CN114094551A - 一种基于智能多端口控制器的保护系统平滑接入方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于智能多端口控制器的保护系统平滑接入方法，包括：S1、分析并确定各牵引所保护系统正在运行的接口资源；S2、设计并安装智能多端口控制器，对接各牵引所保护系统对应接口；S3、预安装并调试各牵引所保护系统；S4、各牵引所保护系统连接人工协同控制端，进行通信测试和对钟操作，保证各保护系统通信、时间同步；S5、智能多端口控制器进行实时主动态势感知，当智能多端口控制器出现故障时，人工协同控制智能多端口控制器，投入、退出保护系统；S6、重复执行S4～S5，直到任务结束。本发明可用于所间保护系统整体投切，对保护系统进行健康监视，还可在牵引所保护系统升级改造时在线接入新保护系统，保障牵引供电系统安全、稳定。

Description

一种基于智能多端口控制器的保护系统平滑接入方法

技术领域

本发明属于牵引变电所继电保护领域，尤其是涉及一种基于智能多端口控制器的保护系统平滑接入方法。

背景技术

目前，牵引变电所间的保护系统的信息存在隔离的，信息不能快速交互导致牵引变电所只能做到各牵引变电所智能化，不利于保护系统故障判定协同、故障分析协同和远方备用等；现有的保护系统配置体系为本地多冗余方案，该种方案存在的问题是多重冗余投资大，回报周期长，且一旦发生保护系统自身故障后，保护系统只能跳闸等待抢修人员现场排查问题，不但耗费人力物力，而且在故障期间失去保护系统功能，存在极大的安全隐患；

根据工程实际需要，在牵引变电所综自保护系统运行6～8年后进入大修阶段，各保护装置元器件老化严重，导致保护系统脆弱、敏感。通过人工检修、排查很难发现潜在风险，因此，亟需一种基于智能多端口控制器的保护系统平滑接入方法，既能用于所间保护系统整体投切，也可以对保护系统进行健康监视，还可以在牵引所保护系统升级改造时在线接入新保护系统，保障牵引供电系统安全、稳定。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种基于智能多端口控制器的保护系统平滑接入方法，以解决各牵引变电所间信息隔离，导致出现故障时，人工检修排查费时费力，工序繁杂，存在较大隐患的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于智能多端口控制器的保护系统平滑接入方法，包括以下步骤：S1、分析并确定各牵引所保护系统正在运行的接口资源；

S2、根据已确定的接口资源，设计并安装智能多端口控制器，对接各牵引所保护系统对应的接口；

S3、预安装并调试各牵引所保护系统，未投入使用的各牵引所保护系统处于预投入状态；

S4、各牵引所保护系统通过通信网连接人工协同控制端，各牵引所保护系统均连接时间同步网，分别进行通信测试和对钟操作，保证各保护系统通信、时间同步；

S5、根据工况需求，智能多端口控制器进行实时主动态势感知，当智能多端口控制器出现故障时，人工协同控制智能多端口控制器，投入、退出保护系统；

S6、重复执行S4～S5，直到任务结束。

进一步的，步骤S1具体包括如下步骤：

S11、根据主接线图分析已投入使用的接口资源，按照功能分区一一列出；

S12、确定预留接口资源和可扩展接口资源中与功能分区相匹配的接口资源，得到各牵引所已投入、预留与可扩展接口的综合网表。

进一步的，步骤S2中，智能多端口控制器包括异构多处理平台、PHY模块、HUB模块和SFP模块，SFP模块的数量为n路，n路SFP模块均与HUB模块连接，HUB模块与PHY模块连接，PHY模块连接异构多处理平台；

