就地化继电保护系统技术方案

本发明专利技术公开了一种就地化继电保护系统，要解决的技术问题是提高数字化变电站的可靠性。本发明专利技术的就地化继电保护系统，设有单间隔保护装置、跨间隔保护装置和测控自动化装置，单间隔保护装置就地设置，跨间隔保护装置和测控自动化装置设置在数字化变电站的主控室内，单间隔保护装置与主控室之间通过百兆光纤通信。本发明专利技术与现有技术相比，单间隔保护装置与主控室通过光纤通信，节省了大量电缆，节省了部分光纤，就地布置的系统，端接在户外柜内安装，方便布线和接线，发热大的装置安装在户外柜外，通过其本身的外壳直接自然散热，户外柜发热降低，不再需要空调机，降低了继电保护成本，提高了系统的可靠性，并且方便运维。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电力系统保护系统，特别是一种数字化变电站的继电保护系统。
技术介绍
现有技术的数字化变电站有以下两种结构模式：1.数字式合并单元+智能终端+纯数字式保护装置(采样值SV和面向通用对象的变电站事件Goose跳闸)，2.传统采样合并单元+智能终端+纯数字式保护装置。现场应用主要采用主控室+就地柜组合方式，主控室内安装保护装置，就地柜内安装合并单元和智能终端，主控室与电力机房类似，对主控室的IP防护等级(INGRESSPROTECTION防护等级系统)要求不高，一般IP20即可，要求不超过55℃工作环境。就地柜设置在户外，对其的IP防护等级要求比较高，通常为IP65，一般会设有空调机，合并单元和智能终端的防护等级要求为IP42，需要满足不超过85℃高温的工作环境。现有技术的数字化变电站的结构在实际使用中存在以下不足：安装在就地柜的合并单元、智能终端装置发热量大，光纤数量多，导致可靠性下降。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种就地化继电保护系统，要解决的技术问题是提高数字化变电站的可靠性。本专利技术采用以下技术方案：一种就地化继电保护系统，设有单间隔保护装置、跨间隔保护装置和测控自动化装置，所述单间隔保护装置就地设置，跨间隔保护装置和测控自动化装置设置在数字化变电站的主控室内，单间隔保护装置与主控室之间通过百兆光纤通信。本专利技术的单间隔保护装置中，直接与一次设备电缆连接的超级采集单元放在户外柜内，线路保护、母差子机、合并单元和智能终端通过光纤放在户外柜外面。本专利技术的超级采集单元连接有母差子机、B码光串、线路保护、合并单元、智能终端、线路保护的电流电压采集单元、母差子机的电流电压采集单元、合并单元的电流电压采集单元、开入量采集单元、开出量采集单元和变压器油温、档位的直流量采集单元；所述超级采集单元、线路保护的电流电压采集单元、母差子机的电流电压采集单元、合并单元的电流电压采集单元、开入量采集单元、开出量采集单元和直流量采集单元设置在靠近一次设备放置的户外柜内；所述线路保护、合并单元、智能终端和母差子机在户外柜外壁上就地设置；所述超级采集单元分别经千兆光纤与线路保护、合并单元、智能终端和母差子机通信连接；所述线路保护、合并单元、智能终端和母差子机分别经百兆光纤与设置在数字化变电站的主控室通信连接。本专利技术的跨间隔保护装置包括母差保护装置和主变保护装置。本专利技术的线路保护设有线路保护现场可编程门阵列和以太网收发器1,线路保护现场可编程门阵列与主控室测控自动化装置和跨间隔保护装置通信经以太网收发器1分别采用MMS和Goose报文，所述以太网收发器1中设有至少两个收发MMS报文的百兆光纤接口和至少两个收发Goose报文的百兆光纤接口，所述线路保护现场可编程门阵列连接有两路E1、B码光纤接口1、CPU1、CPU2和千兆光模块1。本专利技术的合并单元设有合并单元保护现场可编程门阵列和以太网收发器2，合并单元现场可编程门阵列与主控室的跨间隔保护装置通信经百兆光纤按采样数据点对点传输，所述以太网收发器2设有1～8个采样数据百兆光纤接口，所述合并单元现场可编程门阵列级连接有CPU3、千兆光模块2和B码光纤接口2。本专利技术的智能终端设有智能终端现场可编程门阵列和以太网收发器3，现场可编程门阵列与主控室的测控自动化装置通信经以太网收发器3采用Goose报文，所述以太网收发器3设有1～8个收发Goose报文的百兆光纤接口，所述智能终端现场可编程门阵列连接有CPU4、千兆光模块3和B码光纤接口3。本专利技术的母差子机设有母差子机现场可编程门阵列和私有协议模块，母差子机现场可编程门阵列通过私有协议与主控室通信，所述母差子机现场可编程门阵列连接有千兆光模块5、CPU6和B码光纤接口5。本专利技术在110kV以下电压等级的数字化变电站中，合并单元与智能终端集成为合智装置。本专利技术的合智装置设有合智装置现场可编程门阵列和以太网收发器4，合智装置现场可编程门阵列与主控室的跨间隔保护装置通信经百兆光纤按采样数据点对点传输，所述以太网收发器4设有1～8个采样数据百兆光纤接口，合智装置现场可编程门阵列与主控室测控自动化装置通信经以太网收发器4采用Goose报文，以太网收发器4设有1～8个收发Goose报文的百兆光纤接口，所述合智装置现场可编程门阵列连接有千兆光模块4接、CPU5处和B码光纤接口4。本专利技术与现有技术相比，将线路保护、合并单元、智能终端、母差子机就地布置，跨间隔保护装置和测控自动化装置设置在主控室内，单间隔保护装置与主控室通过光纤通信，节省了大量电缆，节省了部分光纤，就地布置的系统，端接在户外柜内安装，方便布线和接线，发热大的装置安装在户外柜外，通过其本身的外壳直接自然散热，户外柜发热降低，不再需要空调机，降低了继电保护成本，提高了系统的可靠性，并且方便运维。