变电站保护和测控就地化二次设备电压并列和切换方法技术

本发明专利技术公开了一种变电站保护和测控就地化二次设备电压并列和切换方法，实施步骤包括针对就地化保护或测控装置部署用于接入间隔刀闸位置、母线电压、母联断路器位置、母联刀闸位置、母线PT刀闸位置、强制并列命令的设备并连接设备，各就地化保护或测控装置采集完成电压并列和切换功能所需信息；各就地化保护或测控装置根据采集得到的信息通过内部逻辑判别完成电压的自动并列并控制输出相应母线电压、根据采集间隔刀闸位置信息及并列后电压通过内部逻辑判别完成电压的自动切换功能并控制输出相应母线电压。本发明专利技术适应范围广、功能结构清晰、安全性好、便于开展检修工作，能保障故障所在母线二次设备保护完整性，减少保护误动、拒动概率。

【技术实现步骤摘要】
变电站保护和测控就地化二次设备电压并列和切换方法
本专利技术涉及一种变电站母线电压并列和切换技术，具体涉及一种单母分段和双母线接线方式下，保护、测控就地化二次设备的电压并列和切换功能实现方法。
技术介绍
单母分段和双母线接线方式广泛用于220千伏及以下大中型变电站中，具有供电可靠、扩建方便、运行方式灵活等优点，两段母线即可并列运行也可分列运行，出线可在不同母线间切换，保证重要负荷的不间断供电。两段母线并列运行时，母联断路器及两侧隔离刀闸闭合，假设Ⅰ母PT因故障或检修而退出运行，在不需倒母线的情况下，需将II母PT电压并列至Ⅰ母PT电压，供Ⅰ母的保护、测控和计量装置使用，防止二次设备因失去电压而误动、拒动，测量失准，实现PT互为备用，即电压并列。两段母线分列运行时，母联断路器断开，当由于试验等原因而进行倒母线操作时，一次元件所在母线发生变换，保护、测控和计量装置的二次电压也应进行相应的切换，以保证二次电压与一次元件所连接的母线电压对应，即电压切换。常规变电站电压二次并列与切换回路中主要由辅助接点、继电器接点及电气量回路构成，回路中的电气接点容易接触不良，附属设备如断路器及隔离刀闸辅助触点氧化、机构松动出现接触不良或转换不到位，均将导致电压无法并列切换，引起交流母线二次失压，保护电压退出，同时还有可能造成二次电压的反充电事故，严重危害变电站的安全可靠运行。智能变电站中无独立的电压并列装置，采用具有相应电压并列功能的合并单元实现电压并列。在Ⅰ段、II段母线PT智能汇控柜上分别配置一套合并单元，Ⅰ段母线PT智能汇控柜上为A装置，II段母线PT智能汇控柜上为B装置，两套装置同时参与母线电压并列，母线PT合并单元同时接收Ⅰ段、II段母线PT输入电压，母线PT智能终端接收开关量(包括母联断路器、母联刀闸等位置信息)同时将电压模拟量转换成有规约的数字量，根据预先设定的判别逻辑实现电压并列，供相应的保护、测控设备使用。并列后的母线电压同时送至间隔合并单元，由其完成电压切换，从而选择合适的母线电压送至间隔层的保护、测控、故障录波等设备。因此，智能变电站电压并列与切换回路信息耦合度较高，一旦某一母线PT合并单元故障，其对应的所有单套保护装置母线电压涉及的保护功能均需退出，同时母线一次设备不停电，母线PT合并单元无法进行检修。现场进行改扩建或其他工作需要修改SCD文件时，无法明确界定影响范围，必须进行大范围试验验证，但受停电制约，验证工作实际难以开展，给变电站的安全稳定运行带来较大影响。图1为现有的常规变电站电压并列及电压切换功能的实现回路。参见图1，现有的常规变电站电压二次并列与切换回路中主要由辅助接点、继电器接点及电气量回路构成。电压并列装置通过采集母联断路器、母联刀闸、母线PT刀闸、母线电压等信息，在装置内部完成电压并列，输出的并列后电压再送至间隔操作箱，间隔操作箱再结合采集的母线侧PT刀闸位置信息，完成电压切换，选择合适的母线电压送给保护、测控装置使用。