CN204103598U - 一种变电站的冗余保护系统 - Google Patents

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黄东山
周卫
陈铭
刘光时
李秋霞
罗强
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Abstract

本实用新型公开了一种变电站的冗余保护系统，包括替代式冗余保护装置、单重化设备、双重化设备网络、站控层设备和过程层设备，所述站控层设备通过站级总线分别与替代式冗余保护装置、单重化设备和双重化设备网络连接，所述替代式冗余保护装置、单重化设备、双重化设备网络均与过程层设备连接。本实用新型增加了替代式冗余保护装置，在双重化设备网络或单重化设备发生故障时，可通过该保护装置进行冗余保护，不仅能实现双重化设备的网络冗余，还可以实现单重化设备的设备冗余，功能全面，实用性强。本实用新型可广泛应用于继电保护装置领域。

Description

一种变电站的冗余保护系统
技术领域
本实用新型涉及继电保护装置领域，尤其是一种变电站的冗余保护系统。
背景技术
智能变电站以及数字化变电站已经由试验阶段进入大规模工程化应用阶段，由于数字化继电保护的采样值以及跳闸信号等由原来的模拟信号变成了数字信号，使得原有的保护形态均发生了较大变化，一方面同一网络的继电保护都可以由其他保护装置替代，另一方面随着网络技术的不断发展，使得数字化保护集中化成为了可能。
目前的数字化继电保护都是以单独保护的形态而存在的，各保护之间的信息传递依赖网络化进行传输，各大电网公司甚至开始采用点对点的技术来实现数字化继电保护的数据传输，这显然不是数字化继电保护发展的技术方向。很多电网公司都在尝试数字化集中保护但这种过于集中的保护配置在运行检修管理等方面都存在着一定的安全风险，所以一直没有得到推广应用。且集中式保护必须完成所有保护的保护功能，所以其计算量以及处理能力要求都非常巨大，还需要针对不同变电站规模开发不同的产品使得每一个变电站的集中式保护都是独立的。
冗余的概念是电力系统为了安全运行提出的一种配置方案，继电保护的双重化也是冗余的一部分。但双重化数据之间完全独立，没有数据交换，所以其本身是各自独立的体系；而在网络实现上一般采用单设备双网，双设备单网的机制来实现网络冗余。
所以目前缺乏一种技术既可以兼容双重化设备的网络冗余又可以实现单重化设备的设备冗余，从而彻底解决目前数字化变电站基于网络化的设备冗余问题。
实用新型内容
为了解决上述技术问题，本实用新型的目的是：提供一种全面和实用性强的，变电站的冗余保护系统。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种变电站的冗余保护系统，包括替代式冗余保护装置、单重化设备、双重化设备网络、站控层设备和过程层设备，所述站控层设备通过站级总线分别与替代式冗余保护装置、单重化设备和双重化设备网络连接，所述替代式冗余保护装置、单重化设备、双重化设备网络均与过程层设备连接。
进一步，所述替代式冗余保护装置包括替代保护模块、切换开关、硬件侦听模块和CPU，所述替代保护模块的一端通过切换开关与站控层设备连接，所述保护模块的另一端与过程层设备连接，所述硬件侦听模块的一端与站控层设备连接，所述硬件侦听模块的另一端与CPU连接，所述切换开关还与CPU连接。
进一步，所述硬件侦听模块包括PHY芯片和MAC控制芯片，所述PHY芯片的一端与站控层设备连接，所述PHY芯片的另一端通过MAC控制芯片进而与CPU连接。
进一步，所述PHY芯片为LX971A芯片，所述MAC控制芯片为XC3S1000芯片。
本实用新型的有益效果是：增加了替代式冗余保护装置，在双重化设备网络或单重化设备发生故障时，可通过该保护装置进行冗余保护，不仅能实现双重化设备的网络冗余，还可以实现单重化设备的设备冗余，功能全面，实用性强。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1为本实用新型一种变电站的冗余保护系统的功能模块框图；
图2为本实用新型替代式冗余保护装置的结构框图；
图3为本实用新型硬件侦听模块的结构框图；
图4为本实用新型数字化变电站的网络架构图。
具体实施方式
