專利名稱：一種基于距離算法的集成保護(hù)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力保護(hù)系統(tǒng)，更具體地說是涉及一種輸電線路繼電保護(hù)系統(tǒng)，屬于電力輸送保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代技術(shù)的進(jìn)步，電力系統(tǒng)保護(hù)裝置技術(shù)從機(jī)電式、晶體管式、集成電路式發(fā)展到了微處理機(jī)式。目前，在電力系統(tǒng)保護(hù)領(lǐng)域里，以微處理器為基礎(chǔ)的數(shù)字式繼電器已逐步取代傳統(tǒng)繼電器。上個(gè)世紀(jì)六十年代后期，美國洛克菲勒引入了一種基于中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的集中式變電站保護(hù)系統(tǒng)。這種保護(hù)方案提供了一個(gè)理想的環(huán)境來進(jìn)行全面的集成保護(hù)，保護(hù)裝置不僅監(jiān)視電廠(站)的獨(dú)立裝置，而且監(jiān)視整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。但迄今為止，這個(gè)想法尚未投人實(shí)用，之所以如此，是因?yàn)檫^去一段時(shí)間來，計(jì)算機(jī)硬件、軟件以及通信技術(shù)尚不支持這樣的想法。
隨著計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)的應(yīng)用和發(fā)展，對于輸電線路、變壓器和發(fā)電機(jī)等，為了達(dá)到一定程度的集中保護(hù)，已經(jīng)有越來越多的保護(hù)功能被集于一個(gè)保護(hù)設(shè)備中。例如，微機(jī)線路保護(hù)可以將距離或電流等具有不同功能的保護(hù)集成作為主保護(hù)，也可將方向保護(hù)以及過電流保護(hù)等集成作為后備保護(hù)。然而這些保護(hù)都是基于獨(dú)立電設(shè)備而安裝，并且基于工頻信號的各種保護(hù)原理仍然發(fā)揮著主導(dǎo)作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為了補(bǔ)充現(xiàn)有技術(shù)，豐富繼電保護(hù)領(lǐng)域的發(fā)展，而提出一種基于距離保護(hù)技術(shù)的集成保護(hù)系統(tǒng)。它是由接口單元、基于距離算法的冗余集成保護(hù)單元、光纖網(wǎng)絡(luò)通信單元三大部分組成。不同類型的傳感器通過接口單元(1...n)連接于各種設(shè)備，將模擬和數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成光信號，通過大容量光纖網(wǎng)絡(luò)送至集成保護(hù)單元，同時(shí)可通過循環(huán)控制接收和發(fā)送控制信號。集成保護(hù)裝置安裝在變電站，對連接于變電站的每條線路都能起到保護(hù)作用，各變電站集成保護(hù)裝置可通過大容量光纖網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信；光纖通信網(wǎng)絡(luò)不僅與接口單元、集成繼電器單元相連，而且也連接到通信網(wǎng)關(guān)(多路通信)、人機(jī)對話接口和全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS時(shí)鐘等，使用標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議將使不同廠商生產(chǎn)的IEDs易于與系統(tǒng)接軌。
基于距離算法的集成保護(hù)裝置是將變電站內(nèi)多個(gè)有源保護(hù)設(shè)備集成在一個(gè)保護(hù)繼電器中，形成集中式繼電保護(hù)系統(tǒng)，以測量保護(hù)網(wǎng)絡(luò)中所有輸電線路故障阻抗為基礎(chǔ)，由故障方向檢測單元、選相元件、距離算法計(jì)算單元、決策單元以及一個(gè)多信道的通信單元組成。該集成保護(hù)裝置通過CT和PT與各輸電線路相連，同時(shí)也連接于與相鄰變電站和中央保護(hù)控制單元進(jìn)行通信的變電站通信網(wǎng)絡(luò)；該裝置的相應(yīng)動作取決于故障位置是否在設(shè)定的范圍內(nèi)，并發(fā)送故障信息給遠(yuǎn)端的繼電器以便于實(shí)現(xiàn)縱聯(lián)跳閘。基于上述系統(tǒng)，集成保護(hù)均能對連接于變電站的每條線路段實(shí)施保護(hù)；方向判別、選相和相應(yīng)的距離算法等都融于具有多個(gè)距離保護(hù)定值的繼電器裝置中，以期覆蓋整個(gè)保護(hù)線路。
