一种设备状态感知式110kV线路保护系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种设备状态感知式110kV线路保护系统，包括有继电保护功能模块、断路器在线监测模块、综合分析功能模块和双电源切换模块；所述的继电保护功能模块通过光缆分别与合并单元、智能终端、过程层交换机相连接，构成继电保护装置二次回路。本实用新型专利技术构建主动防御型的110kV线路安全防护系统，实现110kV线路设备状态感知、事故预警、继电保护为一体，在减少断路器故障的发生同时又快速切除故障，降低智能变电站设备投资和运维成本，实时保障电网的强壮性，如果继电保护装置能够增加这种设备状态感知的主动防御的报警功能，不仅可以优化继电保护原理，既减少故障的发生又快速切除故障，而且可以降低变电站设备投资和运维成本。

【技术实现步骤摘要】
一种设备状态感知式110kV线路保护系统
本技术涉及智能变电站继电保护
，尤其涉及一种设备状态感知式110kV线路保护系统。
技术介绍
目前，继电保护装置快速、准确地切除故障元件，只能减少故障带来的危害而不能减少故障的发生，是被动的防御方式。随着电力一次设备状态检测技术快速发展，当一次设备亚健康时发出报警信号，实现不停电状态检修，可以减少因设备故障带来的停电次数，此为积极的防御方式。现有的继电保护装置和一次设备状态监测装置按功能不同进行独立配置，这种模式可靠性较高，任一装置发生故障时也不会影响其他设备的正常运行，系统的可扩展性和可维护性较好。但是随着单个电力元件容量的增加，如何减少元件故障率越来越重要，设备故障的发生往往是多种因素积累造成的。但是如果能将状态检测功能与保护功能合一，则保护不仅可以切除故障还可以减少故障的发生。目前，国内一些学者和设备制造商提出了高压线路断路器状态监测实现方法，在一定程度上解决了断路器状态监测的问题。但是却没有利用断路器状态监测的技术优点，提升110kV线路继电保护性能的研究报道。如申请号CN201410136413.2的中国专利，技术专利的名称为一种高压线路断路器状态监测系统，其包括：三相电流互感器、合闸霍尔元件、分闸霍尔元件、直流电压变送器、操动机构压力变送器、微机数据采集系统、多路转换开关、模数转换器和微机监测控制系统；此技术提供的高压线路断路器状态监测系统的特点：可以及时发现断路器的异常现象，在断路器尚未发生故障时，即对断路器进行状态检修。该系统能够有效的缩短停电时间，缩小断路器检修停电范围，提高断路器运行的可靠性。又如申请号为CN201110263562.1的中国专利，技术专利的名称为断路器状态监测系统，其公开了如下内容：一种断路器状态监测系统，包括断路器、断路器状态监测模块和监测装置，断路器状态监测模块通过监测断路器可运动的零部件位置来监测断路器合闸、分闸状态或故障脱扣状态；断路器状态监测模块以通讯方式将监测数据传送给监测装置；监测装置对多个断路器状态监测模块进行监测。此技术能够减少馈线屏内的布线，使系统安装简洁、维护方便，并能提高系统的可靠性，同时，适应了低压电器智能化、网络化的发展要求。上述两个技术专利均提供断路器状态监测的技术解决方案，但是其均为单独监测，均未考虑状态监测与继电保护的互相配合，在功能上二者与线路继电保护均是互相独立配置的，在设备投资方面仍需要对继电保护装置和断路器状态监测装置进行分别投入，整体投资成本较大，运行维护成本较高；在继电保护性能方面，没有利用状态监测采集的数据对继电保护性能进行互补，硬件配置重复，接线复杂，信息共享不充分，缺乏全站系统层的协调和功能优化。因此，针对上述问题，结合断路器状态监测的技术特点，研究一种集成度高、造价低的智能变电站设备状态感知式110kV线路保护系统，提升智能变电站110kV线路继电保护性能迫在眉睫。变电站自动化技术的快速发展，IP通信网络获得了广泛应用，数据处理能力与智能化水平大为提高，能支持更复杂的高级应用，推动了变电站各种技术向集成性、适应性和智能性方向发展，在保障电网安全运行可靠的前提下，将现有成熟应用的功能、设备进行集成或整合符合技术和产业发展需求，为实现智能变电站设备状态感知式110kV线路保护技术创造了条件。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种设备状态感知式110kV线路保护系统，能够在110kV线路继电保护装置设置断路器状态监测功能，将状态监测与继电保护原理进行融合，实现110kV线路设备状态感知、事故预警、继电保护为一体，在减少断路器故障的发生同时又快速切除故障，降低智能变电站设备投资和运维成本，实时保障电网的强壮性。