CN201813213U - 通用一控多消弧线圈及接地选线成套系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种通用一控多消弧线圈及接地选线成套系统，既能应用于数字化变电站，又能应用于常规的非数字化变电站，满足一台主控制器控制管理多台消弧线圈和选出接地线路的能力。包括主控制器、多功能合并单元、消弧线圈就地智能单元、母联开关和各线路智能终端。本实用新型基于变电站通信网络和系统协议IEC-61850标准进行设计，通过不同的接口配置实现了传统变电站和数字化变电站的通用性，在常规变电站升级为数字化变电站时，可大幅节约改造成本，减少消弧线圈退出运行的时间，保障电力系统的安全运行。

Description

通用一控多消弧线圈及接地选线成套系统
技术领域
本实用新型涉及一种应用于电力系统的消弧线圈及接地选线成套系统，特别是一种既能用于数字化变电站，又能用于非数字化变电站的一控多消弧线圈及接地选线成套系统。
背景技术
随着电力系统的发展，数字化变电站代替传统变电站的技术也日益成熟，电力系统中传统的消弧线圈及接地选线成套系统包括消弧线圈控制器、消弧线圈、接地变压器、阻尼电阻、并联电阻、母联开关及线路零序互感器等。对于66kV以下的中低电网系统，由于电子互感器成本远高于常规互感器，因此常规互感器仍会较长期的使用。另外，在变电站中各母线均单独装设消弧线圈，在母线并列运行时各台消弧线圈需进行协调控制和协同选线，以达到准确选出接地线路和最佳补偿效果。目前的消弧线圈及选线成套系统一般为一控一方式，并列运行问题不能很好解决，更不能实现一台控制器控制多台消弧线圈的功能。
目前我国电力系统的发展处于由传统变电站逐渐向数字化变电站转化的过程，很多变电站在建设时仍采用传统方式，但是升级为数字化变电站是必然趋势，这样在变电站升级时一定会有大量设备被淘汰，升级成本很大。目前还没有一种既能用于传统变电站，又能用于数字化变电站的消弧线圈及接地选线成套系统。
实用新型内容
本实用新型需要解决的技术问题是提供一种既能用于传统变电站，又能用于数字化变电站的消弧线圈成套及接地选线系统，以大大降低变电站建设或改造时的成本。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：
通用一控多消弧线圈及接地选线成套系统，包括消弧线圈，就地智能单元、多功能合并单元、母联开关以及一台主控制器和多台线路智能终端，所述主控制器和多功能合并单元之间通过网络接口或串口进行信息交互，多功能合并单元和就地智能单元、线路智能终端之间通过光纤进行信息交互；消弧线圈连接在就地智能单元一侧，线路智能终端安装在线路开关柜内或附近。其中，所述消弧线圈根据系统需求设置为1-n台，就地智能单元设置为1-n台，线路智能终端设置为1-n台，多功能合并单元设置为1-n台；所述多功能合并单元可将常规互感器输出的母线电压、电流信号转换为IEC-61850标准的数字采样值信号，将母联开关状态等信号转换为IEC-61850标准的GOOSE信号，并经网口或串口传输给主控制器；所述线路智能终端用于将常规互感器或电子互感器输出的线路三相电流或零序电流信号转换为IEC-61850标准格式的数字采样值信号，经光纤通过多功能合并单元或交换机传输给主控制器。
本实用新型所述多功能合并单元的改进在于：多功能合并单元包括主控制模块、模拟量输入模块、A/D转换模块、开关量输入模块、开关量输出模块、以太网模块、显示及人机交互模块以及信息传输网口/光口、对时接口、串口，各模块间通过数据总线进行信息传输；所述模拟量输入模块输出的模拟信号经A/D转换模块转换为数字信号后输出给主控制模块，经主控制模块处理后成为61850标准格式的采样值经以太网模块从指定的信息传输网口/光口输出；所述开关量输入模块输出的开关量信号经主控制模块处理为61850标准格式GOOSE信号后通过以太网模块从指定的信息传输网口/光口输出；对时接口、串口的输出端连接主控制模块，开关量输出模块根据主控制模块的指令进行开关量信号输出；显示及人机交互模块用于对多功能合并单元内的数据进行显示，并进行参数设定等人机对话功能，使其使用更加灵活方便。
