專利名稱：一種面向區(qū)域電網(wǎng)的層次化保護控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)繼電保護與安穩(wěn)控制系統(tǒng)，特別是關(guān)于一種基于電網(wǎng)全景信息工作的面向區(qū)域電網(wǎng)的層次化保護控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的電網(wǎng)保護方式通常是針對單個元件配置，利用被保護對象自身信息判別故障，通過雙重化和相鄰元件保護時間上的配合提高繼電保護可靠性，動作正確率可以達到99.9%以上。然而，隨著近些年電網(wǎng)互聯(lián)的不斷發(fā)展和新能源入網(wǎng)的不斷推進，傳統(tǒng)的面向單個元件配置的繼電保護方式已經(jīng)不能滿足當(dāng)前電網(wǎng)安全穩(wěn)定的運行要求，具體表現(xiàn)在以下兩個方面:1、僅靠元件自身信息進行判斷、切除故障，不考慮電網(wǎng)整體運行狀況，雖然保護按照配置正確動作卻不能有效防止電網(wǎng)事故的蔓延，如近些年發(fā)生的幾次大的停電事故。2、隨著各種新能源的入網(wǎng)，電網(wǎng)的運行方式也呈現(xiàn)多樣化，傳統(tǒng)的按最大/最小運行方式整定的保護方法已很難滿足電網(wǎng)復(fù)雜多變的運行要求。電網(wǎng)智能化是電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展的總體趨勢，因此，可以利用智能變電站“全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標準化”的特點，對傳統(tǒng)的繼電保護方式和配置進行改進。例如IEC61850提出一種公共的通信標準，通過對各設(shè)備的一系列規(guī)范化，使其形成一個規(guī)范的輸出，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的無縫連接?；贗EC61850標準的智能變電站，站內(nèi)信息可實現(xiàn)共享集成，站間信息也可通過光纖網(wǎng)絡(luò)無縫交換，利用這些共享信息或冗余信息提升電力系統(tǒng)的繼電保護性能與安全穩(wěn)定運行能力成為了當(dāng)前電力行業(yè)繼電保護發(fā)展的新方向。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種面向區(qū)域電網(wǎng)的層次化保護控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠利用區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)智能變電站的共享信息，對區(qū)域電網(wǎng)實施更加快速、可靠的繼電保護與安穩(wěn)控制。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:一種面向區(qū)域電網(wǎng)的層次化保護控制系統(tǒng)，其特征在于:它包括就地級保護裝置、站域保護控制系統(tǒng)和廣域保護控制系統(tǒng)；所述就地級保護裝置按照被保護對象配置；所述站域保護控制系統(tǒng)按照變電站配置或按照電壓等級配置，設(shè)置于站控層的站域保護控制主機中，所述站域保護控制系統(tǒng)控制站域保護控制主機，一方面接入站內(nèi)過程層網(wǎng)，收集全站信息，另一方面作為廣域保護控制系統(tǒng)的子站接入廣域通信網(wǎng)，與接入同一廣域通信網(wǎng)中的廣域保護控制系統(tǒng)以及其他站域保護控制系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互，接收其他智能變電站信息，執(zhí)行廣域保護控制系統(tǒng)發(fā)出的指令；所述廣域保護控制系統(tǒng)按照區(qū)域電網(wǎng)配置，設(shè)置于區(qū)域電網(wǎng)的廣域保護控制主機中，所述廣域保護控制系統(tǒng)控制廣域保護控制主機接入廣域通信網(wǎng)，一方面收集區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)各智能變電站信息，另一方面利用區(qū)域電網(wǎng)全景信息分析保護控制策略，向站域保護控制系統(tǒng)發(fā)送指令，協(xié)調(diào)和加速區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)就地級保護裝置動作。