專利名稱：一種基于電流差動原理的集成保護系統(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)保護領(lǐng)域，更具體地說是涉及一種輸電線路繼電保護系統(tǒng)，屬于電力系統(tǒng)輸電線路保護技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電流差動保護在輸電線路保護中起主要作用，特別是隨著光纖通信技術(shù)的發(fā)展，電流差動保護已成為高壓輸電線路的主保護。輸電線路主要有兩大電流差動保護技術(shù)，分別是電流縱差保護(LCD)和電流橫差保護(TCD)。LCD能夠清除故障以保護整個輸電線路段，但需要昂貴的通信鏈接，TCD雖不需要通信鏈接，然而它卻不能為整個保護線路提供快速跳閘設(shè)施。
隨著微處理技術(shù)和傳感器的發(fā)展，繼電保護裝置的數(shù)字信號處理能力顯著提高，先進的光纖通信技術(shù)，又為新的保護技術(shù)的發(fā)展提供了新的機遇。人們又將過去無法實現(xiàn)的集中式保護技術(shù)重新考慮研究。研究結(jié)果表明，從多個電廠和設(shè)備采集到的信息用于新保護原理和方案，與現(xiàn)有的基于單個設(shè)備的保護技術(shù)相比，具有明顯的優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服以上保護方案中的缺陷，提出了一種基于電流差動原理的集成保護系統(tǒng)。該系統(tǒng)集成了電流縱差保護LCD技術(shù)，基于先進通信技術(shù)的支持，不僅為單獨輸電線路和設(shè)備提供了新的保護，而且還具有集成保護特性；配合電流橫差保護TCD技術(shù)還能為雙回路或平行輸電線路提供更多的保護功能。
本發(fā)明的目的是通過如下的技術(shù)方案實現(xiàn)的，包括以下步驟“集成保護”指的是在變電站內(nèi)將多個有源保護設(shè)備集成在一個保護繼電器裝置中；該裝置由兩大模塊組成，分別是算法單元和通信單元，算法單元又包括接口單元，電流縱差單元和橫差單元以及跳閘決策單元；通信單元通過多個通信通道與所有相關(guān)線路另一端的集成繼電器通信。
集成保護技術(shù)是基于已被證實的電流差動保護技術(shù)。輸電線路主要有兩大電流差動保護技術(shù)，分別是電流縱差保護(LCD)和電流橫差保護(TCD)。
本發(fā)明以電流差動保護原理為基礎(chǔ)，集成電流差動繼電器(ICD)安裝在網(wǎng)絡(luò)中的各個變電站的母線上，執(zhí)行電流差動保護算法，并通過多個整定值的設(shè)置覆蓋整個保護線路段，負責保護連接于變電站母線上的每條線路；由于能夠測量到與母線相連的所有電流，那么該集成保護裝置同時也可以保護母線。整個方案有先進的通信網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議的支持，每個ICD通過通信單元的多個通信通道與所有相關(guān)線路另一端的集成繼電器通信，以實現(xiàn)每條線路的電流差動保護。
針對雙回路或平行線路的保護，可在集成電流差動繼電器中包括TCD保護技術(shù)。繼電器裝置中配以快速縱聯(lián)電流差動保護算法作為每條雙回線路的主保護，而當與遠端聯(lián)系的通信信道不可用時，則采用橫向差動算法作為線路的主保護用以保護兩條線路，還可以集成由電流平衡和橫差方向兩個保護算法組成的TCD技術(shù)，為在線路保護段上的故障保護范圍外發(fā)生的故障提供加速跳閘。
ICD繼電器內(nèi)的電流差動算法負責完成所有相關(guān)的線路兩端的差動計算。
