CN204334122U - 多功能站域保护测控一体化装置 - Google Patents

Abstract

一种多功能站域保护测控一体化装置，包括采集输入插件板、保护测控插件板、显示通信插件板和总线板，采集输入插件板包括电压AC插件、电流AC插件、开入量插件，开出量插件、操作板插件和电源插件，采集输入插件板的输入端连接智能变电站一次设备，输出端通过总线板电连接各CPU插件；保护测控插件板包括母线测控CPU插件、分段保护测控CPU插件、备自控插件、厂变保护测控CPU插件、低频低压减载CPU插件和小电流接地造线CPU插件；各CPU插件通过总线板连接液晶显示板和通讯CPU插件，通讯CPU插件连接变电站的站控层系统。本实用新型集成度高，适应性好，通信统一，运行可靠，智能化程度高。

Description

多功能站域保护测控一体化装置

技术领域

本实用新型属于电力系统二次保护、测量、控制技术领域，具体涉及一种应用于智能变电站的高集成度、高可靠性的多功能站域保护测控一体化装置。

背景技术

    目前，在能源资源压力、生存生态环境压力下，以新技术革命浪潮为推动力，世界范围内正在大力进行智能电网建设。

我国的智能电网建设目前正进入快速的稳步发展阶段，变电站作为智能电网变电环节的核心，也从传统变电站全面进入了智能变电站的建设阶段。

传统的变电站中，保护、测控装置以间隔为对象进行配置，站内根据主变、线路、馈线、厂用变、电容器、母联/分段等为对象，配置包含主变保护、线路保护、馈线保护、厂用变保护、电容器保护、分段保护、备自投、低周减载、小电流接地选线等众多的保护测控装置，装置数量众多；同时，来自不同厂家之间的装置，采用不同的通讯协议与主站系统通讯，通讯网络不统一，装置与装置之间基本不存在交互性。传统变电站的这种二次设备配置模式，使得整个变电站综合自动化系统二次设备成本较高，自动化、智能化程度较低，给电网运行人员带来了较大的工作量，难以满足智能电网的要求。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：解决上述现有技术存在的问题，而提供一种多功能站域保护测控一体化装置，集成多台独立保护测控装置的功能，减少保护屏柜数量，降低全站二次设备的成本，供电高度可靠，适应性好，装置内配置灵活，配合紧密，通信统一，运行可靠，智能化、自动化、互动化程度高。

本实用新型采用的技术方案是：

一种多功能站域保护测控一体化装置，在机壳内安装采集输入插件板、保护测控插件板、显示通信插件板和总线板，采集输入插件板和保护测控插件板、显示通信插件板通过总线板进行连接；所述的采集输入插件板包括电压AC插件、电流AC插件、开入量插件，开出量插件、操作板插件和电源插件，电源插件的输入端连接交直流电源，电源插件的输出端连接并为机壳内所有插件提供工作电源，采集输入插件板的输入端连接智能变电站一次设备，采集输入插件板的输出端连接总线板并通过总线板电连接保护测控插件板的各CPU插件；所述的保护测控插件板包括母线测控CPU插件、分段保护测控CPU插件、备自投插件、厂变保护测控CPU插件、低频低压减载CPU插件和小电流接地选线CPU插件；所述的显示通信插件板包括液晶显示板和通讯CPU插件；所述的保护测控插件板通过总线板连接液晶显示板和通讯CPU插件，通讯CPU插件连接变电站的站控层系统。

工作原理：

本实用新型装置通过各电路插件的配合，完整的实现了多功能站域保护测控一体化功能：

1）电源插件负责为整个装置各电路提供工作电源，整个装置输入电源为AC/DC自适应，电压范围85V~264V，实现了两种形式电源的宽范围接入。同时，装置采用主备双电源模式，当主电源插件故障后，将自动切换到备电源插件供电，确保整套装置的可靠稳定运行。

