CN111130078A - 一种集成式线路光纤差动保护系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集成式线路光纤差动保护系统包括：第一换流站子系统、第二换流站子系统、开关站子系统和降压换流站子系统；第一换流站子系统包括第一差动保护从机；第二换流站子系统包括第二差动保护从机；降压换流站子系统包括第三差动保护从机；开关站子系统包括差动保护主机；各差动保护从机用于，采集对应子系统的电流信息并发送至差动保护主机；差动保护主机用于根据各子系统的电流信息对各子系统进行线路差动保护动作计算，并在计算结果符合预设的跳闸条件时，向对应的差动保护从机发送跳闸命令，以使差动保护从机在接收跳闸命令后控制对应的子系统执行跳闸动作。通过实施本发明实施例能降低中低压直流配电网光纤差动保护系统的工程造价。

Description

一种集成式线路光纤差动保护系统

技术领域

本发明涉及电力电网技术领域，尤其涉及一种集成式线路光纤差动保护系统。

背景技术

直流配电网是指从电源侧(输电网、发电设备、分布式电源等)接受电能，并通过直流配电设施就地或逐级分配给各类用户的直流电力网络。其中±1.5kV～±50kV的直流配电网为中压直流配电网，±110V～±750V的直流配电网为低压直流配电网；

线路光纤差动保护是指采用分相电流差动元件作为快速主保护，并采用复用或专用光纤作为通道的线路保护。对于高压直流电网采用点对点输电方式，中低压直流配电网网路结构采用辐射状供电，直流线路T接较多，且工程投运后线路存在T接或改接，网络拓扑复杂多变。而相对于中低压交流配电网运行方式相对固定，一般配置电流速断及过流保护；中低压直流配电网运行方式复杂多变，供电方向可实时切换，为保证线路保护可靠性、选择性及速动性要求，需要配置线路光纤差动保护。

现有的线路光纤差动保护系统如图1所示，配电网按线路间隔配置独立的线路光纤差动保护，每回线路连接站点均配置1套线路光纤差动保护与对侧站点配合，保护装置通过站点之间配置的光纤通道采集对侧电流数据。对于三端T接线路，线路连接的3个站点均配置1套线路光纤差动保护与对侧2个站点配合，保护装置通过3个站点之间配置的两两连接的光纤通道采集对侧2个站点的电流数据。各变电站保护装置依据对侧电流数据与本侧站端电流数据计算线路差动电流作为保护动作判据，各站保护装置均具备独立的光纤差动电流计算与动作判据功能。

上述图1所示的方案，是参考高压交、直流电网的线路保护技术方案，由于高压电网线路连接方式相对简单、单回线路长度很大、基本不存在三端以上T接线路、站间光纤通信通道充足等特点，按线路间隔配置独立保护技术方案能满足电网独立性、可靠性要求，且线路保护设备造价增加相对总造价占比极小。而中低压配电网线路连接方式复杂多变、线路长度较短、常见三端及三端以上T接线路、站间光纤通信通道较少等特点，若采用图1(图中T1、T2、T3均为电流采集器，CB1、CB2、CB3均为断路开关)所示方案，对于多端T接的网络拓扑，线路保护设备及光纤通信通道数量多，例如图1中开关站需配置3个差动保护装置，开关站、降压换流站01以及换流站03三者之间需要3路光纤通道、因此整个线路中的保护设备以及光纤通信通道数量多，工程总造价高昂。

发明内容

本发明实施例提供一种集成式线路光纤差动保护系统，能降低中低压直流配电网中多端T接线路的光纤差动保护系统的工程造价。

本发明一实施例提供一种种集成式线路光纤差动保护系统，适用于中低压直流配电网，包括：

第一换流站子系统、第二换流站子系统、开关站子系统以及降压换流站子系统；

所述第一换流站子系统包括第一差动保护从机；所述第二换流站子系统包括第二差动保护从机；所述降压换流站子系统包括第三差动保护从机；所述开关站子系统包括差动保护主机；所述第一差动保护从机、第二差动保护从机以及所述第三差动保护从机均通过光纤与所述差动保护主机连接；

