CN107910855A - 一种应用于智能变电站的联切小电源装置及联切方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于智能变电站的联切小电源装置及联切方法，其联切小电源装置包括光输入单元模块、CPU模块、逻辑判断模块、硬接点输入模块、执行模块和通讯模块，所述光输入单元模块的输入端分别连接有线路保护装置、第一备自投装置、主变零序保护装置和第二备自投装置，所述线路保护装置包括电压检测模块、电流检测模块、温度检测模块、数据处理模块、判断对比模块和决策模块。本发明简化施工改造的复杂性，提高了设计和施工的效率，方便日后扩建及日常维护，有效解决了智能变电站联切小电源难以实施的问题，在电力系统继电保护及其自动化技术领域具有很好的应用前景。

Description

一种应用于智能变电站的联切小电源装置及联切方法

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护及其自动化技术领域，尤其涉及一种应用于智能变电站的联切小电源装置及联切方法。

背景技术

随着风电、光伏、生物质发电等新能源的建设的发展，大量新能源需要接入变电站，按照《继电保护和安全自动装置技术规程》等相关规程规范要求，110kV变电站的110kV线路保护装置动作、主变零序保护装置动作、110kV备自投装置动作、10kV备自投装置动作都需要先将小电源切除，才能实现线路重合闸或备自投装置的正确动作，及时恢复供电，保证电网系统的安全稳定运行。

伴随着国网公司智能变电站的大量建设，由于10kV线路保护典型配置为常规装置，配置压线端子，采用电缆接线，而110kV线路保护、主变零序保护、110kV备自投装置、10kV备自投装置典型配置为数字式装置，配置光口，采用光缆接线，当110kV智能变电站10kV有小电源接入时，110kV线路保护、110kV备自投等数字式装置无法提供硬结点接入10kV线路保护装置跳闸回路实现跳闸。

目前的智能变电站联切小电源的通常做法是将110kV线路保护、主变零序保护、110kV备自投装置、10kV备自投装置分别通过光缆与主变低压侧智能终端连接，110kV线路保护等数字式装置将跳闸GOOSE信号通过光缆传输给主变低压侧智能终端，主变低压侧智能终端接收到各装置跳闸命令后控制自身装置的多个开出接点闭合，将此装置开出接点分别接至小电源间隔线路保护操作箱跳闸回路中，以实现小电源的联切功能，但由于智能变电站中主变低压侧智能终端开出接点有限，如果有多条小电源接入10kV母线，则主变低压侧智能终端无法满足开出接点数量要求，同时由于主变低压侧开关柜二次小室内空间有限，前期配置光纤配线架往往无法满足新增加联切小电源用光缆的熔接位置要求，导致施工时开关柜改造复杂甚至难以实施，给设计和施工均造成一定的困难，另外，因智能终端不具备逻辑判断功能，无法按照110kV母联开关位置、10kV分段位置进行联切小电源策略判断，使得联切小电源变得无选择性，为电网的安全运行带来隐患。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了应用于智能变电站的联切小电源装置及联切方法。

本发明提出的应用于智能变电站的联切小电源装置，包括光输入单元模块、CPU模块、逻辑判断模块、硬接点输入模块、执行模块和通讯模块，所述光输入单元模块的输入端分别连接有线路保护装置、第一备自投装置、主变零序保护装置和第二备自投装置，所述线路保护装置包括电压检测模块、电流检测模块、温度检测模块、数据处理模块、判断对比模块和决策模块，所述电压检测模块、电流检测模块、温度检测模块和判断对比模块的输出端均与数据处理模块的输入端连接，且数据处理模块的输入端分别与判断对比模块和决策模块连接，所述决策模块的输出端分别连接有低电压保护模块、低电流保护模块、过电压保护模块、过电流保护模块以及过热保护模块的输入端，且低电压保护模块、低电流保护模块、过电压保护模块、过电流保护模块和过热保护模块的输出端均与光输入单元模块的输入端连接，所述光输入单元模块的输出端与CPU模块的输入端连接，所述CPU模块的输出端分别与逻辑判断模块、执行模块、通讯模块连接，且CPU模块与逻辑判断模块和通讯模块之间构成回路，所述硬接点输入模块的输入端分别连接有母联开关位置硬接点和分段开关位置硬接点，且硬接点输入模块的输出端与CPU模块的输入端连接，所述通讯模块连接有站控层网络交换机并与站控层网络交换机之间构成回路，所述执行模块的输出端分别连接有小电源1的保护测控装置至小电源n的保护测控装置，且小电源1的保护测控装置至小电源n的保护测控装置分别连接有相对应的小电源1间隔的开关柜至小电源n间隔的开关柜。

