智能化變電站的改造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種智能化變電站的改造方法，要解決的技術問題是智能化變電站改造期間母線不失去保護運行。本發(fā)明的方法包括以下步驟：將傳統(tǒng)變電站母差保護各間隔的二次電纜轉移連接到數(shù)字化母差保護子機，將間隔合并單元和智能終端通過電纜與變電站一次設備電連接，修改數(shù)字化母差保護主機的通信參數(shù)設置，撤除子機。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，采用智能化變電站用的數(shù)字化母差保護主機和數(shù)字化母差保護子機在改造的過程中共用，改造過程不影響變電站全站的保護運行方式及負荷分配，減少了改造期間設備的停電時間，被改造的一次設備僅需停電一次，母差保護退出時間較短，電網(wǎng)運行可靠性高，降低施工難度，提高工作效率，投資較小。
【專利說明】智能化變電站的改造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種智能化變電站的建設方法，特別是一種采用數(shù)字化母差保護改造智能化變電站的方法。
【背景技術】
[0002]隨著智能化變電站建設的進一步推廣以及數(shù)字化保護的廣泛應用，數(shù)字化保護在智能化變電站建設以及改造中的工程應用是智能變電站建設的重點之一。數(shù)字化母線保護以及保護范圍及應用條件的重要性與特殊性，在智能化變電站的工程應用中占有極其重要的地位。由于智能化變電站采用光纖傳輸數(shù)字信息，大大減少了變電站內(nèi)電纜接線工作量，縮短安裝、調(diào)試智能化變電站周期，并可實現(xiàn)繼電保護裝置及二次回路在線監(jiān)測，為開展繼電保護狀態(tài)檢修提供可靠技術保障?，F(xiàn)有技術將傳統(tǒng)變電站改造為智能變電站的方法，由于母線所有間隔不能一次完成改造，改造期間母差保護裝置將不能采集到完整的母線信息，需要暫停對母線的保護，這給供電帶來了安全隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種智能化變電站的改造方法，要解決的技術問題是智能化變電站改造期間母線不失去保護運行。
[0004]本發(fā)明采用以下技術方案:一種智能化變電站的改造方法，包括以下步驟:
[0005]一、信息采集傳遞切換，被改造的傳統(tǒng)變電站設置一臺數(shù)字化母差保護主機，按每臺數(shù)字化母差保護子機接入1-12個間隔，將傳統(tǒng)變電站母差保護各間隔的二次電纜轉移連接到數(shù)字化母差保護子機，數(shù)字化母差保護子機接收連接到的間隔的開入量，按每周波80點，對接入的間隔進行電流和電壓的交流量采樣，將交流量轉換為數(shù)字量，通過光纖將開入量、數(shù)字量傳輸至數(shù)字化母差保護主機；
[0006]二、數(shù)字化母差保護主機接收到數(shù)字化母差保護子機發(fā)來的開入量、數(shù)字量后，根據(jù)各間隔的開入量判斷母線的運行方式，對數(shù)字量按母線保護判據(jù)進行處理，實現(xiàn)對母線的實時保護；
[0007]三、對間隔的一次設備停電，分別將間隔合并單元和智能終端通過電纜與該間隔的變電站一次設備電連接，然后將合并單元和智能終端與數(shù)字化母差保護主機通過光纖連接，投入一次設備；
[0008]四、對已經(jīng)完成智能化改造的間隔，修改數(shù)字化母差保護主機的通信參數(shù)設置，使采集的間隔開入量和交流量由數(shù)字化母差保護子機上送切換到合并單元和智能終端上送，實現(xiàn)改造間隔采集信息的切換；
[0009]五、數(shù)字化母差保護主機接入所有間隔的合并單元和智能終端，全部撤除子機，完成智能化變電站的改造。
[0010]本發(fā)明方法的步驟一中數(shù)字化母差保護子機接收數(shù)字化母差保護主機發(fā)送的開出信息，數(shù)字化母差保護主機發(fā)出保護動作信號，通過數(shù)字化母差保護子機的開出繼電器實現(xiàn)一次開關跳閘。