所述第一差动保护从机，所述第二差动保护从机和所述第三差动保护从机分别用于，采集对应子系统的电流信息并发送至所述差动保护主机；

所述差动保护主机用于接收第一换流站子系统、第二换流站子系统以及降压换流站子系统的电流信息，继而根据各子系统的电流信息对各子系统进行线路差动保护动作计算，并在计算结果符合预设的跳闸条件时，向对应的差动保护从机发送跳闸命令，以使差动保护从机在接收所述跳闸命令后控制对应的子系统执行跳闸动作。

进一步的，所述第一换流站子系统，还包括：第一换流装置、第一电流采集器和第一断路开关；所述第一电流采集器的第一端与第一换流装置连接，所述第一电流采集器的第二端与所述第一断路开关的第一端连接，所述第一电流采集器的第三端与所述第一差动保护从机连接；所述第一差动保护从机在接收调整命令后控制所述第一断路开关断开。

进一步的，所述第二换流站子系统，还包括：第二换流装置、第二电流采集器和第二断路开关；所述第二电流采集器的第一端与第二换流装置连接，所述第二电流采集器的第二端与所述第二断路开关的第一端连接，所述第二电流采集器的第三端与所述第二差动保护从机连接；所述第二差动保护从机在接收调整命令后控制所述第二断路开关断开。

进一步的，所述降压换流站子系统，还包括：第三换流装置、第三电流采集器和第三断路开关；所述第三电流采集器的第一端与第三换流装置连接，所述第三电流采集器的第二端与所述第三断路开关的第一端连接，所述第三电流采集器的第三端与所述第三差动保护从机连接；所述第三断路开关的第二端与所述第二断路开关的第二端连接；所述第三差动保护从机在接收调整命令后控制所述第三断路开关断开。

进一步的，所述开关站子系统，还包括第四断路开关、第五断路开关、第四电流采集器和第五电流采集器；所述第四断路开关的第一端与所述第一断路开关的第二端连接，所述第四断路开关的第二端与所述第四电流采集器的第一端连接；所述第四电流采集器的第二端与所述第五电流采集器的第一端连接，所述第四电流采集器的第三端与所述差动保护主机连接；所述第五电流采集器的第二端与所述第五断路开关的第一端连接，所述第五电流采集器的第三端与所述差动保护主机连接；所述第五断路开关的第二端与所述第二断路开关的第二端连接。

进一步的，所述开关站子系统，还包括第六电流采集器和第六断路开关；

所述第六电流采集器的第一端与所述第四电流采集器的第二端连接，所述第六电流采集器的第二端与所述第六断路开关的第一端连接，所述六电流采集器的第三端与所述差动保护主机连接。

进一步的，还包括第三换流站子系统；所述第三换流站子系统包括：第四换流装置、第四差动保护从机、第七电流采集器和第七断路开关；所述第七电流采集器的第一端与第四换流装置连接，所述第七电流采集器的第二端与所述第七断路开关的第一端连接，所述第七电流采集器的第三端与所述第四差动保护从机连接；所述第四差动保护从机通过光纤与所述差动保护主机连接；所述第七断路开关的第二端与所述第六断路开关的第二端连接；

所述第四差动保护从机，用于采集所述第三换流站子系统的电流信息并发送至所述差动保护主机，以使所述差动保护主机在接收所述第四差动保护从机发送的电流信息后，对所述第三换流站子系统进行线路差动保护计算并在计算结果符合预设的跳闸条件时，向所述第四差动保护从机发送跳闸命令；