步骤S2具体包括如下步骤：S21、智能多端口控制器对接牵引所内各保护系统的相应回路接口，对接完毕并进行接口测试；

S22、通过通信网和时间同步网对接外部牵引所。

进一步的，S3步骤包括以下步骤：

S31、以智能多端口控制器为中心节点，将牵引所内的各保护系统与智能多端口控制器进行对接；

S32、根据牵引所内直流屏电压等级，配置各保护系统的电源；

S33、对各保护系统中的保护装置分别进行更新，更新内容包括具有不同保护功能的保护主程序和参数文件；

S34、测试各保护系统的馈线保护、线路差动保护、变压器差动保护功能，确定保护功能完备且有效；

S35、测试完毕后，向智能多端口控制器发送预投入状态标志，调试完成。

进一步的，步骤S4具体包括以下步骤：

S41、制定各牵引所间通信规约；

S42、根据N组牵引所，各保护系统依次通过多端口控制器向本地保护系统和其他牵引所的保护系统发信并打时标；

S43、每次发信后，在约定时间t内等待回信，在t内收到回信后，比对收发信息是否满足规约，如果满足，则认为通信和时间保持同步；

在t内未收到回信，则认为通信异常，并报告错误信息。

进一步的，步骤S5中，智能多端口控制器进行实时主动态势感知具体包括以下步骤：

S51、智能多端口控制器实时获取本牵引所内各保护系统的态势信息，同时与各牵引所内的智能多端口控制器进行实时交互；

S52、判断各牵引所内保护系统的运行状态，并根据运行状态进行控制。

进一步的，判断运行状态具体包括以下类型：

第一种，当判定其中一组牵引所保护系统出现故障失效时，本牵引所智能多端口控制器迅速闭锁该保护系统，并判断是瞬时故障还是永久故障；如果是瞬时故障，将该保护系统再次投入使用，同时将故障数据及投切情况通过通信网报告至其他牵引所内的智能多端口控制器，各智能多端口控制器并通过检测程序自检；如果是永久故障，该保护系统退出运行，同时迅速发信至其他牵引所内的智能多端口控制器，请求调动远方牵引所保护系统接入本地备用，确保系统冗余性；

第二种，当已投入的牵引所保护系统达到使用年限，需要接入新保护系统时，人工协同控制智能多端口控制器准备并开放预留端口，通过预留端口将新保护系统接入智能多端口控制器，待新保护系统投入使用后，退出以达到使用年限的保护系统。

相对于现有技术，本发明所述的一种基于智能多端口控制器的保护系统平滑接入方法具有以下有益效果：

(1)本发明所述的一种基于智能多端口控制器的保护系统平滑接入方法通过在各牵引变电所增加智能多端口控制器，建立了牵引所内及牵引所间信息交互的高速中转站，解决了全线牵引变电所高速互联、共享数据的问题，同时，在故障或保护系统升级时，可不间断保护系统平滑接入，全线采用贯通式通信网后，各牵引所保护系统互为备用，均可就近通过智能多端口控制器定向平滑接入目标牵引所，提高了系统稳定性和可靠性，优化了设备利用率；

(2)本发明所述的一种基于智能多端口控制器的保护系统平滑接入方法智能多端口控制器具备态势感知能力，增强了保护系统对运行环境、设备动态以及牵引所整体安全风险的洞察能力，延伸了保护系统的能力，提升了保护系统的安全性，使得保护系统具有了精准识别、分析理解和超高速的处置响应能力，有利用于全线智能多端口控制器协同决策与行动。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的一种基于智能多端口控制器的保护系统平滑接入方法流程图；

图2为本发明实施例所述的智能多端口控制器示意图；

图3为本发明创造实施例所述的牵引所保护系统广域协同架构图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

请参阅图1所示，一种基于智能多端口控制器的保护系统平滑接入方法，包括以下步骤：S1、分析并确定各牵引所保护系统正在运行的接口资源；

S2、根据已确定的接口资源，设计并安装智能多端口控制器，对接各牵引所保护系统对应的接口；

S3、预安装并调试各牵引所保护系统，未投入使用的各牵引所保护系统处于预投入状态；

S4、各牵引所保护系统通过通信网连接人工协同控制端，各牵引所保护系统均连接时间同步网，分别进行通信测试和对钟操作，保证各保护系统通信、时间同步；

S5、根据工况需求，智能多端口控制器进行实时主动态势感知，当智能多端口控制器出现故障时，人工协同控制智能多端口控制器，投入或退出保护系统；

S6、重复执行S4～S5，直到任务结束。

步骤S1具体包括如下步骤：

S11、根据主接线图分析已投入使用的接口资源，按照电源回路、信号回路、电压回路、保护跳合闸回路以及电流回路等功能分区一一列出；

S12、确定预留接口资源和可扩展接口资源中与功能分区相匹配的接口资源，得到各牵引所已投入、预留与可扩展接口的综合网表；

对于电源回路，装置直流电源、监控主机交流电源回路，由交直流盘备用电源引入，与既有设备的电源回路保持相对独立；对于信号回路，先考虑运行期间接入保护判断所需的开关位置信号、开关本体端子备用的空余节点等；对于电压回路主要考虑由既有设备的电压小母线引入的接口，再分别按装置对应关系对照相应盘柜端子排；对于保护跳合闸回路参照保护功能接口整理即可；对于电流回路主要查询盘柜上的转接端子，综合对照串接关系即可。