[0011]本發(fā)明方法的數(shù)字化母差保護子機接收數(shù)字化母差保護主機發(fā)送的GOOSE跳閘報文并按照IEC61850標準規(guī)定的格式進行報文解析，獲取數(shù)字化母差保護主機當前發(fā)出的的動作指令，當GOOSE報文中對應有間隔置位跳閘出口命令時，將出口命令發(fā)送出，控制對應的出口繼電器出口跳閘。
[0012]本發(fā)明方法的步驟二數(shù)字化母差保護主機將母差保護運行信息發(fā)送到位于主控制室的自動化監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)變電站運行人員對母差保護的遠程監(jiān)控；所述數(shù)字化母差保護主機存儲母差保護運行信息；所述母差保護運行信息為主機接收到子機發(fā)來的開入量、數(shù)字量、主機與子機的通信工況信息。
[0013]本發(fā)明方法的步驟三投入一次設備后，合并單元和智能終端將采集的電流和電壓的交流量的數(shù)字量、開入量上送到數(shù)字化母差保護主機，在每個間隔進行改造連接合并單元和智能終端期間，數(shù)字化母差保護主機仍經(jīng)數(shù)字化母差保護子機接收被改造間隔的開入量、按每周波80點采集的交流量的數(shù)字量，對合并單元和智能終端上送到主機的數(shù)字量、開入量不進行處理。
[0014]本發(fā)明方法的步驟四修改數(shù)字化母差保護主機的通信參數(shù)設置前，進行測試，測試方法為:
[0015]對數(shù)字化母差保護子機與合并單元的同步性進行測試，合并單元與數(shù)字化母差保護子機等間隔向數(shù)字化母差保護主機發(fā)送按每周波80點采集的交流量的數(shù)字量，數(shù)字化母差保護主機采用插值同步方法進行處理；
[0016]對母差保護配置測試，采用模擬量測試儀模擬智能終端、合并單元、數(shù)字化母差保護子機或在改造前將數(shù)字化母差保護主機與智能終端、合并單元、數(shù)字化母差保護子機模擬現(xiàn)場通過光纖連接起來，并將配置文件下裝到智能終端、合并單元、數(shù)字化母差保護子機，查看智能終端、合并單元、數(shù)字化母差保護子機與數(shù)字化母差保護主機之間通信是否正常，模擬給數(shù)字化母差保護主機加入開入量、交流量，查看數(shù)字化母差保護主機是否能夠正確收到報文，告警、動作后，將跳閘信息、告警信息正確發(fā)出。
[0017]本發(fā)明方法的步驟四完成改造的間隔智能終端實時上送開入量，合并單元按每周波80點對間隔進行電流和電壓的交流量采樣并模數(shù)轉換上送數(shù)字化母差保護主機。
[0018]本發(fā)明方法的數(shù)字化母差保護子機采集多間隔電流和電壓的交流量，模數(shù)轉換轉換后得到的交流采樣數(shù)據(jù)，將交流采樣數(shù)據(jù)合并在一起，通過差值采樣算法對不同間隔的交流采樣數(shù)據(jù)進行時間同步，再將合并同步后的各個間隔交流采樣數(shù)據(jù)按IEC61850-9-2規(guī)約打包成幀，轉換成光信號，通過光纖連線將包含交流采樣值信息的報文發(fā)送給數(shù)字化母差保護主機。
[0019]本發(fā)明方法的數(shù)字化母差保護子機采集多間隔開入信號，轉換成數(shù)字信息，按照IEC61850標準規(guī)定的GOOSE報文格式將選取的開入量打包后，轉換成光信號，通過光纖連線將包含開入量數(shù)據(jù)的報文發(fā)送給數(shù)字化母差保護主機。
[0020]本發(fā)明方法的步驟一，對于雙重化傳統(tǒng)母差保護配置，一套傳統(tǒng)母差保護配置始終投入運行，將另一套傳統(tǒng)母差保護配置退出運行，將退出的傳統(tǒng)母差保護配置之前各個間隔回路的交流量、開入開出量電纜接線的端子順序接入數(shù)字化母差保護子機；
[0021]對于單重化傳統(tǒng)母差保護配置戶外斷路器、互感器二次側有母差保護所需接入的交流量、開入開出量的備用接點，通過電纜將備用接點接入數(shù)字化母差保護子機，不退出現(xiàn)有傳統(tǒng)母差保護；
[0022]傳統(tǒng)母差保護配置所需接入的交流量、開入開出量無備用的接點，退出傳統(tǒng)母線保護，將退出的傳統(tǒng)母差保護裝置之前所接各個間隔回路的交流量、開入開出量電纜接線的端子順序接入子機。