2）电压AC插件负责采集站内的交流电压信号，接入现场电压互感器变换后的二次100V电压，经过插件内部的电压互感器变换后，再经过A/D采样，最后通过总线板将采集到的电压数据值送到相应的CPU插件。

3）电流AC插件负责采集站内的交流电流信号，接入现场电压互感器变换后的二次5A/1A或0.5A(零序)电流，经过插件内部的电流互感器变换后，再经过A/D采样，最后通过总线板将采集到的电流数据值送到相应的CPU插件。

4）开入量插件负责装置所需的所有开入信息采集，如开关、刀闸、地刀、手车等位置信号、非电量信号、各类告警信号等，经过光耦转换为数字信号，再通过总线板传送到各CPU插件。

5）开出量插件提供相应的继电器出口，以满足保护动作、告警、遥控操作等所需的开出。

6）操作板插件作为开关类一次设备的专用操作插件，提供全面的分、合等操作功能，以及跳位、合位、合后监视功能，并具备防跳功能。操作板插件可实现开关事故总信号的监视。

7）通讯CPU插件具备单独的CPU，负责装置的所有对外通讯工作，通过以太网TCP/IP的方式，采用IEC61850规约对外通讯。

8）各功能CPU插件：各功能CPU插件负责根据总线板传过来的电压、电流、开入等信号，完成各自的保护、测量、控制功能，并与开出量插件、操作板插件配合，完成现场设备的保护跳闸、遥控操作，以及告警信号输出等功能。

9）液晶显示板负责所采集到的所有信号的显示，保护定值显示，保护动作信号、告警信号、自动控制信号的事件记录等。

优点效果：

1）集成了传统变电站超过10台独立装置的功能，减少了对于保护屏柜的数量，降低了全站二次设备的总体成本。

2）本实用新型装置采用主备双电源供电，供电高度可靠，电源输入适应性好。

3）本实用新型装置各功能插件配合紧密，逻辑紧凑，但模块之间耦合度低，大大提高了整套装置运行的可靠性；单个插件的故障不影响其它插件的正常工作；插件可根据现场实际情况灵活配置，进一步节约成本。

4）本实用新型装置采用IEC61850标准通讯技术，所有模块统一建模到一个模型文件，对外采用统一的通讯网络和协议，提升了变电站的智能化和自动化程度。

5）本实用新型装置可实现不同厂家装置之间的互通讯和互操作，大大提升互动化程度。

附图说明

图1为本实用新型结构原理框图。

具体实施方式

参见图1，本实用新型的多功能站域保护测控一体化装置，在机壳内安装采集输入插件板、保护测控插件板、显示通信插件板和总线板，采集输入插件板和保护测控插件板、显示通信插件板通过总线板进行连接；所述的采集输入插件板包括电压AC插件、电流AC插件、开入量插件，开出量插件、操作板插件和电源插件，电源插件的输入端连接交直流电源，电源插件的输出端连接并为机壳内所有插件提供工作电源，采集输入插件板的输入端连接智能变电站一次设备，采集输入插件板的输出端连接总线板并通过总线板电连接保护测控插件板的各CPU插件；所述的保护测控插件板包括母线测控CPU插件、分段保护测控CPU插件、备自投插件、厂变保护测控CPU插件、低频低压减载CPU插件和小电流接地选线CPU插件；所述的显示通信插件板包括液晶显示板和通讯CPU插件；所述的保护测控插件板通过总线板连接液晶显示板和通讯CPU插件，通讯CPU插件连接变电站的站控层系统。

本实用新型的具体实施主要包含下述三部分内容：

1）集成化、一体化的保护、测量、控制功能。

以110/10kV变电站为例，本实用新型装置包含如下功能插件：

●母线测控CPU插件：可完成4段母线的测控功能，包括110kV两段母线、10kV两段母线的测量功能，以及母线的电压切换/电压并列等控制功能。可替代传统变电站2台独立的母线测控装置。

