一种智能变电站二次N合一设备制造技术

本发明专利技术涉及一种智能变电站二次N合一设备，当执行保护的二次N合一设备中出现异常的模块，则调用镜像对其他包含较多相关信息的正常二次N合一设备中的后备通用计算单元执行覆写保护算法，完成对电气设备的保护功能。避免了保护设备内部元件单点失效带来的风险，提高了智能变电站设备站域保护的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种智能变电站二次N合一设备
本专利技术涉及一种智能变电站二次N合一设备，属于智能变电站站域保护领域。
技术介绍
一、二次设备一体化是智能电网未来发展的重要方向，将具备传感测量、逻辑运算、通信协作能力的二次智能单元封装在电力一次设备中，设备间以光纤作为信息交互支撑，从而构建网络化、自组织的变电站交互式保护控制体系。根据模块化设计原则，一、二次设备一体化将简化传统变电站二次系统的建设过程，显著降低施工过程中可能出现的装配错误。相对于传统的变电站一次设备、二次设备分离的设计，该方案的变电站整体解决方案具有难以比拟的优势。现有成熟的集中式或分布式的站域和广域保护方案，存在一些难以适应的问题。对于集中式保护，由于其单一性，一旦某保护设备出现故障，将使得保护方案本身不可靠，并且集中式的结构与一、二次设备一体化的宗旨相违背。对于分布式保护，站域保护鲜有应用，但是在广域保护领域有较为成熟的应用。分布式单元虽说遵循了一、二次设备一体化的宗旨，但是以单个二次设备作为分布式单元直接与一次设备融合，放置在室外工况下，现在市面上尚没有能够很好地匹配一次设备寿命的智能二次设备装置，对于强烈电磁干扰及恶劣运行环境的适应性也没有经过现场的检验。因此，在短时间之内将一次设备与二次设备集成在同一台设备中还存在一时难以克服的可行性与可靠性问题。如果将集成于一次设备中的二次部分剥离出来，按照地理位置就地配置，整合进环境条件相对良好的露天机柜中，分别装设在主要一次设备附近。这种情况下能够提高因强烈电磁干扰，但随着电压等级的升高，电磁干扰逐渐加大，设备的可靠性依然不能得到保证。并且，一、二次设备一体化也带来了其他问题，保护系统在恶劣的户外工况下采样、逻辑判断、信息传输等各个环节都可能出现故障。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种智能变电站二次N合一设备，用于解决设备内部元件单点失效，而现有站内保护可靠性不足的问题。为实现上述目的，本专利技术的方案包括：一种智能变电站二次N合一设备，包括：信息采集模块、通用计算单元、信息交互模块、存储模块以及执行模块；信息采集模块用于实时采集两个以上电气间隔的一次设备的运行数据；通用计算单元用于根据信息采集模块的运行数据，进行故障识别，生成动作命令；执行模块根据所述动作命令对一次设备进行保护动作；信息交互模块用于与站内通信网络连接，与其他的二次N合一设备进行信息交互；存储模块用于存储保护程序和保护定值信息，以及周围二次N合一设备对应的电气间隔的一次设备信息；执行保护功能时，若通用计算单元失效，则根据所述周围二次N合一设备对应的一次设备信息，选择与当前执行保护功能相关信息最多的周围二次N合一设备，覆写所述周围二次N合一设备的通用计算单元，并且接收所述周围二次N合一设备的通用计算单元生成的动作命令。所述存储模块还存储有所述站内通信网络的路由信息，当所述周围二次N合一设备有两个以上时，优先选择路由最近的二次N合一设备。所述通用计算单元包括一个以上的通用计算模块，在一个通用计算模块失效时，优先选择通用计算单元中未失效的通用计算模块。本专利技术提供的一种智能变电站二次N合一设备，在二次N合一设备中通用计算单元失效，选择周围合适的二次N合一设备，覆写周围二次N合一设备的通用计算单元，执行出现问题的二次N合一设备的保护工功能，实现了有限资源情况下硬件和软件层面的双重化冗余，有效规避了内部元件单点失效带来的风险，能够应对保护系统在恶劣户外工况下采样、逻辑判断、信息传输等各个环节可能出现的故障，提高了智能变电站设备保护的可靠性。附图说明图1是二次N合一设备内部模块图；图2是本专利技术实施例的二次N合一设备拓扑图；图3是本实施例中二次N合一设备的通信网络。具体实施方式在智能电网中，本专利技术所述的单个二次N合一设备，管理多个电气间隔，同一电气间隔内的一次设备也可由多个二次N合一设备管理。本专利技术设计一种二次N合一设备，该设备包括：信息采集模块、通用计算单元、信息交互模块、存储模块以及执行模块；信息采集模块用于实时采集两个以上电气间隔的一次设备的运行数据；通用计算单元用于根据信息采集模块的运行数据，进行故障识别，生成动作命令；执行模块根据所述动作命令对一次设备进行保护动作；信息交互模块用于与站内通信网络连接，与其他的二次N合一设备进行信息交互；存储模块用于存储保护程序和保护定值信息，以及周围其他二次N合一设备对应的电气间隔的一次设备信息。