CN104953697A - 链式电网备自投系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种链式电网备自投系统，包括若干个备自投装置，链式网络的电源站和中间变电站均设置备自投装置，所述备自投装置之间通过级联双环网连接；所述级联双环网包括两个级联环网络，所述两个级联环网络分别独立环周连接所有备自投装置。本发明不仅减少设备的使用，节省经济成本，采用双环网级联通信的方式，还减少了因网路通讯异常出现区域备自投无法正常工作的概率，提高了电网运行的稳定性。

Description

链式电网备自投系统及方法

技术领域

本发明属于电力系统自动化技术领域，具体涉及用于电力系统自动化安全的链式电网备自投系统及方法。

背景技术

随着社会经济的快速发展，电网结构日趋复杂，用户对供电的可靠性、稳定性需求越来越高。备自投装置在这方面发挥着不可或缺的作用。但是现有的常规备自投装置只能实现单一变电站的就地备投，当工作电源和备用电源处于不用的电网时，常规备自投装置无法将备用电源投入使用，在故障时必能有效发挥备自投装置的意义。现有的区域备自投大都采用固定配置方案，在扩展性方面有局限。必须依据电网的格局做相应具体的配置，若将来需要扩展，整个备投方案将无法适应。区域备自投装置现在采用的主站-子站模式，主站-子站之间采用专用单通道的光纤来通信，当专用光纤出现异常时，区域备自投装置无法正常工作。

现阶段的区域备自投装置一般采用主站-子站的模式，主站负责区域备自投的逻辑，子站负责数据量的采集、初步的逻辑分析和跳合闸的执行，并通过光纤通道把初步的逻辑分析上送至主站，主站再通过分析处理，实现备自投逻辑处理。然而当主站出现异常时，如主站与某个子站通讯异常，将导致整个系统闭锁，无法发挥作用；若主站误发异常信号给子站，导致跳合逻辑异常。可见主站—子站这种模式，决定着主站在整个区域备投系统中所占地位甚高，相应的风险也高，通信网络的好坏也影响区域备自投装置的运行。

发明内容

本发明提出了一种链式电网备自投系统，无主站、子站的区别，每个子站即为主站，各站之间用级联双环网（两个网络独立）的方式通讯联系，两个级联环网络任何一个网络正常，区域备自投都能正常工作，减小了网络异常对区域备自投装置的运行的影响，区域备自投就地识别，实现自身的跳闸功能，不影响其他站的跳闸，避免误跳，可通过网络实现其他站的合闸功能。

本发明技术方案如下：

链式电网备自投系统，包括若干个备自投装置（备自投），链式网络的电源站和中间变电站均设置备自投装置，所述备自投装置之间通过级联双环网连接。

级联双环网包括两个级联环网络，所述两个级联环网络分别独立环周连接所有备自投装置。备自投装置连接链式电网中的变电站左右两侧的断路器后，并入链式电网。

本发明的各个备自投装置无主站、子站的区别，每个子站即为主站，各站之间用级联双环网（两个网络独立）的方式通讯联系，两个级联环网络任何一个网络正常，区域备自投都能正常工作，大大减小了网络异常对区域备自投装置的运行的影响，区域备自投逻辑就地识别，实现自身的跳闸功能，不影响其他站的跳闸，避免误跳，可通过网络实现其他站的合闸功能。

级联双环网为光纤级联网络，通过光纤交换大量的数据。

备自投装置包括两个独立的通信接口，分别用于连接两个级联环网络；两个通信接口的通信方向相反。

所述级联双环网的通信规约为61850规约。链式电网的数据交互通过61850通讯规约由各变电站区域备自投装置自动往外发送。

本发明链式电网备自投方法，包括以下步骤：

S1，链式网络的电源站和中间变电站均设置一台备自投装置，基于全主站级联模式的结构，备自投装置进行独立判别并只控制自身对应的断路器；采用全主站级联模式的结构即在两个电源站，及中间各变电站都安装一台区域备自投装置，装置进行独立的判别并只控制本身所需要控制的断路器，它们之间的信息交互通过专用光纤级联网络来实现，并采用双环网模式，两个级联环行网络中只要有一个正常，区域备自投就能正常实现备自投功能；