本發(fā)明提出的集成保護技術(shù)基于先進的光纖通信網(wǎng)絡(luò)的支持。變電站的測量、控制和通信單元等都通過以太網(wǎng)與集成保護繼電器連接，并使用一個標準通信協(xié)議，例如IEC61850；測量和控制單元通過不同類型的傳感器與裝置相連，如傳統(tǒng)的電流互感器、光混合互感器，通過冗余的光網(wǎng)絡(luò)，將測量得到的模擬和數(shù)字信號被轉(zhuǎn)換成光信號的形式送到集成保護繼電器。通過控制回路，該單元也能接收和執(zhí)行繼電器的輸出控制信號。光通信網(wǎng)絡(luò)不僅和測量、控制單元和繼電器連接，還與通信網(wǎng)關(guān)、人機對話接口、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS時鐘等其它裝置相連。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和效益與傳統(tǒng)的LCD保護相比，能夠以較小的設(shè)施提供更多的保護功能，相對于現(xiàn)有的基于單獨電設(shè)備的獨立保護技術(shù)，具有配合靈活，使用方便以及明顯的經(jīng)濟效益，在電力系統(tǒng)具有廣闊的應用前景。


圖1為本發(fā)明基于電流差動原理的集成保護系統(tǒng)示意圖；圖2為本發(fā)明集成電流差動繼電器單元的功能框圖；圖3為基于差動集成保護的以太網(wǎng)通信方案示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步描述。
如圖1所示，本發(fā)明提出的基于電流差動原理的集成保護系統(tǒng)，是通過如下的技術(shù)方案實現(xiàn)的，其步驟包括集成電流差動繼電器(ICD)安裝在各變電站的母線上，連接每條輸電線路的電流互感器CT或光混合互感器等設(shè)備；與線路相關(guān)的具有多個整定值的電流差動算法寫入繼電器裝置中，能夠保護與母線相連的所有線路段；當系統(tǒng)中有故障發(fā)生時，如圖1所示的線路段1的F1處發(fā)生故障，繼電器ICD1和ICD2內(nèi)的LCD、TCD(針對平行雙回線路)算法將會檢測到故障信息，并將測量信息送至鄰近的繼電器裝置，ICD1和ICD2將會檢測到線路中兩個繼電器間的內(nèi)部故障信息，接著瞬時跳開故障線路；對于平行雙回線路，當ICD1和ICD2間的通信通道不可用時，兩個繼電器裝置間的TCD算法將會作出響應去切除故障線路段；
ICD3和ICD4也會與ICD2相互通信，確定故障是否在其相應的線路段內(nèi)。
如圖2所示為本發(fā)明集成電流差動繼電器(ICD)單元的功能框圖，它包括算法單元和通信單元兩大模塊組成，算法單元又包括接口單元，電流縱差單元和橫差單元(對于平行雙回線路)以及決策單元；通信單元通過多個通信通道與所有相關(guān)線路另一端的集成繼電器通信。
如圖3所示為基于電流差動集成保護的以太網(wǎng)通信技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)包含一條具有綜合監(jiān)測功能的光纖通道，環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)包括通信網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)關(guān)控制器等；元件故障可以在幾毫秒內(nèi)被檢測到，并在不到一秒的時間內(nèi)顯示給操作員；如果一臺裝置出現(xiàn)故障，其它裝置間正常的通信能在網(wǎng)絡(luò)重組后的幾毫秒內(nèi)恢復；測量和控制單元、繼電器、以太網(wǎng)和其它智能電子裝置具有一定裕度、自適應能力，從而提高系統(tǒng)的實時性和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?；實施專門的監(jiān)測協(xié)議，繼電器裝置能夠有規(guī)律的檢查網(wǎng)絡(luò)狀況，并提供1毫秒的時間同步信號，利用集成開關(guān)調(diào)制的光纖以太網(wǎng)連接各智能電子設(shè)備；由于全面的光纖設(shè)計，該單元消除了電磁干擾。網(wǎng)絡(luò)標準通信協(xié)議(如IEC61850)的使用將使不同廠商生產(chǎn)的智能電子設(shè)備易于面向系統(tǒng)。
本發(fā)明應用于電力系統(tǒng)輸電線路，將來集成保護系統(tǒng)中的接口單元、繼電器單元和通信單元會有相應的硬件單元，通過大容量光纖網(wǎng)絡(luò)連接。
為了舉例說明本發(fā)明的實現(xiàn)，描述了上述具體實施例。應該明白，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施方式
