CN105896468A - 一种紧凑型继电保护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种紧凑型继电保护装置，包括：板卡；所述板卡通过背板总线上设有的交换芯片进行信息交互；所述板卡包括线路保护板卡、变压器保护板卡和母线断路器保护板卡。所述装置节省了占地空间，简化了变电站二次接线，提高了保护装置的效能。
Description
技术领域：
本发明涉及继电保护领域，更具体涉及一种紧凑型继电保护装置。
背景技术：
传统的微机保护装置面向间隔配置，保护装置数量多，二次接线复杂，维护成本高。随着智能化电气设备的发展，特别是智能开关、光电式互感器的出现以及高速以太网技术的成熟使用，变电站自动化技术进入了数字化的新阶段。数字化变电站取消了传统互感器、开关等一次设备与二次设备之间的电缆连接，代之以光电式互感器、智能接口、合并单元等设备之间的光纤连接。数字化变电站的保护功能实现了从面向间隔到面向功能的转变，以丰富的数据资源实现全站保护、测控的功能集成，从根本上减少数据冗余，简化运行操作。在数据共享的基础上，把分隔的保护、监视、控制等功能以适当的形式进行集成，装置采用紧凑型设计，可以减少组成变电站的元件的数量，提高元件的质量，使变电站紧凑化，进一步降低现场设备互联的复杂性、二次设备的成本和后期维护难度。
发明内容：
本发明的目的是提供一种紧凑型继电保护装置，所述装置节省了占地空间，简化了变电站二次接线，提高了保护装置的效能。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种紧凑型继电保护装置，包括：板卡；所述板卡通过背板总线上设有的交换芯片进行信息交互；所述板卡包括线路保护板卡、变压器保护板卡和母线断路器保护板卡。
本发明提供的一种紧凑型继电保护装置，所述板卡上设有实现控制保护装置的跳闸出口启动逻辑和通信的CPU和负责复杂控制保护算法的实现和跳闸出口逻辑支持高速串行光纤接口的DSP；所述CPU和DSP通过以太网通信。
本发明提供的一种紧凑型继电保护装置，所述板卡通过所述背板总线获取输电线路的数字采样电信号。
本发明提供的另一优选的一种紧凑型继电保护装置，所述线路保护板卡实现变电站出线保护，包括主保护和后备保护；
所述变压器保护板卡实现变电站变压器保护，包括主保护和后备保护；
所述母线断路器保护板卡实现变电站母线保护和断路器保护；包括主保护和后备保护。
本发明提供的再一优选的一种紧凑型继电保护装置，所述线路保护板卡通过所述背板总线获取各条输电线路两侧的三相电流、三相电压和压板数字采样信号，所述线路保护板卡将输电线路保护的动作信息通过所述背板总线传送至其他所述板卡和变电站GOOSE网络，实现跳闸和信息交互。
本发明提供的又一优选的一种紧凑型继电保护装置，所述变压器保护板卡通过所述背板总线获取变压器各侧的三相电流和三相电压数字采样信号；所述变压器保护板卡通过所述背板总线将变压器保护的动作信息传送至其他板卡和变电站GOOSE网络，实现跳闸保护。
本发明提供的又一优选的一种紧凑型继电保护装置，所述母线断路器保护板卡通过所述背板总线获取母线所连线路的三相电流、母线电压、母联电流或分段电流；所述母线断路器保护板卡通过所述背板总线将母线保护的动作信息传送至其他板卡和变电站GOOSE网络，实现跳闸保护。
本发明提供的又一优选的一种紧凑型继电保护装置，所述母线断路器保护板卡通过所述背板总线获取断路器的三相电流；所述母线断路器保护板卡通过所述背板总线将断路器保护的动作信息传送至其他板卡和变电站GOOSE网络，实现跳闸保护。
本发明提供的又一优选的一种紧凑型继电保护装置，所述板卡还包括：向量测量单元板卡和测距录波板卡。
和最接近的现有技术比，本发明提供技术方案具有以下优异效果
1、本发明的装置由不同的板卡实现不同保护功能，一个板卡可实现一种或多种保护功能；
2、本发明的装置的保护功能分散设计提高装置的可靠性与灵活扩展性；
3、本发明的装置可按照间隔配置板卡，通过增减板卡实现保护范围的扩充，板卡之间通过快速以太网进行通信；；
4、本发明的装置采用数字采样，减少模拟量开入插件及开出插件，减少占用装置内部空间。
附图说明
图1为本发明的全站保护装置板卡组合示意图；
图2为本发明的110kV单母线带分段接线示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对发明作进一步的详细说明。
实施例1：
如图1-2所示，本例的发明提供的一种紧凑型继电保护装置，其保护范围为整个数字化变电站，保护功能包括变压器保护、线路保护、母线保护、断路器保护，保护功能分散于保护装置的不同板卡插件，装置采用数字采样。
全站保护装置的板卡配置针对设备类型，所有间隔的线路保护采用一块板卡，该板卡实现全站所有出线的保护，保护功能包括主保护(距离保护)与后备保护(过电流保护)；变压器保护采用同一块板卡，保护功能包括主保护(变压器差动保护)与后备保护；母线保护与断路器保护采用同一板卡，保护功能包括主保护(母差保护)与后备保护(距离保护)。各板卡之间通过在背板总线上配置的交换芯片实现信息交互。
数字采样信号通过背板总线分配给全站保护的变压器保护、线路保护、母线保护、断路器保护板卡。数字采样信号包括变压器高中低压侧电流、电压；线路两侧电流、电压；母线所连各线路电流、母线电压和母联电流；断路器电流；压板情况，刀闸位置等。
