CN1885662A - 一种基于距离算法的集成保护系统 - Google Patents

Abstract

一种基于距离算法的集成保护系统，它是由接口单元、冗余的基于距离算法的集成保护单元、光纤网络通信单元三大部分组成。安装在各变电站的集成继电器单元，通过CT和PT与各输电线路相连，同时也连接于相邻变电站和中央保护控制单元进行通信的变电站通信网络。若故障发生在I段范围内，保护会瞬时跳闸，当检测到是II段保护范围的故障时，继电器会与远端相关的继电器进行通信，以确定是否继续动作或返回。本发明的优点和效益是：集成保护均能对连接于变电站的每条线路段实施保护；方向判别、故障相判别与相应的距离算法等都融于具有多个距离保护定值的集成继电器单元中，可以覆盖整个保护线路；从多个变电站多个输电线路所获得的信息。

Description

一种基于距离算法的集成保护系统

技术领域

本发明涉及一种电力保护系统，更具体地说是涉及一种输电线路继电保护系统，属于电力输送保护技术领域。

背景技术

随着现代技术的进步，电力系统保护装置技术从机电式、晶体管式、集成电路式发展到了微处理机式。目前，在电力系统保护领域里，以微处理器为基础的数字式继电器已逐步取代传统继电器。上个世纪六十年代后期，美国洛克菲勒引入了一种基于中央计算机系统的集中式变电站保护系统。这种保护方案提供了一个理想的环境来进行全面的集成保护，保护装置不仅监视电厂(站)的独立装置，而且监视整个网络。但迄今为止，这个想法尚未投人实用，之所以如此，是因为过去一段时间来，计算机硬件、软件以及通信技术尚不支持这样的想法。

随着计算机继电保护的应用和发展，对于输电线路、变压器和发电机等，为了达到一定程度的集中保护，已经有越来越多的保护功能被集于一个保护设备中。例如，微机线路保护可以将距离或电流等具有不同功能的保护集成作为主保护，也可将方向保护以及过电流保护等集成作为后备保护。然而这些保护都是基于独立电设备而安装，并且基于工频信号的各种保护原理仍然发挥着主导作用。

发明内容：

本发明的目的为了补充现有技术，丰富继电保护领域的发展，而提出一种基于距离保护技术的集成保护系统。它是由接口单元、基于距离算法的冗余集成保护单元、光纤网络通信单元三大部分组成。不同类型的传感器通过接口单元(1...n)连接于各种设备，将模拟和数字信号转换成光信号，通过大容量光纤网络送至集成保护单元，同时可通过循环控制接收和发送控制信号。集成保护装置安装在变电站，对连接于变电站的每条线路都能起到保护作用，各变电站集成保护装置可通过大容量光纤网络进行通信；光纤通信网络不仅与接口单元、集成继电器单元相连，而且也连接到通信网关(多路通信)、人机对话接口和全球卫星定位系统GPS时钟等，使用标准的网络通讯协议将使不同厂商生产的IEDs易于与系统接轨。

基于距离算法的集成保护装置是将变电站内多个有源保护设备集成在一个保护继电器中，形成集中式继电保护系统，以测量保护网络中所有输电线路故障阻抗为基础，由故障方向检测单元、选相元件、距离算法计算单元、决策单元以及一个多信道的通信单元组成。该集成保护装置通过CT和PT与各输电线路相连，同时也连接于与相邻变电站和中央保护控制单元进行通信的变电站通信网络；该装置的相应动作取决于故障位置是否在设定的范围内，并发送故障信息给远端的继电器以便于实现纵联跳闸。基于上述系统，集成保护均能对连接于变电站的每条线路段实施保护；方向判别、选相和相应的距离算法等都融于具有多个距离保护定值的继电器装置中，以期覆盖整个保护线路。

本发明是通过如下技术方案实现的，其步骤是：

(1)当故障发生在与变电站连接的任一条线路上时，继电器将会首先确定故障方向，接着确定其故障相；

(2)具有相关定值的距离算法将用于故障线路/相以确定故障位置；

(3)如果检测到I段保护范围故障时，继电器会瞬时跳闸，当检测到是II段保护范围内的故障时，继电器会与远端相关的继电器进行通信，以确定是否继续动作或者返回。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和效益：

集成保护均能对连接于变电站的每条线路段实施保护；方向判别、故障相判别与相应的距离算法等都融于具有多个距离保护定值的集成继电器单元中，可以覆盖整个保护线路；从多个变电站多个输电线路所获得的信息，可以用于推导新的保护原理和方案，相对于现有的基于单独电设备的独立保护技术，具有明显的优势，在电力系统具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明完整的集成保护系统的构架；

图2为本发明验证此保护技术的典型电力系统；

图3为本发明继电器的结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述。

如图1所示，集成保护系统主要由以下部分构成：

(1)接口单元——这是一个测量控制单元，通过不同类型的传感器连接于各个设备，比如传统的CT和PT，光混合互感器。将模拟和数字信号转换成光信号，通过大容量的光纤网络送至基于距离算法的集成保护单元和冗余的集成网络保护单元；