上述就地級保護裝置包括主保護和后備保護，所述主保護無延時動作，所述后備保護按照事先設(shè)定的保護定值分段延時配合動作，并接受站域保護控制系統(tǒng)和廣域保護控制系統(tǒng)發(fā)出的閉鎖指令。上述站域保護控制系統(tǒng)設(shè)置在IlOkV及以上電壓等級智能變電站中，具備后備保護、冗余保護和失靈保護功能，以及備自投、低頻低壓減載控制功能。上述廣域保護控制系統(tǒng)設(shè)置在500kV智能變電站或地區(qū)調(diào)度中心處，具備廣域故障定位、廣域后備保護、保護定值自適應(yīng)調(diào)整、低頻低壓減載、電網(wǎng)狀態(tài)評估和安全預(yù)警功倉泛。上述站域保護控制系統(tǒng)從智能變電站過程層網(wǎng)接收的信息包括全站各間隔電壓、電流數(shù)據(jù)，斷路器狀態(tài)信息、就地級保護啟動、閉鎖和出口動作信息；在站控層交互的信息包括保護設(shè)備告警和保護定值區(qū)；通過廣域通信網(wǎng)與其他智能變電站交互的信息包括保護閉鎖和重合閘命令信息，與廣域保護控制系統(tǒng)交互的信息包括全站各間隔電壓、電流相量值、斷路器狀態(tài)和保護定值。上述廣域通信網(wǎng)為SDH光纖環(huán)網(wǎng)。本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點:1、本發(fā)明分就地級保護裝置、站域保護控制系統(tǒng)和廣域保護控制系統(tǒng)三個層級，層次化地協(xié)調(diào)配合區(qū)域電網(wǎng)保護控制，利用區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)各智能變電站全景數(shù)據(jù)信息對電網(wǎng)運行狀態(tài)進行分析評估，分析故障切除對系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的影響，并采取相應(yīng)的控制措施，從而能夠提升區(qū)域電網(wǎng)整體繼電保護性能和安穩(wěn)控制水平。2、本發(fā)明的站域保護控制系統(tǒng)針對不同電壓水平的智能變電站設(shè)置，集中實現(xiàn)全站繼電保護的功能冗余，基于共享信息優(yōu)化就地級后備保護性能，可以整合備自投、小電流接地選線、低頻/低壓減負荷等控制功能，減少二次設(shè)備布置，優(yōu)化控制策略。3、本發(fā)明的廣域保護控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)的元件后備保護，改善后備保護動作的選擇性，協(xié)調(diào)保護與安穩(wěn)控制，預(yù)防大停電事故發(fā)生。4、本發(fā)明的就地級保護裝置中各類主保護無延時動作(20 30ms)，后備保護通過分段延時相互配合，且站域和廣域保護控制系統(tǒng)利用區(qū)域電網(wǎng)綜合信息加速了區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)就地級后備保護(0.3 0.5s)，提高了就地級后備保護動作的速動性。本發(fā)明可以廣泛用于各級電壓區(qū)域電網(wǎng)繼電保護與安穩(wěn)控制工程。