[0023]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，采用智能化變電站用的數(shù)字化母差保護主機和數(shù)字化母差保護子機在改造的過程中共用，改造過程不影響變電站全站的保護運行方式及負荷分配，減少了改造期間設備的停電時間，被改造的一次設備僅需停電一次，母差保護退出時間較短，電網(wǎng)運行可靠性高，降低施工難度，提高工作效率，投資較小，僅需增加數(shù)字化母差保護子機，數(shù)字化母差保護子機可以反復多次使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明實施例的數(shù)字化母差保護主機和數(shù)字化母差保護子機接線圖。
[0025]圖2是本發(fā)明實施例改造過程中的數(shù)字化母差保護主機連接圖。
[0026]圖3是本發(fā)明實施例改造完成后的數(shù)字化母差保護主機連接圖。
[0027]圖4是本發(fā)明實施例的1588時鐘同步校時示意圖。
[0028]圖5是本發(fā)明實施例的數(shù)字化母差保護子機電路框圖。
[0029]圖6是插值同步方法的原理圖。
【具體實施方式】
[0030]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。本發(fā)明的智能化變電站的改造方法，采用智能化變電站用的數(shù)字化母差保護主機(主機)和數(shù)字化母差保護子機(子機)在改造的過程中共用，包括以下步驟:
[0031]一、信息采集傳遞切換，每個被改造的傳統(tǒng)變電站設置一臺主機，對傳統(tǒng)變電站進行智能化改造前，如圖1所示，根據(jù)被改造的傳統(tǒng)變電站實際間隔數(shù)，每臺子機接入1-12個間隔，因此被改造的IlOkV傳統(tǒng)變電站可以設置1-3臺子機，將傳統(tǒng)變電站母差保護各間隔的二次電纜轉移連接到子機，由子機進行信息采集并傳輸?shù)街鳈C，實現(xiàn)信息采集切換，各子機接收連接到的間隔的開入量，按每周波80點，對接入的間隔進行電流和電壓的交流量(交流量)采樣，并將采樣得到的交流量轉換為數(shù)字量，通過光纖將開入量、數(shù)字量傳輸至主機；同時子機接收主機發(fā)送的開出信息，一旦主機發(fā)出保護動作信號，將通過子機的開出繼電器實現(xiàn)一次開關跳閘。
[0032]二、主機接收到子機發(fā)來的開入量、數(shù)字量后，根據(jù)各間隔的開入量判斷該被改造的傳統(tǒng)變電站母線的運行方式，對數(shù)字量按母線保護判據(jù)進行正常處理，實現(xiàn)對母線的實時保護，將母差保護運行信息發(fā)送到位于主控制室的自動化監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)變電站運行人員對母差保護的遠程監(jiān)控，并在主機的管理單元存儲母差保護運行信息，方便操作人員通過主機的人機界面隨時進行查看。母差保護運行信息為主機接收到子機發(fā)來的開入量、數(shù)字量、主機與子機的通信工況信息。
[0033]三、對傳統(tǒng)變電站進行智能化改造，如圖2所示，對即將被改造的間隔的一次設備停電，分別將間隔合并單元MU和智能終端通過電纜與該間隔的變電站一次設備電連接，用以采集需要的電流和電壓的交流量、開入量，然后將合并單元MU和智能終端與主機通過光纖連接，投入一次設備，合并單元MU和智能終端將采集的電流和電壓的交流量的數(shù)字量、開入量上送到主機。在每個間隔進行改造連接合并單元和智能終端期間，主機仍經(jīng)子機接收被改造間隔的開入量、按每周波80點采集的交流量的數(shù)字量，對合并單元和智能終端上送到主機的數(shù)字量、開入量不進行處理，以保證改造期間母差保護投入運行。
[0034]四、對傳統(tǒng)變電站進行智能化改造中，對已經(jīng)完成智能化改造的間隔，合并單元和智能終端通過光纖接入主機，通過修改主機的通信參數(shù)設置，使采集的間隔開入量和交流量由子機上送切換到合并單元和智能終端上送。完成改造的間隔智能終端實時上送開入量，合并單元按每周波80點對間隔進行交流量采樣并模數(shù)轉換上送主機，實現(xiàn)改造間隔采集信息的切換。修改主機的通信參數(shù)，將被改造間隔的接收參數(shù)為子機的網(wǎng)絡通信MAC地址、APPID (IEC61850規(guī)約中的應用標識)、應用標識修改為合并單元和智能終端的MAC地址、APPID、應用標識。
