CN105896482B - 一种生成输电线路保护模块的系统及其生成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种生成输电线路保护模块的系统及其生成方法，所述方法包括：创建保护算法元件；选取逻辑组件；通过所述保护算法元件和逻辑组件组合，创建输电线路保护模块；监测所述输电线路保护模块的动作行为与逻辑组件的匹配关系。本发明提供的技术方案根据不同组合可以实现不同的保护功能，适应不同的工程需求，便于实现多台保护装置的模块集成。
Description
技术领域：
本发明涉及一种继电保护领域，更具体涉及一种基于组态形式的输电线路保护模块的生成系统及该模块的生成方法。
背景技术：
在电力系统中，继电保护是保证供电系统安全运行和可靠供电的关键所在。当电网发生故障时，如果继电保护不能正确动作，不仅会使电力系统的故障扩大，甚至可能因不良的连锁反应而造成整个电网崩溃，导致大面积停电，给人们的正常生活、经济发展及社会稳定带来严重影响
然而，资料证明多达75％电力系统安全事故却是由继电保护装置故障造成的。这其中，继电保护装置的系统缺陷又产生着重大的影响。
近来，继电保护系统产品繁多，按照功能分为线路保护、发变组保护、母线保护等各种保护，按照电压等级又分为高压、超高压和特高压保护,功能和性能要求有相当大的差异。由于多样性和高实时性、高可靠性的需求，继电保护系统通常是针对专用硬件平台开发的产品。甚至同一厂家的不同系列继电保护装置产品的系统框架和结构都存在不一致的现象。硬件与系统绑定的开发模式,使得开发周期长、可靠性低、维护成本高,可重用性和可移植性差。
发明内容：
本发明的目的是提供一种输电线路保护模块的生成系统及该模块的生成方法，本发明提供的技术方案通过组件的不同组合可以实现不同的保护，适应不同的工程需求。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种生成输电线路保护模块的系统，包括：
保护算法组件单元，向用户提供保护算法元件；
保护逻辑组件单元，向用户提供逻辑组件；
可视化界面单元，生成输电线路保护模块；
监测单元，监控和测试所述输电线路保护模块的动作行为与逻辑组件的匹配关系。
本发明提供的一种生成输电线路保护模块的系统，所述保护算法组件单元包括：
特征量组件单元，向用户提供不同输电线路保护所需的电气量的组件；
保护动作判据单元，向用户提供不同线路保护所需的保护动作判据；
生成保护算法元件单元，将所需的所述电气量和所需的所述保护动作判据组合，生成保护算法元件。
本发明提供的一种生成输电线路保护模块的系统，所述电气量的组件包括电气量的幅值组件、相位组件、功率组件、阻抗组件和序分量组件；所述保护动作判据包括电气量的幅值保护动作判据、相位保护动作判据、功率保护动作判据、阻抗保护动作判据和序分量保护动作判据。
本发明提供的另一优选的一种生成输电线路保护模块的系统，所述可视化界面单元包括：
单一输电线路保护模块生成单元，将所需的所述保护算法元件与所需的所述逻辑组件进行组合，生成单一输电线路保护模块；
整套输电线路保护模块生成单元，将所需的所述单一输电线路保护功能模块进行组合，生成整套输电线路保护模块。
本发明提供的再一优选的一种生成输电线路保护模块的系统，所述可视化界面单元还包括：
展示单元，向用户展示生成的输电线路保护模块。
本发明提供的又一优选的一种生成输电线路保护模块的系统，所述监测单元包括：
保护算法元件测试单元，验证所述保护算法元件的动态性能，当所述动态性能与用户需求不匹配时，修改所述保护算法元件中的电气量的组件或保护动作判据，直到满足用户需求为止；
单一输电线路保护模块测试单元，测试所述单一输电线路保护模块的动作行为与逻辑组件的匹配关系；当其保护动作行为与用户需求不匹配时，对所述单一输电线路保护模块内部各所述元件与逻辑组件的连接进行调整，直到满足用户需求为止；