步骤S2中，如图2所示，智能多端口控制器包括异构多处理平台、PHY模块、HUB模块和SFP模块，SFP模块的数量为n路，n的取值为1～n，n路SFP模块均与HUB模块连接，HUB模块与PHY模块连接，PHY模块连接异构多处理平台，以构成完整的数据链路；

步骤S2具体包括如下步骤：S21、智能多端口控制器对接牵引所内各保护系统的相应回路接口，对接完毕并进行接口测试；

S22、通过通信网和时间同步网对接外部牵引所。

S3步骤包括以下步骤：

S31、以智能多端口控制器为中心节点，将牵引所内的各保护系统与智能多端口控制器进行对接；

S32、根据牵引所内直流屏电压等级，配置各保护系统的电源；

S33、对各保护系统中的保护装置分别进行更新，更新内容包括具有不同保护功能的保护主程序和参数文件；

S34、测试各保护系统的馈线保护、线路差动保护、变压器差动保护功能，确定保护功能完备且有效；

S35、测试完毕后，向智能多端口控制器发送预投入状态标志，调试完成。

如图3所示，牵引所保护系统广域协同架构图中包括N个牵引所，每个牵引所均有主保护系统N1和备用保护系统N2，同时，还具有智能多端口控制器N，每个牵引所内的智能多端口控制器均包含M个端口，用于保护系统升级及广域协同备用等功能，其中每个牵引所内的智能多端口控制器的PN3～PNT端口均连接通信网、时间同步网，PNT端口～PNM端口为预留端口，具有极为丰富的可扩展性，人工协同控制端连接于通信网，可与各牵引所的智能多端口控制通信。步骤S4具体包括以下步骤：

S41、制定各牵引所间通信规约；

S42、根据N组牵引所，各保护系统依次通过多端口控制器向本地保护系统和其他牵引所的保护系统发信并打时标；

S43、每次发信后，在约定时间t内等待回信，在t内收到回信后，比对收发信息是否满足规约，如果满足，则认为通信和时间保持同步；

在t内未收到回信，则认为通信异常，并报告错误信息。

步骤S5中，智能多端口控制器进行实时主动态势感知具体包括以下步骤：

S51、智能多端口控制器实时获取本牵引所内各保护系统的态势信息，同时与各牵引所内的智能多端口控制器进行实时交互；

S52、判断各牵引所内保护系统的运行状态，并根据运行状态进行控制。

判断运行状态具体包括以下类型：

第一种，当判定其中一组牵引所保护系统出现故障失效时，本牵引所智能多端口控制器迅速闭锁该保护系统，并判断是瞬时故障还是永久故障；如果是瞬时故障，将该保护系统再次投入使用，同时将故障数据及投切情况通过通信网报告至其他牵引所内的智能多端口控制器，各智能多端口控制器并通过检测程序自检是否为共性问题，如果是共性问题，则闭锁该牵引所保护系统，如果不是，则记录自检结果；如果是永久故障，该保护系统退出运行，同时迅速发信至其他牵引所内的智能多端口控制器，请求调动远方牵引所保护系统接入本地备用，确保系统冗余性；

第二种，当已投入的牵引所保护系统达到使用年限，需要接入新保护系统时，人工协同控制智能多端口控制器准备并开放预留端口，通过预留端口将新保护系统接入智能多端口控制器，待新保护系统投入使用后，退出以达到使用年限的保护系统。

智能多端口控制器在进行实时主动态势感知包括：A.对全线所有牵引所保护系统的状态量进行采集、发送、接收、记录；B.牵引所保护系统的故障识别、诊断及可靠性分析；C.根据判别结果，结合时间同步网时间数据决策投入或退出牵引所保护系统；

智能多端口控制器在进行实时主动态势感知时，对全线所有牵引所保护系统的状态量进行采集、发送、接收、记录的实现方式是全线所有牵引所的智能多端口控制器同步共享相同时刻的牵引所保护系统的状态量(包括电压量、电流量、功率量、温度、湿度、绝缘耐压值、过渡电阻值、总运行时间等参数)，且不允许篡改，智能多端口控制器运行在主动态势感知工况时具有二级权限，人工协同控制具有一级权限，人工协同控制优先级高于智能多端口控制器进行主动态势感知，人工协同控制可根据系统实际运行需求向智能多端口控制器发送控制任务，定向控制多端口控制器，以进行人工协同控制牵引所保护系统的平滑接入，可提升系统的功能完备性、安全性和可靠性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于智能多端口控制器的保护系统平滑接入方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、分析并确定各牵引所保护系统正在运行的接口资源；