(2)光纤网络，这个通信网络不仅与接口单元和继电器相连，而且也连接到其他一些设备，比如通信网关，人机对话接口和全球卫星定位系统GPS时钟等.使用标准的网络通讯协议将使不同厂商生产的IEDs易于与系统接轨；

(3)冗余的集成网络保护单元，继电保护装置通过网络接受到来自变电站各地的测量信息和通过通讯网关传送的来自于各相关变电站的信息。装置随即进行计算、分析和判断，以确定在该变电站内或者与其相连的线路是否有故障发生。若检测到有故障出现，该继电装置将会发出指令，跳开相关的断路器。

如图2所示，给出一个验证此保护技术的典型电力系统。

集中式距离继电器(IDR)安装在每个变电站的母线端上，并通过PT和CT与一次电力系统相连接，PT连接在母线端，而CT则安装在与母线相连的各出线上。集成保护集多个设定距离算法为一体，融于继电器中，以实施对连接于母线端的各线路的保护。这些设备包括对应于每条线路的I，II和III段保护。

当系统中发生故障时，如图2中所示的线路I段的F1处发生故障，与故障位置接近的继电器IDR1和IDR2通过距离算法就会检测到该故障信息；接着各继电器会确定故障方向、区域范围和故障相；如果故障在I段保护范围内，两个继电器会瞬时跳闸；而对于超出I段保护范围且在II段保护范围内的故障，比如说IDR1，继电器会等待由故障线路继电器IDR2发出的纵联跳闸命令。

如图3所示，为本发明的继电器结构示意图，分别由故障方向检测单元、选相元件、距离算法计算单元和决策单元组成，还包括一个多路通信单元。

多路通信单元发送和接收来自连接于线路的各IDR的信号，只有“开”和“关”两种信号，用于描述跳闸命令。

一旦继电器检测到故障信息，首先确定故障方向或线路，接着选取故障相和计算距离保护范围，都在进入跳闸决策单元之前进行。这个决策单元将会决定是否瞬时跳开故障线路(对于I段故障)还是继续等待来自对端的IDR发出的纵联跳闸命令。

本发明应用于电力系统输电线路，将集成保护系统中的监测单元、继电器算法单元和通信单元会有独立的硬件单元，通过大容量光纤网络连接。

为了举例说明本发明的实现，描述了上述具体实例。应该明白，本发明的其他变化和修改对本领域技术人员是显而易见的，本发明并不局限于所描述的具体实施方式。因此，在本发明所公开内容的真正实质和基本原则范围内的任何/所有修改、变化或等效变换，都属于本发明的权利要求保护范围。

Claims (3)

1.一种基于距离算法的集成保护系统，其特征在于：它是由接口单元、冗余的基于距离算法的集成保护单元、光纤网络通信单元三大部分组成；不同类型的传感器通过接口单元(1...n)连接于各种设备，将模拟和数字信号转换成光信号，通过大容量光纤网络送至集成保护单元，同时接口单元可通过循环控制接收和发送控制信号；集成保护装置安装在变电站，对连接于变电站的每条线路都能起到保护作用，各变电站集成保护装置可通过大容量光纤网络进行通信；光纤通信网络不仅与接口单元、集成继电器单元相连，而且也连接到通信网关(多路通信)、人机对话接口和全球卫星定位系统GPS时钟等，使用标准的网络通讯协议将使不同厂商生产的IEDs(智能设备)易于与系统接轨。

2.根据权利要求1所述的基于距离算法的集成保护系统，其特征在于：集成保护装置是将变电站内多个有源保护设备集成在一个保护继电器中，形成集中式继电保护系统，以测量保护网络中所有输电线路故障阻抗为基础，由故障方向检测单元、选相元件、距离算法计算单元、决策单元以及一个多信道的通信单元组成；该装置通过CT和PT与各输电线路相连，同时也连接于与相邻变电站进行通信的变电站通信网络；该装置的相应动作取决于故障位置是否在设定的范围内，并发送故障信息给远端的继电器以便于实现纵联跳闸；基于上述系统，集成保护均能对连接于变电站的每条线路段实施保护；方向判别、选相和相应的距离算法等都融于具有多个距离保护定值的继电器装置中，以期覆盖整个保护线路。

3.根据权利要求1、2所述的基于距离算法的集成保护系统，其特征在于，本发明的实现步骤如下：

(1)当故障发生在与变电站连接的任一条线路上时，继电器将会首先确定故障方向(线路)，接着确定其故障相；

(2)具有相关定值的距离算法将用于故障线路/相以确定故障位置；

(3)如果检测到I段保护范围故障时，继电器会瞬时跳闸，当检测到是II段保护范围内的故障时，继电器会与远端相关的继电器进行通信，以确定是否继续动作或者返回。

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