整套输电线路保护模块测试单元，测试所述整套输电线路保护模块的动作行为与逻辑组件的匹配关系；当其保护动作行为与用户需求不匹配时，对所述输电线路保护模块内部各所述元件与逻辑组件的连接进行调整，直到满足用户需求为止。
本发明提供的又一优选的一种生成输电线路保护模块的系统，所述测试单元包括：
输入单元，用于向保护算法元件测试单元、单一输电线路保护模块测试单元和整套输电线路保护模块测试单元输入测试参数或测试条件；
输出单元，用于输出保护算法元件测试单元、单一输电线路保护模块测试单元和整套输电线路保护模块测试单元的测试结果；
监控单元，实时监控所述输电线路保护模块的动作情况。
本发明提供的一种生成输电线路保护模块的系统的生成方法，包括：
创建保护算法元件；
选取逻辑组件；
通过所述保护算法元件和逻辑组件组合，创建输电线路保护模块；
监测所述输电线路保护模块的动作行为与逻辑组件的匹配关系。
本发明提供的一种生成方法，所述创建保护算法元件包括：
选取用户所需的特征量组件，
选取用户所需的保护动作判据，
通过选取的特征量组件和保护动作判据的组合，生成保护算法元件。
本发明提供的又一优选的一种生成方法，创建输电线路保护模块还包括：
将所需的所述保护算法元件与所需的所述逻辑组件进行组合，创建单一输电线路保护模块；
将所需的所述单一输电线路保护功能模块进行组合，创建整套输电线路保护模块。
本发明提供的又一优选的一种生成方法，监测所述输电线路保护模块的动作行为与逻辑组件的匹配关系包括：
所述保护算法元件的测试；
所述单一输电线路保护模块的测试；
所述整套输电线路保护模块的测试。
本发明提供的又一优选的一种生成方法，所述保护算法元件的测试包括；
通过设定所述保护算法元件的输入和检查所述元件的输出，验证所述保护算法元件的动态性能，当所述动态性能与用户需求不匹配时，修改所述保护算法元件中的电气量的组件或保护动作判据，直到满足用户需求为止；
所述单一输电线路保护模块的测试包括；
通过设定不同的测试条件的输入和检查所述单一输电线路保护模块的动作保护行为的输出，测试所述单一输电线路保护模块的动作行为与逻辑组件的匹配关系；当其保护动作行为与用户需求不匹配时，对所述单一输电线路保护模块内部各所述元件与逻辑组件的连接进行调整，直到满足用户需求为止；
所述整套输电线路保护模块的测试包括：
通过设定不同的测试条件的输入和检查所述整套输电线路保护模块的动作保护行为的输出，测试所述整套输电线路保护模块的动作行为与逻辑组件的匹配关系；当其保护动作行为与用户需求不匹配时，对所述输电线路保护模块内部各所述元件与逻辑组件的连接进行调整，直到满足用户需求为止。
本发明提供的又一优选的一种生成方法，在所述输电线路保护模块生成后，用户实时监控所述模块的动作情况。
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、本发明的系统将保护功能设计的算法分解成功能单一的组件，对具体的保护算法单元进行封装，对外只留输入、输出接口，通过组件的不同组合可以实现不同的保护功能，适应不同的工程需求；
2、本发明的系统便于实现多台保护装置的模块集成；
3、本发明的系统通过可视化保护逻辑单元，提高了编程效率，同时便于寻找模块生成过程中存在问题，提高了软件设计的可靠性；
4、本发明系统在测试过程中，可以实时监视各组件、各保护功能的动作行为及信号的输入情况，通过装置逻辑的可视化实现检测过程的透明化；
5、本发明提供的技术方案解决了以往系统开发周期长、软件可靠性低、维护成本高,软件可重用性和可移植性差的问题；
6、本发明提供的技术方案的保护内部逻辑对外可视化开放，并可以根据输入信息，实时展示逻辑动作行为，同时将逻辑框图开放给用户及第三方测试机构，用户及第三方测试机构可以实时监控保护内部各组件的动作情况，便于事故回放和模块测试。
附图说明
图1为本发明生成方法的框图；
图2为本发明测试模块的框图；
图3为本发明系统的电流差动保护逻辑框图；
