一种基于三总线的变电站二次系统技术方案

一种基于三总线的变电站二次系统，其中的所有二次设备按照功能划分为：电流模块、电压模块、非电量参数模块、开关量模块、多回路启动模块、多回路分闸模块、多回路重合闸模块、多回路合闸模块，每一模块均通过多路模拟开关与系统总线相连，对每一模块都进行多回路集成，对于二次设备需要与一次设备进行联系的部分，全部采用无线联系。本发明专利技术将全站所有二次系统利用“一对多”的集成控制技术，进行大规模高度集成，将原变电站中各种二次设备的数量进行大规模压缩。一次系统与二次系统之间的通信方式改为无线广域网通信方式，使其能够从现有变电站中移出，进一步减少变电站的占地空间。进一步减少变电站的占地空间。进一步减少变电站的占地空间。

【技术实现步骤摘要】
一种基于三总线的变电站二次系统


[0001]本专利技术涉及电力领域的变电站，特别是智能变电站的二次系统。

技术介绍

[0002]“经济要发展，电力需先行”这是一个被当今社会普遍接受的一个基本事实，但是随着国民经济的不断发展和人民生活水平的不断提高，整个社会对电力的需求越来越大，伴随而来的是土地供应的紧张，导致电网建设难度越来越大。但是国家的经济发展和人民的日常生活又都迫切地需要电力建设及时跟上时代的发展，那么这就提出了一个问题——如何能够在现有变电站的基础上大规模地减少占地面积的问题。如果能大规模减少变电站的占地问题，那么电力工业就可以更好地为国民经济和社会发展服务。
[0003]现在的变电站特别是智能站，虽然每个二次设备都有自己的CPU，但是仅仅是解决本装置计算问题，功能过于简单，这么多CPU集中在一个变电站内，一点没有提高变电站的智能化水平，只是很多简单CPU功能的重复堆积而已。因此现在的智能站，没有自己的CPU(即大脑)，根本就不是真正意义上的智能站。
[0004]如图24所示，现有的智能变电站里设置有电容器1
’
、主变压器2
’
、10kV或35kV的开关室4
’
、二次设备室4
’
、110kV或220kV或500kV或1000kV等电气一次设备5
’
，所内道路6
’
。
[0005]结合图24，现在的智能站的缺点总结如下：
[0006]1、现在变电站内的二次设备，按出线间隔配置，要么集中组屏，放在一起，单独占用一间面积不小的二次设备室4
’
，要么随电气一次设备5
’
，分散安装在各个出线开关柜上。无论哪一种配置方式，都存在相同功能的保护重复配置问题，这还不算双重配置的问题。这样，即使没有双重配置的问题，仅保护配置一方面，就造成了很大的设备浪费和土地浪费。
[0007]2、现有变电站技术中，虽然配置了微机保护，有自己的CPU，但是其功能特别简单，只能满足本间隔开关相应功能的需要。一个变电站所有微机保护的CPU集中在一起，也只是许多简单功能的CPU的堆积，而不能形成一个能统一指挥全站所有二次设备的强大功能的CPU。
[0008]3、现有技术中，保护装置的启动回路是一套保护一套启动回路，分别与各自所在间隔的电流电压互感器进行有线(控制电缆或光缆)连接。
[0009]如图25所示，为现有一次系统通过有线方式与二次保护装置连接图，大电流通过图25中左侧上部的电流互感器1LH、2LH和LH0变成二次系统允许的小电流，通过有线方式与二次保护装置相连(图中中间部分标注为1n)。一次系统的高电压通过电压互感器(图中未画出)变成二次系统允许的低电压，并接至图中左侧下部的YMa、YMb、YMc、YMn和YM0上，并通过有线方式与二次保护装置相连(图中1n)。
[0010]现有的一套保护配置一套启动回路，且分别与各自所在间隔的电流电压互感器进行有线连接的方式，就必须有和间隔数量一样的保护装置及保护装置的启动回路。即一个保护装置只能针对具体某一线路起到保护作用，不能同时对多条线路起到保护作用。这样就必然需要大量的导线进行重复连接，同时也需要很多功能相同或相近的保护装置进行重
复配置，造成大量的资源浪费，同时也限制了变电站更大规模的发展，并且变电站的占地问题仍然突出。
[0011]4、现有技术中，为了提高线路的可靠性，避免一些瞬时故障给用户造成不必要的停电，在每条线路上一般都配有重合闸(有些特殊线路不配重合闸，比如主变和电容器等线路)，但是考虑到开关灭弧因素，规定重合闸只能动作一次，下次动作必须经过规定的时间后才可以。重合闸的这种配置方式，造成重合闸资源配置的浪费，规定时间内只能动作一次的规定，限制了重合闸更多的应用空间。
[0012]5、现有技术中，开关的控制回路一般是按开关单元配置，即一个开关配一套控制回路，用以对开关进行分合闸操作，但是有时也有按相操作的开关，需要按相进行配置控制回路，即每一回路需要三个控制回路。这样就需要不少于开关间隔数量的控制回路，又造成了新的材料浪费。
[0013]现有的分合闸执行回路是按开关单元配置，所有需要进行分合闸的开关均配置一套完整的分合闸控制回路，由控制回路通过控制电缆这种有线的方式控制各自分合闸执行回路最终完成分合闸操作。
[0014]6、现有技术中，开关量的采集与输入都是通过有线方式(控制电缆或光缆)与保护装置相连的。参阅图1，为现有开关量的输入原理图，图1中DL和GWK等就是断路器和各种隔离开关的位置开关，将这些位置开关通过有线方式与二次设备(图1中1n)相连。