所述第四差动保护从机，还用于在接收跳闸命令后控制所述第七断路开关断开。

进一步的，还包括第二降压换流站子系统；所述第二降压换流站子系统包括：第五换流装置、第五差动保护从机、第八电流采集器和第八断路开关；所述第八电流采集器的第一端与第五换流装置连接，所述第八电流采集器的第二端与所述第八断路开关的第一端连接，所述第八电流采集器的第三端与所述第五差动保护从机连接；所述第五差动保护从机通过光纤与所述差动保护主机连接；所述第八断路开关的第二端与所述第五断路开关的第二端连接；

所述第五差动保护从机，用于采集所述第二降压换流站子系统的电流信息并发送至所述差动保护主机，以使所述差动保护主机在接收所述第五差动保护从机发送的电流信息后，对所述第二降压换流站子系统进行线路差动保护计算并在计算结果符合预设的跳闸条件时，向所述第五差动保护从机发送跳闸命令；

所述第五差动保护从机，还用于在接收跳闸命令后控制所述第八断路开关断开。

通过实施本发明实施例具有如下有益效果:

本发明实施例提供了一种集成式线路光纤差动保护系统，该系统包括第一换流站子系统、第二换流站子系统、开关站子系统以及降压换流站子系统，在开关站子系统中设置了一个差动保护主机，在其余子系统中设置了差动保护从机，差动保护主机结构各差动保护从机的电流信息，然后在满座预设跳闸条件时，向各差动从机发送跳闸命令，以使各差动保护从机在接收所述跳闸命令后控制对应的子系统执行跳闸动作。相比于现有技术的方案，本发明在开关站中，不再配置多个差动保护装置，而是由一个差动保护主机来进行线路差动保护动作计算，而各子系统的差动保护装置，不再单独进行线路差动保护动作计算也不发送跳闸命令，只负责采集本子系统的电流和接收由差动保护主机发送的跳闸命令，然后执行跳闸动作。这样一方面开关站出的差动保护装置的数量减少了，另一方面连接各差动保护装置间的光纤数量减少了，从而降低了总体的工程造价。

附图说明

图1是现有技术中低压直流配电网的差动保护系统的系统架构图。

图2是本发明一实施例提供的集成式线路光纤差动保护系统的系统架构图。

图3是本发明另一实施例提供的集成式线路光纤差动保护系统的系统架构图。

图4是本发明又一实施例提供的集成式线路光纤差动保护系统的系统架构图。

附图标记说明：第一换流站子系统1、第一换流装置101、第一电流采集器102、第一断路开关103、第二换流站子系统2、第二换流装置201、第二电流采集器202、第二断路开关203、降压换流站子系统3、第三换流装置301、第三电流采集器302、第三断路开关303、开关站子系统4、第四断路开关401、第四电流采集器402、第五电流采集器403、

第五断路开关404、第六电流采集器405、第六断路开关406、第三换流站子系统5、第四换流装置501、第七电流采集器502、第七断路开关503、第二降压换流站子系统6、第五换流装置601、第八电流采集器602、第八断路开关603。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图2所示，是本发明一实施例提供的一种集成式线路光纤差动保护系统，适用于中低压直流配电网，包括：第一换流站子系统1、第二换流站子系统2、开关站子系统4以及降压换流站子系统3；

所述第一换流站子系统包括第一差动保护从机；所述第二换流站子系统包括第二差动保护从机；所述降压换流站子系统包括第三差动保护从机；所述开关站子系统包括差动保护主机；所述第一差动保护从机、第二差动保护从机以及所述第三差动保护从机均通过光纤与所述差动保护主机连接；需要说明的是差动保护主机与各差动保护从机之间通过光纤进行连接。

所述第一差动保护从机，所述第二差动保护从机和所述第三差动保护从机分别用于，采集对应子系统的电流信息并发送至所述差动保护主机；

所述差动保护主机用于接收第一换流站子系统、第二换流站子系统以及降压换流站子系统的电流信息，继而根据各子系统的电流信息对各子系统进行线路差动保护动作计算，并在计算结果符合预设的跳闸条件时，向对应的差动保护从机发送跳闸命令，以使差动保护从机在接收所述跳闸命令后控制对应的子系统执行跳闸动作。

