RU2727526C1 - System for monitoring, protection and control of electric substation equipment - Google Patents
System for monitoring, protection and control of electric substation equipment Download PDFInfo
- Publication number
- RU2727526C1 RU2727526C1 RU2019139110A RU2019139110A RU2727526C1 RU 2727526 C1 RU2727526 C1 RU 2727526C1 RU 2019139110 A RU2019139110 A RU 2019139110A RU 2019139110 A RU2019139110 A RU 2019139110A RU 2727526 C1 RU2727526 C1 RU 2727526C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- block
- unit
- voltage
- current
- relay protection
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для мониторинга, защиты и управления оборудованием электрической подстанции, созданной в соответствии с концепцией цифровой подстанции.The invention relates to the electric power industry and can be used to monitor, protect and control the equipment of an electrical substation, created in accordance with the concept of a digital substation.
Известна цифровая трансформаторная подстанция (Патент на изобретение РФ №2552842, МПК Н02В 7/00, H02J 13/00 (2006.01), 2015 г.), содержащая датчики технических параметров оборудования, подключенные одними выводами к оборудованию электрической подстанции, другими выводами - к преобразователям электрического сигнала в оптический, оптическую шину передачи данных из преобразователя в преобразователь оптического сигнала в электрический сигнал, систему управления оборудования электрической подстанции, при этом выходы преобразователя оптического сигнала в электрический сигнал подключены к информационным входам технологической системы управления, а именно системы управления, распределяющей информационные потоки между подсистемами: анализа диагностических параметров; управления элементами устройства исполнения команд управления; учета действующих значений токов и напряжений; защиты, выходные цепи которых объединены на входах системы сетевого взаимодействия, дополнительно соединенной с системой управления оборудованием электрической подстанцией, оптическая шина команд управления одними концами подключена к системе управления, а другими - к устройству исполнения команд управления, причем использованы два блока оборудования питании отдельных потребителей электрической энергии, которые соединены посредством шины сетевого взаимодействия, подключенной к системам сетевого взаимодействия блоков.Known digital transformer substation (Patent for the invention of the Russian Federation No. 2552842, IPC Н02В 7/00,
Недостатками указанной системой, являются замедление действия релейной защиты в сравнении с традиционным устройствами релейной защиты (устройства релейной защиты традиционно подключаются напрямую к электромагнитным измерительным трансформаторам) за счет дополнительных задержек (на кодирование поступившего от внутренней функции сигнала коммуникационным интерфейсом преобразователя аналоговых сигналов, на передачу данных по локальной вычислительной сети, на декодирование поступивших из сети связи данных и их передачи в функцию терминала релейной защиты); невысокая надежность работы системы, поскольку при повреждении локальной вычислительной сети (отсутствии связи с преобразователями аналоговых сигналов) не могут выполняться основные функции системы (функции релейной защиты и автоматики, учета и определения показателей качества электрической энергии и другие); не диагностируются измерительные трансформаторы тока и напряжения; большое разнообразие устройств, образующих систему, что приводит к сложности монтажа, наладки и эксплуатации.The disadvantages of this system are the slowing down of relay protection in comparison with traditional relay protection devices (relay protection devices are traditionally connected directly to electromagnetic measuring transformers) due to additional delays (for coding the signal received from the internal function by the communication interface of the analog signal converter, for transmitting data via local area network, to decode the data received from the communication network and transfer it to the function of the relay protection terminal); low reliability of the system, since if the local computer network is damaged (there is no connection with analog signal converters), the main functions of the system (functions of relay protection and automation, accounting and determination of quality indicators of electrical energy, etc.) cannot be performed; measuring current and voltage transformers are not diagnosed; a wide variety of devices that make up the system, which leads to the complexity of installation, commissioning and operation.
Известна автоматизированная система мониторинга, защиты и управления оборудованием электрической подстанции (Патент на изобретение РФ №2650894, МПК H02J 13/00, 2018 г.), содержащая автоматизированное рабочее место оператора, первую группу датчиков технических параметров оборудования и первую группу устройств релейной защиты и автоматики, образующие первое закрытое распределительное устройство, вторую группу датчиков технических параметров оборудования и вторую группу устройств релейной защиты и автоматики, образующие второе закрытое распределительное устройство, первый преобразователь электрического сигнала в оптический сигнал, первый преобразователь оптического сигнала в электрический сигнал и первую оптическую шину передачи данных, при этом первый преобразователь электрического сигнала в оптический сигнал и первый преобразователь оптического сигнала в электрический сигнал соединены через первую оптическую шину передачи данных, а также основной сервер, первый вход-выход которого соединен с первым входом-выходом автоматизированного рабочего места оператора, при этом авторами введены первый коммутатор, первый вход-выход которого соединен с входом-выходом первого закрытого распределительного устройства, а второй и третий входы-выходы соединены, соответственно, с первым и вторым входами-выходами первого оптического преобразователя электрического сигнала в оптический сигнал, второй коммутатор, первый и второй входы-выходы которого соединены, соответственно, с первым и вторым входами-выходами первого преобразователя оптического сигнала в электрический сигнал, а третий вход-выход соединен со вторым входом-выходом основного сервера, второй преобразователь электрического сигнала в оптический сигнал, второй преобразователь оптического сигнала в электрический сигнал и вторую оптическую шину передачи данных, при этом второй преобразователь электрического сигнала в оптический сигнал и второй преобразователь оптического сигнала в электрический сигнал соединены через вторую оптическую шину передачи данных, третий коммутатор, первый вход-выход которого соединен с входом-выходом второго закрытого распределительного устройства, а второй и третий