CN112398099A - 基于低延时无线通信的分层广域系统及装置 - Google Patents

基于低延时无线通信的分层广域系统及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于低延时无线通信的分层广域系统及装置，包括逻辑执行子站、广域逻辑主站和低延时无线通讯通道，逻辑执行子站与所述广域逻辑主站间隔布置，并相对独立；低延时无线通讯通道，连通所述广域逻辑主站和所述逻辑执行子站，而使所述广域逻辑主站和所述逻辑执行子站之间进行信号输送；所述低延时无线通讯通道区分所述广域逻辑主站和所述逻辑执行子站中的信号，并进行点对点输送，打破了站点及输电线路的拓扑结构，更加高效的执行相应的信息，降低电网广域保护系统的故障率。

Description

基于低延时无线通信的分层广域系统及装置
技术领域
本发明涉及分层广域系统的技术领域，特别涉及一种基于低延时无线通信的分层广域系统及装置。
背景技术
现有的电网广域保护系统,包括区域主站单元、广域控制中心和隔离控制单元；所述区域主站单元包括区域控制中心、区域通信网络和采集器,所述采集器用于获取区域主站内的电网设备状态及控制参数,所述区域通信网络与各采集器相连接,并与所述区域控制中心相连接,用于将所述采集器获取的信息实时传输至所述区域控制中心。所述区域控制中心与广域控制中心通信连接，所述连接通道为光纤。其动作时间范围在100ms～100s之间。
其中，现有的技术方案需考虑通道的传输的方向，且通信通道及站点的拓扑关系到信息传输的可靠安全性，当电网的结构或通道发生变化时传输的时间及通道可能发生很大的变化甚至中断，有可能造成多个站点通信的中断，使全站失去保护，导致电网广域保护系统的故障率较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于低延时无线通信的分层广域系统及评估装置，解决现有技术中电网广域保护系统的故障率较高的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
根据本发明的一个方面，本发明提供一种基于低延时无线通信的分层广域系统，包括：广域逻辑主站；逻辑执行子站，与所述广域逻辑主站间隔布置，并相对独立；低延时无线通讯通道，连通所述广域逻辑主站和所述逻辑执行子站，而使所述广域逻辑主站和所述逻辑执行子站之间进行信号输送；所述低延时无线通讯通道区分所述广域逻辑主站和所述逻辑执行子站中的信号，并进行点对点输送。
可选的，还包括站内元件和输电线路；所述广域保护主站与所述逻辑执行子站分层管理，区分所述站内元件保护与所述输电线路保护，所述站内元件保护数据由所述逻辑执行子站进行采集分析判断并出口。
可选的，所述逻辑执行子站具有多个，均与所述广域逻辑主站信号连接；所述广域逻辑主站包括:
广域保护逻辑处理单元，接收、处理、判断所述逻辑执行子站发来的信息；
主站综合信息处理单元，连接所述广域保护逻辑处理单元，并判断所接收的信息是来自于其中一个执行子站，并将信息分配至不同的广域保护逻辑处理单元；
执行信息处理单元，连接所述主站综合信息处理单元，并对接收来自广域保护逻辑主站的执行信息、所述逻辑执行子站之间的执行信息发送至相应的所述逻辑执行子站；
信息存储单元，连接所述执行信息处理单元，并存储接收及发送的数据。
可选的，广域保护逻辑处理单元对不同的信息进行分层处理，并统一判断及出口。
可选的，所述基于低延时无线通信的分层广域系统还包括无线通讯基站，所述广域逻辑主站还包括无线通讯处理单元，该无线通讯处理单元与所述无线通讯基站进行信息交互。
可选的，所述逻辑执行子站包括：
逻辑处理及执行单元，接收采集所述站内元件的信息，进行分析处理与判断；
执行子单元，连接所述逻辑处理及执行单元，并将所述逻辑处理及执行单元的命名，发送至相应跳闸断路器；
采集单元，连接所述执行子单元，并接收所述站内元件发送的电气量与开关量数字信号，并发送至所述逻辑处理及执行单元；
站内通讯单元，连接所述采集单元，并处理所述逻辑处理及执行单元、采集单元、执行单元之间的信息交互。
可选的，所述基于低延时无线通信的分层广域系统还包括无线通讯基站，所述逻辑执行子站还包括：
无线通讯处理单元，与所述无线通讯基站进行信息交互；
光电互感器，连接所述无线通讯处理单元，并把采集的二次模拟量转换至数字量的电流、电压；