技术实现思路

[0015]本专利技术所要解决的技术问题在于如何进一步大规模减少智能变电站占地面积并且大幅提升智能变电站的智能化水平。
[0016]本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种基于三总线的变电站二次系统，新的二次系统采用“三总线”结构形式且所有二次设备按照功能划分为：电流模块(1)、电压模块(2)、非电量参数模块(3)、开关量模块(4)、多回路启动模块(5)、多回路分闸模块(6)、多回路重合闸模块(7)、多回路合闸模块(8)，每一模块均通过多路模拟开关(9)与系统总线(10)相连，对每一模块都进行多回路集成，对于二次设备需要与一次设备进行联系的部分，全部采用广域无线网络联系；
[0017]其中，电流模块(1)和电压模块(2)集成全站的电流电压，非电量参数模块(3)集成全站的非电量参数，开关量模块(4)集成全站所有需要传送的开关量。电流模块(1)、电压模块(2)、非电量参数模块(3)和开关量模块(4)通过无线广域网络(如图26)与图24中的一次设备(本专利技术中在GIS密闭罐内)进行通信，获得相应的电流、电压、非电量和开关量等相关信息。
[0018]本专利技术的优点在于：
[0019]1、本专利技术将全站所有二次系统利用本专利技术特有的“一对多”的集成控制技术，进行大规模高度集成，将原变电站中各种二次设备的数量进行大规模压缩，并能够从现有变电站中移出，进一步减少变电站的占地空间。
[0020]2、实现了变电站一次系统和二次系统的远距离分离和数据的无线传输。由现有变电站技术条件下，一次系统和二次系统均布置在变电站内，改为一次系统布置在变电站内，二次系统脱离变电站，可以在距离变电站较远的地方。一次系统与二次系统之间的通信方
式由现有技术条件下的有线通信方式改为无线广域网通信方式。这样，进一步减小了变电站的占地面积。
[0021]3、二次系统采用“三总线”结构模式。全站用一个CPU指挥全站所有二次系统的工作，较现有技术条件下的变电站二次系统，其智能化水平得到了极大的提升。本专利技术从电网安全运行角度考虑，推荐采用国产CPU，如龙芯CPU等产品，由于采用国产CPU，还可以防止网络“黑客”对变电站通信网络的入侵破坏，可以更有效地保证电网的安全可靠运行。但这并不是说采用其他型号的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于三总线的变电站二次系统，其特征在于：其中的所有二次设备按照功能划分为：电流模块(1)、电压模块(2)、非电量参数模块(3)、开关量模块(4)、多回路启动模块(5)、多回路分闸模块(6)、多回路重合闸模块(7)、多回路合闸模块(8)，每一模块均通过多路模拟开关(9)与系统总线(10)相连，所述系统总线(10)包括地址总线、数据总线和控制总线，对每一模块都进行多回路集成，对于二次设备需要与一次设备进行联系的部分，全部采用无线联系；其中，电流模块(1)和电压模块(2)集成全站的电流电压，非电量参数模块(3)集成全站的非电量参数，开关量模块(4)集成全站所有需要传送的开关量。2.如权利要求1所述的一种基于三总线的变电站二次系统，其特征在于：所述多回路启动模块(5)通过多路模拟开关(9)从电流模块(1)获得电流后，即进行故障分析判断，如果多回路启动模块(5)判断存在故障，则直接发送过流跳闸或者速断跳闸信号至多回路分闸模块(6)，由多回路分闸模块(6)来判断是哪些回路出现故障，再根据每条线路保护动作的情况，通过无线传感器完成分闸动作，保护的动作信号和开关的位置信号都将被送至多回路重合闸模块(7)，多回路重合闸模块(7)根据设定的启动条件启动重合闸，重合闸出口直接与多回路合闸模块(8)相连，在多回路合闸模块(8)中对所有回路进行合闸前的状态检查，只有是被保护跳闸而且已处于分闸状态并且在规定时间范围内被保护分闸次数不大于1次的开关，才能被重合闸进行重合成功，对于其他条件具备，但在规定时间范围内被保护跳闸次数大于1次的开关，将不会被重合。