本实用新型的改进在于：所述就地智能单元和线路智能终端分别通过光纤直接连接控制器，或者通过光纤经多功能合并单元或交换机连接主控制器。当就地智能单元较多，主控制器的接口不能满足通讯需求时，系统通过多功能合并单元来实现就地智能单元、线路智能终端与主控制器之间的信息交换；如不使用多功能合并单元，系统则通过加装交换机来实现就地智能单元与主控制器之间的信息交换，加装交换机时，线路智能终端采用点对点方式通过交换机与主控制器连接，或者通过SMV网络的形式连接。
本实用新型的进一步改进在于：所述消弧线圈的母线侧连接有接地变压器，接地侧连接阻尼电阻，消弧线圈两端并联有串接开关的电阻。
本实用新型所述消弧线圈调节方式的改进在于：消弧线圈调节方式为预调方式带阻尼电阻的调匝式、预调方式带阻尼电阻的调容式、随调方式不带阻尼电阻的调感式、随调方式不带阻尼电阻的相控式或随调方式不带阻尼电阻的磁控式中的任意一种。
本实用新型应用于数字化变电站的一种系统结构为：不使用多功能合并单元，主控制器通过变电站SMV网络和GOOSE网络与变电站原有的母线合并单元、母联开关智能终端以及线路智能终端连接，主控制器以MMS通信方式与变电站综合自动化系统通信，通过SMV报文和GOOSE报文的方式接收消弧线圈系统需要的母线电压数据和母线的母联状态信号，通过SMV报文和GOOSE报文的方式接收就地智能单元采集的消弧线圈两端电压、电流的模拟量采样信号、消弧线圈档位(或电抗)信号和报警信号，通过SMV报文的方式从各线路智能终端采集三相电流和零序电流，通过GOOSE报文的方式控制消弧线圈就地智能单元的运行方式及线圈档位(或电抗)的调节。
本实用新型应用于非数字化变电站的一种系统结构为：所述主控制器以常规的通信规约与变电站综合自动化系统通信，主控制器与多功能合并单元通信，通过多功能合并单元采集系统需要的母线电压数据和母联状态信号，以SMV报文和GOOSE报文的方式采集消弧线圈就地智能单元的模拟量采样信号、消弧线圈档位(或电抗)信号和报警信号，通过SMV报文的方式从各线路智能终端采集三相电流和零序电流，以GOOSE报文的方式控制消弧线圈就地智能单元的运行方式以及线圈档位(或电抗)的调节。
由于采用了上述技术方案，本实用新型取得的技术进步是：
本实用新型使用一台主控制器，能够实现多台消弧线圈的协调控制和接地选线功能，且通过使用多功能合并单元成功实现了传统变电站和数字化变电站的通用性。特别适用于今后将升级为数字化变电站的传统变电站使用。
本实用新型用于传统变电站时，通过加装多功能合并单元将常规互感器输出的母线电压、电流信号转换为IEC-61850标准的数字采样值信号、将母联开关状态等信号转换为IEC-61850标准的GOOSE信号经网口或光纤传输给主控制器和就地智能单元，用于测量系统电压和计算对地电容电流、判别母线并列运行方式，来实现一台主控制器对多段母线的线路进行接地选线以及对多台消弧线圈进行协调控制的功能。
当升级为数字化变电站或直接用于数字化变电站时，多功能合并单元不再使用其模拟量、开关量采集功能，而仅做为以太网交换机使用，主控制器通过以太网或点对点方式与各母线合并单元、母联开关智能终端、就地智能单元和线路智能终端连接，用于获取母线电压采样值和母联开关状态及各线路电流值，实现测量系统电压和计算对地电容电流、判别母线并列运行方式，实现线路的接地选线和各台消弧线圈的协调控制。
本实用新型的另一个优点是可以将消弧线圈控制和接地选线有机结合，较之单纯的选线系统，本系统除可采用常规的选线方法外，在电网发生单相接地故障时，主控制器适度调节消弧线圈电感电流(对于随调式消弧线圈)或投切与消弧线圈并联的电阻使接地点电流产生变化，利用此变化量进行选线，可获得极高的选线准确度。
采用本实用新型在传统变电站升级为数字化变电站时，仅需去除多功能合并单元的模拟量、开关量采集功能，而不需更换消弧线圈控制系统和进行现场改造，可为用户节省投资，减少成套系统退出运行的时间，保障了电力系统的安全运行。