现有就地化保护、测控的电压并列及切换功能实现回路与图1所示类似。图2为现有的智能变电站电压并列及电压切换功能的实现回路。参见图2，现有的智能变电站中无独立的电压并列装置，采用具有相应电压并列功能的合并单元实现电压并列。母线PT合并单元采集Ⅰ段、II段母线PT输入电压，将电压模拟量转换成有规约的数字量，同时接收母联智能终端和母线智能终端采集的母联断路器、母联刀闸、母线PT刀闸等位置信息，根据预先设定的判别逻辑实现电压并列，并列后的母线电压同时送至间隔合并单元，由其完成电压切换，从而选择合适的母线电压送至间隔层的保护、测控、故障录波等设备。针对智能变电站存在的继电保护的可靠性及速动性降低等问题，国家电力调度控制中心保护处于2016年初组织开展即插即用就地化保护装置的研究，通过就地安装减少中间环节提升保护快速性，可靠性和减少干扰，实现变电站安全可靠、运维便捷、节能环保、经济高效。但其电压并列及切换技术方案目前主要采用常规变电站电压二次并列与切换技术方案，因此常规变电站存在问题在就地化试点站中仍然存在，严重威胁着变电站的安全可靠运行。综上所述，在工程实际运用中，迫切需要一种新的、有效的变电站保护、测控就地化二次设备电压并列和切换功能实现方法，来解决目前常规变电站通过电气回路实现的电压并列与切换功能方式存在二次电压反送、交流母线二次失压等隐患，智能变电站采用母线PT合并单元实现的电压并列与切换功能方式存在回路信息耦合度太高、检修工作难以开展的问题，提升二次设备管理运维自动化水平。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种变电站保护和测控就地化二次设备电压并列和切换方法，本专利技术适应范围广、功能结构清晰、安全性好、便于开展检修工作，能保障故障所在母线二次设备保护完整性，减少保护误动、拒动概率。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：本专利技术提供一种变电站保护和测控就地化二次设备电压并列和切换方法，实施步骤包括：1)针对基于就地化保护测控网架结构的变电站，对变电站用于执行二次设备电压并列和切换的就地化保护或测控装置部署用于接入间隔刀闸位置硬节点信号的开关量采集板、用于采集I母、II母两段母线的母线电压的模拟量采集板以及用于采集母联断路器位置、母联刀闸位置、母线PT刀闸位置、强制并列命令四种GOOSE信号的网络接口板卡，并将开关量采集板与间隔刀闸位置硬节点相连，将模拟量采集板与各段母线的电压互感器相连，将网络接口板卡和站控层网络或者保护专网相连；所述就地化保护测控网架结构包含相互独立的站控层网络和保护专网，且所述站控层网络和保护专网上设有至少一个就地化保护或测控装置；配置网络接口板卡采集各个信号的对应关系、I母、II母两段母线的相互连接关系以及是否采用该母线；2)各就地化保护或测控装置采集完成电压并列和切换功能所需的电压及开关量信息；3)各就地化保护或测控装置根据采集得到的电压及开关量信息通过内部逻辑判别完成电压的自动并列并控制输出相应母线电压；4)各就地化保护或测控装置根据采集间隔刀闸位置信息及并列后电压通过内部逻辑判别完成电压的自动切换功能并控制输出相应母线电压。优选地，步骤1)中变电站用于执行二次设备电压并列和切换的就地化保护或测控装置包括连接在保护专网上的就地化母线保护装置、就地化线路保护装置、就地化变压器保护装置三种就地化保护装置以及连接在站控层网络上的就地化间隔测控装置一种就地化测控装置，所述就地化母线保护装置、就地化线路保护装置、就地化变压器保护装置、就地化间隔测控装置均用于执行二次设备电压并列和切换。