图4为本发明系统的距离保护逻辑框图；
图5为图3的总输出框图
图6为图4的总输出框图。
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1-6所示，本例的发明一种输电线路保护模块生成系统及其生成方法；所述系统包括：
保护算法组件单元，向用户提供保护算法元件；
保护逻辑组件单元，向用户提供逻辑组件；
可视化界面单元，生成输电线路保护模块；
监测单元，监控和测试所述输电线路保护模块的动作行为与逻辑组件的匹配关系。
对于线路保护算法组件可分为两大类。一类是特征量算法组件包括电气量的幅值组件、相位组件、功率组件、阻抗组件、序分量组件等；另一类是保护动作判据或动作方程前置低通滤波(ALF)计算保护动作判据算法保护跳闸逻辑算法采样、缓存的算法组件，与具体的保护功能密切相关，并需要利用特征量算法的结果。
线路保护逻辑组件包括“与”门、“或”门、时间元件等，这些元件可以实现各种保护判据的组合，完成各种逻辑处理及时序配合的计算和处理。
利用组态设计的输电线路保护模块生成方法步骤如下：
(1)根据线路保护逻辑框图，通过可视化界面将保护算法组件与保护逻辑组件进行组合，构成单一的线路保护功能组件(如电流差动保护算法，距离保护算法)，进行封装，保留线路保护功能组件输入、输出节点实现下一步组合，中间节点在测试时可以进行可视化展示，但是不能进行修改。
(2)将多个封装好的保护算法元件组件与保护逻辑组件进行组合，构成装置的整套线路保护组件，再进行封装，对外保留整套线路保护的输入和输出节点，连接后的保护模块进行编译形成执行文件。
利用组态设计的输电线路保护模块测试过程分为组件级测试、单一线路保护模块测试和整套线路保护模块测试。
(1)组件级测试：利用测试实例，设定组件输入，检查组件的输出，验证组件的动作性能。
(2)单一线路保护模块测试：通过设定不同的测试条件(输入)，检查保护的动作行为(输出)，保护动作行为与预计不匹配时，通过监视单一保护功能各组件的动作行为及逻辑配合关系，修改单一保护功能组件内部各组件的连接进行调整，直到与预计一致为止。
(3)整套线路保护模块测试：通过设定测试不同的测试条件(输入)，检查保护动作行为(输出)，保护动作行为与预计不匹配时，通过监视整套线路保护功能各组件的动作行为及逻辑配合关系，修改整套线路保护组件内部各组件的连接进行调整，直到与预计一致为止。
利用本发明提供的技术方案对设计电流差动保护模块
以典型的电流差动保护逻辑为例进行说明，逻辑框图如图3所示。逻辑框图中涉及保护算法元件(差动元件、启动元件、TA断线、有流判别)，状态信号(对侧差动信号、通道异常信号、差动保护压板、跳闸位置)、连接组件(“与”门、“或”门)。
对照逻辑框图将各组件进行连接，实现各种保护功能，连接后的程序进行编译形成执行文件。
对于单一保护功能(电流差动保护)组件测试过程分为两部分：组件级测试、保护功能测试。组件级测试包括差动元件测试、启动元件测试、TA断线测试、有流判别测试等，所有组件测试结果与预计一致时，完成组件级测试。电流差动保护功能测试时通过设定输入(线路区内A相故障)，检测输出(A相差动动作及向对侧发差动动作允许信号)，通过监视整套线路保护功能各组件的动作行为及逻辑配合关系，当输出结果与预计一致时，结束测试；当输出结果与预计不一致时，对单一保护功能组件内部各组件的连接进行调整，直到与预计一致为止。
对于图3所示电流差动保护逻辑，总输入包括线路两侧保护安装处的三相电流和电压，通道异常，跳闸位置，TA断线闭锁差动控制字，差动保护投入压板，对侧差动信号，其中线路保护安装处的三相电流和电压接入TA断线差动元件，TA断线，A、B、C相差动元件，保护启动元件，有流。
总输出包括向对侧发差动动作允许信号，A、B、C相差动动作；分别如图5所示：
M1-M15为逻辑组件，逻辑组件的输入包括上述TA断线差动元件，TA断线，A、B、C相差动元件，保护启动元件的输出，通道异常，跳闸位置，TA断线闭锁差动控制字，差动保护投入压板，对侧差动信号。利用组态设计连接过程中，
