CN208158231U - 一种智能变电站站域后备保护装置 - Google Patents

Abstract

一种智能变电站站域后备保护装置，包括间隔冗余后备插件、全站后备插件、线路后备及远后备插件、站间通信插件、主控插件、人机交互插件、电源插件以及用于各插件连接的母板。各后备插件完成站域后备保护的所有功能。主控插件管理各后备功能插件，并完成与变电站监控系统、保护信息系统的通信功能。站间通信插件通过站间通信信道完成与相邻智能变电站站域后备保护的信息交换。人机交互插件完成界面显示、按键输入等人机交互功能。电源插件输入为交流或直流电源，输出为插件供电电源，通过母板向各插件完成供电。母板完成各插件之间的通信及供电功能。

Description

一种智能变电站站域后备保护装置

技术领域

本实用新型属于电力系统继电保护领域，具体地涉及智能变电站的站域后备保护装置。

背景技术

传统的变电站通常按间隔配置主保护和后备保护，目前在后备保护领域存在整定配合困难的问题。造成该问题的主要原因是：后备保护在物理上独立配置，在整定配合时又需要考虑其他间隔的状态信息，而这种信息的交换在常规变电站中只能依靠电缆实现，考虑到工程实施复杂性，一般无法获取。智能变电站二次系统发生了根本性的改变，增加了合并单元和智能终端，具有采集数字化、通信网络化和信息高度共享的基本特征，上述影响后备保护性能提高的技术障碍得以突破，从而使智能变电站的继电保护系统能够得到优化。采用的技术方案是：在保留原有主保护和后备保护的基础上，利用数据共享的优势，增设一台站域后备保护。站域后备保护利用SV采样，GOOSE跳闸等网络化技术，以完整的智能变电站及其引出输电线路为保护对象，实现变电站后备保功能及安全自动控制功能，可以较大程度上改善传统变电站后备保护的性能，在一定程度上方便变电站的继电保护运行维护。特别是对于较低电压等级的智能变电站，装设站域后备保护装置更具现实意义。

发明内容

为解决传统后备保护整定配合困难的问题，本实用新型充分利用智能变电站技术条件，采用先进通信技术，设计了一种智能变电站站域后备保护装置，完成变电站内各间隔的冗余后备保护功能和全站优化后备保护功能，并提供输电线路的远后备功能。为提高可靠性，所设计装置的所有后备插件相互独立；为提高硬件通用性，各插件采用相同的主处理器芯片。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种智能变电站站域后备保护装置，包括一机箱，其特征在于：该机箱内同时设有间隔冗余后备插件、全站后备插件、线路后备及远后备插件、站间通信插件、主控插件、人机交互插件、电源插件以及用于各插件连接的母板。

装置中的人机交互插件、主控插件和电源插件均各自通过母板与机箱内的其他所有插件相连接。

装置中的间隔冗余后备插件实现冗余的线路间隔后备保护功能，该插件具备过程层SV、GOOSE接收接口和GOOSE发送接口，SV和GOOSE接口均为以太网接口。该插件通过SV接口接收本变电站内各间隔合并单元采集和发送到过程层网络上的SV（Sampled Values，采样值）信息；通过GOOSE接口接收本变电站内所有智能终端和间隔主保护发送到过程层网络上的GOOSE（Generic Object Oriented Substation Event, 面向通用对象的变电站事件）信息，并将站域后备保护的跳闸命令发送到智能终端。该插件还通过母板上的内部总线，将SV和GOOSE信息转发到全站后备插件、线路后备及远后备插件。装置中的全站后备插件完成变压器各侧后备保护、母联和分段过流后备保护以及断路器失灵保护功能，所需SV、GOOSE信息经由母板从间隔冗余后备插件获得。装置中的线路后备及远后备插件实现相邻变电站的远后备保护，所需SV、GOOSE信息经由母板从间隔冗余后备插件和站间通信插件获得。

装置的站间通信插件也具有SV、GOOSE接收接口和GOOSE发送接口，通过该接口与站间通信信道进行数据交换。根据不同类型站间信道，需要通过中间转换装置将相邻变电站的采样值和开关量分别转换为SV和GOOSE信息。通过本插件接收到的相邻变电站的SV、GOOSE信息可通过母板上的内部总线转发到本装置的线路后备及远后备插件。站间通信插件将接收线路后备及远后备插件发出的远方跳闸GOOSE，并依次通过本插件的GOOSE发送接口、站间信道发送到相邻变电站的站域后备保护装置，协助完成远后备功能。

为提高硬件通用性，装置中的间隔冗余后备插件、全站后备插件、线路后备及远后备插件、站间通信插件均采用相同的硬件结构：DSP+FPGA，而且，采用同型号的DSP芯片作为主处理器，均采用同型号的FPGA芯片作为数据协处理模块，达到硬件结构统一、降低设计和开发成本的目的。同时各后备保护功能的插件还包括存储器件、供电电路、看门狗电路、时钟电路、总线驱动电路等外围辅助电路。