优选地，保护专网上部署有第一专用就地化开入模块，所述就地化母线保护装置、就地化线路保护装置、就地化变压器保护装置采集的母联断路器位置、母联刀闸位置、母线PT刀闸位置信号均通过第一专用就地化开入模块实现；站控层网络上部署有第二专用就地化开入模块，所述就地化间隔测控装置采集的母联断路器位置、母联刀闸位置、母线PT刀闸位置信号通过第二专用就地化开入模块实现。优选地，保护专网上部署有就地化母联保护装置，所述就地化母线保护装置、就地化线路保护装置、就地化变压器保护装置采集的母联断路器位置、母联刀闸位置、母线PT刀闸位置信号采集均通过就地化母联保本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变电站保护和测控就地化二次设备电压并列和切换方法，其特征在于实施步骤包括：1)针对基于就地化保护测控网架结构的变电站，对变电站用于执行二次设备电压并列和切换的就地化保护或测控装置部署用于接入间隔刀闸位置硬节点信号的开关量采集板、用于采集I母、II母两段母线的母线电压的模拟量采集板以及用于采集母联断路器位置、母联刀闸位置、母线PT刀闸位置、强制并列命令四种GOOSE信号的网络接口板卡，并将开关量采集板与间隔刀闸位置硬节点相连，将模拟量采集板与各段母线的电压互感器相连，将网络接口板卡和站控层网络或者保护专网相连；所述就地化保护测控网架结构包含相互独立的站控层网络和保护专网，且所述站控层网络和保护专网上设有至少一个就地化保护或测控装置；配置网络接口板卡采集各个信号的对应关系、I母、II母两段母线的相互连接关系以及是否采用该母线；2)各就地化保护或测控装置采集完成电压并列和切换功能所需的电压及开关量信息；3)各就地化保护或测控装置根据采集得到的电压及开关量信息通过内部逻辑判别完成电压的自动并列并控制输出相应母线电压；4)各就地化保护或测控装置根据采集间隔刀闸位置信息及并列后电压通过内部逻辑判别完成电压的自动切换功能并控制输出相应母线电压。...

【技术特征摘要】
1.一种变电站保护和测控就地化二次设备电压并列和切换方法，其特征在于实施步骤包括：1)针对基于就地化保护测控网架结构的变电站，对变电站用于执行二次设备电压并列和切换的就地化保护或测控装置部署用于接入间隔刀闸位置硬节点信号的开关量采集板、用于采集I母、II母两段母线的母线电压的模拟量采集板以及用于采集母联断路器位置、母联刀闸位置、母线PT刀闸位置、强制并列命令四种GOOSE信号的网络接口板卡，并将开关量采集板与间隔刀闸位置硬节点相连，将模拟量采集板与各段母线的电压互感器相连，将网络接口板卡和站控层网络或者保护专网相连；所述就地化保护测控网架结构包含相互独立的站控层网络和保护专网，且所述站控层网络和保护专网上设有至少一个就地化保护或测控装置；配置网络接口板卡采集各个信号的对应关系、I母、II母两段母线的相互连接关系以及是否采用该母线；2)各就地化保护或测控装置采集完成电压并列和切换功能所需的电压及开关量信息；3)各就地化保护或测控装置根据采集得到的电压及开关量信息通过内部逻辑判别完成电压的自动并列并控制输出相应母线电压；4)各就地化保护或测控装置根据采集间隔刀闸位置信息及并列后电压通过内部逻辑判别完成电压的自动切换功能并控制输出相应母线电压。2.根据权利要求1所述的变电站保护和测控就地化二次设备电压并列和切换方法，其特征在于：步骤1)中变电站用于执行二次设备电压并列和切换的就地化保护或测控装置包括连接在保护专网上的就地化母线保护装置(1)、就地化线路保护装置(2)、就地化变压器保护装置(3)三种就地化保护装置以及连接在站控层网络上的就地化间隔测控装置(5)一种就地化测控装置，所述就地化母线保护装置(1)、就地化线路保护装置(2)、就地化变压器保护装置(3)、就地化间隔测控装置(5)均用于执行二次设备电压并列和切换。