以M1为例，输入为跳闸位置，有流元件的输出，二者对外输出信号节点，M1输出为M2的输入，对外输出信号节点。
M2的输入为M10和M1的输出，输出为M3的输入，M3输入输出对外输出信号节点。
M3的输入为M2和M14的输出，输出为向对侧发差动动作允许信号，M3输入输出对外输出信号节点。
M4输入为TA断线差动元件，TA断线，TA断线闭锁差动控制字，输出为M5的输入，M4输入输出对外输出信号节点。
M5的输入为M4的输出、TA断线，输出为M6的输入，M5输入输出对外输出信号节点。
M6的输入为M5的输出、通道异常，差动保护投入，输出为M7的输入，M6输入输出对外输出信号节点。
M7的输入为M6的输出、A相差动元件的输出，输出为M10、M11的输入，M7输入输出对外输出信号节点。
M8的输入为M6的输出、B相差动元件的输出，输出为M10、M12的输入，M8输入输出对外输出信号节点。
M9的输入为M6的输出、C相差动元件的输出，输出为M10、M13的输入，M9输入输出对外输出信号节点。
M10的输入为M7、M8、M9的输出，输出为M14的输入，M10输入输出对外输出信号节点。
M11的输入为M7、M15的输出，输出为A相差动动作，M11输入输出对外输出信号节点。
M12的输入为M8、M15的输出，输出为B相差动动作，M12输入输出对外输出信号节点。
M13的输入为M9、M15的输出，输出为C相差动动作，M13输入输出对外输出信号节点。
M14的输入为保护启动和M10的输出，输出为M3的输入，M14输入输出对外输出信号节点。
M15的输入为保护启动和对侧差动信号，输出为M10～M13的输入，M15输入输出对外输出信号节点。
测试过程中所有组件的输入、输出都可对外显示。
利用本发明提供的技术方案对设计线路距离保护模块
以典型的距离保护逻辑为例进行说明，逻辑框图如图4所示。逻辑框图中涉及保护算法元件(距离元件、启动元件、重合闸元件)，状态信号(控制字)、连接组件(“与”门、“或”门)。
对照逻辑框图将各组件进行连接，实现各种保护功能，连接后的程序进行编译形成执行文件。
对于图4所示距离保护逻辑，总输入包括线路保护安装处的三相电流和电压，控制字，单相合闸或三相合闸，手动合闸，三相合闸。
总输出包括振荡闭锁开放，距离保护I段动作，接地距离保护II段动作，距离保护II段动作，相间距离保护II段动作，距离加速动作，距离保护III段动作；分别如图6所示：
G1-G29为逻辑组件，逻辑组件的输入为上述元件的输出及控制字，保护启动，单相合闸或三相合闸，三相合闸，手动合闸。
以G1为例，G1的输入为非对称性故障开放元件的输出，非全相开放元件的输出，对称性故障开放元件的输出，G1的输入出为G3的输入。G1输入输出对外输出信号节点。
其他元件类似。
测试过程中所有组件的输入、输出都可对外显示。
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)
1.一种生成输电线路保护模块的系统，其特征在于：包括：
保护算法组件单元，向用户提供保护算法元件；
保护逻辑组件单元，向用户提供逻辑组件；
可视化界面单元，生成输电线路保护模块；
监测单元，监控和测试所述输电线路保护模块的动作行为与逻辑组件的匹配关系；
所述保护算法组件单元包括：
特征量组件单元，向用户提供不同输电线路保护所需的电气量的组件；
保护动作判据单元，向用户提供不同线路保护所需的保护动作判据；
生成保护算法元件单元，将所需的所述电气量和所需的所述保护动作判据组合，生成保护算法元件；
所述可视化界面单元包括：
单一输电线路保护模块生成单元，将所需的所述保护算法元件与所需的所述逻辑组件进行组合，生成单一输电线路保护模块；
整套输电线路保护模块生成单元，将所需的所述单一输电线路保护功能模块进行组合，生成整套输电线路保护模块；