●分段保护测控CPU插件：可完成110kV分段开关保护测控功能，完成10kV分段保护测控功能。可替代传统变电站2台独立的分段保护测控装置。

●备自投插件：可完成110kV分段备自投、进线备自投功能，完成10kV分段备自投功能，完成0.4kV厂用变备自投功能。可替代传统变电站3台独立的备用电源自动投入装置。

●厂变保护测控CPU插件：可完成2台厂用变保护测控功能，包含厂用变高压侧和低压侧的保护、测控。可替代传统变电站2台独立的厂用变保护测控装置。

●低频低压减载CPU插件：可完成2段母线上共36条馈线的低频低压减载保护控制功能。可替代传统变电站1台单独的低频低压减载装置。

●小电流接地选线CPU插件：可实现最多4段母线，共36条线路的接地选线功能。可替代传统变电站1~2台单独的小电流接地选线装置。

2）采用多CPU运行，功能插件相互独立，装置可靠性高。

本实用新型装置集成的各个功能模块采用独立插件的方式，依托装置总线板，通过内部总线完成高速实时可靠通讯，实现“一体化”，共同完成站域保护测控功能。

●本实用新型装置包含电源插件、母线测控CPU插件、分段保护测控CPU插件、备自投插件、厂变保护测控CPU插件、低频低压减载CPU插件、小电流接地选线CPU插件、开入量插件、开出量插件、操作板插件、电压AC板插件、多块电流AC插件、通讯CPU插件，以及液晶显示板。

●各插件可根据变电站实际情况灵活配置，减少不必要的配置，同时装置能良好适应插件不全的情况，节约成本的同时保证稳定可靠运行。

●各CPU插件之间通过内部总线通讯，可实现高速可靠通讯。

●当某个功能插件出现故障时，装置自动检测故障，闭锁该插件，不影响其他功能插件的运行。维护时也不需更换整台装置，只需更换故障插件即可。

3）先进的通讯网络和协议，提高智能化水平。

●本实用新型装置采用先进的IEC61850标准，按照“全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化”的要求，进而提升智能变电站智能化、集成化、自动化的水平。

●本实用新型装置采用IEC61850进行统一建模，采用icd文件进行装置IED能力描述，最终运行时加载icd文件实例化后生成的cid文件。IEC61850技术的采用，确保全站所有装置均采用61850统一建模，采用统一的通讯网络和协议，提高了智能化的水平。

本实用新型装置由于集成了传统变电站10多台装置的功能，在运用61850技术的过程中，采用模型文件中多LD逻辑设备和多SGCB定值控制块的方式，将所有模块统一建模，最终对外通讯只采用一个icd/cid模型文件，使得与站控层的通讯更加简便。

4）大大提升了变电站互动化水平。

本实用新型装置利用IEC61850的优势，在装置与装置之间通过站控层mms网络传送GOOSE信号，可实现装置与装置之间的GOOSE互操作，进而实现GOOSE联锁。相较于传统变电站的五防功能，开创性的实现了间隔之间GOOSE五防联锁功能，增加了防误闭锁操作的安全性和可靠性，大大提升了变电站的互动化水平。

Claims (1)

1.一种多功能站域保护测控一体化装置，其特征在于，在机壳内安装采集输入插件板、保护测控插件板、显示通信插件板和总线板，采集输入插件板和保护测控插件板、显示通信插件板通过总线板进行连接；所述的采集输入插件板包括电压AC插件、电流AC插件、开入量插件，开出量插件、操作板插件和电源插件，电源插件的输入端连接交直流电源，电源插件的输出端连接并为机壳内所有插件提供工作电源，采集输入插件板的输入端连接智能变电站一次设备，采集输入插件板的输出端连接总线板并通过总线板电连接保护测控插件板的各CPU插件；所述的保护测控插件板包括母线测控CPU插件、分段保护测控CPU插件、备自投插件、厂变保护测控CPU插件、低频低压减载CPU插件和小电流接地选线CPU插件；所述的显示通信插件板包括液晶显示板和通讯CPU插件；所述的保护测控插件板通过总线板连接液晶显示板和通讯CPU插件，通讯CPU插件连接变电站的站控层系统。