本专利技术的技术方案是：执行保护功能时，若二次N合一设备的通用计算单元失效，则根据所述周围其他二次N合一设备对应的一次设备信息，选择与当前执行保护功能相关信息最多的周围二次N合一设备，覆写所述周围二次N合一设备的通用计算单元，利用选择的二次N合一设备中覆写的通用计算单元进行设备信息的处理及故障识别，产生动作命令，通用计算单元失效的二次N合一设备接收所述周围二次N合一设备的通用计算单元生成的动作命令，利用自身正常的其他元件实现一次设备的正常保护。本专利技术实现了在二次N合一设备中通用计算单元出现问题时，立即调用可用的其他二次N合一设备进行功能覆写，从而不影响对一次设备的保护功能，提高了电网保护的可靠性。下面结合附图对本专利技术做进一步说明：本专利技术所述的二次N合一设备是建立在电力系统一次设备、二次设备一体化构想的基础上，集合各种二次设备的功能，分布至一次设备附近。二次N合一设备一方面汇集一次侧的电压、电流等电气量以及断路器、隔离开关位置节点等开关量信号，利用自身处理器以直采直跳的形式实现其所对应间隔的快速保护功能；另一方面为站内跨间隔的保护提供本侧的综合信息，多个二次N合一设备以网采网跳的形式通过站内快速保护用通信网络构成跨间隔的保护，如变压器差动保护，母线差动保护等。如图1所示，其为二次N合一设备的结构，N合一设备的一次设备包括但不限于变电站内的母线、线路、变压器等一次设备。本专利技术的重点N合一设备的二次部分，图示二次N合一设备包含信息采集模块、信息交互模块、通用计算单元模块和储存模块。当然，二次N合一设备包括但不限于上述模块。该二次N合一设备有多个通用计算单元，互为备用。二次N合一设备集合了通信模块，具有硬件自冗余和存储镜像设计。通过信息采集模块，二次N合一设备能实时采集电网的运行数据，主要包括电流、电压信息及断路器状态信息。同时，对采集到的数据进行基于常规保护原理的保护模块预处理，然后按一定的格式组织数据，提供给二次N合一设备的通用计算单元。通过信息交互模块，二次N合一设备通过通信网络将区域的故障信息进行共享，获取故障决策命令实现故障切除。二次N合一设备需具备高裕度的通信容量、极高的通信速率和强大的信息处理能力，以支持站内外海量信息的分级处理和实时吞吐，进而快速可靠地响应其他设备的请求和协作。通过通用计算单元，二次N合一设备根据程序映射关系读取以太网内所需要的电气信息，故障识别功能。二次N合一设备基于通信网络获取保护区域内的故障信息，结合综合决策识别算法进行系统故障识别。当识别结果不确定时，启动新一轮的协商，并利用容错措施识别故障元件。通过储存模块，存储两类保护定值信息：存储保护程序和保护定值信息，以及周围其他二次N合一设备对应的电气间隔的一次设备信息。单个二次N合一设备管理多个电气间隔，同一电气间隔内的设备由多个二次本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能变电站二次N合一设备，其特征在于，包括：信息采集模块、通用计算单元、信息交互模块、存储模块以及执行模块；信息采集模块用于实时采集两个以上电气间隔的一次设备的运行数据；通用计算单元用于根据信息采集模块的运行数据，进行故障识别，生成动作命令；执行模块根据所述动作命令对一次设备进行保护动作；信息交互模块用于与站内通信网络连接，与其他的二次N合一设备进行信息交互；存储模块用于存储保护程序和保护定值信息，以及周围二次N合一设备对应的电气间隔的一次设备信息；执行保护功能时，若通用计算单元失效，则根据所述周围二次N合一设备对应的一次设备信息，选择与当前执行保护功能相关信息最多的周围二次N合一设备，覆写所述周围二次N合一设备的通用计算单元，并且接收所述周围二次N合一设备的通用计算单元生成的动作命令。

【技术特征摘要】
1.一种智能变电站二次N合一设备，其特征在于，包括：信息采集模块、通用计算单元、信息交互模块、存储模块以及执行模块；信息采集模块用于实时采集两个以上电气间隔的一次设备的运行数据；通用计算单元用于根据信息采集模块的运行数据，进行故障识别，生成动作命令；执行模块根据所述动作命令对一次设备进行保护动作；信息交互模块用于与站内通信网络连接，与其他的二次N合一设备进行信息交互；存储模块用于存储保护程序和保护定值信息，以及周围二次N合一设备对应的电气间隔的一次设备信息；执行保护功能时，若通用计算单元失效，则根据所述周围二次N合一设备对应的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：薄志谦，林湘宁，郑灏，魏繁荣，赵颖科，金能，孟乐，李宝潭，李洪凯，刘芮彤，
申请(专利权)人：许继集团有限公司，华中科技大学，国家电网公司，国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，许昌许继软件技术有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41