[0035]五、全部間隔連接合并單元和智能終端，如圖3所示，主機接入所有間隔的合并單元和智能終端，全部撤除子機，完成智能化變電站的改造。
[0036]所述子機作為數(shù)字化母差保護改造過程中的重要設備，分別采集多個間隔的開入量，同時進行交流量采樣，將采樣得到的交流量轉換為數(shù)字量，再將開入量和數(shù)字量傳輸至主機。
[0037]所述主機為最終在變電站長期運行的母差保護裝置，傳統(tǒng)變電站進行智能化改造后，主機接收各個間隔合并單元上送的電流和電壓的交流量的數(shù)字量，智能終端上送的一次設備的位置信號(開入量)，計算后判斷母線的運行狀態(tài)。通過母差保護裝置的人機界面操作人員可隨時查看母線運行工況，母線運行出現(xiàn)異常時，主機告警燈告警、人機界面將給出告警信息，并通過站內(nèi)組建的網(wǎng)絡向位于主控制室的自動化監(jiān)控系統(tǒng)實時發(fā)出母線運行異常信息，主機發(fā)出保護動作信號，通過智能終端的開出繼電器實現(xiàn)一次開關跳閘。在主機上存儲有母差保護運行信息。在智能化改造過程中，主機接收子機發(fā)來的開入量、數(shù)字量進行母線保護，當主機發(fā)出保護動作信號時，通過子機的開出繼電器實現(xiàn)一次開關跳閘。
[0038]智能終端為智能組件，與變電站一次設備采用電纜連接，與保護、測控等二次設備采用光纖連接。智能終端采集一次設備的開入量，將開入量傳輸給主機；接收主機輸出的開出量，控制一次設備動作。變電站一次設備為變電站輸配電能的設備，包括斷路器、隔離刀閘、主變壓器等。
[0039]合并單元對來自二次轉換器的電流和電壓量數(shù)據(jù)進行時間相關組合的物理單元。合并單元作為電子式電流、電壓互感器的接口裝置，對電流和電壓量進行合并和同步處理，將處理后的數(shù)字信號傳輸給主機。合并單元可是電子式電流、電壓互感器的一個組成件，也可是一個分立單元。
[0040]如圖5所示，子機設有交流采樣電路(交流采樣板)、模數(shù)AD轉換電路、開入電路(開入板)、開出電路(出口板)、模擬量采樣SV通信接口( SV通信接口板)、面向通用對象的變電站事件GOOSE通信接口(G00SE通信接口板)、光纖接口、電源。子機的GOOSE通信接口板上，接收光口與發(fā)送光口成對設置。各個電路與接口采用1000M高速低壓差分信號傳輸LVDS (Low Voltage Differential Signaling)總線。子機的各個電路與接口合理劃分板件，把計算量合理地分配到各板件，充分利用分布式計算的優(yōu)勢，實現(xiàn)高性能。子機可實現(xiàn)12路間隔的交流采樣和開入開出量傳遞。采用網(wǎng)絡測量和控制系統(tǒng)的精密時鐘同步協(xié)議標準IEEE1588同步對時，在不依賴于外部時鐘條件下，與主機配合完成交流采樣的同步與母差保護裝置對時。
[0041]子機完成以下工作:
[0042]1、完成多間隔交流采樣和同步，將交流采樣值模數(shù)AD轉換后通過直連的光纖以變電站通信網(wǎng)絡和系統(tǒng)協(xié)議IEC61850-9-2規(guī)約報文發(fā)送給主機。
[0043]2、采集多間隔開入量，通過直連光纖將開入量以GOOSE規(guī)約報文發(fā)送給主機。
[0044]3、通過直連光纖接收主機以GOOSE規(guī)約報文發(fā)送的間隔開出量，再通過繼電器出口跳閘。
[0045]子機的工作方法為:
[0046]1、交流采集，子機的交流采樣板采集多間隔電流和電壓的交流量(交流采樣值)，AD轉換電路將交流采樣值進行AD轉換后得到的數(shù)字量(交流采樣數(shù)據(jù))，發(fā)送給SV通信接口板，SV通信接口板將接收到的各個間隔的交流采樣數(shù)據(jù)合并在一起，再將合并后的各個間隔交流采樣數(shù)據(jù)按IEC61850-9-2規(guī)約打包成幀，通過SV通信接口板上光模塊轉換成光信號，通過ST型號光纖接口及其連接的光纖連線將包含交流采樣值信息的報文發(fā)送給主機。