本技术采用的技术方案为：一种设备状态感知式110kV线路保护系统，包括有继电保护功能模块、断路器在线监测模块、综合分析功能模块和双电源切换模块；所述的继电保护功能模块通过光缆分别与合并单元、智能终端、过程层交换机相连接，构成继电保护装置二次回路；断路器在线监测模块通过通信电缆与断路器在线监测传感器相连接，构成110kV断路器状态监测回路；继电保护功能模块、断路器在线监测模块分别通过设置在PCB板上的通信回路与综合分析功能模块相连接；所述的继电保护功能模块按照IEC61850-9-2标准获取电流电压信息，按照IEC61850-8-1标准中得GOOSE规约实现开入开出功能，通过内部通信走线将实时电气量信息传递给综合分析功能模块；所述的断路器在线监测模块以RS485和小信号通信接口与断路器机构内置的传感器进行通信，获取断路器状态检测信息，并通过内部通信走线将实时监测信息传递给综合分析功能模块；所述的综合分析功能模块从继电保护功能模块获取实时电气量信息，进行保护功能逻辑判断；综合分析功能模块从断路器在线监测模块获取断路器状态监测信息，进而对断路器可能发生的故障和运行状态异常进行预警；所述的双电源切换模块包括有第一电源插件、第二电源插件、电压切换模块、继电保护插件、状态监测插件、综合分析插件；第一电源插件和第二电源插件将工作电压同时传递给电压切换模块，经电压切换模块切换后向继电保护插件、状态监测插件、综合分析插件提供工作电源。本技术构建主动防御型的110kV线路安全防护系统，实现110kV线路设备状态感知、事故预警、继电保护为一体，在减少断路器故障的发生同时又快速切除故障，降低智能变电站设备投资和运维成本，实时保障电网的强壮性，如果继电保护装置能够增加这种设备状态感知的主动防御的报警功能，不仅可以优化继电保护原理，既减少故障的发生又快速切除故障，而且可以降低变电站设备投资和运维成本。附图说明图1为本技术的结构原理框图。具体实施方式如图1所示，本技术包括一种设备状态感知式110kV线路保护系统，包括有继电保护功能模块、断路器在线监测模块、综合分析功能模块和双电源切换模块；所述的继电保护功能模块通过光缆分别与合并单元、智能终端、过程层交换机相连接，构成继电保护装置二次回路；断路器在线监测模块通过通信电缆与断路器在线监测传感器相连接，构成110kV断路器状态监测回路；继电保护功能模块、断路器在线监测模块分别通过设置在PCB板上的通信回路与综合分析功能模块相连接；所述的继电保护功能模块按照IEC61850-9-2标准获取电流电压信息，按照IEC61850-8-1标准中得GOOSE规约实现开入开出功能，通过内部通信走线将实时电气量信息传递给综合分析功能模块；所述的断路器在线监测模块以RS485和小信号通信接口与断路器机构内置的传感器进行通信，获取断路器状态检测信息，并通过内部通信走线将实时监测信息传递给综合分析功能模块；所述的综合分析功能模块从继电保护功能模块获取实时电气量信息，进行保护功能逻辑判断；综合分析功能模块从断路器在线监测模块获取断路器状态监测信息，进而对断路器可能发生的故障和运行状态异常进行预警；所述的双电源切换模块包括有第一电源插件、第二电源插件、电压切换模块、继电保护插件、状态监测插件、综合分析插件；第一电源插件和第二电源插件将工作电压同时传递给电压切换模块，经电压切换模块切换后向继电保护插件、状态监测插件、综合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备状态感知式110kV线路保护系统，其特征在于：包括有继电保护功能模块、断路器在线监测模块、综合分析功能模块和双电源切换模块；所述的继电保护功能模块通过光缆分别与合并单元、智能终端、过程层交换机相连接，构成继电保护装置二次回路；断路器在线监测模块通过通信电缆与断路器在线监测传感器相连接，构成110kV断路器状态监测回路；继电保护功能模块、断路器在线监测模块分别通过设置在PCB板上的通信回路与综合分析功能模块相连接；所述的继电保护功能模块按照IEC 61850‑9‑2标准获取电流电压信息，按照IEC 61850‑8‑1标准中得GOOSE规约实现开入开出功能，通过内部通信走线将实时电气量信息传递给综合分析功能模块；所述的断路器在线监测模块以RS485和小信号通信接口与断路器机构内置的传感器进行通信，获取断路器状态检测信息，并通过内部通信走线将实时监测信息传递给综合分析功能模块；所述的综合分析功能模块从继电保护功能模块获取实时电气量信息，进行保护功能逻辑判断；综合分析功能模块从断路器在线监测模块获取断路器状态监测信息，进而对断路器可能发生的故障和运行状态异常进行预警。

【技术特征摘要】
1.一种设备状态感知式110kV线路保护系统，其特征在于：包括有继电保护功能模块、断路器在线监测模块、综合分析功能模块和双电源切换模块；所述的继电保护功能模块通过光缆分别与合并单元、智能终端、过程层交换机相连接，构成继电保护装置二次回路；断路器在线监测模块通过通信电缆与断路器在线监测传感器相连接，构成110kV断路器状态监测回路；继电保护功能模块、断路器在线监测模块分别通过设置在PCB板上的通信回路与综合分析功能模块相连接；所述的继电保护功能模块按照IEC61850-9-2标准获取电流电压信息，按照IEC61850-8-1标准中得GOOSE规约实现开入开出功能，通过内部通信走线将实时电气量信息传递给综合分析功能模块；所述的断路器在线监测模块以...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩伟，石光，马伟东，刘磊，牛强，李贞，姜帅，周芝萍，姚肖璇，韩芳芳，李萌，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司电力科学研究院，国家电网公司，
类型：新型
国别省市：河南,41