本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，其步驟是(1)當(dāng)故障發(fā)生在與變電站連接的任一條線路上時(shí)，繼電器將會首先確定故障方向，接著確定其故障相；(2)具有相關(guān)定值的距離算法將用于故障線路/相以確定故障位置；(3)如果檢測到I段保護(hù)范圍故障時(shí)，繼電器會瞬時(shí)跳閘，當(dāng)檢測到是II段保護(hù)范圍內(nèi)的故障時(shí)，繼電器會與遠(yuǎn)端相關(guān)的繼電器進(jìn)行通信，以確定是否繼續(xù)動作或者返回。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和效益集成保護(hù)均能對連接于變電站的每條線路段實(shí)施保護(hù)；方向判別、故障相判別與相應(yīng)的距離算法等都融于具有多個(gè)距離保護(hù)定值的集成繼電器單元中，可以覆蓋整個(gè)保護(hù)線路；從多個(gè)變電站多個(gè)輸電線路所獲得的信息，可以用于推導(dǎo)新的保護(hù)原理和方案，相對于現(xiàn)有的基于單獨(dú)電設(shè)備的獨(dú)立保護(hù)技術(shù)，具有明顯的優(yōu)勢，在電力系統(tǒng)具有廣闊的應(yīng)用前景。


圖1為本發(fā)明完整的集成保護(hù)系統(tǒng)的構(gòu)架；圖2為本發(fā)明驗(yàn)證此保護(hù)技術(shù)的典型電力系統(tǒng)；圖3為本發(fā)明繼電器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
如圖1所示，集成保護(hù)系統(tǒng)主要由以下部分構(gòu)成(1)接口單元——這是一個(gè)測量控制單元，通過不同類型的傳感器連接于各個(gè)設(shè)備，比如傳統(tǒng)的CT和PT，光混合互感器。將模擬和數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成光信號，通過大容量的光纖網(wǎng)絡(luò)送至基于距離算法的集成保護(hù)單元和冗余的集成網(wǎng)絡(luò)保護(hù)單元；(2)光纖網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)不僅與接口單元和繼電器相連，而且也連接到其他一些設(shè)備，比如通信網(wǎng)關(guān)，人機(jī)對話接口和全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS時(shí)鐘等.使用標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議將使不同廠商生產(chǎn)的IEDs易于與系統(tǒng)接軌；(3)冗余的集成網(wǎng)絡(luò)保護(hù)單元，繼電保護(hù)裝置通過網(wǎng)絡(luò)接受到來自變電站各地的測量信息和通過通訊網(wǎng)關(guān)傳送的來自于各相關(guān)變電站的信息。裝置隨即進(jìn)行計(jì)算、分析和判斷，以確定在該變電站內(nèi)或者與其相連的線路是否有故障發(fā)生。若檢測到有故障出現(xiàn)，該繼電裝置將會發(fā)出指令，跳開相關(guān)的斷路器。
如圖2所示，給出一個(gè)驗(yàn)證此保護(hù)技術(shù)的典型電力系統(tǒng)。
集中式距離繼電器(IDR)安裝在每個(gè)變電站的母線端上，并通過PT和CT與一次電力系統(tǒng)相連接，PT連接在母線端，而CT則安裝在與母線相連的各出線上。集成保護(hù)集多個(gè)設(shè)定距離算法為一體，融于繼電器中，以實(shí)施對連接于母線端的各線路的保護(hù)。這些設(shè)備包括對應(yīng)于每條線路的I，II和III段保護(hù)。
當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生故障時(shí)，如圖2中所示的線路I段的F1處發(fā)生故障，與故障位置接近的繼電器IDR1和IDR2通過距離算法就會檢測到該故障信息；接著各繼電器會確定故障方向、區(qū)域范圍和故障相；如果故障在I段保護(hù)范圍內(nèi)，兩個(gè)繼電器會瞬時(shí)跳閘；而對于超出I段保護(hù)范圍且在II段保護(hù)范圍內(nèi)的故障，比如說IDR1，繼電器會等待由故障線路繼電器IDR2發(fā)出的縱聯(lián)跳閘命令。
如圖3所示，為本發(fā)明的繼電器結(jié)構(gòu)示意圖，分別由故障方向檢測單元、選相元件、距離算法計(jì)算單元和決策單元組成，還包括一個(gè)多路通信單元。
多路通信單元發(fā)送和接收來自連接于線路的各IDR的信號，只有“開”和“關(guān)”兩種信號，用于描述跳閘命令。
一旦繼電器檢測到故障信息，首先確定故障方向或線路，接著選取故障相和計(jì)算距離保護(hù)范圍，都在進(jìn)入跳閘決策單元之前進(jìn)行。這個(gè)決策單元將會決定是否瞬時(shí)跳開故障線路(對于I段故障)還是繼續(xù)等待來自對端的IDR發(fā)出的縱聯(lián)跳閘命令。
本發(fā)明應(yīng)用于電力系統(tǒng)輸電線路，將集成保護(hù)系統(tǒng)中的監(jiān)測單元、繼電器算法單元和通信單元會有獨(dú)立的硬件單元，通過大容量光纖網(wǎng)絡(luò)連接。
為了舉例說明本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)，描述了上述具體實(shí)例。應(yīng)該明白，本發(fā)明的其他變化和修改對本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的，本發(fā)明并不局限于所描述的具體實(shí)施方式