在本发明这一实施例中将现有技术中的，低压直流配电网线路光纤差动保护配置方案调整为“差动保护主机+差动保护子机”模式，并对线路差动保护主机功能进行优化整合，其中差动保护主机负责采集和接收线路本侧及从机侧电流、进行线路差动保护动作计算与出口判据、发送线路本侧及从机侧跳闸命令等功能，差动保护子机仅负责采集线路本侧电流并发送至主机侧、接收主机侧跳闸命令并出口跳本侧断路器功能。优化后线路差动保护功能集成在线路差动保护主机中实现，差动保护从机仅保留数据采集及出口跳闸功能，保护子机取消复杂的光纤差动保护计算功能，装置功能大幅优化。而且开关站出的差动保护装置的数量减少了，另一方面连接各差动保护装置间的光纤数量减少了，从而降低了总体的工程造价。各子系统的内部结构以及各子系统间的连接方式，具体如下：

优选的，所述第一换流站子系统1，还包括：第一换流装置101、第一电流采集器102和第一断路开关103；所述第一电流采集器的第一端与第一换流装置连接，所述第一电流采集器的第二端与所述第一断路开关的第一端连接，所述第一电流采集器的第三端与所述第一差动保护从机连接；所述第一差动保护从机在接收调整命令后控制所述第一断路开关断开。

优选的，所述第二换流站子系统2，还包括：第二换流装置201、第二电流采集器202和第二断路开关203；所述第二电流采集器的第一端与第二换流装置连接，所述第二电流采集器的第二端与所述第二断路开关的第一端连接，所述第二电流采集器的第三端与所述第二差动保护从机连接；所述第二差动保护从机在接收调整命令后控制所述第二断路开关断开。

优选的，所述降压换流站子系统3，还包括：第三换流装置301、第三电流采集器302和第三断路开关303；所述第三电流采集器的第一端与第三换流装置连接，所述第三电流采集器的第二端与所述第三断路开关的第一端连接，所述第三电流采集器的第三端与所述第三差动保护从机连接；所述第三断路开关的第二端与所述第二断路开关的第二端连接；所述第三差动保护从机在接收调整命令后控制所述第三断路开关断开。

优选的，所述开关站子系统4，还包括第四断路开关401、第五断路开关403、第四电流采集器402和第五电流采集器404；所述第四断路开关的第一端与所述第一断路开关的第二端连接，所述第四断路开关的第二端与所述第四电流采集器的第一端连接；所述第四电流采集器的第二端与所述第五电流采集器的第一端连接，所述第四电流采集器的第三端与所述差动保护主机连接；所述第五电流采集器的第二端与所述第五断路开关的第一端连接，所述第五电流采集器的第三端与所述差动保护主机连接；所述第五断路开关的第二端与所述第二断路开关的第二端连接。

如图3所示，本发明另一实施例提供了另一集成式线路光纤差动保护系统，与图2所示的集成式线路光纤差动保护系统相比，这一实施例所提供的集成式线路光纤差动保护系统中的开光站子系统，还包括第六电流采集器405和第六断路开关406；所述第六电流采集器的第一端与所述第四电流采集器的第二端连接，所述第六电流采集器的第二端与所述第六断路开关的第一端连接，所述六电流采集器的第三端与所述差动保护主机连接。

且这一实施例的集成式线路光纤差动保护系统还包括：还包括第三换流站子系统5；所述第三换流站子系统包括：第四换流装置501、第四差动保护从机、第七电流采集器502和第七断路开关503；所述第七电流采集器的第一端与第四换流装置连接，所述第七电流采集器的第二端与所述第七断路开关的第一端连接，所述第七电流采集器的第三端与所述第四差动保护从机连接；所述第四差动保护从机通过光纤与所述差动保护主机连接；所述第七断路开关的第二端与所述第六断路开关的第二端连接；