人机交互插件由液晶显示电路、按键电路和通信接口电路组成。采用点阵液晶显示器及其控制电路实现中英文信息显示，用于反映装置的实时状态、事项记录和告警信息。用户操作的设定信息则通过按键电路接收，然后经通信接口、连接母板传送到主控插件。

连接母板用于提供各板卡间的数据线、控制线和电源线连接。电源板提供装置的供电电源，输入为外接的220V直流或交流电源，输出为24V、15V和5V直流电源，各路直流电源通过连接母板的电源线连接到各板卡。

本实用新型的有益效果：

（1）将原本在各间隔独立保护装置中的后备保护功能用一台站域后备保护装置实现，利用信息高度共享的特点，能够简化后备保护的整定配合关系，提高后备保护性能。

（2）采用了符合IEC61850标准的SV和GOOSE接口，提高了站域后备保护的互操作性，可以接入不同厂家的合并单元、智能终端设备。

（3）采用站域后备保护装置，可减少工程实施过程中调试工作量以及后期维护工作量，降低智能变电站二次系统的建设和维护成本。

附图说明

图1是本实用新型的各插件连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施做详细说明：

如图1所示，智能变电站站域后备保护装置，包括以下插件：间隔冗余后备插件、全站后备插件、线路后备及远后备插件、站间通信插件、主控插件、人机交互插件、电源插件以及用于各插件连接的母板。

以110kV变电站为例，假设该变电站有10条线路，2台变压器，3段母线，则本实用新型中各插件功能如下：

间隔冗余后备插件获取10条线路间隔的电流、电压SV数据和开关量GOOSE信息，同时获取2台变压器各侧的电流、电压SV数据和开关量GOOSE信息。完成10条线路中的110kV线路后备距离保护功能和35kV及以下电压等级线路的后备过流保护功能。在完成后备保护逻辑判断后，将跳闸命令以GOOSE信号的形式发送到过程层网络上，最终驱动对应间隔的智能终端跳开断路器。

全站后备插件根据间隔冗余后备插件获取的SV和GOOSE信息，完成变压器各侧后备保护、母联和分段过流后备保护，同时完成断路器失灵等近后备功能。

线路后备及远后备插件完成对110kV相邻变电站和35kV及以下电压等级的下级变电站的远后备保护功能。

站间通信插件通过站间通信信道完成与相邻变电站站域后备保护的信息交换。站间通信插件接收相邻变电站的SV、GOOSE信息，并通过母板上的内部总线将SV、GOOSE信息转发到线路后备及远后备插件。站间通信插件将接收线路后备及远后备插件发出的远方跳闸GOOSE，并向相邻变电站的站域后备保护装置发送该跳闸GOOSE信息，协助完成远后备功能。

主控插件管理各后备功能插件，并完成与变电站监控系统、保护信息系统的通信功能。

人机交互插件完成界面显示、按键输入等人机交互功能。电源插件输入为交流或直流电源，输出为插件供电电源，通过母板向各插件完成供电。母板完成各插件之间的通信及供电功能。

Claims (2)

1.一种智能变电站站域后备保护装置，包括一机箱，其特征在于：该机箱内同时设有间隔冗余后备插件、全站后备插件、线路后备及远后备插件、站间通信插件、主控插件、人机交互插件、电源插件以及用于各插件连接的母板；

所述人机交互插件、主控插件、电源插件均各自通过母板与机箱内的其他所有插件相连接；

所述间隔冗余后备插件实现冗余的线路间隔后备保护功能，该插件具备过程层SV、GOOSE接口，可以将接收到的SV和GOOSE信息通过母板上的内部总线转发到全站后备插件、线路后备及远后备插件，使得本装置无需单独设置过程层插件；

所述全站后备插件完成变压器各侧后备保护、母联和分段过流后备保护以及断路器失灵保护功能，所需SV、GOOSE信息经由母板从间隔冗余后备插件获得；

所述线路后备及远后备插件实现相邻变电站的远后备保护，所需SV、GOOSE信息经由母板从间隔冗余后备插件和站间通信插件获得；

所述站间通信插件具备与站间通信信道的数据接口，通过该接口与站间通信信道进行数据交换，接收相邻变电站的SV、GOOSE信息，并通过母板上的内部总线将SV、GOOSE信息转发到线路后备及远后备插件；

所述站间通信插件将接收线路后备及远后备插件发出的远方跳闸GOOSE，并向相邻变电站的站域后备保护装置发送该跳闸GOOSE信息，协助完成远后备功能。

2.根据权利要求1所述的一种智能变电站站域后备保护装置，其特征在于：所述的间隔冗余后备插件、全站后备插件、线路后备及远后备插件、站间通信插件均采用相同的硬件结构：DSP+FPGA，而且采用相同的DSP芯片作为主处理器、采用相同的FPGA芯片作为数据协处理模块。