信息存储单元，连接所述光电互感器，并存储接收及发送的数据。
可选的，所述低延时无线通讯通道为5G通讯通道，通道延时为1ms以下。
根据本公开的一方面，提供了一种装置，包括上述的基于低延时无线通信的分层广域系统。
由上述技术方案可知，本发明实施例至少具有如下优点和积极效果：
在本发明的一些实施例所提供的技术方案中，逻辑执行子站与所述广域逻辑主站间隔布置，并相对独立；低延时无线通讯通道，连通所述广域逻辑主站和所述逻辑执行子站，而使所述广域逻辑主站和所述逻辑执行子站之间进行信号输送；所述低延时无线通讯通道区分所述广域逻辑主站和所述逻辑执行子站中的信号，并进行点对点输送，打破了站点及输电线路的拓扑结构，更加高效的执行相应的信息，降低电网广域保护系统的故障率。
附图说明
图1是根据一示例性实施例示出的一种基于低延时无线通信的分层广域系统的示意图。
图2是根据一示例性实施例示出的站内保护及输电线路保护逻辑图。
图3是根据一示例性实施例示出的广域保护主站与执行子站、输电线路的关系图。
图4是根据一示例性实施例示出的逻辑处理及执行单元的重合闸逻辑图。
具体实施方式
体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。
现有的电网广域保护系统,包括区域主站单元、广域控制中心和隔离控制单元；所述区域主站单元包括区域控制中心、区域通信网络和采集器,所述采集器用于获取区域主站内的电网设备状态及控制参数,所述区域通信网络与各采集器相连接,并与所述区域控制中心相连接,用于将所述采集器获取的信息实时传输至所述区域控制中心。所述区域控制中心与广域控制中心通信连接，所述连接通道为光纤。其动作时间范围在100ms～100s之间。
其中，现有的技术方案需考虑通道的传输的方向，且通信通道及站点的拓扑关系到信息传输的可靠安全性，当电网的结构或通道发生变化时传输的时间及通道可能发生很大的变化甚至中断，有可能造成多个站点通信的中断，使全站失去保护，导致电网广域保护系统的故障率较高。
根据本公开的一个实施例，提供了一种基于低延时无线通信的分层广域系统，如图1至图4所示，该基于低延时无线通信的分层广域系统100,包括广域逻辑主站1、逻辑执行子站2和低延时无线通讯通道3，逻辑执行子站2与所述广域逻辑主站1间隔布置，并相对独立，低延时无线通讯通道3连通所述广域逻辑主站1和所述逻辑执行子站2，而使所述广域逻辑主站1和所述逻辑执行子站2之间进行信号输送；所述低延时无线通讯通道3区分所述广域逻辑主站1和所述逻辑执行子站2中的信号，并进行点对点输送，打破了站点及输电线路的拓扑结构，更加高效的执行相应的信息，降低电网广域保护系统的故障率。
如图1至图4所示，基于低延时无线通信的分层广域系统100还包括站内元件和输电线路；所述广域保护主站1与所述逻辑执行子站2分层管理，区分所述站内元件保护与所述输电线路保护，所述站内元件保护数据由所述逻辑执行子站进行采集分析判断并出口，以无线通讯通道3作为通讯通道，并对保护元件区分站内元件及输电线路保护，对通道信息区分广域逻辑主站1的信息与逻辑执行子站2的信息，进行点对点传输，打破了站点及输电线路的拓扑结构，更加高效的执行相应的信息。
采用无线通讯技术可以打破现有的以架空线路作为光纤通道的拓扑结构，不受站点分布与距离的影响。采用多基站协同转发，减少因基站故障导致通讯中断。所述广域保护主站1与所述逻辑执行子站2分层管理，区分站内元件保护与输电线路保护，站内元件保护数据由执行站逻辑处理及处理单元进行采集分析判断并出口。这样可以减少通道的数据流，也提高了保护速度，防止因通道问题而失去站内保护。输电线路保护数据由所述逻辑执行子站2采集数据，通过无线传输至所述广域保护主站1进行分析判断出口至所述逻辑执行子站2，所述逻辑执行子站2经过本地判据然后出口跳闸。
具体的，如站内保护的失灵远跳等信息通过所述通道传至对侧站点后，经对侧站点就地判据出口，而不需经过广域逻辑主站1进行判断，利于故障快速切除。
如图1至图4所示，所述逻辑执行子站2具有多个，均与所述广域逻辑主站1信号连接；所述广域逻辑主站1包括广域保护逻辑处理单元、主站综合信息处理单元、执行信息处理单元、信息存储单元。