附图说明
图1为本实用新型应用于数字化变电站控制系统的结构图；
图2为本实用新型应用于非数字化变电站控制系统的结构图；
图3为本实用新型所述多功能合并单元的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明：
通用一控多消弧线圈及接地选线成套系统中包括交换机、多功能合并单元、接地变压器、阻尼电阻、一台主控制器、以及N个就地智能单元、消弧线圈和线路智能终端。其中接地变压器上端连接母线，中性点与消弧线圈首端连接，消弧线圈末端连接阻尼电阻，阻尼电阻直接接地。由主控制器、多功能合并单元以、线路智能终端及就地智能单元构成成套装置的控制系统采集系统中的各信号并自动跟踪调节消弧线圈的运行情况。
多功能合并单元如图3所示，包括主控制模块、模拟量输入模块、A/D转换模块、开关量输入模块、开关量输出模块、以太网模块、显示及人机交互模块以及信息传输网口/光口、对时接口、串口，各模块间通过数据总线进行信息传输；所述模拟量输入模块输出的模拟信号经A/D转换模块转换为数字信号后输出给主控制模块，经主控制模块处理后成为61850标准格式的采样值经以太网模块从指定的信息传输网口/光口输出；所述开关量输入模块输出的开关量信号经主控制模块处理为61850标准格式GOOSE信号后通过以太网模块从指定的信息传输网口/光口输出；对时接口、串口的输出端连接主控制模块，开关量输出模块根据主控制模块的指令进行开关量信号输出；显示及人机交互模块用于对多功能合并单元内的数据进行显示，并进行参数设定等人机对话功能，使其使用更加灵活方便。
当然本实用新型中所述的消弧线圈调节方式可以是预调方式带阻尼电阻的调匝式或调容式，也可是随调方式不带阻尼电阻的调感式、相控式或磁控式。当系统中有中性点时可不使用接地变压器；当采用随调式消弧线圈时，也可不使用阻尼电阻；当系统需要时，消弧线圈也可并联用于改变接地点电流的电阻器。
实施例1
应用于数字化变电站的通用一控多消弧线圈及接地选线成套系统中，主控制器与就地智能单元、线路智能终端之间的连接关系如图1所示。数字化变电站中原有的母线合并单元、母联开关智能终端、线路智能终端经交换机通过光纤连接到主控制器，实现将母线合并单元输出的母线电压采样值SMV数据、母线开关智能终端输出的母联状态GOOSE数据以及线路智能终端输出的线路三相电流及零序电流SMV数据传输到主控制器。
主控制器安装在变电站的二次控制室内，经交换机通过光纤与就地智能单元和线路智能终端连接，将母线电压采样值信号传输给各就地智能单元，并接收各就地智能单元发送的消弧线圈电压电流、系统电容电流、残流、脱谐度和消弧线圈档位(或电抗)、并联电阻状态等SMV和GOOSE数据；主控制器通过各母联开关分合状态判断各消弧线圈是否为并列运行，如处于并列运行状态时，由主控制器对并列的消弧线圈进行协调控制以及在接地时对并列母线的线路进行协同选线；如果处于分列运行状态时，就由各就地智能单元对各自的消弧线圈进行自动跟踪控制调节，由主控制器对接地母线线路进行接地选线；并经网络或光纤与变电站综合自动化系统进行信息交互，同时完成各消弧线圈参数设定、消弧线圈电压/电流录波、线路电流录波、信息存储及其它人机对话等功能。
就地智能单元安装于消弧线圈本体附近对消弧线圈进行自动跟踪控制。通过采集消弧线圈电感电流、位移电压进行系统对地电容电流、补偿残流、脱谐度等参数的计算，并以SMV报文和GOOSE报文的形式通过光纤交换机与主控制器进行数据通讯。
线路智能终端安装于各线路出线开关柜内或附近，将采集的线路三相电流、零序电流以SMV报文方式通过光纤传输给主控制器，并可接收GOOSE报文实现接地跳闸操作。
当系统内的就地智能单元和线路智能终端较少时，可以不用交换机，就地智能单元和线路智能终端直接通过光纤与主控制器连接。
实施例2