S2，备自投装置之间通过级联双环网连接, 链式电网的数据交互通过61850通讯规约由各电源站、变电站的备自投装置自动往外发送；

S3，当级联双环网中任何一台备自投装置接收到数据时，判断所述数据是否为本区域的备自投装置的通讯报文，如果是，则此通讯报文不转发；如果不是，则直接转发所述通讯报文到下一个变电站的备自投装置；链式电网中的任一变电站的区域备自投装置都按此原则转发通讯报文；

S4，根据链式电网的回路特征，分析链式电网在不同断点和不同故障点时各个变电站的区域备自投装置的跳闸或者合闸情况，然后对所述跳闸或者合闸情况基于不误动的原则进行归纳，确定链路电网以变电站为节点进行智能备自投方案；。这样，无论链式网络中有多少变电站，都能够根据变电站的跳闸、合闸特点智能配置备自投方案，无需人工配置和干预。本步骤所述的智能备自投方案具体为步骤5-步骤7的内容；

级联双环网分别标记为A环网和B环网，A环网和B环网的通讯方向相反。

级联双环网数据的接收规则如下：

a)      当A环网异常时，则用B环网的数据；

b)      当B环网异常时，则用A环网的数据；

c)      当A环网和B环网都异常时，闭锁区域备自投装置；

d)      当A环网和B环网都正常时，存在着两个网络的同一个数据接收有先后的问题。本方案中采用两个网络中哪个数据先到达就采用哪个网络的数据，后接受的数据直接舍弃。

S5，进行链式电网各站的信息量的计算与判别；

S6，进行链式电网各站备自投装置的充电放电逻辑判别

S7，建立备自投装置的间隔备自投逻辑。

步骤S5链式电网各站的信息量包括电网各站所需电压、电流计算的量和电网各站所需采集的开关量；

电网各站所需电压、电流包括链式电网所在电压等级的母线电压、电网两端断路器的电流，根据母线电压、电网两端断路器的电流判断母线有压无压，断路器有流无流，并转换成开关量；

电网各站所需采集的开关量包括电网两端断路器的位置、电网本身故障需断开链式网络的开关节点和电网两端的光纤差动保护装置的动作节点。

电网各站把所述开关量，电网备自投装置的跳闸、合闸及放电信号转换成集成信号送到通信网络上，供电网各站接收。即一般本步骤将电压相关量（8个字节），电流相关量（8个字节）、断路器位置（4个字节），备自投装置的跳闸、合闸及放电信号（4个字节）、保护动作信号（8个字节）转换成一个32位整数的集成信号送到通信网络上，供电网各站接收。

步骤S6链式电网各站备自投装置的充电放电逻辑包括：

根据各个电网上送的信息量，各个站的备自投装置判别充电和放电逻辑；

（1）充电逻辑同时满足以下条件时，备自投装置开始充电，充电完成后，进行备自投逻辑判别：

（1a）链式电网中所有小电网均有压；

（1b）链式电网中只有一个断路器断开，其他断路器均合闸；

（1c）通信网络正常；

（1d）链式电网中无重合闸跳合闸动作；

（2）放电逻辑只要满足以下条件中一个条件时，备自投装置放电，并闭锁备自投逻辑：

（2a）链式网络中有放电信号；

（2b）断开短路器的两边有故障；

（2c）通信回路异常。

步骤S7备自投装置的间隔备自投逻辑具体包括：

（701）链式电网断点断路器的判别

在链式电网中，链路中有且只有一个断路器断开，其他断路器闭合，当断点断路器确定时，各个间隔根据断点断路器的位置，自动设置本身间隔的属性；其主要属性有：断点的断路器在本间隔的左边、右边或本身；本间隔是否连接断点断路器。

（702）链式电网故障点的判别

每个区域的备自投装置接收相应间隔线路光差保护、母线保护的动作节点，根据所述动作节点判断链式电网中故障点的位置，故障点确定后，各个间隔的备自投装置自动设置本身故障属性；故障属性包括：故障的类型，故障点是否在本间隔保护范围内。