[0047]2、采集開入與開出跳閘，子機的開入板采集多間隔開入信號，送入GOOSE通信接口板，GOOSE通信接口板將開入量信號轉換成數(shù)字信息，根據(jù)子機的GOOSE功能模塊設置選取主機需要的開入量數(shù)據(jù)，按照IEC61850標準規(guī)定的GOOSE報文格式將選取的開入量打包后，通過GOOSE通信接口板上光模塊轉換成光信號，通過ST型號光纖接口及其連接的光纖連線將包含開入量數(shù)據(jù)的報文發(fā)送給主機。
[0048]子機的GOOSE通信接口板同時接收主機發(fā)送的GOOSE跳閘報文并按照IEC61850標準規(guī)定的格式進行報文解析，獲取主機當前發(fā)出的動作指令情況，當GOOSE報文中對應有間隔置位跳閘出口命令時，GOOSE通信接口板將出口命令間隔開出量發(fā)送給出口板，控制對應的出口繼電器出口跳閘。
[0049]3、IEEE1588同步對時，根據(jù)同步過程中角色的不同，可將網(wǎng)絡上設備分為兩類，主時鐘和從時鐘。提供同步時鐘源的叫主時鐘，而與之同步的時鐘稱為從時鐘，因此主時鐘和從時鐘是相對的，任何一個網(wǎng)絡時鐘都可以充當主時鐘和從時鐘。如圖4所示，在第一階段只有主機與子機連接的時候，主機做為主時鐘，子機做為從時鐘，主機與子機之間采用點對點直接連接的方式，不依賴外部同步時鐘以及網(wǎng)絡交換機進行內(nèi)同步，通信可靠性高，同步性能也高。隨著改造進行，主機接入交換機網(wǎng)絡,主備時鐘源做為主時鐘,主機、智能終端和合并單元均作為從時鐘接收主時鐘的同步校時報文實現(xiàn)同步。子機作為從時鐘,可以以主機作為主時鐘進行同步校時,也可以通過接入站內(nèi)組建的交換機網(wǎng)絡,與主機、智能終端、合并單元一起作為從時鐘接收網(wǎng)絡同步校時報文。
[0050]本實施例針對330kV傳統(tǒng)變電站改造為智能化變電站，間隔數(shù)量為16，第一臺子機接入12個間隔，第二臺子機接入4個間隔，主機采用長園深瑞繼保自動化有限公司的BP-2C-D母線保護裝置，合并單元采用長園深瑞繼保自動化有限公司的BP-2C-D母線保護子機，智能終端采用國電南瑞科技股份有限公司的NSR351D，分為三個階段:
[0051]1、第一階段為主機與子機接線并投入運行，以減少智能化改造過程中一次設備停電時間，保證母線設備處于有保護狀態(tài)運行，具體工程實施方案分為兩種:
[0052]對于雙重化傳統(tǒng)母差保護配置的情況，一套傳統(tǒng)母差保護配置始終投入運行，將另一套傳統(tǒng)母差保護配置退出運行，將退出的傳統(tǒng)母差保護配置之前各個間隔回路的交流量、開入開出量電纜接線的端子順序接入子機，并將主機與子機通過光纖連接，待所有接入子機的接線更改完成后與主機建立連接,通過查看主機顯示,確定主機采集的交流量、開入量與現(xiàn)場一套傳統(tǒng)母差保護采集的一致，再通過測試儀對母差保護邏輯及開出回路進行測試，確定連接沒有問題后，將數(shù)字化母差保護主機和數(shù)字化母差保護子機投入運行。
[0053]對于單重化傳統(tǒng)母差保護配置的情況，若戶外斷路器、互感器二次側有母差保護所需接入的交流量、開入開出量的備用接點，通過電纜將備用接點接入子機，可在不退出現(xiàn)有傳統(tǒng)母差保護情況下，將各個間隔回路的交流量、開入開出量電纜接線的端子按設計圖紙設計的順序接入子機，將主機與子機通過光纖連接，待所有接入子機的接線更改完成后與主機建立連接，通過查看主機顯示，確定主機采集的交流量、開出開出量與現(xiàn)場一致，再通過測試儀對母差保護邏輯及開出回路進行測試，確定連接沒有問題后，將數(shù)字化母差保護主機和數(shù)字化母差保護子機投入運行。
[0054]若傳統(tǒng)母差保護配置所需接入的交流量、開入開出量無備用的接點，則為減少一次設備停電時間，需退出傳統(tǒng)母線保護，并盡快將退出的傳統(tǒng)母差保護裝置之前所接各個間隔回路的交流量、開入開出量電纜接線的端子順序接入子機，將主機與子機通過光纖連接，待所有接入子機的接線更改完成后，完成主機與子機接線改造與測試，測試正常后立即投入運行，通過查看主機顯示，確定主機采集的交流量、開出開出量與現(xiàn)場一致，并且通過測試儀對母差保護邏輯及開出回路進行測試，確定連接沒有問題后，將數(shù)字化母差保護主機和數(shù)字化母差保護子機投入運行。