所述第四差动保护从机，用于采集所述第三换流站子系统的电流信息并发送至所述差动保护主机，以使所述差动保护主机在接收所述第四差动保护从机发送的电流信息后，对所述第三换流站子系统进行线路差动保护计算并在计算结果符合预设的跳闸条件时，向所述第四差动保护从机发送跳闸命令；

所述第四差动保护从机，还用于在接收跳闸命令后控制所述第七断路开关断开。

在图3所示的集成式线路光纤差动保护系统的基础上，本发明另一实施例提供了另一集成式线路光纤差动保护系统，具体如图4所示，图4所示的集成式线路光纤差动保护系统，还包括第二降压换流站子系统6；所述第二降压换流站子系统6包括：第五换流装置601、第五差动保护从机、第八电流采集器602和第八断路开关603；所述第八电流采集器的第一端与第五换流装置连接，所述第八电流采集器的第二端与所述第八断路开关的第一端连接，所述第八电流采集器的第三端与所述第五差动保护从机连接；所述第五差动保护从机通过光纤与所述差动保护主机连接；所述第八断路开关的第二端与所述第五断路开关的第二端连接；

所述第五差动保护从机，用于采集所述第二降压换流站子系统的电流信息并发送至所述差动保护主机，以使所述差动保护主机在接收所述第五差动保护从机发送的电流信息后，对所述第二降压换流站子系统进行线路差动保护计算并在计算结果符合预设的跳闸条件时，向所述第五差动保护从机发送跳闸命令；

所述第五差动保护从机，还用于在接收跳闸命令后控制所述第八断路开关断开。

通过实施本发明实施例具有如下有益效果：

1)本发明实施例所提供的技术方案，在满足中低压直流配电网工程线路保护可靠性、选择性及速动性要求的基础上，优化线路保护配置方案与设备数量，大幅提高方案经济性，降低了工程造价。

2)对于三端及以上的T接线路，本发明实施例所提供的技术方案仅要求提供线路差动主机侧变电站与从机侧变电站的光纤通信通道，取消了常规方案要求提供线路各侧变电站间两两相连的光纤通信通道，减少站间光缆数量，降低工程造价。

3)本发明实施例所提供的技术方案适用于三端及以上T接线路，可解决传统线路光差保护不适用于四端以上T接线路的问题；且对于远期扩建的T接线路，仅需在扩建端配置1台线路差动保护子机，对其他变电站线路保护配置无需调整，提高了技术方案的适用性。

需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种集成式线路光纤差动保护系统，适用于中低压直流配电网，其特征在于，包括：第一换流站子系统、第二换流站子系统、开关站子系统以及降压换流站子系统；

所述第一换流站子系统包括第一差动保护从机；所述第二换流站子系统包括第二差动保护从机；所述降压换流站子系统包括第三差动保护从机；所述开关站子系统包括差动保护主机；所述第一差动保护从机、第二差动保护从机以及所述第三差动保护从机均通过光纤与所述差动保护主机连接；

所述第一差动保护从机，所述第二差动保护从机和所述第三差动保护从机分别用于，采集对应子系统的电流信息并发送至所述差动保护主机；

所述差动保护主机用于接收第一换流站子系统、第二换流站子系统以及降压换流站子系统的电流信息，继而根据各子系统的电流信息对各子系统进行线路差动保护动作计算，并在计算结果符合预设的跳闸条件时，向对应的差动保护从机发送跳闸命令，以使差动保护从机在接收所述跳闸命令后控制对应的子系统执行跳闸动作。

2.如权利要求1所述的集成式线路光纤差动保护系统，其特征在于，所述第一换流站子系统，还包括：第一换流装置、第一电流采集器和第一断路开关；所述第一电流采集器的第一端与第一换流装置连接，所述第一电流采集器的第二端与所述第一断路开关的第一端连接，所述第一电流采集器的第三端与所述第一差动保护从机连接；所述第一差动保护从机在接收调整命令后控制所述第一断路开关断开。