参照图1，一种变电站的冗余保护系统，包括替代式冗余保护装置、单重化设备、双重化设备网络、站控层设备和过程层设备，所述站控层设备通过站级总线分别与替代式冗余保护装置、单重化设备和双重化设备网络连接，所述替代式冗余保护装置、单重化设备、双重化设备网络均与过程层设备连接。
参照图2，进一步作为优选的实施方式，所述替代式冗余保护装置包括替代保护模块、切换开关、硬件侦听模块和CPU，所述替代保护模块的一端通过切换开关与站控层设备连接，所述保护模块的另一端与过程层设备连接，所述硬件侦听模块的一端与站控层设备连接，所述硬件侦听模块的另一端与CPU连接，所述切换开关还与CPU连接。
参照图3，进一步作为优选的实施方式，所述硬件侦听模块包括PHY芯片和MAC控制芯片，所述PHY芯片的一端与站控层设备连接，所述PHY芯片的另一端通过MAC控制芯片进而与CPU连接。
进一步作为优选的实施方式，所述PHY芯片为LX971A芯片，所述MAC控制芯片为XC3S1000芯片。
下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。
实施例一
参照图4，本实用新型的第一实施例：
本实用新型的数字化变电站网络架构，按照分层分布式设置为站控层、间隔层和过程层，即可以为单重设备双网络，也可以为双重设备单网络。而SV和GOOSE网络可以单独设网，也可以双网合一。其中，站控层设备包括操作员站、继保站/工程师站、远程调试MODE、控制中心和网关机等。间隔层包括单重化设备（即图4中的保护装置I）、双重化设备网络（即图4中的保护装置A、保护装置B）和替代式冗余保护装置（即图4中的集中式冗余保护）。设备根据实际工程应用进行选取，图4的过程层包括合并单元、智能终端、OCT/OVT、FOCT、LPCT/CVT、同步时钟和采集器等。
当替代式冗余保护装置的硬件侦听模块侦听到双重化设备其中的某一网络出现异常时，本实用新型将采用异常网络对应的另一网络数据，实现继电保护的双重化。如图4中所示的间隔Ⅱ的A网络出现异常，则采用A网络的间隔Ⅱ的保护装置A将失去保护功能。此时在CPU的控制信号触发下，切换开关闭合，替代式冗余保护装置中的替代保护模块，将用接收到的间隔Ⅱ的B网络数据，实现等同间隔Ⅱ保护装置A的继电保护功能，即由间隔Ⅱ的保护装置B和替代式冗余保护装置，利用B网络的数据，完成两套继电保护装置的功能，以实现双重化设备的网络冗余。
当替代式冗余保护装置的硬件侦听模块侦听到单重化设备因设备故障而失去保护功能时，本实用新型将采用替代的方式实现数字化继电保护的冗余。如图4中所示的间隔Ⅰ的保护装置1出现异常时，在CPU的控制信号触发下，切换开关闭合，替代式冗余保护装置中的替代保护模块将会替代间隔Ⅰ的保护装置1，以实现保护装置1的保护功能。
而网络和保护装置均正常运行的情况下，在CPU的控制信号触发下，切换开关断开，替代式冗余保护装置并不会影响其他继电保护装置或网络的正常运行。
与现有技术相比，本实用新型增加了替代式冗余保护装置，在双重化设备网络或单重化设备发生故障时，可通过该保护装置进行冗余保护，不仅能实现双重化设备的网络冗余，还可以实现单重化设备的设备冗余，功能全面，实用性强。
以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (4)

1.一种变电站的冗余保护系统，其特征在于：包括替代式冗余保护装置、单重化设备、双重化设备网络、站控层设备和过程层设备，所述站控层设备通过站级总线分别与替代式冗余保护装置、单重化设备和双重化设备网络连接，所述替代式冗余保护装置、单重化设备、双重化设备网络均与过程层设备连接。
2.根据权利要求1所述的一种变电站的冗余保护系统，其特征在于：所述替代式冗余保护装置包括替代保护模块、切换开关、硬件侦听模块和CPU，所述替代保护模块的一端通过切换开关与站控层设备连接，所述替代保护模块的另一端与过程层设备连接，所述硬件侦听模块的一端与站控层设备连接，所述硬件侦听模块的另一端与CPU连接，所述切换开关还与CPU连接。
3.根据权利要求2所述的一种变电站的冗余保护系统，其特征在于：所述硬件侦听模块包括PHY芯片和MAC控制芯片，所述PHY芯片的一端与站控层设备连接，所述PHY芯片的另一端通过MAC控制芯片进而与CPU连接。
4.据权利要求3所述的一种变电站的冗余保护系统，其特征在于：所述PHY芯片为LX971A芯片，所述MAC控制芯片为XC3S1000芯片。
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