（703）间隔回路备自投逻辑

根据步骤（701）和（702）的判别结果，区域备自投装置独立完成各自间隔的备自投逻辑，在备自投逻辑起作用时，能断开备自投装置对应的断路器，并往通信网络上发出合闸命令；当有断点断路器间隔的备自投装置接收到所述合闸命令时，自动合上断点的断路器，完成整个备自投逻辑，链式网络恢复供电。

与现有技术相比，本发明包括以下有益效果：

本发明采用全主站级联备自投模式，该模式简单且直观，物理意义明确；较主站—子站模式，本发明不仅减少设备的使用，节省经济成本，采用双环网级联通信的方式，还减少了因网络通讯异常出现区域备自投无法正常工作的概率，提高了电网运行的稳定性；

本发明链式电网备自投方法能够根据链式电网实际特征，自适应确定备自投逻辑，扩充无须更换装置、变更程序，即能满足要求，自适应性好。

附图说明

图1链式电网的结构示意图；

图2为本发明链式电网备自投系统的结构示意图；

图3为备自投装置的间隔备自投逻辑流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。

链式电网的结构图见附图1中的链式网络。在网络的两端为电源站，中间为链式电网。如图2所示，本发明采用全主站级联模式的结构，即在两个电源站，及中间各变电站都安装一台区域备自投装置（备自投装置全称微机线路备自投保护装置是一种保护装置，具有抗干扰性强、稳定可靠、使用方便等优点），装置进行独立的运行并只控制本身所需要控制的断路器，备自投装置之间的信息交互通过光纤级联网络来实现，并采用双环网模式，两个级联环行网络中只要有一个正常，区域备自投就能正常实现备自投功能。备自投装置连接链式电网中的变电站左右两侧的断路器后，并入链式电网。

如图2所示，链式电网备自投系统，包括若干个备自投装置，链式网络的电源站和中间变电站均设置备自投装置，所述备自投装置之间通过级联双环网连接；级联双环网包括两个级联环网络，所述两个级联环网络分别独立环周连接所有备自投装置。

本发明的各个备自投装置无主站、子站的区别，每个子站即为主站，各站之间用级联双环网（两个网络独立）的方式通讯联系，两个级联环网络任何一个网络正常，区域备自投都能正常工作，大大减小了网络异常对区域备自投装置的运行的影响，区域备自投逻辑就地识别，实现自身的跳闸功能，不影响其他站的跳闸，避免误跳，可通过网络实现其他站的合闸功能。

级联双环网为光纤级联网络，通过光纤交换大量的数据。

备自投装置包括两个独立的通信接口，分别用于连接两个级联环网络；两个通信接口的通信方向相反。

级联双环网的通信规约为61850规约。链式电网的数据交互通过61850通讯规约由各变电站区域备自投装置自动往外发送。当光纤环网中任何一台备自投装置接收到数据时，备自投装置转发通讯报文。区域备自投装置具备两个独立的通讯口，一个接在A环网上，另一个接在B环网上，两个通讯口的通讯方向完全相反。

备自投装置连接链式电网中的变电站左右两侧的断路器后，并入链式电网。如图1中，备自投装置并在断路器C1、C2之间，D1、D2之间……N1、N2之间，C1、C2、D1、D2、N1、N2均为断路器。

本实施例中备自投装置通过备用的一个控制回路，能够对外置其他电力设备进行有效保护，图中未示出。

本实施例链式电网备自投方法，包括以下步骤：

S1，链式网络的电源站和中间变电站均设置一台备自投装置，基于全主站级联模式的结构，备自投装置进行独立判别并只控制自身对应的断路器；采用全主站级联模式的结构即在两个电源站，及中间各变电站都安装一台区域备自投装置，装置进行独立的判别并只控制本身所需要控制的断路器，它们之间的信息交互通过专用光纤级联网络来实现，并采用双环网模式，两个级联环行网络中只要有一个正常，区域备自投就能正常实现备自投功能；

S2，备自投装置之间通过级联双环网连接, 链式电网的数据交互通过61850通讯规约由各电源站、变电站的备自投装置自动往外发送；

S3，当级联双环网中任何一台备自投装置接收到数据时，判断所述数据是否为本区域的备自投装置的通讯报文，如果是，则此通讯报文不转发；如果不是，则直接转发所述通讯报文到下一个变电站的备自投装置；链式电网中的任一变电站的区域备自投装置都按此原则转发通讯报文；

