和备用任务。
针对于逻辑功能节点，基于IEC61850标准将变电站二次设备按功能划分为逻辑设备和逻辑节点类。物理设备可划分为多个逻辑节点，且各逻辑节点间功能独立、服务可组合。
参考图2所示，图2为一种可组态继电保护设备逻辑节点的模型示意图。通过整合变电站全站所有IED设备的逻辑节点(如瞬时接地故障保护PTEF，距离保护PDIS，欠电压保护PTUV等)和保护相关的逻辑节点(如自动重合闸RREC，断路器失灵RBRF，开关控制CSWI，连锁功能CILO等)，可以完成故障判定、开关位置判定、保护计算、跳闸信号出口等多种功能和服务。如图2所示，通过裁剪全站保护设备保护逻辑节点，形成保护逻辑节点类，从而通过与其他IED设备的逻辑节点进行缝合，形成多种保护功能。以自动重合闸功能为例，通过裁剪线路保护中PTEF节点、自动重合闸RREC节点、开关控制CSWI节点，检同期装置中同期或同期检查RSYN节点，调动分布在不通IED设备中的逻辑节点功能并加以缝合，形成通过功能组合而成的自动重合闸虚拟IED设备。
针对于逻辑节点组合数据库，可以建立如表1所示继电保护功能逻辑节点组合数据库，通过查找表的方式快速定位保护功能组合所需的逻辑节点和所属IED设备，简化功能逻辑组合和判定过程，大大缩减了保护动作的整体时间。
表1部分继电保护功能的逻辑节点组合表
表1中，MMXU、MSQI、CSWI分别表示测量功能、序分量计算功能、开关控制功能；PTOC、PDRE、PDIF、PGAS、PBRF分别表示过流保护、扰动记录、差动保护、瓦斯保护和失灵保护。
参考图3所示，图3为一个实施例的智能变电站可组态继电保护方法流程图，具体流程如下：
s301，进行可组态继电保护初始化配置，初始化组态中心服务器中逻辑节点组合数据库中内容。
s302，组态中心服务器对一次、二次系统进行实时状态监测和分析，对系统突发状态进行逻辑和组合动作判定。
s303，组态中心服务器根据逻辑节点组合数据库中所需逻辑节点内容，向其所属IED设备发送逻辑节点裁剪和组合请求。
s304，根据各IED设备的逻辑节点组合而成的虚拟IED设备进行故障切除、系统恢复等保护控制任务。
s305，在系统恢复正常状态后，组态中心服务器释放组合中的逻辑节点，形成故障和动作报告，然后返回步骤s302。
参考图4所示，图4为一实施例的可组态继电保护热备用应用的示意图。
本发明的可组态继电保护应用形式广泛，如保护集中分散组织管理、保护设备冷、热备用等，下面以保护设备热备用为例说明本发明的智能变电站可组态继电保护方法的工作过程。
如图4所示的可组态继电保护热备用应用场景，常规继电保护方法通过线路保护1和线路保护2对两条馈线进行速动保护，一旦速动保护故障则需启动后备保护利用相邻母线的线路保护进行故障切除，这种故障保护方式，在形成不可避免的故障持续时间的同时增加了故障切除范围。而利用本发明的技术方案，可以通过配置热备用继电保护，实现快速且不扩大切除范围的保护后备和故障切除。
综合上述各实施例，本发明的智能变电站可组态继电保护方法，通过采集全站同一电压等级下一次设备采样值信息和整合继电保护逻辑功能，建立起状态可裁、服务可变、功能可组的新型继电保护方法。该方法功能灵活、信息集中，能够根据继电保护系统实际情况提供保护后备、功能迁移、即插即用等应用，有效提升智能变电站继电保护系统安全可靠性同时使继电保护系统的运维方式和操控过程更加智能化。
参考图5所示，图5为一个实施例的智能变电站可组态继电保护系统结构示意图。
一种智能变电站可组态继电保护系统，包括：
可组态继电保护配置模块，用于依据IEC61850建模、运行和操作标准，配置二次系统的继电保护设备，对IED设备进行逻辑节点描述、功能隔离、对外开放及可测可控功能的设置；
组态中心服务器配置模块，用于在二次系统中配置组态中心服务器：所述组态中心服务器是以一次网络状态为约束条件进行二次设备功能裁剪和组合的控制中心，用于获取全站的SCD文件和ICD文件，通过SCD文件获取一次系统和二次系统的配置信息，通过ICD文件获取IED设备的逻辑节点组成和功能描述；
保护控制模块，用于在系统运行过程中，所述组态中心服务器对IED设备的功能进行管理、调度，同时对一次系统和二次系统的设备进行监测和状态分析，根据分析结果调度控制各个IED设备的逻辑节点，对所述逻辑节点进行裁剪和组合，得到功能可配置、可变化的虚拟IED设备，根据所述虚拟IED设备进行保护控制。
在一个实施例中，本发明的智能变电站可组态继电保护系统还可以包括：数据库模块，用于创建继电保护功能的逻辑节点组合数据库；其中，所述逻辑节点组合数据库用于存储继电保护功能的逻辑节点组合表，并提供查表功能；所述逻辑节点组合表用于记录保护功能、逻辑节点及裁剪的IED设备或文件的组合。