背板总线将各条线路两侧的三相电流、三相电压、压板信号传送至线路保护板卡；线路保护的动作信息通过背板总线传送至全站保护其他保护插件，同时通过背板总线传送至变电站GOOSE网络，实现跳闸、与对侧进行信息交互功能。
背板总线将变压器各侧的三相电流、三相电压传送至变压器保护板卡；变压器保护的动作信息通过背板总线传送至全站保护其他保护插件，同时通过背板总线传送至变电站GOOSE网络，实现跳闸功能。
背板总线将母线所连线路的三相电流、母线电压、母联/分段电流传送至母线保护板卡；母线保护的动作信息通过背板总线传送至全站保护其他保护插件，同时通过背板总线传送至变电站GOOSE网络，实现跳闸功能。
背板总线将断路器的三相电流传送至断路器保护板卡；断路器保护的动作信息通过背板总线传送至全站保护其他保护插件，同时通过背板总线传送至变电站GOOSE网络，实现跳闸功能。
当变电站进行扩建时，通过修改板卡程序实现保护功能的更新，无需增加板卡，具有良好的适应性。
全站保护装置不仅可以实现保护功能，通过设置新板卡实现PMU、测距及录波功能。
图1为典型的110kV单母线分段方式示意图，图中有5个断路器(1个分段断路器)，2条线路，两台变压器。全站保护装置将整个变电站所有保护功能通过板卡组合方式进行功能集成(图1)，其中线路保护板卡实现线路1和2的保护功能，包括主保护与后备保护；变压器板卡实现变压器1和变压器2的保护功能，包括主保护(差动保护)与后备保护，母线保护实现母线分段1和母线分段2及断路器1-4及分段断路器的保护功能，包括母差保护及断路器保护功能。通过增加PMU板卡实现相量测量功能，测距及录波插件实现全站保护录波及故障测试功能。
相比原有保护配置方案：1套母差保护，2套变压器保护，2套线路保护，5套断路器保护，1套PMU装置，1套测距装置，1套录波装置。全站保护装置大幅减少了保护装置数量，节省占地面积，同时可以通过更新板卡程序满足变电站改扩建。
和原有保护装置相比，全站保护装置插件进行功能集成时需要进行硬件和软件方面的改进。
以线路保护板卡为例，原有线路保护装置的保护板卡实现单间隔的线路保护，硬件上只需要与原有线路保护装置内部的电源插件进行连接，软件功能上只需保护单一的线路。全站保护的保护板卡在硬件和软件上进行了改进，硬件上扩展通信接口，通过背板与全站保护中其他板卡进行信息交互(变压器保护、电源板卡、母线保护、断路器保护)，软件上实现多条线路的保护功能，各条线路保护之间实现信息共享。类似的，变压器保护、母线保护、断路器保护也需要进行相应的改进。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员尽管参照上述实施例应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (9)
1.一种紧凑型继电保护装置，其特征在于：包括：板卡；所述板卡通过背板总线上设有的交换芯片进行信息交互；所述板卡包括线路保护板卡、变压器保护板卡和母线断路器保护板卡。
2.如权利要求1所述的一种紧凑型继电保护装置，其特征在于：所述板卡上设有实现控制保护装置的跳闸出口启动逻辑和通信的CPU和负责复杂控制保护算法的实现和跳闸出口逻辑支持高速串行光纤接口的DSP；所述CPU和DSP通过以太网通信。
3.如权利要求2或3所述的一种紧凑型继电保护装置，其特征在于：所述板卡通过所述背板总线获取输电线路的数字采样电信号。
4.如权利要求2或3所述的一种紧凑型继电保护装置，其特征在于：所述线路保护板卡实现变电站出线保护，包括主保护和后备保护；
所述变压器保护板卡实现变电站变压器保护，包括主保护和后备保护；
所述母线断路器保护板卡实现变电站母线保护和断路器保护；包括主保护和后备保护。
5.如权利要求1所述的一种紧凑型继电保护装置，其特征在于：所述线路保护板卡通过所述背板总线获取各条输电线路两侧的三相电流、三相电压和压板数字采样信号，所述线路保护板卡将输电线路保护的动作信息通过所述背板总线传送至其他所述板卡和变电站GOOSE网络，实现跳闸和信息交互。
6.如权利要求1所述的一种紧凑型继电保护装置，其特征在于：所述变压器保护板卡通过所述背板总线获取变压器各侧的三相电流和三相电压数字采样信号；所述变压器保护板卡通过所述背板总线将变压器保护的动作信息传送至其他板卡和变电站GOOSE网络，实现跳闸保护。
7.如权利要求1所述的一种紧凑型继电保护装置，其特征在于：所述母线断路器保护板卡通过所述背板总线获取母线所连线路的三相电流、母线电压、母联电流或分段电流；所述母线断路器保护板卡通过所述背板总线将母线保护的动作信息传送至其他板卡和变电站GOOSE网络，实现跳闸保护。
8.如权利要求1所述的一种紧凑型继电保护装置，其特征在于：所述母线断路器保护板卡通过所述背板总线获取断路器的三相电流；所述母线断路器保护板卡通过所述背板总线将断路器保护的动作信息传送至其他板卡和变电站GOOSE网络，实现跳闸保护。
9.如权利要求1所述的一种紧凑型继电保护装置，其特征在于：所述板卡还包括：向量测量单元板卡和测距录波板卡。
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