S2、根据已确定的接口资源，设计并安装智能多端口控制器，对接各牵引所保护系统对应的接口；

S3、预安装并调试各牵引所保护系统，未投入使用的各牵引所保护系统处于预投入状态；

S4、各牵引所保护系统通过通信网连接人工协同控制端，各牵引所保护系统均连接时间同步网，分别进行通信测试和对钟操作，保证各保护系统通信、时间同步；

S5、根据工况需求，智能多端口控制器进行实时主动态势感知，当智能多端口控制器出现故障时，人工协同控制智能多端口控制器，投入、退出保护系统；

S6、重复执行S4～S5，直到任务结束。

2.根据权利要求1所述的一种基于智能多端口控制器的保护系统平滑接入方法，其特征在于：步骤S1具体包括如下步骤：

S11、根据主接线图分析已投入使用的接口资源，按照功能分区一一列出；

S12、确定预留接口资源和可扩展接口资源中与功能分区相匹配的接口资源，得到各牵引所已投入、预留与可扩展接口的综合网表。

3.根据权利要求2所述的一种基于智能多端口控制器的保护系统平滑接入方法，其特征在于：步骤S2中，智能多端口控制器包括异构多处理平台、PHY模块、HUB模块和SFP模块，SFP模块的数量为n路，n路SFP模块均与HUB模块连接，HUB模块与PHY模块连接，PHY模块连接异构多处理平台；

步骤S2具体包括如下步骤：S21、智能多端口控制器对接牵引所内各保护系统的相应回路接口，对接完毕并进行接口测试；

S22、通过通信网和时间同步网对接外部牵引所。

4.根据权利要求3所述的一种基于智能多端口控制器的保护系统平滑接入方法，其特征在于：S3步骤包括以下步骤：

S31、以智能多端口控制器为中心节点，将牵引所内的各保护系统与智能多端口控制器进行对接；

S32、根据牵引所内直流屏电压等级，配置各保护系统的电源；

S33、对各保护系统中的保护装置分别进行更新，更新内容包括具有不同保护功能的保护主程序和参数文件；

S34、测试各保护系统的馈线保护、线路差动保护、变压器差动保护功能，确定保护功能完备且有效；

S35、测试完毕后，向智能多端口控制器发送预投入状态标志，调试完成。

5.根据权利要求4所述的一种基于智能多端口控制器的保护系统平滑接入方法，其特征在于：步骤S4具体包括以下步骤：

S41、制定各牵引所间通信规约；

S42、根据N组牵引所，各保护系统依次通过多端口控制器向本地保护系统和其他牵引所的保护系统发信并打时标；

S43、每次发信后，在约定时间t内等待回信，在t内收到回信后，比对收发信息是否满足规约，如果满足，则认为通信和时间保持同步；

在t内未收到回信，则认为通信异常，并报告错误信息。

6.根据权利要求5所述的一种基于智能多端口控制器的保护系统平滑接入方法，其特征在于：步骤S5中，智能多端口控制器进行实时主动态势感知具体包括以下步骤：

S51、智能多端口控制器实时获取本牵引所内各保护系统的态势信息，同时与各牵引所内的智能多端口控制器进行实时交互；

S52、判断各牵引所内保护系统的运行状态，并根据运行状态进行控制。

7.根据权利要求6所述的一种基于智能多端口控制器的保护系统平滑接入方法，其特征在于：判断运行状态具体包括以下类型：

第一种，当判定其中一组牵引所保护系统出现故障失效时，本牵引所智能多端口控制器迅速闭锁该保护系统，并判断是瞬时故障还是永久故障；如果是瞬时故障，将该保护系统再次投入使用，同时将故障数据及投切情况通过通信网报告至其他牵引所内的智能多端口控制器，各智能多端口控制器并通过检测程序自检；如果是永久故障，该保护系统退出运行，同时迅速发信至其他牵引所内的智能多端口控制器，请求调动远方牵引所保护系统接入本地备用，确保系统冗余性；

第二种，当已投入的牵引所保护系统达到使用年限，需要接入新保护系统时，人工协同控制智能多端口控制器准备并开放预留端口，通过预留端口将新保护系统接入智能多端口控制器，待新保护系统投入使用后，退出以达到使用年限的保护系统。

Images