广域保护逻辑处理单元接收、处理、判断所述逻辑执行子站发来的信息；主站综合信息处理单元连接所述广域保护逻辑处理单元，并判断所接收的信息是来自于其中一个执行子站，并将信息分配至不同的广域保护逻辑处理单元；执行信息处理单元连接所述主站综合信息处理单元，并对接收来自广域保护逻辑主站的执行信息、所述逻辑执行子站之间的执行信息发送至相应的所述逻辑执行子站；信息存储单元连接所述执行信息处理单元，并存储接收及发送的数。
其中，广域保护逻辑处理单元对不同的信息进行分层处理，并统一判断及出口，这样可以减少通道的数据流，也提高了保护速度，防止因通道问题而失去站内保护。
所述基于低延时无线通信的分层广域系统100还包括无线通讯基站，所述广域逻辑主站1还包括无线通讯处理单元，该无线通讯处理单元与所述无线通讯基站进行信息交互，以便于信息的判断和输送。
如图1至图4所示，所述逻辑执行子站2包括逻辑处理及执行单元、执行子单元、采集单元、站内通讯单元。
逻辑处理及执行单元接收采集所述站内元件的信息，进行分析处理与判断；执行子单元连接所述逻辑处理及执行单元，并将所述逻辑处理及执行单元的命名，发送至相应跳闸断路器；采集单元，连接所述执行子单元，并接收所述站内元件发送的电气量与开关量数字信号，并发送至所述逻辑处理及执行单元；站内通讯单元，连接所述采集单元，并处理所述逻辑处理及执行单元、采集单元、执行单元之间的信息交互。
另外，所述基于低延时无线通信的分层广域系统还包括无线通讯基站，所述逻辑执行子站还包括无线通讯处理单元、光电互感器和信息存储单元。
无线通讯处理单元与所述无线通讯基站进行信息交互；光电互感器连接所述无线通讯处理单元，并把采集的二次模拟量转换至数字量的电流、电压；信息存储单元连接所述光电互感器，并存储接收及发送的数据。
如图1至图4所示，其中，站内元件发生故障时时，逻辑处理及执行单元根据接收的采集单元判为站内元件故障，进入站内元件保护处理流程，根据所属的保护逻辑，对采集的电气及开关量信息进行分析比较，是否达到动作门槛，然后出口跳闸；并告知对应开关保护逻辑有失灵及启动重合闸开入，开关保护进行就地判据是否要失灵出口，如有开关失灵远跳信息，逻辑处理及执行单元将跳闸命令发至广域逻辑主站执行信息处理单元，直接转发至对侧执行子站。对侧执行子站收到远跳信息后，根据具体情况是否需要就地判据后出口跳闸。如果站内元件启动，未到达动作门槛，则退出逻辑出口命令，等待下次启动条件动作。
还有的是，当输电线路发生故障时，逻辑处理及执行单元根据接收的采集单元判为输电线路故障，进入输电线路保护处理流程。输电线路逻辑包括两部分，主保护与后备保护。后备保护在逻辑处理及执行单元判断直接出口。而主保护逻辑由广域逻辑主站完成，执行子站只负责将采集单元采集的数据，进行预处理后，将故障线路的编号、故障电流电压量、开关量、允许或闭锁命令等信息发送至主站综合信息处理单元，主站综合信息处理单元进行识别后发至广域保护逻辑处理单元，主站综合信息处理单元根据对侧站发送的信息进行比较，判断为是否为区内故障，如果为区内故障，便将出口命令分别发至两个执行子站，执行子站再根据本地判据对比后，确认执行出口跳闸，切除线路故障。如果判为区外故障或者非故障状态，则不进入出口命令。
逻辑处理及执行单元具有重合闸逻辑，该重合闸逻辑仅设置在断路器保护逻辑内，当开关相应的间隔发生跳闸后，站内间隔逻辑发送启动失灵及重合闸至开关保护逻辑单元。如果该开关是非线路间隔，则禁止重合闸，开关逻辑跟跳相关间隔。如果该间隔是线路间隔，则开关保护根据实际运行线路重合闸模式，是否出口重合闸命令。
另外，广域逻辑主站1可以安装在某一所述逻辑执行子站2中，也可以独立安装在非变电站区域。由于本方案采样的是低延时无线通讯，无论实际执行子站如何分布，输电线路如何连接，都可以按图1拓扑图连接，对所有的执行子站的站内元件和所有输电线路进行保护。
所述低延时无线通讯通道3为5G通讯通道，通道延时为1ms以下。站内信号的采集及命令执行均采用的是光信号传输。为了区别不同间隔采集的信号，及执行的命令，执行子站的采集单元与执行单元，均采用物理独立的模块设计，不同模块对应不同的间隔，以方便识别不同间隔的的信号，提高逻辑判定的稳定性。
本发明的另一方面，一种装置包括上述的基于低延时无线通信的分层广域系统100，并执行相关逻辑。
由上述技术方案可知，本发明实施例至少具有如下优点和积极效果：