входы-выходы соединены, соответственно, с первым и вторым входами-выходами второго преобразователя электрического сигнала в оптический сигнал, резервный сервер, первый вход-выход которого соединен со вторым входом-выходом автоматизированного рабочего места оператора, четвертый коммутатор, первый и второй входы-выходы которого соединены, соответственно, с первым и вторым входами-выходами второго преобразователя оптического сигнала в электрический сигнал, а третий вход-выход соединен со вторым входом-выходом резервного сервера, а также сервер единого времени, вход-выход которого соединен с входами единого времени основного и резервного серверов, при этом четвертый вход-выход второго коммутатора соединен с третьим входом-выходом резервного сервера, четвертый вход-выход четвертого коммутатора соединен с третьим входом-выходом основного сервера, третий вход-выход первого преобразователя электрического сигнала в оптический сигнал соединен с третьим входом-выходом второго преобразователя оптического сигнала в электрический сигнал, а третий вход-выход второго преобразователя электрического сигнала в оптический сигнал соединен с третьим входом-выходом первого преобразователя оптического сигнала в электрический сигнал.Known is an automated system for monitoring, protecting and controlling electrical substation equipment (Patent for invention of the Russian Federation No. 2650894, IPC H02J 13/00, 2018), containing an automated operator's workstation, the first group of sensors for the technical parameters of the equipment and the first group of relay protection and automation devices forming a first closed switchgear, a second group of sensors for technical parameters of equipment and a second group of relay protection and automation devices, forming a second closed switchgear, a first converter of an electrical signal to an optical signal, a first converter of an optical signal to an electrical signal and a first optical data transmission bus, wherein the first converter of an electrical signal into an optical signal and the first converter of an optical signal into an electrical signal are connected via the first optical data transfer bus, as well as the main server, the first input-output of which is connected not with the first input-output of the operator's workstation, while the authors introduced the first switch, the first input-output of which is connected to the input-output of the first closed switchgear, and the second and third inputs-outputs are connected, respectively, to the first and second inputs - outputs of the first optical converter of an electrical signal into an optical signal, the second switch, the first and second inputs-outputs of which are connected, respectively, to the first and second input-outputs of the first optical signal-to-electrical signal converter, and the third input-output is connected to the second input-output main server, a second electrical-to-optical converter, a second optical-to-electrical converter, and a second optical data bus, wherein the second electrical-to-optical converter and the second optical-to-electrical converter are connected via the second optical a data transfer bus, the third switch, the first input-output of which is connected to the input-output of the second closed switchgear, and the second and third input-outputs are connected, respectively, to the first and second input-outputs of the second converter of electrical signal into optical signal, backup a server, the first input-output of which is connected to the second input-output of the operator's workstation, the fourth switch, the first and second inputs-outputs of which are connected, respectively, to the first and second input-outputs of the second converter of the optical signal into an electrical signal, and the third input - the output is connected to the second input-output of the backup server, as well as a single time server, the input-output of which is connected to the inputs of the uniform time of the main and backup servers, while the fourth input-output of the second switch is connected to the third input-output of the backup server, the fourth input - the output of the fourth switch is connected to the third input-output the main server, the third input-output of the first converter of the electrical signal into an optical signal is connected to the third input-output of the second converter of the optical signal into an electrical signal, and the third input-output of the second converter of the electrical signal into an optical signal is connected to the third input-output of the first converter of the optical signal into an electrical signal.
Недостатками указанной системой, являются замедление действия релейной защиты в сравнении с традиционным устройствами релейной защиты (устройства релейной защиты традиционно подключаются напрямую к электромагнитным измерительным трансформаторам) за счет дополнительных задержек (на кодирование поступившего от внутренней функции сигнала коммуникационным интерфейсом преобразователя аналоговых сигналов, на передачу данных по локальной вычислительной сети, на декодирование поступивших из сети связи данных и их передачи в функцию терминала релейной защиты); невысокая надежность работы системы, поскольку при повреждении локальной вычислительной сети (отсутствии связи с преобразователями аналоговых сигналов) не могут выполняться основные функции системы (функции релейной защиты и автоматики, учета и определения показателей качества электрической энергии и другие); не диагностируются измерительные трансформаторы тока и напряжения; большое разнообразие устройств, образующих систему, что приводит к сложности монтажа, наладки и эксплуатации.The disadvantages of this system are the slowing down of relay protection in comparison with traditional relay protection devices (relay protection devices are traditionally connected directly to electromagnetic measuring transformers) due to additional delays (for coding the signal received from the internal function by the communication interface of the analog signal converter, for transmitting data via local area network, to decode the data received from the communication network and transfer it to the function of the relay protection terminal); low reliability of the system, since if the local computer network is damaged (there is no connection with analog signal converters), the main functions of the system (functions of relay protection and automation, accounting and determination of quality indicators of electrical energy, etc.) cannot be performed; measuring current and voltage transformers are not diagnosed; a wide variety of devices that make up the system, which leads to the complexity of installation, commissioning and operation.