优选的，所述光输入单元模块的输入端与线路保护装置、第一备自投装置、主变零序保护装置和第二备自投装置之间均通过光缆连接。

优选的，所述硬接点输入模块的输入端与母联开关位置硬接点和分段开关位置硬接点之间均通过控制电缆连接。

优选的，所述通讯模块与站控层网络交换机之间通过网线连接。

优选的，所述线路保护装置、第一备自投装置、第二备自投装置、母联开关位置硬接点和分段开关位置硬接点的应用电压等级分别为110kv、110kv、10kv、110kv和10kv。

优选的，所述小电源1的保护测控装置至小电源n的保护测控装置和小电源1间隔的开关柜至小电源n间隔的开关柜的应用电压等级均为10kv。

优选的，所述小电源的保护测控装置包括故障检测模块、电流监测模块、电压监测模块、信号传输模块和主控模块，所述故障检测模块、电流监测模块和电压监测模块的输出端均与信号传输模块的输入端连接，且信号传输模块的输出端与主控模块的输入端连接，主控模块的输出端分别连接有故障记录模块的输入端、故障处理模块的输入端、电压调控模块的控制端、电流调控模块的控制端、防操作失误模块、报警器以及自我保护模块。

本发明还提出了应用于智能变电站的联切方法，包括以下步骤：

S1：线路保护装置检测到线路故障跳闸，同时发联跳小电源GOOSE命令，通过光缆将跳闸命令传输至联切小电源装置的光输入单元模块；

S2：根据S1中所述，光输入单元模块将采集到的跳闸GOOSE光信号转换成数字信号，然后传输给CPU模块；

S3：母联开关位置硬接点、分段开关位置硬接点等信息通过站控层网络交换机或者硬接点输入模块传输给CPU模块；

S4：根据S2和S3中所述，CPU模块接收到的信息传送给逻辑判断模块，并通过逻辑判断模块进行相应的逻辑判断；

S5：逻辑判断模块将结果回传给CPU模块，然后CPU模块将逻辑判断模块的判断结果输出至执行模块；

S6：执行模块通过判断结果控制相关的跳闸接点闭合。

本发明的有益效果是：满足规程要求，智能变电站的线路保护装置动作、主变零序保护装置动作、第一备自投装置动作、第二备自投装置动作均能有选择性得迅速将相应母线段小电源切除，本发明简化施工改造的复杂性，提高了设计和施工的效率，方便日后扩建及日常维护，有效解决了智能变电站联切小电源难以实施的问题，在电力系统继电保护及其自动化技术领域具有很好的应用前景。

附图说明

图1为本发明提出的应用于智能变电站的联切小电源装置的连接示意图；

图2为本发明提出的应用于智能变电站的联切小电源装置中线路保护装置的连接示意图；

图3为本发明提出的应用于智能变电站的联切小电源装置中小电源保护测控装置的连接示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。

实施例

参考图1-3，本实施例中提出了应用于智能变电站的联切小电源装置，包括光输入单元模块、CPU模块、逻辑判断模块、硬接点输入模块、执行模块和通讯模块，光输入单元模块的输入端分别连接有线路保护装置、第一备自投装置、主变零序保护装置和第二备自投装置，所述线路保护装置包括电压检测模块、电流检测模块、温度检测模块、数据处理模块、判断对比模块和决策模块，所述电压检测模块、电流检测模块、温度检测模块和判断对比模块的输出端均与数据处理模块的输入端连接，且数据处理模块的输入端分别与判断对比模块和决策模块连接，所述决策模块的输出端分别连接有低电压保护模块、低电流保护模块、过电压保护模块、过电流保护模块以及过热保护模块的输入端，且低电压保护模块、低电流保护模块、过电压保护模块、过电流保护模块和过热保护模块的输出端均与光输入单元模块的输入端连接，电压检测模块可以对线路中的电压进行检测，并把检测结果输送至数据处理模块，电流检测模块可以对线路中的电流进行检测，并把检测结果输送至数据处理模块，且温度检测模块可以检测线路中的温度，并把检测结果输送至数据处理模块，数据处理模块会对上述接收到的检测结果进行处理并输送给判断对比模块，且判断对比模块将检测结果与规定的电流、电压以及温度进行比较，并将比较结果输送给数据处理模块，经过数据处理模块处理后，再将处理结果输送给决策模块，决策模块根据处理结果控制低电压保护模块、低电流保护模块、过电压保护模块、过电流保护模块或者过热保护模块启动，用以保护线路，光输入单元模块的输出端与CPU模块的输入端连接，CPU模块的输出端分别与逻辑判断模块、执行模块、通讯模块连接，且CPU模块与逻辑判断模块和通讯模块之间构成回路，硬接点输入模块的输入端分别连接有母联开关位置硬接点和分段开关位置硬接点，且硬接点输入模块的输出端与CPU模块的输入端连接，通讯模块连接有站控层网络交换机并与站控层网络交换机之间构成回路，执行模块的输出端分别连接有小电源1的保护测控装置至小电源n的保护测控装置，且小电源1的保护测控装置至小电源n的保护测控装置分别连接有相对应的小电源1间隔的开关柜至小电源n间隔的开关柜，满足规程要求，智能变电站的线路保护装置动作、主变零序保护装置动作、第一备自投装置动作、第二备自投装置动作均能有选择性得迅速将相应母线段小电源切除，本发明简化施工改造的复杂性，提高了设计和施工的效率，方便日后扩建及日常维护，有效解决了智能变电站联切小电源难以实施的问题，在电力系统继电保护及其自动化技术领域具有很好的应用前景。