3.根据权利要求2所述的变电站保护和测控就地化二次设备电压并列和切换方法，其特征在于：保护专网上部署有第一专用就地化开入模块，所述就地化母线保护装置(1)、就地化线路保护装置(2)、就地化变压器保护装置(3)采集的母联断路器位置、母联刀闸位置、母线PT刀闸位置信号均通过第一专用就地化开入模块实现；站控层网络上部署有第二专用就地化开入模块，所述就地化间隔测控装置(5)采集的母联断路器位置、母联刀闸位置、母线PT刀闸位置信号通过第二专用就地化开入模块实现。4.根据权利要求2所述的变电站保护和测控就地化二次设备电压并列和切换方法，其特征在于：保护专网上部署有就地化母联保护装置(4)，所述就地化母线保护装置(1)、就地化线路保护装置(2)、就地化变压器保护装置(3)采集的母联断路器位置、母联刀闸位置、母线PT刀闸位置信号采集均通过就地化母联保护装置(4)实现；站控层网络上部署有母线测控装置(6)，所述就地化间隔测控装置(5)采集的母联断路器位置、母联刀闸位置、母线PT刀闸位置信号采集通过母线测控装置(6)实现。5.根据权利要求4所述的变电站保护和测控就地化二次设备电压并列和切换方法，其特征在于，步骤2)的详细步骤包括：2.1)所述就地化母线保护装置(1)、就地化线路保护装置(2)、就地化变压器保护装置(3)以及就地化间隔测控装置(5)通过自身的模拟量采集板采集I母、II母两段母线电压；2.2)所述就地化母线保护装置(1)、就地化线路保护装置(2)、就地化变压器保护装置(3)以及就地化间隔测控装置(5)通过自身的开关量采集板采集间隔刀闸位置硬节点信号；2.3)所述就地化母联保护装置(4)采集母联断路器位置、母联刀闸位置、母线PT刀闸位置信号并上送保护专网，所述母线测控装置(6)采集母联断路器位置、母联刀闸位置、母线PT刀闸位置信号并上送站控层网络；2.4)所述就地化母线保护装置(1)、就地化线路保护装置(2)、就地化变压器保护装置(3)通过网络接口板卡经由保护专网与就地化母联保护装置(4)通信获取采集得到的母联断路器位置、母联刀闸位置、母线PT刀闸位置信号，并通过网络接口板卡经由保护专网获取来自智能管理单元的强制并列命令；所述就地化间隔测控装置(5)通过网络接口板卡经由站控层网络与母线测控装置(6)通信获取采集得到的母联断路器位置、母联刀闸位置、母线PT刀闸位置信号，并通过网络接口板卡经由站控层网络获取来自智能管理单元的强制并列命令。6.根据权利要求1～5中任意一项所述的变电站保护和测控就地化二次设备电压并列和切换方法，其特征在于，步骤3)中通过内部逻辑判别完成电压的自动并列并控制输出相应母线电压的详细步骤包括：3.1)判断I母、II母两段母线是否是相邻母线，如果是相邻母线，则跳转执行步骤3.2)；否则，屏蔽I母、II母两段母线的电压并列功能，结束并退出；3.2)判断I母、II母两段母线的母联断路器位置、母联刀闸位置、母线PT刀闸位置信号是否为有效信号，如果为有效信号，则跳转执行步骤3.3)；否则，屏蔽I母、II母两段母线的电压并列功能，结束并退出；3.3)...

【专利技术属性】
技术研发人员：李辉，黄勇，敖非，宁春海，姜雯君，梁文武，朱维钧，刘海峰，余斌，李刚，徐浩，臧欣，潘伟，刘宇，郭思源，吴晋波，洪权，沈杨，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司，国网湖南省电力有限公司电力科学研究院，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43