Известна автоматизированная система мониторинга, защиты и управления оборудованием электрической подстанции (Патент на изобретение РФ №2468407, МПК G05B 19/00, H02J 13/00, 2012 г.), принятая за прототип, включающая датчики технических параметров оборудования электрической подстанции, соединенные с преобразователем электрического сигнала в оптический, оптическую шину передачи данных, преобразователи оптического сигнала в электрический сигнал, устройство для мониторинга, защиты, регистрации и управления оборудованием электрической подстанции, при этом устройство для мониторинга, защиты, регистрации и управления оборудованием электрической подстанции выполнено в виде кластера серверов, состоящего из нескольких компьютеров, соединенных в единую систему, при этом кластер серверов соединен с устройством управления оборудования электрической подстанции, расположенного на рабочем месте оператора, а также соединен отдельной шиной с устройствами, исполняющими команды управления, расположенными на оборудовании электрической подстанции, и с терминалом удаленного доступа.Known is an automated system for monitoring, protecting and controlling electrical substation equipment (Patent for invention of the Russian Federation No. 2468407, IPC G05B 19/00,
Недостатками указанной системой, являются замедление действия релейной защиты в сравнении с традиционным устройствами релейной защиты (устройства релейной защиты традиционно подключаются напрямую к электромагнитным измерительным трансформаторам) за счет дополнительных задержек (на кодирование поступившего от внутренней функции сигнала коммуникационным интерфейсом преобразователя аналоговых сигналов, на передачу данных по локальной вычислительной сети, на декодирование поступивших из сети связи данных и их передачи в функцию кластера компьютеров); невысокая надежность работы системы, поскольку при повреждении локальной вычислительной сети (отсутствии связи с преобразователями аналоговых сигналов) не могут выполняться основные функции системы (функции релейной защиты и автоматики, учета и определения показателей качества электрической энергии и другие), а также ограниченном сроком службы компьютеров и их не соответствием требованиям электромагнитной совместимости на электрических подстанциях; не диагностируются измерительные трансформаторы тока и напряжения.The disadvantages of this system are the slowing down of relay protection in comparison with traditional relay protection devices (relay protection devices are traditionally connected directly to electromagnetic measuring transformers) due to additional delays (for coding the signal received from the internal function by the communication interface of the analog signal converter, for transmitting data via local area network, to decode data received from the communication network and transfer it to the function of a cluster of computers); low reliability of the system, since if the local computer network is damaged (there is no connection with analog signal converters), the main functions of the system (functions of relay protection and automation, metering and determination of quality indicators of electrical energy, etc.) cannot be performed, as well as the limited service life of computers and their non-compliance with the requirements of electromagnetic compatibility at electrical substations; measuring current and voltage transformers are not diagnosed.
Технический результат заключается в создании системы мониторинга, защиты и управления оборудованием электрической подстанции, обеспечивающей повышение надежности и быстродействия релейной защиты и автоматики, обеспечивающей надежную работу системы учета и определения показателей качества электрической энергии, упрощение эксплуатации электрических подстанций.The technical result consists in creating a system for monitoring, protecting and controlling electrical substation equipment, which ensures an increase in the reliability and speed of relay protection and automation, ensures reliable operation of the metering system and determines the quality indicators of electrical energy, and simplifies the operation of electrical substations.
Технический результат достигается тем, что система мониторинга, защиты и управления оборудованием электрической подстанции, включающая датчики технических параметров оборудования электрической подстанции, соединенные с преобразователем электрического содержит первичные преобразователи тока и напряжения фазы А, первичные преобразователи тока и напряжения фазы В, первичные преобразователи тока и напряжения фазы С, датчики технического состояния первичных преобразователей тока и напряжения, блок фильтрации и нормирования сигналов, блок аналого-цифрового преобразования сигналов, блок первичной обработки оцифрованных сигналов, блок выполнения алгоритмов диагностики первичных преобразователей, блок выполнения алгоритмов коммерческого учета электроэнергии, блок выполнения алгоритмов определения показателей качества электроэнергии, блок выполнения алгоритмов релейной защиты и автоматики, блок формирования кадров данных с мгновенными значениями тока и напряжения, блок формирования пакетов данных с диагностической информацией, блок формирования пакетов данных со значениями тока, напряжения, активной, реактивной и полной мощностей и энергий, блок формирования пакетов данных с показателями качества электроэнергии, блок преобразования цифрового сигнала в дискретный, блок выходных реле, блок формирования кадров данных с сигналами управления от функций релейной защиты и автоматики, блок записи мгновенных значений тока и напряжения в файл данных при действии релейной защиты, блок формирования записей в журнал диагностики, блок формирования записей в журнал коммерческого учета электроэнергии, блок формирования записей в журнал показателей качества электроэнергии, блок формирования записей в журнал релейной защиты и автоматики, блок интерфейсов ввода-вывода цифровой информации, блок интерфейсов ввода-вывода дискретного сигнала, блок настройки и обработки запросов, выключатель, смежные интеллектуальные электронные устройства, автоматизированную систему управления технологическими процессами, при этом к входам блока фильтрации и нормирования сигналов, подключены первичные преобразователи тока и напряжения фазы А, первичные преобразователи тока и напряжения фазы В, первичные преобразователи тока и напряжения фазы С, датчики технического состояния первичных преобразователей тока и напряжения, выход блока фильтрации и нормирования сигналов через блок аналого-цифрового преобразования сигналов подключен к блоку первичной обработки оцифрованных сигналов, выходы блока первичной обработки оцифрованных сигналов и блока настройки и обработки запросов подключены к входам блока выполнения алгоритмов диагностики первичных преобразователей, блока выполнения алгоритмов коммерческого учета электроэнергии, блока выполнения алгоритмов определения показателей качества электроэнергии, блока выполнения алгоритмов релейной защиты и автоматики, блока формирования кадров данных с мгновенными значениями тока и напряжения и блока записи мгновенных значений тока и напряжения в файл данных при действии релейной защиты, блок выполнения алгоритмов диагностики первичных преобразователей подключен к блоку формирования пакетов данных с диагностической информацией и к блоку формирования записей в журнал диагностики, блок выполнения алгоритмов коммерческого учета электроэнергии подключен к блоку формирования пакетов данных со значениями тока, напряжения, активной, реактивной и полной мощностей и энергий и к блоку формирования записей в журнал коммерческого учета электроэнергии, блок выполнения алгоритмов определения показателей качества электроэнергии подключен к блоку формирования пакетов данных с показателями качества электроэнергии