3.如权利要求2所述的集成式线路光纤差动保护系统，其特征在于，所述第二换流站子系统，还包括：第二换流装置、第二电流采集器和第二断路开关；所述第二电流采集器的第一端与第二换流装置连接，所述第二电流采集器的第二端与所述第二断路开关的第一端连接，所述第二电流采集器的第三端与所述第二差动保护从机连接；所述第二差动保护从机在接收调整命令后控制所述第二断路开关断开。

4.如权利要求3所述的集成式线路光纤差动保护系统，其特征在于，所述降压换流站子系统，还包括：第三换流装置、第三电流采集器和第三断路开关；所述第三电流采集器的第一端与第三换流装置连接，所述第三电流采集器的第二端与所述第三断路开关的第一端连接，所述第三电流采集器的第三端与所述第三差动保护从机连接；所述第三断路开关的第二端与所述第二断路开关的第二端连接；所述第三差动保护从机在接收调整命令后控制所述第三断路开关断开。

5.如权利要求4所述的集成式线路光纤差动保护系统，其特征在于，所述开关站子系统，还包括第四断路开关、第五断路开关、第四电流采集器和第五电流采集器；所述第四断路开关的第一端与所述第一断路开关的第二端连接，所述第四断路开关的第二端与所述第四电流采集器的第一端连接；所述第四电流采集器的第二端与所述第五电流采集器的第一端连接，所述第四电流采集器的第三端与所述差动保护主机连接；所述第五电流采集器的第二端与所述第五断路开关的第一端连接，所述第五电流采集器的第三端与所述差动保护主机连接；所述第五断路开关的第二端与所述第二断路开关的第二端连接。

6.如权利要求5所述的集成式线路光纤差动保护系统，其特征在于，所述开关站子系统，还包括第六电流采集器和第六断路开关；

所述第六电流采集器的第一端与所述第四电流采集器的第二端连接，所述第六电流采集器的第二端与所述第六断路开关的第一端连接，所述六电流采集器的第三端与所述差动保护主机连接。

7.如权利要求6所述的集成式线路光纤差动保护系统，其特征在于，还包括第三换流站子系统；所述第三换流站子系统包括：第四换流装置、第四差动保护从机、第七电流采集器和第七断路开关；所述第七电流采集器的第一端与第四换流装置连接，所述第七电流采集器的第二端与所述第七断路开关的第一端连接，所述第七电流采集器的第三端与所述第四差动保护从机连接；所述第四差动保护从机通过光纤与所述差动保护主机连接；所述第七断路开关的第二端与所述第六断路开关的第二端连接；

所述第四差动保护从机，用于采集所述第三换流站子系统的电流信息并发送至所述差动保护主机，以使所述差动保护主机在接收所述第四差动保护从机发送的电流信息后，对所述第三换流站子系统进行线路差动保护计算并在计算结果符合预设的跳闸条件时，向所述第四差动保护从机发送跳闸命令；

所述第四差动保护从机，还用于在接收跳闸命令后控制所述第七断路开关断开。

8.如权利要求7所述的集成式线路光纤差动保护系统，其特征在于，还包括第二降压换流站子系统；所述第二降压换流站子系统包括：第五换流装置、第五差动保护从机、第八电流采集器和第八断路开关；所述第八电流采集器的第一端与第五换流装置连接，所述第八电流采集器的第二端与所述第八断路开关的第一端连接，所述第八电流采集器的第三端与所述第五差动保护从机连接；所述第五差动保护从机通过光纤与所述差动保护主机连接；所述第八断路开关的第二端与所述第五断路开关的第二端连接；

所述第五差动保护从机，用于采集所述第二降压换流站子系统的电流信息并发送至所述差动保护主机，以使所述差动保护主机在接收所述第五差动保护从机发送的电流信息后，对所述第二降压换流站子系统进行线路差动保护计算并在计算结果符合预设的跳闸条件时，向所述第五差动保护从机发送跳闸命令；

所述第五差动保护从机，还用于在接收跳闸命令后控制所述第八断路开关断开。

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