一种微电网测控保护设备制造技术

本发明专利技术涉及一种微电网测控保护设备,属于智能电网保护技术领域。本发明专利技术采用同步测量采集单元进行信号的采集和处理，其中同步测量采集单元利用采样脉冲发生器产生在广域范围同步的采样脉冲信号，基于采样脉冲信号检测微电网中的电场、电流信号，并对采集到电场、电流信号进行处理，并在电场或者电流超过设定值时则进行告警处理，将故障进行录波上传。本发明专利技术的测控保护设备能够实现对电场、电流信号的同步采集，并根据同步采集结果对信号进行处理，及时准确找到故障。时准确找到故障。时准确找到故障。

【技术实现步骤摘要】
一种微电网测控保护设备


[0001]本专利技术涉及一种微电网测控保护设备,属于智能电网保护


技术介绍

[0002]智能电网的发展给配电网的故障诊断、保护与控制带来了新的挑战。具体体现在如下几方面。
[0003](1)亟待解决分布式电源大量接入的保护控制问题。分布式电源的大量接入使配电网变成一个正常运行功率与故障电流双向流动的有源网络，给配电网的保护控制带来了新问题。受保护控制性能等因素的限制，现有导则均对分布式电源的接入容量作出了严格限制，而这不利于充分发挥其作用。
[0004](2)用户对供电质量要求的提高给配电网保护控制技术提出了新要求。对于高科技数字化设备，即使秒级的短时停电也会带来严重的经济损失与社会影响。据报道，美国每年的停电损失超过1500亿美元；根据国内目前的供电可靠性状况，每年的停电损失也达到数千亿元人民币。中国电力可靠性管理中心停电统计数据表明，90％以上的停电是由配电网引起的。保护性能不完善是配电网停电较多的一个重要原因。
[0005](3)需要解决运行效率低的问题。目前，在电力系统整体损耗中，配电网的损耗接近一半；配电网的设备利用率较低，年平均载荷率不足40％。提高配电自动化与控制水平是解决这一问题的重要措施。
[0006]传统的配电网保护控制技术可分为仅利用装置安装处信息的就地控制方式(如电流保护、电压无功控制等)和基于主站的集中控制方式。就地控制方式易于实现、动作速度快，但利用的信息有限，控制性能不完善。集中控制方式利用全局信息，能够优化控制性能，但涉及的环节多、响应速度慢。而采用的分布式智能测量和控制技术，既能利用多个站点的测量信息提高保护控制性能，又能避免主站集中控制带来的通信与数据处理延时长的问题，是配电网保护控制技术的发展方向。国内外已有应用基于IP网络的分布式智能控制控制实现配电网保护、馈线自动化的研究，但多停留在一个具体应用系统的开发上，缺乏对通信组网方式、数据与信息交换模型、实时数据快速对等交换技术、控制机理与算法、站域级的数据分析和故障定位等方面的深入研究，未能形成系统的技术体系。
[0007]另一方面，目前配电网的保护、电压无功控制、配电监控等二次设备都是分别布置、单独建设的，各种设备之间互操作性能差、难以做到即插即用，存在重复投资、管理维护工作量大的问题。解决问题的途径是为配电网构建统一的站域物联网测控终端，实现各种就地控制与分布式智能控制应用，实现软硬件资源的高度共享；同时，基于物联网和容器技术，使物联网测控终端具有高度的开放性，支持自动化设备与应用软件的即插即用。目前，国内外对配电网站域物联网测控终端的研究还比较缺乏。
[0008]目前分布式电源的大量接入以及对供电质量、运行效率要求的提高,使得配电网的测控与保护控制面临新的挑战。传统的基于集中与就地控制方式的保护控制技术，分别存在响应速度慢与利用信息有限、功能不完善的问题。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是提供一种微电网测控保护设备，以解决目前微电网测控保护设备存在的响应速度慢、信息利用有限以及功能不完善的问题。
[0010]本专利技术为解决上述技术问题而提供一种微电网测控保护设备，该保护设备包括：
[0011]同步测量采集单元，包括信号采集单元、采样脉冲发生器和数据处理单元，所述的信号采集单元用于根据采样脉冲信号检测微电网中的电场、电流信号，所述的采样脉冲发生器用于以时钟同步秒脉冲信号为同步基准，产生在广域范围同步的采样脉冲信号；所述的数据处理单元用于对采集到电场、电流信号进行处理，并在电场或者电流超过设定值时则进行告警处理，将故障进行录波上传。
[0012]本专利技术采用同步测量采集单元进行信号的采集和处理，其中同步测量采集单元利用采样脉冲发生器产生在广域范围同步的采样脉冲信号，基于采样脉冲信号检测微电网中的电场、电流信号，并对采集到电场、电流信号进行处理，并在电场或者电流超过设定值时则进行告警处理，将故障进行录波上传。本专利技术的测控保护设备能够实现对电场、电流信号的同步采集，并根据同步采集结果对信号进行处理，及时准确找到故障。