S4，根据链式电网的回路特征，分析链式电网在不同断点和不同故障点时各个变电站的区域备自投装置的跳闸及合闸情况，然后对这些情况进行基于不误动的原则进行归纳和总结，确定链路电网以变电站为节点进行智能备自投方案。这样，无论链式网络中有多少变电站，都能够根据变电站的特点智能配置备自投方案，无需人工配置和干预。

级联双环网分别标记为A环网和B环网，A环网和B环网的通讯方向相反。

级联双环网数据的接收规则如下：

a)      当A环网异常时，则用B环网的数据；

b)      当B环网异常时，则用A环网的数据；

c)      当A环网和B环网都异常时，闭锁区域备自投装置；

d)      当A环网和B环网都正常时，存在着两个网络的同一个数据接收有先后的问题。本方案中采用两个网络中哪个数据先到达就采用哪个网络的数据，后接受的数据直接舍弃。

S5，进行链式电网各站的信息量的计算与判别；

S6，进行链式电网各站备自投装置的充电放电逻辑判别

S7，建立备自投装置的间隔备自投逻辑。

步骤S5链式电网各站的信息量包括电网各站所需电压、电流计算的量和电网各站所需采集的开关量；

电网各站所需电压、电流包括链式电网所在电压等级的母线电压，电网两端断路器的电流，根据所计算量判断母线有压无压，断路器有流无流，并转换成开关量；

电网各站所需采集的开关量包括电网两端断路器的位置、电网本身故障需断开链式网络的开关节点和电网两端的光纤差动保护装置的动作节点。

电网各站把所述开关量，电网备自投装置的跳闸、合闸及放电信号转换成集成信号送到通信网络上，供电网各站接收。即本步骤将电压相关量（8个字节），电流相关量（8个字节）、断路器位置（4个字节），备自投装置的跳闸、合闸及放电信号（4个字节）、保护动作信号（8个字节）转换成一个32位整数的集成信号送到通信网络上，供电网各站接收。

步骤S6链式电网各站备自投装置的充电放电逻辑包括：

根据各个电网上送的信息量，各个站的备自投装置判别充电和放电逻辑；

（1）充电逻辑同时满足以下条件时，备自投装置开始充电，充电10秒钟后认为充电完成，可以进行备自投逻辑判别：

（1a）链式电网中所有小电网均有压；

（1b）链式电网中只有一个断路器断开，其他断路器均合闸；

（1c）通信网络正常；

（1d）链式电网中无重合闸跳合闸动作；

（2）放电逻辑只要满足以下条件中一个条件时，备自投装置放电，并闭锁备自投逻辑：

（2a）链式网络中有放电信号；

（2b）断开短路器的两边有故障；

（2c）通信回路异常。

如图3所示，步骤S7备自投装置的间隔备自投逻辑具体包括：

（701）链式电网断点断路器的判别

在链式电网中，链路中有且只有一个断路器断开，其他断路器闭合，当断点断路器确定时，各个间隔根据断点断路器的位置，自动设置本身间隔的属性；其主要属性有：断点的断路器在本间隔的左边、右边或本身；本间隔是否连接断点断路器。

（702）链式电网故障点的判别

每个区域的备自投装置接收相应间隔线路光差保护、母线保护的动作节点，根据所述动作节点判断链式电网中故障点的位置，故障点确定后，各个间隔的备自投装置自动设置本身故障属性；其主要属性有：故障的类型，故障点是否在本间隔保护范围内等等。

（703）间隔回路备自投逻辑

根据步骤（701）和（702）的判别结果，区域备自投装置独立完成各自间隔的备自投逻辑，在备自投逻辑起作用时，能断开备自投装置对应的断路器，并往通信网络上发出合闸命令；当有断点断路器间隔的备自投装置接收到所述合闸命令时，自动合上断点的断路器，完成整个备自投逻辑，链式网络恢复供电。

本领域内的技术人员可以对本发明进行改动或变型的设计但不脱离本发明的思想和范围。因此，如果本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同的技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.链式电网备自投系统，其特征在于，包括若干个备自投装置，链式网络的电源站和中间变电站均设置备自投装置，所述备自投装置之间通过级联双环网连接；