[0055]考慮到母差保護裝置作為變電站母線的保護裝置，對母線的安全運行非常重要，除改造前期對聯(lián)調(diào)過程中保護、調(diào)試方案進行完善，對母差保護裝置的保護邏輯、主機與子機通信的通信配置文件進行驗證備份外，還需在接線完成后對主機與子機配合并且?guī)嗦菲鬟M行實驗，以保證投運的主機和子機接線的正確性與測試完整性。
[0056]第一階段完成后的數(shù)字化母差保護主機和數(shù)字化母差保護子機接線如圖1所示。
[0057]2、第二階段為停電改造間隔，接入數(shù)字化母差保護主機。
[0058]配合停電改造間隔進行數(shù)字化改造，被改造間隔的一次設備停電，由于數(shù)字化改造后的間隔沒有電纜端子可以連接到傳統(tǒng)母差保護裝置，導致傳統(tǒng)母差保護裝置采集不到改造后的間隔信息，傳統(tǒng)母差保護裝置將退出運行。第二階段是母差保護智能化改造的重點步驟，改造過程中主要包括以下步驟:
[0059](I)被改造間隔的一次設備停電后，進行間隔相關保護以及回路接線的智能化改造，去掉子機已連接的間隔的接線，將間隔合并單元MU和智能終端通過電纜與該間隔的變電站一次設備電連接，將合并單元MU和智能終端與主機通過光纖連接，更換主機的配置文件。
[0060](2)對改造完成后的母差保護裝置進行調(diào)試，驗證母差保護邏輯、開入開出量、接口控制文件icd、字庫格式CID、學引文數(shù)據(jù)庫SCD文件及相關虛端子接線的正確性。
[0061](3)投入改造間隔一次設備，觀察母差保護各間隔交流采樣正確性及同步性，觀察差流及開入正確性，若母差保護運行正常，可投入母差保護。[0062]第二階段改造過程中的數(shù)字化母差保護主機連接如圖2所示。
[0063]3、第三階段為所有被改造間隔均接入數(shù)字化母差保護主機。
[0064]待所有停電改造的間隔均接入主機后，可完全拆除子機，智能化變電站的母差保護改造完成。改造完成后的數(shù)字化母差保護主機連接圖3所示。
[0065]母差保護改造采用主機+子機的模式，在改造連接主機的工作完成后，需要進行測試，方可修改主機的通信參數(shù)設置，投入數(shù)字化母差保護，測試方法為:
[0066](I)子機與間隔合并單元同步測試
[0067]由于交流采樣同步性對母差保護差流計算影響較大，故需對子機與合并單元的同步性進行測試。為保證交流量采樣同步性，本實施例主機采用插值同步方法，同步不依賴于外部同步時鐘，合并單元與子機需等間隔向主機發(fā)送每周波80點的包含交流量信息的數(shù)字量，保證通道延時與實際延時保持完全一致。
[0068]如圖6所示，插值同步方法的原理:母差保護收到合并單元及子機的每路數(shù)據(jù)的每個采樣值時記下相應的時刻Til、T12、T13和T21、T22、T23，在進入中斷程序的每個重采樣時刻點T上，每一路的數(shù)據(jù)在其前后都會有采樣值，根據(jù)前后點與此時刻的數(shù)值和時間差，利用拉格朗日插值算法可以得到一個“同步采樣值”，所有路的數(shù)據(jù)“同步采樣值”都是此參考時刻的。參考時刻T按固定間隔時間后移，計算不斷進行，于是得到連續(xù)的“同步采樣值”。
[0069](2)改造過程中母差保護配置測試
[0070]母差保護配置是母差保護通信所必須的一個文件，文件通過全站系統(tǒng)配置文件SCD生成的包含母差保護發(fā)送GOOSE報文的MAC地址、APPID、GoID、GOOSE跳閘信息及母差保護需要通信的合并單元、智能終端、母差子機的MAC地址、APPID、GoID、svID信息、發(fā)送數(shù)據(jù)信息的文件，母差保護啟動時，需要加載配置文件，通過其中的參數(shù)確定母差保護報文的發(fā)送參數(shù)及確定收到的報文是否是正確及從收到的報文中獲得裝置需要的信息。