附图说明图1是互感器采样的超级采集单元结构框图。图2是数字化互感器采样超级采集单元结构框图。图3是本专利技术在户外柜布置的结构框图。图4是本专利技术的整体设置示意图。图5是本专利技术的线路保护结构框图。图6是本专利技术的合并单元结构框图。图7是本专利技术的智能终端结构框图。图8是本专利技术的合并单元和智能装置结构框图。图9是本专利技术的母差子机结构框图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明。如图1所示，互感器采样的超级采集单元用于数字化变电站，采用主控室+就地柜的组合方式。就地柜设有现场可编程门阵列FPGA，FPGA连接有千兆光模块1～4、B码光纤串行通信接口(B码光串)和单片机，FPGA经滤波电路连接有线路保护装置(线路保护)的电流电压采集单元CT/PT(CT/PT1#)、母差保护装置子机(BusDifferentialProtectionSubUnit，母差子机)的电流电压采集单元CT/PT(CT/PT2#)、线路间隔和主变高压侧合并单元(合并单元)的电流电压采集单元CT/PT(CT/PT3#)、采集变压器油温、档位的直流量采集单元，FPGA经开入隔离电路连接有开入量采集单元，经开出隔离电路连接有开出量采集单元。单片机连接开出隔离电路和调试串行通信接口(调试串口)。千兆光模块1～4用于发送端把电信号转换成光信号，通过光纤光传送到主控室。滤波电路采用两级无源RC滤波电路，截止频率为2KHz，用于滤除高频干扰，保护、测量需要的更低的截止频率由FPGA及其系统实现。超级采集单元采用FPGA和单片机构成，将采集到的模拟量和开关量信号转换为符合千兆光纤接口格式的报文数据。FPGA和单片机连接至千兆光模块，对线路保护、母差子机的保护系统解耦，因此可以一次配置，只要与其连接的互感器、刀闸、断路器一次设备不失效，后续免升级免维护。单片机实现对1A/5A互感器、110V/220V开关量输入的配置管理和调试，可以采用普通ARMCortexM0级别的单片机。电流互感器CT信号采用双模拟信号转换成数字信号AD配置，可以提高整体可靠性，AD选用美国ADI公司的AD7606芯片，具有8通道同步采样，单5V供电，可以简化了电源配置。开入隔离电路采用光耦隔离，开出隔离电路采用继电器隔离。采集交流信息的电流互感器CT、电压互感器PT采用模拟量，采样合并单元与电子式互感器的合并单元依靠千兆光模块1～4与主控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种就地化继电保护系统，设有单间隔保护装置、跨间隔保护装置和测控自动化装置，其特征在于：所述单间隔保护装置就地设置，跨间隔保护装置和测控自动化装置设置在数字化变电站的主控室内，单间隔保护装置与主控室之间通过百兆光纤通信。

【技术特征摘要】
1.一种就地化继电保护系统，设有单间隔保护装置、跨间隔保护装置和测控自动化装置，其特征在于：所述单间隔保护装置就地设置，跨间隔保护装置和测控自动化装置设置在数字化变电站的主控室内，单间隔保护装置与主控室之间通过百兆光纤通信。2.根据权利要求1所述的就地化继电保护系统，其特征在于：所述单间隔保护装置中，直接与一次设备电缆连接的超级采集单元放在户外柜内，线路保护、母差子机、合并单元和智能终端通过光纤放在户外柜外面。3.根据权利要求2所述的就地化继电保护系统，其特征在于：所述超级采集单元连接有母差子机、B码光串、线路保护、合并单元、智能终端、线路保护的电流电压采集单元(CT/PT1#)、母差子机的电流电压采集单元(CT/PT2#)、合并单元的电流电压采集单元(CT/PT3#)、开入量采集单元、开出量采集单元和变压器油温、档位的直流量采集单元；所述超级采集单元、线路保护的电流电压采集单元(CT/PT1#)、母差子机的电流电压采集单元(CT/PT2#)、合并单元的电流电压采集单元(CT/PT3#)、开入量采集单元、开出量采集单元和直流量采集单元设置在靠近一次设备放置的户外柜内；所述线路保护、合并单元、智能终端和母差子机在户外柜外壁上就地设置；所述超级采集单元分别经千兆光纤与线路保护、合并单元、智能终端和母差子机通信连接；所述线路保护、合并单元、智能终端和母差子机分别经百兆光纤与设置在数字化变电站的主控室通信连接。4.根据权利要求3所述的就地化继电保护系统，其特征在于：所述跨间隔保护装置包括母差保护装置和主变保护装置。5.根据权利要求4所述的就地化继电保护系统，其特征在于：所述线路保护设有线路保护现场可编程门阵列(FPGA)和以太网收发器(PHY)1,线路保护现场可编程门阵列(FPGA)与主控室测控自动化装置和跨间隔保护装置通信经以太网收发器(PHY)1分别采用MMS和Goose报文，所述以太网收发器(PHY)1中设有至少两个收发MMS报文的百兆光纤接口和至少两个收发Goose报文的百兆光纤接口，所述线路保护现场可编程门阵列(FPGA)连接有两路E1、B码光纤接口1、CPU1、...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑玉成，黄长伟，王乾刚，孔德深，杨晨，
申请(专利权)人：长园深瑞继保自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44