3.如权利要求1所述的一种基于三总线的变电站二次系统，其特征在于：所述多回路启动模块(5)包括多回路过流判别单元(52)、多回路速断判别单元(53)、若干个动作信号发生器，若干个动作信号发生器包括速断动作信号发生器(541)和过流动作信号发生器(542)，所述多回路过流判别单元(52)中集成了若干个过流判别回路，过流判别回路的数量与多路模拟开关(9)输入过来的电流回路一致，所述多回路速断判别单元(53)中集成了若干个速断判别回路(531)，速断判别回路(531)的数量与多回路过流判别单元(52)中的过流判别回路的数量一致，每个速断判别回路(531)的输入端连接一个过流判别回路的输出端，各个速断动作信号发生器(541)的输入端分别接到对应的速断判别回路(531)的第一输出端，各个速断动作信号发生器(541)的第一输出端输出速断动作信号，且所有速断动作信号发生器(541)的第二输出端同时连接到第一或门的输入端，第一或门的输出端输出速断跳闸信号，各个过流动作信号发生器(542)的输入端连接到对应的速断判别回路(531)的第二输出端，各个过流动作信号发生器(542)的第一输出端输出过流动作信号，且所有过流动作信号发生器(542)的第二输出端分别连接到一计时装置(561)，所有计时装置(561)的输出端同时连接到第二或门的输入端，第二或门的输出端输出过流跳闸信号。4.如权利要求3所述的一种基于三总线的变电站二次系统，其特征在于：所述过流判别回路的判别原理是：每一个过流判别回路中都有一个预设的适合本线路的过电流定值，所有进入过流判别回路的电流都和所述过电流定值进行比较，如果输入的电流大于等于本线路设定的所述过电流定值，则进入下一环节多回路速断判别单元(53)，进行速断动作判别；如果输入的电流小于本线路设定的过电流定值，则说明该回路正常，则不进入多回路速断判别单元(53)，而是回到多回路过流判别单元(52)的输入端重新测量；所述速断判别回路(531)判别原理是：每一个速断判别回路(531)中都有一个预设的适
合本线路的速断电流定值，所有进入速断判别回路(531)的电流都和所述速断电流定值进行比较，如果输入的电流大于等于本线路设定的所述速断电流定值，则启动下一阶段的速断动作信号发生器(541)，速断动作信号发生器(541)发出速断动作信号，同时发出速断跳闸脉冲；如果输入的电流小于本线路设定的速断电流定值，则进入下一阶段的过流动作信号发生器(542)和计时装置，如果在设定时间范围内过电流现象消失，则不动作与跳闸，如果在设定时间范围内过电流现象仍然存在，则启动过流动作信号发生器(542)，发出过流动作信号，同时发出过流跳闸脉冲。5.如权利要求4所述的一种基于三总线的变电站二次系统，其特征在于：所述速断判别回路(531)进行速断判别时，凡是满足速断判别条件的，则从多回路速断判别单元(53)出口，启动各自回路的速断动作信号发生器(541)，速断动作信号发生器(541)发出速断动作信号同时全部进入第一或门，对所有满足速断跳闸条件的线路进行汇总，第一或门出口接多回路分闸模块(6)的速断跳闸总线准备跳闸，速断动作信号发生器(541)第一输出端发出的速断动作信号同时发送到多回路分闸模块(6)和多回路重合闸模块(7)，同时告警电气运行人员及时处理故障；凡是...

【专利技术属性】
技术研发人员：李安培，孙辉，高博，张开明，徐斌，丁津津，谢毓广，汪玉，张峰，彭勃，汪勋婷，
申请(专利权)人：国网安徽省电力有限公司合肥供电公司，
类型：发明
国别省市：