[0071]由于本實施例改造間隔數(shù)量多，改造時間緊，改造過程相對復雜，母差保護配置對改造過程順利進行影響重大。故本實施例在改造過程中母差保護配置測試(聯(lián)調(diào))過程中針對改造各階段，對母差保護進行配置測試，同時將配置文件進行保存?zhèn)浞荨?br> [0072]配置測試為采用模擬量測試儀模擬智能終端、合并單元、子機或在改造前將主機與智能終端、合并單元、子機模擬現(xiàn)場通過光纖連接起來，并將配置文件下裝到智能終端、合并單元、子機，查看智能終端、合并單元、子機與主機之間通信是否正常，模擬給主機加入開入量、交流量，查看主機是否能夠正確收到報文，告警、動作后，將跳閘信息、告警信息正確發(fā)出。此處配置文件并不是唯一的，而是隨著改造的進度，存在主機采集信息從子機切換到智能終端、合并單元的情形，每一次切換主機都對應一個配置文件，子機、智能終端、合并單元配置文件唯一。
[0073]聯(lián)調(diào)過程中的專項測試保證了改造過程各文件配置的正確性和一致性，同時極大的節(jié)約了改造過程中母差保護裝置最終運行文件配置和調(diào)試的時間，確保母差保護改造工作在計劃時間內(nèi)順利進行，按時投運。
[0074]母差保護裝置不依賴于外部對時系統(tǒng)實現(xiàn)其保護功能，本實施例母差保護采樣同步方式采用插值同步方法。由于采樣同步對數(shù)字化母差保護性能影響很大，故在聯(lián)調(diào)時對子機與各合并單元同步進行專項測試。[0075]專項測試方法為:采用互感器校驗儀對合并單元與子機的采樣延時時間進行測試。將標準源輸出的模擬交流量連接到互感器校驗儀的交流采樣輸入，將同一路交流量采樣接入數(shù)據(jù)采集單元DAU合并單元或子機，同時將合并單元與子機數(shù)字采樣輸出光口連接到校驗儀的光口。將變電站的同步信號接到互感器校驗儀的同步信號輸入，或使用本互感器校驗儀的同步信號則將互感器校驗儀的同步信號輸出連接到合并單元。根據(jù)互感器校驗儀輸出的角差與比差，可測試合并單元和子機輸出延時是否準確，并確定采樣波形是否合格。通過串接電流與并接電壓的方式對子機和合并單元的系統(tǒng)同步性能進行驗證測試。由于本實施例采用傳統(tǒng)互感器，可采用模擬量測試儀作為標準源。
[0076]本發(fā)明的方法適用于對IOOOkV及以下電壓等級的傳統(tǒng)變電站進行智能化改造，包括單母線、單母分段、雙母線、雙母單分段、雙母雙分段(一套裝置內(nèi)實現(xiàn))以及3/2接線在內(nèi)的各種主接線方式,主接線更改可通過配置完成。最大支持主接線規(guī)模為36個支路(線路、元件和聯(lián)絡開關)。本發(fā)明的方法采用統(tǒng)一的子機和系統(tǒng)，實現(xiàn)了子機的標準化、模塊化，系統(tǒng)的組態(tài)化，方便配置和擴展。子機基于千兆低壓差分信號技術接口 LVDS總線架構和專用傳輸協(xié)議處理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)分類處理，實現(xiàn)母線保護裝置的大容量數(shù)據(jù)交互及低功耗。LVDS校時總線，子機各CPU板同步精度可達到0.1us0適用插值同步與多種時鐘同步方式(秒脈沖、B 碼、IEEE1588)。
[0077]本發(fā)明的方法改造過程不影響變電站全站的保護運行方式及負荷分配，且適用于各種主接線方式；減少了改造期間一次設備的停電時間，被改造的一次設備僅需停電一次，母差保護退出時間較短，電網(wǎng)運行可靠性高，降低了施工難度，提高工作效率，投資較小，僅需增加子機屏柜，子機屏柜可以反復多次使用。
【權利要求】
1.一種智能化變電站的改造方法，包括以下步驟: 一、信息采集傳遞切換，被改造的傳統(tǒng)變電站設置一臺數(shù)字化母差保護主機，按每臺數(shù)字化母差保護子機接入1-12個間隔，將傳統(tǒng)變電站母差保護各間隔的二次電纜轉移連接到數(shù)字化母差保護子機，數(shù)字化母差保護子機接收連接到的間隔的開入量，按每周波80點，對接入的間隔進行電流和電壓的交流量采樣，將交流量轉換為數(shù)字量，通過光纖將開入量、數(shù)字量傳輸至數(shù)字化母差保護主機； 