。因此，在本發(fā)明所公開內(nèi)容的真正實(shí)質(zhì)和基本原則范圍內(nèi)的任何/所有修改、變化或等效變換，都屬于本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于距離算法的集成保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于它是由接口單元、冗余的基于距離算法的集成保護(hù)單元、光纖網(wǎng)絡(luò)通信單元三大部分組成；不同類型的傳感器通過接口單元(1...n)連接于各種設(shè)備，將模擬和數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成光信號，通過大容量光纖網(wǎng)絡(luò)送至集成保護(hù)單元，同時(shí)接口單元可通過循環(huán)控制接收和發(fā)送控制信號；集成保護(hù)裝置安裝在變電站，對連接于變電站的每條線路都能起到保護(hù)作用，各變電站集成保護(hù)裝置可通過大容量光纖網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信；光纖通信網(wǎng)絡(luò)不僅與接口單元、集成繼電器單元相連，而且也連接到通信網(wǎng)關(guān)(多路通信)、人機(jī)對話接口和全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS時(shí)鐘等，使用標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議將使不同廠商生產(chǎn)的IEDs(智能設(shè)備)易于與系統(tǒng)接軌。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于距離算法的集成保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于集成保護(hù)裝置是將變電站內(nèi)多個(gè)有源保護(hù)設(shè)備集成在一個(gè)保護(hù)繼電器中，形成集中式繼電保護(hù)系統(tǒng)，以測量保護(hù)網(wǎng)絡(luò)中所有輸電線路故障阻抗為基礎(chǔ)，由故障方向檢測單元、選相元件、距離算法計(jì)算單元、決策單元以及一個(gè)多信道的通信單元組成；該裝置通過CT和PT與各輸電線路相連，同時(shí)也連接于與相鄰變電站進(jìn)行通信的變電站通信網(wǎng)絡(luò)；該裝置的相應(yīng)動作取決于故障位置是否在設(shè)定的范圍內(nèi)，并發(fā)送故障信息給遠(yuǎn)端的繼電器以便于實(shí)現(xiàn)縱聯(lián)跳閘；基于上述系統(tǒng)，集成保護(hù)均能對連接于變電站的每條線路段實(shí)施保護(hù)；方向判別、選相和相應(yīng)的距離算法等都融于具有多個(gè)距離保護(hù)定值的繼電器裝置中，以期覆蓋整個(gè)保護(hù)線路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的基于距離算法的集成保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)步驟如下(1)當(dāng)故障發(fā)生在與變電站連接的任一條線路上時(shí)，繼電器將會首先確定故障方向(線路)，接著確定其故障相；(2)具有相關(guān)定值的距離算法將用于故障線路/相以確定故障位置；(3)如果檢測到I段保護(hù)范圍故障時(shí)，繼電器會瞬時(shí)跳閘，當(dāng)檢測到是II段保護(hù)范圍內(nèi)的故障時(shí)，繼電器會與遠(yuǎn)端相關(guān)的繼電器進(jìn)行通信，以確定是否繼續(xù)動作或者返回。
全文摘要
一種基于距離算法的集成保護(hù)系統(tǒng)，它是由接口單元、冗余的基于距離算法的集成保護(hù)單元、光纖網(wǎng)絡(luò)通信單元三大部分組成。安裝在各變電站的集成繼電器單元，通過CT和PT與各輸電線路相連，同時(shí)也連接于相鄰變電站和中央保護(hù)控制單元進(jìn)行通信的變電站通信網(wǎng)絡(luò)。若故障發(fā)生在I段范圍內(nèi)，保護(hù)會瞬時(shí)跳閘，當(dāng)檢測到是II段保護(hù)范圍的故障時(shí)，繼電器會與遠(yuǎn)端相關(guān)的繼電器進(jìn)行通信，以確定是否繼續(xù)動作或返回。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和效益是集成保護(hù)均能對連接于變電站的每條線路段實(shí)施保護(hù)；方向判別、故障相判別與相應(yīng)的距離算法等都融于具有多個(gè)距離保護(hù)定值的集成繼電器單元中，可以覆蓋整個(gè)保護(hù)線路；從多個(gè)變電站多個(gè)輸電線路所獲得的信息。
文檔編號G01R31/08GK1885662SQ20061001225
公開日2006年12月27日 申請日期2006年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月15日
發(fā)明者和敬涵, 薄志謙 申請人:北京交通大學(xué)