本实施例中，光输入单元模块的输入端与线路保护装置、第一备自投装置、主变零序保护装置和第二备自投装置之间均通过光缆连接，硬接点输入模块的输入端与母联开关位置硬接点和分段开关位置硬接点之间均通过控制电缆连接，通讯模块与站控层网络交换机之间通过网线连接，线路保护装置、第一备自投装置、第二备自投装置、母联开关位置硬接点和分段开关位置硬接点的应用电压等级分别为110kv、110kv、10kv、110kv和10kv，小电源1的保护测控装置至小电源n的保护测控装置和小电源1间隔的开关柜至小电源n间隔的开关柜的应用电压等级均为10kv，小电源的保护测控装置包括故障检测模块、电流监测模块、电压监测模块、信号传输模块和主控模块，故障检测模块、电流监测模块和电压监测模块的输出端均与信号传输模块的输入端连接，且信号传输模块的输出端与主控模块的输入端连接，主控模块的输出端分别连接有故障记录模块的输入端、故障处理模块的输入端、电压调控模块的控制端、电流调控模块的控制端、防操作失误模块、报警器以及自我保护模块，故障检测模块可以对电源的连接方式进行检测，并将检测结果输送至信号传输模块，电流监测模块和电压监测模块可以分别对小电源的输出电流和输出电压进行监测，并将监测信息输送至信号传输模块，信号传输模块将收集到的信号经过处理，然后输送至主控模块，主控模块就会根据接收到的信号进行处理，防操作失误模块主要时针对人工出现操作失误时，可以及时的断开电源，报警器主要适用于小电源出现故障时，主控模块可以控制报警器进行报警，并以此来通知维修人员，满足规程要求，智能变电站的线路保护装置动作、主变零序保护装置动作、第一备自投装置动作、第二备自投装置动作均能有选择性得迅速将相应母线段小电源切除，本发明简化施工改造的复杂性，提高了设计和施工的效率，方便日后扩建及日常维护，有效解决了智能变电站联切小电源难以实施的问题，在电力系统继电保护及其自动化技术领域具有很好的应用前景。

本发明还提出了应用于智能变电站的联切方法，包括以下步骤：

S1：线路保护装置检测到线路故障跳闸，同时发联跳小电源GOOSE命令，通过光缆将跳闸命令传输至联切小电源装置的光输入单元模块；

S2：根据S1中所述，光输入单元模块将采集到的跳闸GOOSE光信号转换成数字信号，然后传输给CPU模块；

S3：母联开关位置硬接点、分段开关位置硬接点等信息通过站控层网络交换机或者硬接点输入模块传输给CPU模块；

S4：根据S2和S3中所述，CPU模块接收到的信息传送给逻辑判断模块，并通过逻辑判断模块进行相应的逻辑判断，当逻辑判断模块5-3判断出110kV母联开关及10kV母联开关均为分断状态时，逻辑判断结果为切除故障线路同侧母线小电源；当逻辑判断模块5-3判断出110kV母联开关及10kV母联开关任一为合闸状态时，逻辑判断结果为切除10kV所有小电源；