在一个实施例中，本发明的智能变电站可组态继电保护系统，所述保护控制模块，还用于在根据所述虚拟IED设备进行保护控制后，所述组态中心服务器释放所述虚拟IED设备组合的逻辑节点。
在一个实施例中，本发明的智能变电站可组态继电保护系统，所述保护控制模块，还用于在根据所述虚拟IED设备进行保护控制后，根据所述保护控制相关内容，生成故障和动作报告，然后返回执行对一次系统和二次系统的设备进行监测和状态分析步骤。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
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)

1.一种智能变电站可组态继电保护方法，其特征在于，包括如下步骤：
可组态继电保护配置：依据IEC61850建模、运行和操作标准，配置二次系统的继电保护设备，对IED设备进行逻辑节点描述、功能隔离、对外开放及可测可控功能的设置；
在二次系统中配置组态中心服务器：所述组态中心服务器是以一次网络状态为约束条件进行二次设备功能裁剪和组合的控制中心，用于获取全站的SCD文件和ICD文件，通过SCD文件获取一次系统和二次系统的配置信息，通过ICD文件获取IED设备的逻辑节点组成和功能描述；
在系统运行过程中，所述组态中心服务器对IED设备的功能进行管理、调度，同时对一次系统和二次系统的设备进行监测和状态分析，根据分析结果调度控制各个IED设备的逻辑节点，对所述逻辑节点进行裁剪和组合，得到功能可配置、可变化的虚拟IED设备，根据所述虚拟IED设备进行保护控制。
2.根据权利要求1所述的智能变电站可组态继电保护方法，其特征在于，还包括：创建继电保护功能的逻辑节点组合数据库；其中，所述逻辑节点组合数据库用于存储继电保护功能的逻辑节点组合表，并提供查表功能；所述逻辑节点组合表用于记录保护功能、逻辑节点及裁剪的IED设备或文件的组合。
3.根据权利要求2所述的智能变电站可组态继电保护方法，其特征在于，在系统运行过程中还包括：进行可组态继电保护初始化配置，包括SCD文件、ICD文件以及保护功能的解析和管理，同时根据实际工程需要和保护整定内容，初始化组态中心服务器中逻辑节点组合数据库中的内容。
4.根据权利要求1所述的智能变电站可组态继电保护方法，其特征在于，在根据所述虚拟IED设备进行保护控制后，所述组态中心服务器释放所述虚拟IED设备组合的逻辑节点。
5.根据权利要求1所述的智能变电站可组态继电保护方法，其特征在于，还包括：在根据所述虚拟IED设备进行保护控制后，根据所述保护控制相关内容，生成故障和动作报告，然后返回执行对一次系统和二次系统的设备进行监测和状态分析步骤。
6.根据权利要求1所述的智能变电站可组态继电保护方法，其特征在于，所述保护控制包括：故障切除、系统恢复。
7.一种智能变电站可组态继电保护系统，其特征在于，包括：
可组态继电保护配置模块，用于依据IEC61850建模、运行和操作标准，配置二次系统的继电保护设备，对IED设备进行逻辑节点描述、功能隔离、对外开放及可测可控功能的设置；
组态中心服务器配置模块，用于在二次系统中配置组态中心服务器：所述组态中心服务器是以一次网络状态为约束条件进行二次设备功能裁剪和组合的控制中心，用于获取全站的SCD文件和ICD文件，通过SCD文件获取一次系统和二次系统的配置信息，通过ICD文件获取IED设备的逻辑节点组成和功能描述；
保护控制模块，用于在系统运行过程中，所述组态中心服务器对IED设备的功能进行管理、调度，同时对一次系统和二次系统的设备进行监测和状态分析，根据分析结果调度控制各个IED设备的逻辑节点，对所述逻辑节点进行裁剪和组合，得到功能可配置、可变化的虚拟IED设备，根据所述虚拟IED设备进行保护控制。
8.根据权利要求7所述的智能变电站可组态继电保护系统，其特征在于，还包括：数据库模块，用于创建继电保护功能的逻辑节点组合数据库；其中，所述逻辑节点组合数据库用于存储继电保护功能的逻辑节点组合表，并提供查表功能；所述逻辑节点组合表用于记录保护功能、逻辑节点及裁剪的IED设备或文件的组合。
9.根据权利要求7所述的智能变电站可组态继电保护系统，其特征在于，所述保护控制模块，还用于在根据所述虚拟IED设备进行保护控制后，所述组态中心服务器释放所述虚拟IED设备组合的逻辑节点。
10.根据权利要求7所述的智能变电站可组态继电保护系统，其特征在于，所述保护控制模块，还用于在根据所述虚拟IED设备进行保护控制后，根据所述保护控制相关内容，生成故障和动作报告，然后返回执行对一次系统和二次系统的设备进行监测和状态分析步骤。
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