所述级联双环网包括两个级联环网络，所述两个级联环网络分别独立环周连接所有备自投装置。

2.根据权利要求1所述的链式电网备自投系统，其特征在于，

所述级联双环网为光纤级联网络。

3.根据权利要求1所述的链式电网备自投系统，其特征在于，

所述备自投装置包括两个独立的通信接口，分别用于连接两个级联环网络；

所述两个通信接口的通信方向相反。

4.根据权利要求1所述的链式电网备自投系统，其特征在于，

所述级联双环网的通信规约为61850规约。

5.链式电网备自投方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，链式网络的电源站和中间变电站均设置一台备自投装置，基于全主站级联模式的结构，备自投装置进行独立判别并只控制自身对应的断路器；

S2，备自投装置之间通过级联双环网连接, 链式电网的数据交互通过61850通讯规约由各电源站、变电站的备自投装置自动往外发送；

S3，当级联双环网中任何一台备自投装置接收到数据时，判断所述数据是否为本区域的备自投装置的通讯报文，如果是，则此通讯报文不转发；否则，则直接转发所述通讯报文到下一个变电站的备自投装置；

S4，根据链式电网的回路特征，分析链式电网在不同断点和不同故障点时各个变电站的区域备自投装置的跳闸或者合闸情况，然后对所述跳闸或者合闸情况基于不误动的原则进行归纳，确定链路电网以变电站为节点进行智能备自投方案； 

S5，进行链式电网各站的信息量的计算与判别；

S6，进行链式电网各站备自投装置的充电放电逻辑判别

S7，建立备自投装置的间隔备自投逻辑。

6.根据权利要求5所述的链式电网备自投方法，其特征在于，包括以下步骤：

所述级联双环网分别标记为A环网和B环网，A环网和B环网的通讯方向相反。

7.根据权利要求5所述的链式电网备自投方法，其特征在于，包括以下步骤：

所述步骤S5链式电网各站的信息量包括电网各站所需电压、电流计算的量和电网各站所需采集的开关量；

电网各站所需电压、电流包括链式电网所在电压等级的母线电压、电网两端断路器的电流，根据所述母线电压、电网两端断路器的电流判断母线有压无压，断路器有流无流，并转换成开关量；

电网各站把所述开关量，电网备自投装置的跳闸、合闸及放电信号转换成集成信号送到通信网络上，供电网各站接收。

8.根据权利要求5所述的链式电网备自投方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S6链式电网各站备自投装置的充电放电逻辑包括：

根据各个电网上送的信息量，各个站的备自投装置判别充电和放电逻辑；

（1）充电逻辑同时满足以下（1a）-（1d）条件时，备自投装置开始充电，充电完成后，进行备自投逻辑判别；

（1a）链式电网中所有小电网均有压；

（1b）链式电网中只有一个断路器断开，其他断路器均合闸；

（1c）通信网络正常；

（1d）链式电网中无重合闸跳合闸动作；

（2）放电逻辑只要满足以下（2a）-（2c）条件中一个条件时，备自投装置放电，并闭锁备自投逻辑；

（2a）链式网络中有放电信号；

（2b）断开短路器的两边有故障；

（2c）通信回路异常。

9.根据权利要求5所述的链式电网备自投方法，其特征在于，包括以下步骤：

所述步骤S7备自投装置的间隔备自投逻辑具体包括：

（701）链式电网断点断路器的判别

在链式电网中，链路中有且只有一个断路器断开，其他断路器闭合，当断点断路器确定时，各个间隔根据断点断路器的位置，自动设置本身间隔的属性； 

（702）链式电网故障点的判别

每个区域的备自投装置接收相应间隔线路光差保护、母线保护的动作节点，根据所述动作节点判断链式电网中故障点的位置，故障点确定后，各个间隔的备自投装置自动设置本身故障属性； 

（703）间隔回路备自投逻辑

根据步骤（701）和（702）的判别结果，区域备自投装置独立完成各自间隔的备自投逻辑，在备自投逻辑起作用时，断开备自投装置对应的断路器，并往通信网络上发出合闸命令；当有断点断路器间隔的备自投装置接收到所述合闸命令时，自动合上断点的断路器，完成整个备自投逻辑，链式网络恢复供电。