。因此，在本發(fā)明所公開內(nèi)容的真正實質(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)利要求保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于電流差動原理的集成保護系統(tǒng)，其特征在于在變電站內(nèi)將多個有源保護設(shè)備集成在一個保護繼電器裝置中；裝置由兩大模塊組成，分別是算法單元和通信單元，算法單元又包括接口單元、電流縱差單元和橫差單元以及跳閘決策單元，通信單元通過多個通信通道與所有相關(guān)線路另一端的集成繼電器通信；該系統(tǒng)以電流差動保護原理為基礎(chǔ)，集成了電流縱差保護(LCD)技術(shù)；集成電流差動繼電器(ICD)安裝在網(wǎng)絡(luò)中的各個變電站的母線上，執(zhí)行電流差動保護算法，并通過多個整定值的設(shè)置覆蓋整個保護線路段，負責保護連接于變電站母線上的每條線路，由于能夠測量到與母線相連的所有電流，那么該集成保護裝置同時也可以保護母線；整個方案有先進的通信網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議的支持，每個ICD通過通信單元的多個通信通道與所有相關(guān)線路另一端的集成繼電器通信，以實現(xiàn)每條線路的電流差動保護；針對雙回路或平行線路的保護，還可以在集成電流差動繼電器包括電流橫差(TCD)保護技術(shù)，快速縱聯(lián)電流差動保護算法作為每條雙回線路的主保護，而當與遠端聯(lián)系的通信信道不可用時，則采用橫向差動算法作為線路的主保護用以保護兩條線路；ICD繼電器內(nèi)部的電流差動算法負責所有相關(guān)的線路段，完成線路兩端的差動計算。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電流差動原理的集成保護系統(tǒng)，其特征在于在該保護系統(tǒng)中，整個方案有先進的通信網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議的支持，變電站的測量、控制和通信單元等都通過以太網(wǎng)與集成保護繼電器通信，使用一個標準通信協(xié)議，例如IEC61850；測量和控制單元通過不同類型的傳感器與裝置相連，如傳統(tǒng)的電流互感器、光混合互感器；通過冗余的光網(wǎng)絡(luò)，將測量得到的模擬和數(shù)字信號被轉(zhuǎn)換成光信號的形式送到集成保護繼電器；通過控制回路，該單元也能接收和執(zhí)行繼電器的輸出控制信號；光通信網(wǎng)絡(luò)不僅和測量、控制單元和繼電器連接，還與通信網(wǎng)關(guān)、人機對話接口、GPS時鐘等其它裝置相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于電流差動原理的集成保護系統(tǒng)。集成電流差動繼電保護裝置(ICD)安裝在電網(wǎng)中各個變電站的母線上，執(zhí)行縱差保護算法，通過多個整定值的設(shè)置覆蓋整個保護線路段，從而保護連接于變電站母線上的每條線路，整個方案有先進的通信網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議的支持。針對雙回路或平行線路的保護，可以采用每條線路段的電流縱差動(LCD)保護和雙回線路的電流橫差動(TCD)保護算法，繼電器裝置中配以快速縱聯(lián)電流差動保護算法作為每條雙回線路的主保護，當與遠端聯(lián)系的通信信道不可用時，則可采用橫向差動算法作為線路的主保護用以保護兩條線路。本發(fā)明具有集成保護特性，能以較小的設(shè)施提供更多的保護功能，并且具有使用方便和明顯的經(jīng)濟優(yōu)勢。
文檔編號H02J13/00GK1877943SQ20061008958
公開日2006年12月13日 申請日期2006年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月5日
發(fā)明者和敬涵, 薄志謙 申請人:北京交通大學