и к блоку формирования записей в журнал показателей качества электроэнергии, выходы блока выполнения алгоритмов релейной защиты и автоматики подключены к входам блока преобразования цифрового сигнала в дискретный, блока формирования кадров данных с сигналами управления от функций релейной защиты и автоматики, блока записи мгновенных значений тока и напряжения в файл данных при действии релейной защиты и блока формирования записей в журнал релейной защиты и автоматики, блок преобразования цифрового сигнала в дискретный соединен через блок выходных реле с блоком интерфейсов ввода-вывода дискретного сигнала, выход которого соединен с выключателем, блока формирования пакетов данных с диагностической информацией блок формирования пакетов данных со значениями тока, напряжения, активной, реактивной и полной мощностей и энергий, блок формирования пакетов данных с показателями качества электроэнергии и блок записи мгновенных значений тока и напряжения в файл данных при действии релейной защиты через блок интерфейсов ввода-вывода цифровой информации соединены с автоматизированной системе управления технологическими процессами, выходы блока формирования кадров данных с мгновенными значениями тока и напряжения и блока формирования кадров данных с сигналами управления от функций релейной защиты и автоматики через блок интерфейсов ввода-вывода цифровой информации подключены к смежным интеллектуальным электронным устройствам, к входу блока настройки и обработки запросов через блок интерфейсов ввода-вывода цифровой информации, подключена автоматизированная система управления технологическими процессами, к входу блока выполнения алгоритмов релейной защиты и автоматики через блок интерфейсов ввода-вывода цифровой информации подключены смежные интеллектуальные электронные устройства.The technical result is achieved by the fact that the system for monitoring, protection and control of electrical substation equipment, including sensors for technical parameters of electrical substation equipment, connected to an electrical converter, contains primary current and voltage converters of phase A, primary current and voltage converters of phase B, primary current and voltage converters phase C, sensors of the technical condition of primary current and voltage converters, a block for filtering and normalizing signals, a block for analog-to-digital conversion of signals, a block for primary processing of digitized signals, a block for executing diagnostic algorithms for primary converters, a block for executing algorithms for commercial metering of electricity, a block for performing algorithms for determining indicators power quality, block for execution of algorithms of relay protection and automation, block for forming data frames with instantaneous values of current and voltage, block for forming data packets x with diagnostic information, block for generating data packets with values of current, voltage, active, reactive and apparent powers and energies, block for forming data packets with power quality indicators, block for converting digital signal to discrete, block of output relays, block for forming data frames with signals control from the functions of relay protection and automation, a block for recording instantaneous values of current and voltage into a data file during the action of relay protection, a block for generating entries in a diagnostic log, a block for generating entries in a commercial electricity metering log, a block for generating entries in a log of power quality indicators, a block for generating records in the relay protection and automation log, block of input-output interfaces for digital information, block of input-output interfaces for discrete signal, block for setting and processing requests, switch, adjacent intelligent electronic devices, automated process control system In this case, primary current and voltage transducers of phase A, primary current and voltage transducers of phase B, primary current and voltage transducers of phase C, technical condition sensors of primary current and voltage transducers, the output of the filtering unit, are connected to the inputs of the filtering and signal normalization unit. signal normalization through the block of analog-to-digital conversion of signals is connected to the block of primary processing of digitized signals, the outputs of the block of primary processing of digitized signals and the block of tuning and processing of requests are connected to the inputs of the block of execution of algorithms for diagnostics of primary converters, block of execution of algorithms for commercial metering of electricity, block of execution of algorithms for determination power quality indicators, a block for executing relay protection and automation algorithms, a block for forming data frames with instantaneous current and voltage values and a block for recording instantaneous current and voltage values into a data file when action of relay protection, the unit for executing diagnostic algorithms for primary converters is connected to the unit for generating data packets with diagnostic information and to the unit for generating entries in the diagnostics log, the unit for executing commercial metering algorithms is connected to the unit for generating data packets with values of current, voltage, active, reactive and full capacity and energy and to the block for generating entries in the electricity commercial metering log, the block for executing algorithms for determining the power quality indicators is connected to the block for generating data packets with power quality indicators and to the block for generating entries in the power quality indicators log, outputs of the block for executing relay protection algorithms and automatics are connected to the inputs of the digital-to-discrete signal conversion unit, the data frame formation unit with control signals from the relay protection and automation functions, the instantaneous current value recording unit, and voltage to the data file during the action of the relay protection and the unit for generating entries in the relay protection and automation log, the unit for converting the digital signal into a discrete signal is connected through the unit of output relays to the unit of input-output interfaces of the discrete signal, the output of which is connected to the switch, the unit for forming data packets with diagnostic information block for generating data packets with values of current, voltage, active, reactive and apparent powers and energies, block for forming data packets with indicators of power quality and a block for recording instantaneous values of current and voltage into a data file when relay protection operates through the block of input-output interfaces digital information are connected to an automated process control system, the outputs of the data framing unit with instantaneous current and voltage values and the data framing unit with control signals from relay protection and automation functions through the I / O interface unit digital information are connected to adjacent intelligent electronic devices, to the input of the unit for setting and processing requests through the block of input-output interfaces of digital information, an automated process control system is connected, to the input of the block for performing algorithms of relay protection and automation through the block of input-output interfaces of digital information adjacent intelligent electronic devices.
На фиг. 1 приведена блок-схема системы мониторинга, защиты и управления оборудованием электрической подстанции.FIG. 1 shows a block diagram of a system for monitoring, protecting and controlling equipment of an electrical substation.
