CN202076849U - 一种变电站集中式保护测控装置 - Google Patents

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白彪
何焱
晋伟平
杨义兴
李文亮
樊凤明
史俊
李卫
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Abstract

一种变电站集中式保护测控装置，包括一组可实现带电插拔的CPU及电源系统，各CPU相互独立；每个CPU的信息通过过程层的GOOSE网络与智能单元直连实现直采直跳；每个CPU的信息还通过过程层的SMV网络与合并器直连实现直采直跳；每个CPU通过人机接口将各自的信息送到站控层网络进行后台监控；合并器与采集变电站内电子互感器信号的采集器连接，将采集器输出信号进行合并和同步，并通过SMV网络发送至对应的CPU；智能单元通过GOOSE网络将变电站开关输入信号传送至CPU。本实用新型将目前变电站内按间隔配置的多台的继电保护装置功能集中在一台集中式保护服务器上完成，可以优化二次设计，提高系统可靠性，减少变电站建设成本。

Description

一种变电站集中式保护测控装置
技术领域
本实用新型属于变电站保护测控装置技术领域。
背景技术
目前，微机保护已在电力系统中得到广泛应用，但仍有一些问题没有得到有效的解决。现在的保护测控设备大多是按面向对象设计的，如专门的线路保护单元、主变保护单元等。主要存在以下问题：
（1）因为是面向电气一次回路设备及电气间隔设备，所以所需保护装置数量较多，相应地网络节点较多，通信组网相对复杂，并且相互之间信息难以共享。一个500kV变电站中保护装置数量可达百余台以上，由于数量和种类较多，出现硬件故障的概率较大，且运行和维护成本较高。
（2）在中低压保护环节上，由于受到成本和体积等的制约，难以提供高效的冗余设计及其它提高可靠性的设计，而IED软硬件故障是导致拒动或误动的重要原因。
（3）由于二次装置的数量和繁杂庞大的回路，要实现系统的二次设备的状态监测，在投资和技术方案解决上均无法实现。
智能变电站的发展为电力系统继电保护的发展提供了新的契机。智能变电站采用IEC61850标准，实现了新模型与通信协议栈的分析、面向对象建模、模型扩展和自描述机制等，可以实现变电站内数据共享。在数据共享的基础上，使得对分散和独立的保护、监视、控制等间隔层设备以合适的形式整合，在可靠性不降低、功能不缺失甚至增加的基础上，通过多种功能的集成一体化IED配置，达到组成变电站自动化系统的IED设备数量的精简和优化成为可能。
发明内容
本实用新型的目的在于解决现有技术的不足，提供一种集中式保护测控装置，以优化二次设计，提高系统可靠性，减少变电站建设成本。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下。
一种变电站集中式保护测控装置，包括一组可实现带电插拔的CPU及电源系统，各CPU相互独立；每个CPU的信息通过过程层的GOOSE网络与智能单元直连实现直采直跳；每个CPU的信息还通过过程层的SMV网络与合并器直连实现直采直跳；每个CPU通过人机接口将各自的信息送到站控层网络进行后台监控；合并器与采集变电站内电子互感器信号的采集器连接，将采集器输出信号进行合并和同步，并通过SMV网络发送至对应的CPU；智能单元通过GOOSE网络将变电站开关输入信号传送至CPU。
本实用新型将目前变电站内按间隔配置的多台的继电保护装置功能集中在一台集中式保护服务器上完成，至少具有以下优点：
（1）将目前变电站内按间隔配置的多台的继电保护装置功能集中在一台集中式保护服务器上完成，可减少组成变电站的元件的数量，提高系统的可靠性，并使变电站紧凑化；
（2）避免信号重复采集，降低现场设备互联的复杂性和后期维护难度；
（3）可大幅减少配套交换机等的配置，减少变电站寿命周期内的总体成本包括初期建设成本和运行维护成本，大大降低设备投资；
（4）使中低压保护的双套配置成为现实；
（5）使得二次设备的状态监测和远程故障检修变得容易；
（6）可实现数据共享，减少信号重复采样，降低后期维护难度；
（7）可大大降低间隔层设备本身的成本，减少80%屏体数量，因而可进一步减少设备安装占地面积，取消现有变电站中的保护小室。
本实用新型在数据共享的基础上，对分散和独立的保护、监视、控制等间隔层设备以合适的形式整合，在可靠性不降低、功能不缺失甚至增加的基础上，通过多种功能的集成一体化IED配置，达到组成变电站自动化系统中多台的继电保护装置的精简和优化。集中式保护测控装置作为物理设备，可完成多个逻辑设备的功能。
附图说明
图1为本实用新型的示意图。
具体实施方式
如图所示，以线路保护为例，本实用新型的一种变电站集中式保护测控装置，包括一组可实现带电插拔的CPU及电源系统，各CPU相互独立；每个CPU的信息通过过程层的GOOSE网络与智能单元直连实现直采直跳；每个CPU的信息还通过过程层的SMV网络与合并器直连实现直采直跳；每个CPU通过人机接口将各自的信息送到站控层网络进行后台监控；合并器与采集变电站内电子互感器信号的采集器连接，将采集器输出信号进行合并和同步，并通过SMV网络发送至对应的CPU；智能单元通过GOOSE网络将变电站开关输入信号传送至CPU。CPU接收到合并器的数字采样信号和智能单元的开入信号后，在调度定时中断时间片到来时，采用网络传来的最新模拟信号，依次调用各保护算法进行计算，在完成所有计算、判别后更新相应对象属性，并将出口信号组织成相应的报文，例如快速跳闸的指令、告警报文等，启动报文发送任务，通过网络给智能单元发送出动作命令，从而实现保护功能。同时，将信息在集中式保护测控装置上就地显示，并通过网络送到站控层，并在操作员站的监控系统主机上显示出来。
本实用新型的合并器、CPU等硬件设备均可采购现有设备。智能单元（又名智能终端、智能组件）与一次设备采用电缆连接，与保护、 测控等二次设备采用光纤连接，实现对断路器、 刀闸、 主变压器等一次设备的测量、 控制等功能。
本实用新型作为物理设备，可完成多个逻辑设备的功能。由于元器件的大量减少，带来整体系统的可靠性提升。
采用本实用新型，在110 kV变电站的二次间隔层设计中，可采用两组可实现带电插拔的CPU及电源系统，其中一组作为冗余，实现中低压保护的双套配置。本实用新型可实现原来需要10台甚至更多IED设备实现的功能，大大减少组成变电站的元件的数量，提高系统的可靠性。当变电站系统中出现某些干扰和特殊工况时，可通过相邻间隔建造的变电站的电流电压等交流量或断路器的状态，综合分析决定保护的出口动作，提高保护动作的可靠性。
本实用新型的CPU通过光纤下发GOOSE这种形式的命令给智能单元，告知智能单元是否跳合闸，然后智能单元再控制变电站的断路器进行跳合闸。

Claims (1)

1.一种变电站集中式保护测控装置，其特征在于，包括一组可实现带电插拔的CPU及电源系统，各CPU相互独立；每个CPU的信息通过过程层的GOOSE网络与智能单元直连实现直采直跳；每个CPU的信息还通过过程层的SMV网络与合并器直连实现直采直跳；每个CPU通过人机接口将各自的信息送到站控层网络进行后台监控；合并器与采集变电站内电子互感器信号的采集器连接，将采集器输出信号进行合并和同步，并通过SMV网络发送至对应的CPU；智能单元通过GOOSE网络将变电站开关输入信号传送至CPU。
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