[0013]进一步地，所述的信号采集单元包括信号检测电路、信号调理电路和模数转换电路，信号检测电路用于获取待测的电场、电流信号，信号调理电路用于将检测到的信号转换为适合采样和模数转换的电信号，包括滤波电路、幅值调节电路和限幅保护电路，滤波电路用于在信号采样前对信号进行滤波处理，以消除信号中的高频成分，满足采样定理，以避免混叠现象的产生；幅值调节电路用于对采集的得到的信号进行调幅处理，以满足采样及AD转换器件的输入要求；限幅电路用于在输入信号过大时将其幅值限制在允许范围内。
[0014]进一步地，所述的信号检测电路包括电流信号采集模块和电场信号采集模块，电流信号采集模块采用电流互感器进行电流信号的检测，电场信号采集模块采用电容感应线路对地相电压实现对电场信号的采集。
[0015]进一步地，所述的采样脉冲发生器包括数字鉴相器、数字环路滤波器、数字压控振荡器和信号调节模块，数字鉴相器检测输入时钟信号和本地估算信号的相位关系，并将相位的超前滞后状态传递给数字环路滤波器；数字环路滤波器对噪声起伏引起的误动作起抑制作用，并产生用于调节压控振荡器输出信号相位的控制信号ahead和lag；数字压控振荡器根据来自环路滤波器的控制信号ahead、lag和adjust对信号sclk的相位进行调整，使其上升沿在一定误差范围内与来自时钟同步的输出信号ppsout信号上升沿相位相同；信号调节模块用于对sclk信号的占空比和电平进行调整，使其成为能用于信号采样的控制信号。
[0016]进一步地，所述的保护设备还包括CIM模型语义校验服务模块，该模块用于通过语义校验组件，完成CIM模型校验，对电力设备数据提供关联校验和拓扑校验，以发现缺失的数据关联或断裂的电气连接关系，并及时对数据进行修补。
[0017]进一步地，所述的保护设备还包括数据传输发布/订阅模块采用IEC 61968消息发布订阅、请求应答机制，并通过服务组件中基于代理的发布订阅引擎，实现各业务系统的发布订阅和消息路由。
[0018]进一步地，所述的保护设备还包括跨物理隔离传输模块，该模块用于设置在安全I/II区和安全III/IV区，以实现安全I/II区和安全III/IV区之间的反向物理隔离。
[0019]进一步地，所述的保护设备还包括负载均衡模块，该模块用于实现多个数据总线
服务器之间能够共享负载，并且当某一系统或网络出现故障时，能够自动进行负载均衡，而且同一集群中的服务器可以位于不同的操作系统平台和物理位置。
[0020]进一步地，所述的保护设备还包括大消息处理模块，该模块用于在出现大容量消息或者需要传输较大的文件时，在接口服务器中对这些大消息进行分组或分段读取，然后依照读取顺序放入消息队列中，总线根据放入的顺序依次读取这些大消息，然后进行整合恢复。
附图说明
[0021]图1是本专利技术实施原理图；
[0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微电网测控保护设备，其特征在于，该保护设备包括：同步测量采集单元，包括信号采集单元、采样脉冲发生器和数据处理单元，所述的信号采集单元用于根据采样脉冲信号检测微电网中的电场、电流信号，所述的采样脉冲发生器用于以时钟同步秒脉冲信号为同步基准，产生在广域范围同步的采样脉冲信号；所述的数据处理单元用于对采集到电场、电流信号进行处理，并在电场或者电流超过设定值时则进行告警处理，将故障进行录波上传。2.根据权利要求1所述的微电网测控保护设备，其特征在于，所述的信号采集单元包括信号检测电路、信号调理电路和模数转换电路，信号检测电路用于获取待测的电场、电流信号，信号调理电路用于将检测到的信号转换为适合采样和模数转换的电信号，包括滤波电路、幅值调节电路和限幅保护电路，滤波电路用于在信号采样前对信号进行滤波处理，以消除信号中的高频成分，满足采样定理，以避免混叠现象的产生；幅值调节电路用于对采集的得到的信号进行调幅处理，以满足采样及AD转换器件的输入要求；限幅电路用于在输入信号过大时将其幅值限制在允许范围内。3.根据权利要求2所述的微电网测控保护设备，其特征在于，所述的信号检测电路包括电流信号采集模块和电场信号采集模块，电流信号采集模块采用电流互感器进行电流信号的检测，电场信号采集模块采用电容感应线路对地相电压实现对电场信号的采集。4.根据权利要求1或2所述的微电网测控保护设备，其特征在于，所述的采样脉冲发生器包括数字鉴相器、数字环路滤波器、数字压控振荡器和信号调节模块，数字鉴相器检测输入时钟信号和本地估算信号的相位关系，并将相位的超前滞后状态传递给数字环路滤波器；数字环路滤波器对噪声起伏引起的误动作起抑制作用，并产生用于调节压控振荡器输出信号相位的控制信号ahead和lag；数字压控振荡器根据来自...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯葵，孙荣智，雷炳银，王子驰，苏雨晴，孙炜哲，徐立军，周银锋，刘健，
申请(专利权)人：北京平高清大科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：