На фиг. 1 использованы следующие обозначения: первичные преобразователи тока и напряжения фазы А 1, первичные преобразователи тока и напряжения фазы В 2, первичные преобразователи тока и напряжения фазы С 3, датчики технического состояния первичных преобразователей тока и напряжения 4, блок фильтрации и нормирования сигналов 5, блок аналого-цифрового преобразования сигналов 6, блок первичной обработки оцифрованных сигналов 7, блок выполнения алгоритмов диагностики первичных преобразователей 8, блок выполнения алгоритмов коммерческого учета электроэнергии 9, блок выполнения алгоритмов определения показателей качества электроэнергии 10, блок выполнения алгоритмов релейной защиты и автоматики 11, блок формирования кадров данных с мгновенными значениями тока и напряжения 12, блок формирования пакетов данных с диагностической информацией 13, блок формирования пакетов данных со значениями тока, напряжения, активной, реактивной и полной мощностей и энергий 14, блок формирования пакетов данных с показателями качества электроэнергии 15, блок преобразования цифрового сигнала в дискретный 16, блок выходных реле 17, блок формирования кадров данных с сигналами управления от функций релейной защиты и автоматики 18, блок записи мгновенных значений тока и напряжения в файл данных при действии релейной защиты 19, блок формирования записей в журнал диагностики 20, блок формирования записей в журнал коммерческого учета электроэнергии 21, блок формирования записей в журнал показателей качества электроэнергии 22, блок формирования записей в журнал релейной защиты и автоматики 23, блок интерфейсов ввода-вывода цифровой информации 24, блок интерфейсов ввода-вывода дискретного сигнала 25, блок настройки и обработки запросов 26, выключатель 27, смежные интеллектуальные электронные устройства 28, автоматизированная система управления технологическими процессами 29.FIG. 1, the following designations are used: primary current and voltage converters of
Реализацию системы осуществляют с использованием цифровых трансформаторов, снабженных следующими первичными преобразователями: резистивными, емкостными или резистивно-емкостными делителями напряжения, малогабаритными трансформаторами тока, катушками Роговского, первичными преобразователями постоянного тока, а также датчиками диагностики технического состояния, и снабженных измерительно коммуникационным блоком (обозначен пунктиром, включает блоки 5-26, при этом блоки 8-26 выполнены с возможностью интеграции в них специального программного обеспечения).The system is implemented using digital transformers equipped with the following primary converters: resistive, capacitive or resistive-capacitive voltage dividers, small-sized current transformers, Rogowski coils, primary DC-current converters, as well as sensors for diagnosing technical condition, and equipped with a measuring and communication unit (indicated by a dotted line , includes blocks 5-26, while blocks 8-26 are made with the possibility of integrating special software into them).
К входам измерительно коммуникационного блока цифрового трансформатора, которыми являются входы блока фильтрации и нормирования сигналов 5, подключены первичные преобразователи тока и напряжения фазы А 1, первичные преобразователи тока и напряжения фазы В 2, первичные преобразователи тока и напряжения фазы С 3, датчики технического состояния первичных преобразователей тока и напряжения 4. Выход блока фильтрации и нормирования сигналов 5 через блок аналого-цифрового преобразования сигналов 6 подключен к блоку первичной обработки оцифрованных сигналов 7. Выходы блока первичной обработки оцифрованных сигналов 7 и блока настройки и обработки запросов 26 подключены к входам блока выполнения алгоритмов диагностики первичных преобразователей 8, блока выполнения алгоритмов коммерческого учета электроэнергии 9, блока выполнения алгоритмов определения показателей качества электроэнергии 10, блока выполнения алгоритмов релейной защиты и автоматики 11, блока формирования кадров данных с мгновенными значениями тока и напряжения 12 и блока записи мгновенных значений тока и напряжения в файл данных при действии релейной защиты 19. Блок выполнения алгоритмов диагностики первичных преобразователей 8 подключен к блоку формирования пакетов данных с диагностической информацией 13 и к блоку формирования записей в журнал диагностики 20. Блок выполнения алгоритмов коммерческого учета электроэнергии 9 подключен к блоку формирования пакетов данных со значениями тока, напряжения, активной, реактивной и полной мощностей и энергий 14 и к блоку формирования записей в журнал коммерческого учета электроэнергии 21. Блок выполнения алгоритмов определения показателей качества электроэнергии 10 подключен к блоку формирования пакетов данных с показателями качества электроэнергии 15 и к блоку формирования записей в журнал показателей качества электроэнергии 22. Выходы блока выполнения алгоритмов релейной защиты и автоматики 11 подключены к входам блока преобразования цифрового сигнала в дискретный 16, блока формирования кадров данных с сигналами управления от функций релейной защиты и автоматики 18, блока записи мгновенных значений тока и напряжения в файл данных при действии релейной защиты 19, и блока формирования записей в журнал релейной защиты и автоматики 23. Блок преобразования цифрового сигнала в дискретный 16 соединен через блок выходных реле 17 с блоком интерфейсов ввода-вывода дискретного сигнала 25, выход которого являющийся выходом измерительно коммуникационный блок цифрового трансформатора, соединен с выключателем 27. Блок формирования пакетов данных с диагностической информацией 13, блок формирования пакетов данных со значениями тока, напряжения, активной, реактивной и полной мощностей и энергий 14, блок формирования пакетов данных с показателями качества электроэнергии 15 и блок записи мгновенных значений тока и напряжения в файл данных при действии релейной защиты 19 через блок интерфейсов ввода-вывода цифровой информации 24, выходы которого являются выходами измерительно коммуникационный блок цифрового трансформатора, соединены с автоматизированной системе управления технологическими процессами 29. Выходы блока формирования кадров данных с мгновенными значениями тока и напряжения 12 и блока формирования кадров данных с сигналами управления от функций релейной защиты и автоматики 18 через блок интерфейсов ввода-вывода цифровой информации 24, выходы которого являются выходами измерительно коммуникационный блок цифрового трансформатора, подключены к смежным интеллектуальным электронным устройствам 28. К входу блока настройки и обработки запросов 26 через блок интерфейсов ввода-вывода цифровой информации 24, вход которого являются входом измерительно коммуникационный блок цифрового трансформатора, подключена автоматизированная система управления технологическими процессами 29. К входу блока выполнения алгоритмов релейной защиты и автоматики 11 через блок интерфейсов ввода-вывода цифровой информации 24, вход которого являются входом измерительно коммуникационный блок цифрового трансформатора, подключены смежные интеллектуальные электронные устройства 28. Система работает следующим образом.Primary current and voltage converters of