圖1是本發(fā)明系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實施例中典型區(qū)域電網(wǎng)接線及各層級保護范圍示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。如圖1所示，本發(fā)明的層次化保護控制系統(tǒng)將區(qū)域電網(wǎng)的繼電保護與安穩(wěn)控制分為了三個層級:就地級保護、站域保護控制和廣域保護控制，分別由就地級保護裝置、站域保護控制系統(tǒng)和廣域保護控制系統(tǒng)實現(xiàn)。就地級保護裝置面向單個被保護對象，利用被保護對象自身信息，如電壓、電流等信息，獨立決策，實現(xiàn)快速、可靠的就地保護功能；站域保護控制系統(tǒng)面向智能變電站內(nèi)多個被保護對象，利用相關(guān)對象的電壓、電流、開關(guān)狀態(tài)、保護啟動、動作等信息，集中決策，實現(xiàn)站內(nèi)相關(guān)對象的繼電保護與安穩(wěn)控制功能；廣域保護控制系統(tǒng)面向區(qū)域內(nèi)多個智能變電站，利用智能變電站站內(nèi)綜合信息以及跨站、跨對象等信息，統(tǒng)一決策，實現(xiàn)整個區(qū)域電網(wǎng)的繼電保護與安穩(wěn)控制功能。如圖1所示，就地級保護裝置可以按照被保護對象(也稱元件)配置。保護可以是線路保護、電容器保護等單間隔保護，也可以是母線保護、變壓器保護等跨間隔保護。就地級保護裝置保護可以靠近被保護對象設(shè)置。其中，單間隔保護采用直采直跳方式，當(dāng)互感器為電子式互感器時，該保護通過光纖直連合并單元完成數(shù)據(jù)采樣，通過光纖直連智能終端完成動作出口 ；當(dāng)互感器采用常規(guī)互感器時，該保護通過電纜直連互感器完成數(shù)據(jù)采樣，通過光纖直連智能終端完成動作出口?？玳g隔保護采用直采網(wǎng)跳方式，通過光纖直連合并單元完成數(shù)據(jù)采樣，通過網(wǎng)絡(luò)GOOSE報文形式啟動智能終端。如下表I所示，以220kV智能變電站為例，就地級保護裝置的各類保護及相應(yīng)功能如下:表I就地級保護裝置功能配置
權(quán)利要求
1.一種面向區(qū)域電網(wǎng)的層次化保護控制系統(tǒng)，其特征在于:它包括就地級保護裝置、站域保護控制系統(tǒng)和廣域保護控制系統(tǒng)； 所述就地級保護裝置按照被保護對象配置； 所述站域保護控制系統(tǒng)按照變電站配置或按照電壓等級配置，設(shè)置于站控層的站域保護控制主機中，所述站域保護控制系統(tǒng)控制站域保護控制主機，一方面接入站內(nèi)過程層網(wǎng)，收集全站信息，另一方面作為廣域保護控制系統(tǒng)的子站接入廣域通信網(wǎng)，與接入同一廣域通信網(wǎng)中的廣域保護控制系統(tǒng)以及其他站域保護控制系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互，接收其他智能變電站信息，執(zhí)行廣域保護控制系統(tǒng)發(fā)出的指令； 所述廣域保護控制系統(tǒng)按照區(qū)域電網(wǎng)配置，設(shè)置于區(qū)域電網(wǎng)的廣域保護控制主機中，所述廣域保護控制系統(tǒng)控制廣域保護控制主機接入廣域通信網(wǎng)，一方面收集區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)各智能變電站信息，另一方面利用區(qū)域電網(wǎng)全景信息分析保護控制策略，向站域保護控制系統(tǒng)發(fā)送指令，協(xié)調(diào)和加速區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)就地級保護裝置動作。
2.如權(quán)利要求1所述的一種面向區(qū)域電網(wǎng)的層次化保護控制系統(tǒng)，其特征在于:所述就地級保護裝置包括主保護和后備保護，所述主保護無延時動作，所述后備保護按照事先設(shè)定的保護定值分段延時配合動作，并接受站域保護控制系統(tǒng)和廣域保護控制系統(tǒng)發(fā)出的閉鎖指令。
3.如權(quán)利要求1所述的一種面向區(qū)域電網(wǎng)的層次化保護控制系統(tǒng)，其特征在于:所述站域保護控制系統(tǒng)設(shè)置在IlOkV及以上電壓等級智能變電站中，具備后備保護、冗余保護和失靈保護功能，以及備自投、低頻低壓減載控制功能。
4.如權(quán)利要求2所述的一種面向區(qū)域電網(wǎng)的層次化保護控制系統(tǒng)，其特征在于:所述站域保護控制系統(tǒng)設(shè)置在IlOkV及以上電壓等級智能變電站中，具備后備保護、冗余保護和失靈保護功能，以及備自投、低頻低壓減載控制功能。