应用于非数字化变电站的通用一控多消弧线圈及接地选线成套系统中，主控制器与就地智能单元、线路智能终端之间的连接关系如图2所示。与实施例1的区别在于，控制系统中采用多功能合并单元代替母线合并单元和母联开关智能终端，常规互感器输出的模拟信号和母联状态信号经多功能合并单元处理后通过网络口或串口传输给主控制器。
主控制器安装在变电站的二次控制室内，通过网口、串口与安装在控制室内的多功能合并单元连接，接收各段母线电压采样值信号和母联开关状态信号；经多功能合并单元通过光纤与各就地智能单元连接，将母线电压采样值信号传输给各就地智能单元，并接收各就地智能单元发送的系统电容电流、残流、脱谐度以及消弧线圈档位或电抗、并联电阻状态等数据；并经多功能合并单元通过光纤与各线路智能终端连接，接收其传来的线路电流SMV数据；主控制器通过各母联开关分合状态判断各消弧线圈是否为并列运行，如处于并列运行状态时，由主控制器对并列的消弧线圈进行协调控制以及在接地时对并列母线的线路进行协同选线；如果处于分列运行状态时，就由各就地智能单元对各自的消弧线圈进行自动跟踪控制调节，由主控制器对接地时的接地母线线路进行接地选线；并经网络或光纤与变电站综合自动化系统进行信息交互，同时完成各消弧线圈参数设定、消弧线圈电压/电流录波、线路电流录波、信息存储及其它人机对话等功能。
多功能合并单元将常规母线电压互感器输出的母线电压模拟信号转换为IEC-61850格式的采样值数据，将母联开关状态转换为IEC-61850格式的GOOSE数据，上述数据通过网口或串口发送给主控制器。
就地智能单元安装于消弧线圈本体附近对消弧线圈进行自动跟踪控制，通过采集消弧线圈电感电流、位移电压进行系统对地电容电流、补偿残流、脱谐度等参数的计算，并通过光纤交换机与主控制器进行数据通讯。
线路智能终端安装于各线路出线开关柜内或附近，将常规电流互感器输出的线路三相电流、零序电流转换为61850标准格式采样值数据，以SMV报文方式通过光纤经多功能合并单元传输给主控制器，并可接收GOOSE报文实现接地跳闸操作。
本实用新型应用于传统的非数字化变电站向数字化变电站改造时，只需去除多功能合并单元的模拟量、开关量采集功能，仅做为以太网交换机使用，将主控制器与母线合并单元、母线开关智能终端、线路智能终端连接，接收其输出的数字采样值信号，无需更换消弧线圈控制系统中的其他设备即可完成改造，减少了消弧线圈退出运行的时间，保证了电力系统的安全运行。
当然，本系统可不使用消弧线圈，仅做为接地选线使用，此时只需将线路智能终端直接或者经交换机接入主控制器即可，无需连接多功能合并单元；也可不使用选线功能，仅做为一控多消弧线圈使用。

Claims (5)

1.通用一控多消弧线圈及接地选线成套系统，包括消弧线圈、母联开关和一台主控制器，其特征在于：装置还包括就地智能单元、多功能合并单元和线路智能终端，所述主控制器和多功能合并单元之间通过网络接口或串口进行信息交互，多功能合并单元和就地智能单元、线路智能终端之间通过光纤进行信息交互；消弧线圈连接在就地智能单元一侧。
2.根据权利要求1所述的通用一控多消弧线圈及接地选线成套系统，其特征在于：所述多功能合并单元包括主控制模块、模拟量输入模块、A/D转换模块、开关量输入模块、开关量输出模块、以太网模块、显示及人机交互模块以及信息传输网口/光口、对时接口、串口，各模块间通过数据总线进行信息传输。
3.根据权利要求1所述的通用一控多消弧线圈及接地选线成套系统，其特征在于：主控制器与就地智能单元和线路智能终端之间设置有交换机。
4.根据权利要求1所述的通用一控多消弧线圈及接地选线成套系统，其特征在于：所述消弧线圈的首端连接有接地变压器，末端连接阻尼电阻，消弧线圈两端并联有串接开关的电阻。
5.根据权利要求2所述的通用一控多消弧线圈及接地选线成套系统，其特征在于：消弧线圈调节方式为预调方式带阻尼电阻的调匝式、预调方式带阻尼电阻的调容式、随调方式不带阻尼电阻的调感式、随调方式不带阻尼电阻的相控式或随调方式不带阻尼电阻的磁控式中的任意一种。
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