在本发明的一些实施例所提供的技术方案中，逻辑执行子站2与所述广域逻辑主站1间隔布置，并相对独立；低延时无线通讯通道3连通所述广域逻辑主站1和所述逻辑执行子站2，而使所述广域逻辑主站1和所述逻辑执行子站2之间进行信号输送；所述低延时无线通讯通道3区分所述广域逻辑主站1和所述逻辑执行子站2中的信号，并进行点对点输送，打破了站点及输电线路的拓扑结构，更加高效的执行相应的信息，降低电网广域保护系统的故障率。
此外，上述附图仅是根据本发明示例性实施例的方法所包括的处理的示意性说明，而不是限制目的。易于理解，上述附图所示的处理并不表明或限制这些处理的时间顺序。另外，也易于理解，这些处理可以是例如在多个模块中同步或异步执行的。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围执行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限。

Claims (9)

1.一种基于低延时无线通信的分层广域系统，其特征在于，包括：
广域逻辑主站；
逻辑执行子站，与所述广域逻辑主站间隔布置，并相对独立；
低延时无线通讯通道，连通所述广域逻辑主站和所述逻辑执行子站，而使所述广域逻辑主站和所述逻辑执行子站之间进行信号输送；所述低延时无线通讯通道区分所述广域逻辑主站和所述逻辑执行子站中的信号，并进行点对点输送。
2.如权利要求1所述的基于低延时无线通信的分层广域系统，其特征在于，还包括站内元件和输电线路；所述广域保护主站与所述逻辑执行子站分层管理，区分所述站内元件保护与所述输电线路保护，所述站内元件保护数据由所述逻辑执行子站进行采集分析判断并出口。
3.如权利要求1所述的基于低延时无线通信的分层广域系统，其特征在于，所述逻辑执行子站具有多个，均与所述广域逻辑主站信号连接；所述广域逻辑主站包括:
广域保护逻辑处理单元，接收、处理、判断所述逻辑执行子站发来的信息；
主站综合信息处理单元，连接所述广域保护逻辑处理单元，并判断所接收的信息是来自于其中一个执行子站，并将信息分配至不同的广域保护逻辑处理单元；
执行信息处理单元，连接所述主站综合信息处理单元，并对接收来自广域保护逻辑主站的执行信息、所述逻辑执行子站之间的执行信息发送至相应的所述逻辑执行子站；
信息存储单元，连接所述执行信息处理单元，并存储接收及发送的数据。
4.如权利要求3所述的基于低延时无线通信的分层广域系统，其特征在于，广域保护逻辑处理单元对不同的信息进行分层处理，并统一判断及出口。
5.如权利要求3所述的基于低延时无线通信的分层广域系统，其特征在于，所述基于低延时无线通信的分层广域系统还包括无线通讯基站，所述广域逻辑主站还包括无线通讯处理单元，该无线通讯处理单元与所述无线通讯基站进行信息交互。
6.如权利要求2所述的基于低延时无线通信的分层广域系统，其特征在于，所述逻辑执行子站包括：
逻辑处理及执行单元，接收采集所述站内元件的信息，进行分析处理与判断；
执行子单元，连接所述逻辑处理及执行单元，并将所述逻辑处理及执行单元的命名，发送至相应跳闸断路器；
采集单元，连接所述执行子单元，并接收所述站内元件发送的电气量与开关量数字信号，并发送至所述逻辑处理及执行单元；
站内通讯单元，连接所述采集单元，并处理所述逻辑处理及执行单元、采集单元、执行单元之间的信息交互。
7.如权利要求6所述的基于低延时无线通信的分层广域系统，其特征在于，所述基于低延时无线通信的分层广域系统还包括无线通讯基站，所述逻辑执行子站还包括：
无线通讯处理单元，与所述无线通讯基站进行信息交互；
光电互感器，连接所述无线通讯处理单元，并把采集的二次模拟量转换至数字量的电流、电压；
信息存储单元，连接所述光电互感器，并存储接收及发送的数据。
8.如权利要求1所述的基于低延时无线通信的分层广域系统，其特征在于，所述低延时无线通讯通道为5G通讯通道，通道延时为1ms以下。
9.一种装置，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的基于低延时无线通信的分层广域系统。
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陈国炎 等: "广域继电保护分层系统结构的网络拓扑设计", 《电力系统保护与控制》 *

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