Токи и напряжения измеряют при помощи цифровых трансформаторов, снабженных следующими первичными преобразователями: резистивными, емкостными или резистивно-емкостными делителями напряжения, малогабаритными трансформаторами тока, катушками Роговского, первичными преобразователями постоянного тока, а также датчиками диагностики технического состояния. Первичные преобразователи тока и напряжения фазы А 1, первичные преобразователи тока и напряжения фазы В 2, первичные преобразователи тока и напряжения фазы С 3 выполняют масштабное преобразование измеряемых токов и напряжений. Малогабаритный трансформатор тока имеет высокую точность преобразования и наилучшим образом подходит для снабжения информацией о токе для учета электрической энергии. Катушка Роговского не искажает форму кривой тока (поскольку отсутствует магнитопровод), имеет линейную амплитудно-частотную характеристику (коэффициент усиления линейно увеличивается с ростом частоты), при этом ее выходной сигнал пропорционален производной тока. В качестве первичного преобразователя постоянного тока могут выступать безиндуктивный шунт, магнитотранзисторный преобразователь или другие преобразователи, не искажающие форму кривой тока в переходных режимах. Указанные преобразователи позволяют измерять не только постоянный, но и переменный ток, в том числе с апериодической составляющей. Катушка Роговского и первичный преобразователь постоянного тока наилучшим образом подходят для снабжения информацией о токе для релейной защиты и автоматики. Резистивный (емкостный или резистивно-емкостный) делитель напряжения выполняет преобразование напряжения для снабжения информацией о напряжении для релейной защиты и учета электрической энергии. В качестве датчиков технического состояния первичных преобразователей тока и напряжения 4 используют датчики температуры и датчики для определения состояния изоляции (например, датчики частичных разрядов).Currents and voltages are measured using digital transformers equipped with the following primary converters: resistive, capacitive or RC voltage dividers, small-sized current transformers, Rogowski coils, direct current primary converters, as well as sensors for diagnostics of technical condition. Primary current and voltage transducers of
На вход блока фильтрации и нормирования сигналов 5 подаются сигналы от первичных преобразователей тока и напряжения фазы А 1, первичных преобразователей тока и напряжения фазы В 2, первичных преобразователей тока и напряжения фазы С 3, датчиков технического состояния первичных преобразователей тока и напряжения 4.Signals from primary current and voltage converters of phase A1, primary current and voltage converters of phase B2, primary current and voltage converters of
В измерительно-коммуникационном блоке цифрового трансформатора выполняют следующие операции. Выполняют фильтрацию (антиалайзинговую) и нормирование указанных сигналов (в блоке 5) и синхронное аналого-цифровое преобразование сигналов первичных преобразователей тока и напряжения (в блоке 6). В блок первичной обработки оцифрованных сигналов 7 оцифрованные сигналы нормируют и выполняют индивидуальную обработку для каждого первичного преобразователя.The following operations are performed in the measuring and communication unit of the digital transformer. Filtering (anti-aliasing) and normalization of these signals (in block 5) and synchronous analog-to-digital conversion of signals from primary current and voltage converters (in block 6) are performed. In the block of primary processing of the digitized signals 7, the digitized signals are normalized and individual processing is performed for each primary converter.
Данные от блока первичной обработки оцифрованных сигналов 7 и блока настройки и обработки запросов 26 поступают:The data from the unit for the primary processing of the digitized signals 7 and the unit for setting and
- в блок выполнения алгоритмов диагностики первичных преобразователей и измерительно-коммуникационного блока 8 для диагностики теплового режима работы и состояния изоляции первичных преобразователей напряжения, работоспособности отдельных структурных элементов измерительно-коммуникационного блока,- to the block for executing diagnostic algorithms for primary converters and measuring and
- в блок выполнения алгоритмов коммерческого учета электроэнергии 9 для определения действующих значений токов и напряжений, углов между ними, активной, реактивной и полной мощности, мощности искажений, а также соответствующий энергии,- to the block for executing algorithms for commercial metering of
- в блок выполнения алгоритмов определения показателей качества электроэнергии 10 для определения показателей качества электрической энергии в соответствии с действующими нормативными документами,- to the block for executing algorithms for determining indicators of the quality of
в блок выполнения алгоритмов релейной защиты и автоматики 11 для выполнения алгоритмов релейной защиты и автоматики,to the block for execution of algorithms of relay protection and
- в блок формирования кадров данных с мгновенными значениями тока и напряжения 12 для формирования кадров данных с мгновенными значениями тока и напряжения и дальнейшей отправки их смежным интеллектуальным электронным устройствам 28 через блок интерфейсов ввода-вывода цифровой информации 24. Кадры данных с мгновенными значениями тока и напряжения (из блока 12) могут использоваться для выполнения функций релейной защиты, не реализованных и реализованных (дублирование функций релейной защиты) в измерительно-коммуникационном блоке цифрового трансформатора, регистрации аварийных событий и других функций.- to the block for forming data frames with instantaneous values of current and
В блоке 11 выполняются алгоритмы релейной защиты и автоматики, которые реализуют для сетей класса напряжения 6-35 кВ:In
- дистанционная защита;- distance protection;
- междуфазная токовая отсечка;- phase-to-phase current cutoff;
- направленная/ненаправленная максимальная токовая защита с пуском/без пуска по напряжению;- directional / non-directional overcurrent protection with / without voltage start;
- направленная/ненаправленная защита от однофазных замыканий на землю;- directional / non-directional protection against single-phase earth faults;
- направленная/ненаправленная токовая защита нулевой последовательности;- directional / non-directional current protection of zero sequence;
- логическая защита шин;- logical bus protection;
- контроль наличия напряжения;- voltage presence control;
- групповая сигнализация поврежденного присоединения при однофазных замыканиях на землю;- group signaling of a damaged connection in case of single-phase ground faults;
- защита от обрыва провода;- protection against wire breakage;
- резервирование при отказе выключателя;- redundancy in case of breaker failure;
- автоматика управления выключателем;- circuit breaker control automation;
- автоматическое повторное включение;- automatic reclosing;
- автоматический ввод резерва;- automatic input of the reserve;
- защита по напряжению;- voltage protection;
- защита от повышения напряжения;- overvoltage protection;
- защита от понижения напряжения;- protection against undervoltage;
- защита от повышения частоты;- over frequency protection;
- защита от понижения частоты;- protection against underfrequency;
- защита по скорости изменения частоты.- protection by frequency change rate.