所述可视化界面单元还包括：
展示单元，向用户展示生成的输电线路保护模块；
所述监测单元包括：
保护算法元件测试单元，验证所述保护算法元件的动态性能，当所述动态性能与用户需求不匹配时，修改所述保护算法元件中的电气量的组件或保护动作判据，直到满足用户需求为止；
单一输电线路保护模块测试单元，测试所述单一输电线路保护模块的动作行为与逻辑组件的匹配关系；当其保护动作行为与用户需求不匹配时，对所述单一输电线路保护模块内部各所述元件与逻辑组件的连接进行调整，直到满足用户需求为止；
整套输电线路保护模块测试单元，测试所述整套输电线路保护模块的动作行为与逻辑组件的匹配关系；当其保护动作行为与用户需求不匹配时，对所述输电线路保护模块内部各所述元件与逻辑组件的连接进行调整，直到满足用户需求为止。
2.如权利要求1所述的一种生成输电线路保护模块的系统，其特征在于：所述电气量的组件包括电气量的幅值组件、相位组件、功率组件、阻抗组件和序分量组件；所述保护动作判据包括电气量的幅值保护动作判据、相位保护动作判据、功率保护动作判据、阻抗保护动作判据和序分量保护动作判据。
3.如权利要求1所述的一种生成输电线路保护模块的系统，其特征在于：所述测试单元包括：
输入单元，用于向保护算法元件测试单元、单一输电线路保护模块测试单元和整套输电线路保护模块测试单元输入测试参数或测试条件；
输出单元，用于输出保护算法元件测试单元、单一输电线路保护模块测试单元和整套输电线路保护模块测试单元的测试结果；
监控单元，实时监控所述输电线路保护模块的动作情况。
4.如权利要求1-3任意一项所述的一种生成输电线路保护模块的系统的生成方法，其特征在于：包括：
创建保护算法元件；
选取逻辑组件；
通过所述保护算法元件和逻辑组件组合，创建输电线路保护模块；
监测所述输电线路保护模块的动作行为与逻辑组件的匹配关系。
5.如权利要求4所述的一种生成方法，其特征在于：所述创建保护算法元件包括：
选取用户所需的特征量组件，
选取用户所需的保护动作判据，
通过选取的特征量组件和保护动作判据的组合，生成保护算法元件。
6.如权利要求5所述的一种生成方法，其特征在于：创建输电线路保护模块还包括：
将所需的所述保护算法元件与所需的所述逻辑组件进行组合，创建单一输电线路保护模块；
将所需的所述单一输电线路保护功能模块进行组合，创建整套输电线路保护模块。
7.如权利要求6所述的一种生成方法，其特征在于：监测所述输电线路保护模块的动作行为与逻辑组件的匹配关系包括：
所述保护算法元件的测试；
所述单一输电线路保护模块的测试；
所述整套输电线路保护模块的测试。
8.如权利要求7所述的一种生成方法，其特征在于：所述保护算法元件的测试包括；
通过设定所述保护算法元件的输入和检查所述元件的输出，验证所述保护算法元件的动态性能，当所述动态性能与用户需求不匹配时，修改所述保护算法元件中的电气量的组件或保护动作判据，直到满足用户需求为止；
所述单一输电线路保护模块的测试包括；
通过设定不同的测试条件的输入和检查所述单一输电线路保护模块的动作保护行为的输出，测试所述单一输电线路保护模块的动作行为与逻辑组件的匹配关系；当其保护动作行为与用户需求不匹配时，对所述单一输电线路保护模块内部各所述元件与逻辑组件的连接进行调整，直到满足用户需求为止；
所述整套输电线路保护模块的测试包括：
通过设定不同的测试条件的输入和检查所述整套输电线路保护模块的动作保护行为的输出，测试所述整套输电线路保护模块的动作行为与逻辑组件的匹配关系；当其保护动作行为与用户需求不匹配时，对所述输电线路保护模块内部各所述元件与逻辑组件的连接进行调整，直到满足用户需求为止。
9.如权利要求4-8任意一项所述的一种生成方法，其特征在于：在所述输电线路保护模块生成后，用户实时监控所述模块的动作情况。
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