S5：逻辑判断模块将结果回传给CPU模块，然后CPU模块将逻辑判断模块的判断结果输出至执行模块；

S6：执行模块通过判断结果控制相关的跳闸接点闭合，假设10kV小电源1间隔的开关柜接在10kVⅠ母，10kV小电源2间隔的开关柜接在10kVⅡ母；当执行模块接收到的判断结果为要求10kVⅠ段母线小电源跳闸时，将相关跳闸接点闭合，10kV小电源1的保护测控装置跳闸回路得电导通，将10kV小电源1间隔的开关柜切除；当执行模块接收到的判断结果为要求10kVⅠ、Ⅱ段母线小电源同时跳闸时，将相关跳闸接点闭合，10kV小电源1的保护测控装置、10kV小电源2的保护测控装置跳闸回路得电导通，将10kV小电源1间隔的开关柜、10kV小电源2间隔的开关柜同时切除。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种应用于智能变电站的联切小电源装置，包括光输入单元模块、CPU模块、逻辑判断模块、硬接点输入模块、执行模块和通讯模块，其特征在于，所述光输入单元模块的输入端分别连接有线路保护装置、第一备自投装置、主变零序保护装置和第二备自投装置，所述线路保护装置包括电压检测模块、电流检测模块、温度检测模块、数据处理模块、判断对比模块和决策模块，所述电压检测模块、电流检测模块、温度检测模块和判断对比模块的输出端均与数据处理模块的输入端连接，且数据处理模块的输入端分别与判断对比模块和决策模块连接，所述决策模块的输出端分别连接有低电压保护模块、低电流保护模块、过电压保护模块、过电流保护模块以及过热保护模块的输入端，且低电压保护模块、低电流保护模块、过电压保护模块、过电流保护模块和过热保护模块的输出端均与光输入单元模块的输入端连接，所述光输入单元模块的输出端与CPU模块的输入端连接，所述CPU模块的输出端分别与逻辑判断模块、执行模块、通讯模块连接，且CPU模块与逻辑判断模块和通讯模块之间构成回路，所述硬接点输入模块的输入端分别连接有母联开关位置硬接点和分段开关位置硬接点，且硬接点输入模块的输出端与CPU模块的输入端连接，所述通讯模块连接有站控层网络交换机并与站控层网络交换机之间构成回路，所述执行模块的输出端分别连接有小电源1的保护测控装置至小电源n的保护测控装置，且小电源1的保护测控装置至小电源n的保护测控装置分别连接有相对应的小电源1间隔的开关柜至小电源n间隔的开关柜。

2.根据权利要求1所述的一种应用于智能变电站的联切小电源装置，其特征在于，所述光输入单元模块的输入端与线路保护装置、第一备自投装置、主变零序保护装置和第二备自投装置之间均通过光缆连接。

3.根据权利要求1所述的一种应用于智能变电站的联切小电源装置，其特征在于，所述硬接点输入模块的输入端与母联开关位置硬接点和分段开关位置硬接点之间均通过控制电缆连接。

4.根据权利要求1所述的一种应用于智能变电站的联切小电源装置，其特征在于，所述通讯模块与站控层网络交换机之间通过网线连接。

5.根据权利要求1所述的一种应用于智能变电站的联切小电源装置，其特征在于，所述线路保护装置、第一备自投装置、第二备自投装置、母联开关位置硬接点和分段开关位置硬接点的应用电压等级分别为110kv、110kv、10kv、110kv和10kv。

6.根据权利要求1所述的一种应用于智能变电站的联切小电源装置，其特征在于，所述小电源1的保护测控装置至小电源n的保护测控装置和小电源1间隔的开关柜至小电源n间隔的开关柜的应用电压等级均为10kv。

7.根据权利要求1所述的一种应用于智能变电站的联切小电源装置，其特征在于，所述小电源的保护测控装置包括故障检测模块、电流监测模块、电压监测模块、信号传输模块和主控模块，所述故障检测模块、电流监测模块和电压监测模块的输出端均与信号传输模块的输入端连接，且信号传输模块的输出端与主控模块的输入端连接，主控模块的输出端分别连接有故障记录模块的输入端、故障处理模块的输入端、电压调控模块的控制端、电流调控模块的控制端、防操作失误模块、报警器以及自我保护模块。

8.一种应用于智能变电站的联切方法,其特征在于，包括以下步骤：

S1：线路保护装置检测到线路故障跳闸，同时发联跳小电源GOOSE命令，通过光缆将跳闸命令传输至联切小电源装置的光输入单元模块；

S2：根据S1中所述，光输入单元模块将采集到的跳闸GOOSE光信号转换成数字信号，然后传输给CPU模块；

S3：母联开关位置硬接点、分段开关位置硬接点等信息通过站控层网络交换机或者硬接点输入模块传输给CPU模块；

S4：根据S2和S3中所述，CPU模块接收到的信息传送给逻辑判断模块，并通过逻辑判断模块进行相应的逻辑判断；

S5：逻辑判断模块将结果回传给CPU模块，然后CPU模块将逻辑判断模块的判断结果输出至执行模块；

S6：执行模块通过判断结果控制相关的跳闸接点闭合。