Данные от блока первичной обработки оцифрованных сигналов 7 поступают в блок записи мгновенных значений тока и напряжения в файл данных при действии релейной защиты 19.Data from the block for the primary processing of digitized signals 7 are fed to the block for recording instantaneous values of current and voltage in the data file when the
Блок выполнения алгоритмов диагностики первичных преобразователей и измерительно-коммуникационного блока 8 передает данные в блок формирования пакетов данных с диагностической информацией 13 и в блок формирования записей в журнал диагностики 20 при возникновении диагностического события.The unit for executing diagnostic algorithms for the primary converters and the measuring and
Блок выполнения алгоритмов коммерческого учета электроэнергии 9 передает данные в блок формирования пакетов данных со значениями тока, напряжения, активной, реактивной и полной мощностей и энергий 14 и в блок формирования записей в журнал коммерческого учета электроэнергии 21 в непрерывном режиме.The block for executing the algorithms for commercial metering of
Блок выполнения алгоритмов определения показателей качества электроэнергии 10 передает данные в блок формирования пакетов данных с показателями качества электроэнергии 15 и в блок формирования записей в журнал показателей качества электроэнергии 22 в непрерывном режиме и при наступлении диагностируемых событий.The unit for executing the algorithms for determining the
Блок выполнения алгоритмов релейной защиты и автоматики 11 передает управляющие воздействия на блок преобразования цифрового сигнала в дискретный 16, на блок формирования кадров данных с сигналами управления от функций релейной защиты и автоматики 18 и на блок записи мгновенных значений тока и напряжения в файл данных при действии релейной защиты 19, передает данные в блок формирования записей в журнал релейной защиты и автоматики 23 при действии защиты. В блок выполнения алгоритмов релейной защиты и автоматики 11 поступают данные от смежных интеллектуальных электронных устройств 28 через блок интерфейсов ввода-вывода цифровой информации 24.The unit for executing the algorithms of relay protection and
Данные от блока формирования пакетов данных с диагностической информацией 13, блока формирования пакетов данных со значениями тока, напряжения, активной, реактивной и полной мощностей и энергий 14, блока формирования пакетов данных с показателями качества электроэнергии 15 и блока записи мгновенных значений тока и напряжения в файл данных при действии релейной защиты 19 передаются автоматизированной системе управления технологическими процессами 29 через блок интерфейсов ввода-вывода цифровой информации 24.Data from the unit for generating data packets with
Данные от блока формирования кадров данных с сигналами управления от функций релейной защиты и автоматики 18 передаются смежным интеллектуальным электронным устройствам 28 через блок интерфейсов ввода-вывода цифровой информации 24.Data from the data framing unit with control signals from the relay protection and automation functions 18 is transmitted to adjacent intelligent
При действии защиты вырабатывают цифровые сигналы управляющих воздействий, выполняют преобразование данных сигналов в дискретные 16, формируют управляющие воздействия по средствам выходных реле 17 и при помощи них через блок интерфейсов ввода-вывода дискретного сигнала 25 управляют выключателем 27 и одновременно формируют кадры данных с управляющими воздействиями 18, отправляют их смежным интеллектуальным электронным устройствам 28, и записывают в файл данных мгновенные значения тока и напряжения 19. В заявляемой системе организация защиты позволяет увеличить надежность и быстродействие системы релейной защиты, поскольку алгоритмы защиты реализованы непосредственно в измерительно-коммуникационном блоке, при помощи которого можно непосредственно воздействовать на выключатель 27, и при действии алгоритмов релейной защиты, реализованной в измерительно-коммуникационном блоке, отсутствуют задержки на передачу данных по локальной вычислительной сети и на декодирование поступивших из сети данных. При этом алгоритмы защиты могут быть реализованы в смежных интеллектуальных электронных устройствах, поскольку измерительно-коммуникационный блок отправляет им кадры данных с мгновенными значениями тока и напряжения, что позволяет осуществлять дублирование (аппаратное резервирование) функций релейной защиты.During the action of the protection, digital control signals are generated, these signals are converted into discrete 16, control actions are generated by means of the output relays 17 and with the help of them through the block of input-output interfaces of the
Файлы данных, журналы и текущие данные диагностики, учета электрической энергии, показатели качества электрической энергии передают по запросам автоматизированной системы управления технологическими процессами 29 направляемым в блок настройки и обработки запросов 26.Data files, logs and current data of diagnostics, electricity metering, indicators of the quality of electrical energy are transmitted at the request of the automated
Реализация функций учета и определения показателей качества электрической энергии непосредственно в измерительно-коммуникационном блоке цифрового трансформатора позволяет выполнять указанные функции даже при повреждении локальной вычислительной сети (данные будут записываться в соответствующие журналы и при восстановлении локальной вычислительной сети данные могут быть переданы автоматизированной системе управления технологическими процессами).The implementation of the functions of accounting and determining the quality indicators of electrical energy directly in the measuring and communication unit of a digital transformer allows performing these functions even if the local computer network is damaged (data will be recorded in the corresponding logs and when the local computer network is restored, the data can be transferred to an automated process control system) ...