5.如權(quán)利要求1或2 或3或4所述的一種面向區(qū)域電網(wǎng)的層次化保護控制系統(tǒng)，其特征在于:所述廣域保護控制系統(tǒng)設(shè)置在500kV智能變電站或地區(qū)調(diào)度中心處，具備廣域故障定位、廣域后備保護、保護定值自適應(yīng)調(diào)整、低頻低壓減載、電網(wǎng)狀態(tài)評估和安全預(yù)警功倉泛。
6.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種面向區(qū)域電網(wǎng)的層次化保護控制系統(tǒng)，其特征在于:所述站域保護控制系統(tǒng)從智能變電站過程層網(wǎng)接收的信息包括全站各間隔電壓、電流數(shù)據(jù)，斷路器狀態(tài)信息、就地級保護啟動、閉鎖和出口動作信息；在站控層交互的信息包括保護設(shè)備告警和保護定值區(qū)；通過廣域通信網(wǎng)與其他智能變電站交互的信息包括保護閉鎖和重合閘命令信息，與廣域保護控制系統(tǒng)交互的信息包括全站各間隔電壓、電流相量值、斷路器狀態(tài)和保護定值。
7.如權(quán)利要求5所述的一種面向區(qū)域電網(wǎng)的層次化保護控制系統(tǒng)，其特征在于:所述站域保護控制系統(tǒng)從智能變電站過程層網(wǎng)接收的信息包括全站各間隔電壓、電流數(shù)據(jù)，斷路器狀態(tài)信息、就地級保護啟動、閉鎖和出口動作信息；在站控層交互的信息包括保護設(shè)備告警和保護定值區(qū)；通過廣域通信網(wǎng)與其他智能變電站交互的信息包括保護閉鎖和重合閘命令信息，與廣域保護控制系統(tǒng)交互的信息包括全站各間隔電壓、電流相量值、斷路器狀態(tài)和保護定值。
8.如權(quán)利要求1或2或3或4或7所述的一種面向區(qū)域電網(wǎng)的層次化保護控制系統(tǒng)，其特征在于:所述廣域通信網(wǎng)為SDH光纖環(huán)網(wǎng)。
9.如權(quán)利要求5所述的一種面向區(qū)域電網(wǎng)的層次化保護控制系統(tǒng)，其特征在于:所述廣域通信網(wǎng)為SDH光纖環(huán)網(wǎng)。
10.如權(quán)利要求6所述的一種面向區(qū)域電網(wǎng)的層次化保護控制系統(tǒng)，其特征在于:所述廣域通信網(wǎng)為SDH 光纖環(huán)網(wǎng)。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種面向區(qū)域電網(wǎng)的層次化保護控制系統(tǒng)，它包括就地級保護裝置、站域保護控制系統(tǒng)和廣域保護控制系統(tǒng)。就地級保護裝置按照傳統(tǒng)保護方案配置，為直采直跳或直采網(wǎng)跳；站域保護控制系統(tǒng)按站配置或按電壓等級配置，利用信息共享優(yōu)勢提升后備保護性能，實現(xiàn)后備保護、冗余保護、失靈保護等保護功能，以及備自投、低頻低壓減載等控制功能，為網(wǎng)采網(wǎng)跳；廣域保護控制系統(tǒng)按照區(qū)域配置，實現(xiàn)廣域后備保護、保護定值自適應(yīng)調(diào)整、低頻低壓減載、電網(wǎng)狀態(tài)評估與安全預(yù)警等功能，通過廣域通信網(wǎng)實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)各智能變電站信息的交互和共享。本發(fā)明能夠在不改變現(xiàn)有電網(wǎng)保護配置的基礎(chǔ)上，提升繼電保護的可靠性和選擇性，滿足了電網(wǎng)互聯(lián)和新能源接入等對繼電保護的高要求。
文檔編號H02J13/00GK103151842SQ20131008509
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月18日
發(fā)明者宋璇坤, 李敬如, 肖智宏, 李軍, 劉穎, 李穎超 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)北京經(jīng)濟技術(shù)研究院