Традиционной функции учета и определения показателей качества электрической энергии, функции релейной защиты и автоматики и функции диагностики выполняются разными устройствами. Реализация указанных функций в измерительно-коммуникационном блоке цифрового трансформатора позволяет сократить количество устройств для обслуживания, а, соответственно, упростить эксплуатацию электрической подстанции в целом.The traditional functions of metering and determining indicators of the quality of electrical energy, functions of relay protection and automation, and diagnostic functions are performed by different devices. The implementation of these functions in the measuring and communication unit of a digital transformer allows reducing the number of devices for maintenance, and, accordingly, simplifying the operation of the electrical substation as a whole.
Действия, выполняемые после аналого-цифрового преобразования, в измерительно-коммуникационном блоке реализуются при помощи специализированных программ.Actions performed after analog-to-digital conversion in the measuring and communication unit are implemented using specialized programs.
Таким образом, применение предлагаемой системы позволяет повысить надежность и быстродействие релейной защиты и автоматики, увеличить надежность работы системы учета и определения показателей качества электрической энергии, упростить эксплуатацию электрических подстанций.Thus, the use of the proposed system makes it possible to increase the reliability and speed of relay protection and automation, increase the reliability of the metering system and determine the quality indicators of electrical energy, and simplify the operation of electrical substations.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019139110A RU2727526C1 (en) | 2019-12-02 | 2019-12-02 | System for monitoring, protection and control of electric substation equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019139110A RU2727526C1 (en) | 2019-12-02 | 2019-12-02 | System for monitoring, protection and control of electric substation equipment |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2727526C1 true RU2727526C1 (en) | 2020-07-22 |
Family
ID=71741096
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019139110A RU2727526C1 (en) | 2019-12-02 | 2019-12-02 | System for monitoring, protection and control of electric substation equipment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2727526C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113765225A (en) * | 2021-09-08 | 2021-12-07 | 陕西省地方电力(集团)有限公司西安供电分公司 | Single-phase grounding alarm system and method for power distribution network |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996035128A1 (en) * | 1995-05-02 | 1996-11-07 | Abb Research Ltd. | Monitoring of internal partial discharges on a power transformer |
US7568000B2 (en) * | 2001-08-21 | 2009-07-28 | Rosemount Analytical | Shared-use data processing for process control systems |
RU2468407C1 (en) * | 2011-06-17 | 2012-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Лаборатория интеллектуальных сетей и систем" (ООО "ЛИСИС") | Automated system of monitoring, protection and control of equipment of electrical substation |
RU2668380C1 (en) * | 2017-11-20 | 2018-09-28 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" | Method of reservation of communication channels and technological devices for measuring, analyzing, monitoring and controlling electrical substation equipment |
-
2019
- 2019-12-02 RU RU2019139110A patent/RU2727526C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996035128A1 (en) * | 1995-05-02 | 1996-11-07 | Abb Research Ltd. | Monitoring of internal partial discharges on a power transformer |
US7568000B2 (en) * | 2001-08-21 | 2009-07-28 | Rosemount Analytical | Shared-use data processing for process control systems |
RU2468407C1 (en) * | 2011-06-17 | 2012-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Лаборатория интеллектуальных сетей и систем" (ООО "ЛИСИС") | Automated system of monitoring, protection and control of equipment of electrical substation |
RU2668380C1 (en) * | 2017-11-20 | 2018-09-28 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" | Method of reservation of communication channels and technological devices for measuring, analyzing, monitoring and controlling electrical substation equipment |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113765225A (en) * | 2021-09-08 | 2021-12-07 | 陕西省地方电力(集团)有限公司西安供电分公司 | Single-phase grounding alarm system and method for power distribution network |
CN113765225B (en) * | 2021-09-08 | 2024-05-03 | 陕西省地方电力(集团)有限公司西安供电分公司 | Single-phase grounding alarm system and method for power distribution network |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Adamiak et al. | Wide area protection—Technology and infrastructures | |
CN202421421U (en) | Insulating-performance online monitoring device of capacitive high-voltage electrical equipment | |
CN103744396B (en) | A kind of device being applied to SVG, APF cooperation control | |
WO2019084947A1 (en) | Direct-current switch cabinet, and monitoring system thereof and monitoring method therefor | |
GB2506135A (en) | Branch circuit monitor with onboard processing | |
KR20210125313A (en) | Fault recording device for monitoring power quality | |
CN111108399A (en) | High fidelity voltage measurement using resistive divider in capacitively coupled voltage transformer | |
KR20220131869A (en) | System for analyzing voltage current, Method thereof, Computer readable storage medium having the method | |
RU2727526C1 (en) | System for monitoring, protection and control of electric substation equipment | |
KR20120002291A (en) | Power quality monitoring system and method thereof | |
RU2550751C2 (en) | Method and device for detection of ground short-circuit | |
RU2727525C1 (en) | Method of monitoring, protection and control of electric substation equipment | |
JP4110747B2 (en) | Harmonic monitoring system in power system | |
Pazdcrin et al. | Platform for testing IEC 61850 control systems using real-time simulator | |
CN115980438A (en) | Method and system for acquiring double-bus electric energy metering voltage of transformer substation | |
EP3982087B1 (en) | An electricity metering device | |
Pakonen et al. | A novel concept of secondary substation monitoring: Possibilities and challenges | |
RU192293U1 (en) | Relay protection and automation | |
Ma et al. | Integration of protection and control systems for smart substation | |
Konarski et al. | Pilot implementation of the on-line partial discharge monitoring system for heads of the high voltage cable lines | |
WO2010130275A2 (en) | Electrical power meter | |
CN110445105B (en) | Substation relay protection method based on universal IED function-oriented | |
Vom Bögel et al. | Digitization of the Distribution Grid to Support e-Mobility Charging Infrastructure | |
RU2772974C1 (en) | Method for monitoring the equipment of an automated process control system | |
RU2791417C1 (en) | System for remote detection of damaged section of power line of branched electric network |