二、數(shù)字化母差保護主機接收到數(shù)字化母差保護子機發(fā)來的開入量、數(shù)字量后，根據(jù)各間隔的開入量判斷母線的運行方式，對數(shù)字量按母線保護判據(jù)進行處理，實現(xiàn)對母線的實時保護； 三、對間隔的一次設備停電，分別將間隔合并單元和智能終端通過電纜與該間隔的變電站一次設備電連接，然后將合并單元和智能終端與數(shù)字化母差保護主機通過光纖連接，投入一次設備； 四、對已經(jīng)完成智能化改造的間隔，修改數(shù)字化母差保護主機的通信參數(shù)設置，使采集的間隔開入量和交流量由數(shù)字化母差保護子機上送切換到合并單元和智能終端上送，實現(xiàn)改造間隔采集信息的切換； 五、數(shù)字化母差保護主機接入所有間隔的合并單元和智能終端，全部撤除子機，完成智能化變電站的改造。
2.根據(jù)權利要求1所述的智能化變電站的改造方法，其特征在于:所述步驟一中數(shù)字化母差保護子機接收數(shù)字化母差保護主機發(fā)送的開出信息，數(shù)字化母差保護主機發(fā)出保護動作信號，通過數(shù)字化母差保護子機的開出繼電器實現(xiàn)一次開關跳閘。
3.根據(jù)權利要求2所述的智能化變電站的改造方法，其特征在于:所述數(shù)字化母差保護子機接收數(shù)字化母差保護主機發(fā)送的GOOSE跳閘報文并按照IEC61850標準規(guī)定的格式進行報文解析，獲取數(shù)字化母差保護主機當前發(fā)出的的動作指令，當GOOSE報文中對應有間隔置位跳閘出口命令時，將出口命令 發(fā)送出，控制對應的出口繼電器出口跳閘。
4.根據(jù)權利要求1所述的智能化變電站的改造方法，其特征在于:所述步驟二數(shù)字化母差保護主機將母差保護運行信息發(fā)送到位于主控制室的自動化監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)變電站運行人員對母差保護的遠程監(jiān)控；所述數(shù)字化母差保護主機存儲母差保護運行信息；所述母差保護運行信息為主機接收到子機發(fā)來的開入量、數(shù)字量、主機與子機的通信工況信息。
5.根據(jù)權利要求1所述的智能化變電站的改造方法，其特征在于:所述步驟三投入一次設備后，合并單元和智能終端將采集的電流和電壓的交流量的數(shù)字量、開入量上送到數(shù)字化母差保護主機，在每個間隔進行改造連接合并單元和智能終端期間，數(shù)字化母差保護主機仍經(jīng)數(shù)字化母差保護子機接收被改造間隔的開入量、按每周波80點采集的交流量的數(shù)字量，對合并單元和智能終端上送到主機的數(shù)字量、開入量不進行處理。
6.根據(jù)權利要求1所述的智能化變電站的改造方法，其特征在于:所述步驟四修改數(shù)字化母差保護主機的通信參數(shù)設置前，進行測試，測試方法為: 對數(shù)字化母差保護子機與合并單元的同步性進行測試，合并單元與數(shù)字化母差保護子機等間隔向數(shù)字化母差保護主機發(fā)送按每周波80點采集的交流量的數(shù)字量，數(shù)字化母差保護主機采用插值同步方法進行處理； 對母差保護配置測試，采用模擬量測試儀模擬智能終端、合并單元、數(shù)字化母差保護子機或在改造前將數(shù)字化母差保護主機與智能終端、合并單元、數(shù)字化母差保護子機模擬現(xiàn)場通過光纖連接起來，并將配置文件下裝到智能終端、合并單元、數(shù)字化母差保護子機，查看智能終端、合并單元、數(shù)字化母差保護子機與數(shù)字化母差保護主機之間通信是否正常，模擬給數(shù)字化母差保護主機加入開入量、交流量，查看數(shù)字化母差保護主機是否能夠正確收至服文，告警、動作后，將跳閘信息、告警信息正確發(fā)出。
7.根據(jù)權利要求1所述的智能化變電站的改造方法，其特征在于:所述步驟四完成改造的間隔智能終端實時上送開入量，合并單元按每周波80點對間隔進行電流和電壓的交流量采樣并模數(shù)轉換上送數(shù)字化母差保護主機。
8.根據(jù)權利要求1所述的智能化變電站的改造方法，其特征在于:所述數(shù)字化母差保護子機采集多間隔電流和電壓的交流量，模數(shù)轉換轉換后得到的交流采樣數(shù)據(jù)，將交流采樣數(shù)據(jù)合并在一起，通過差值采樣算法對不同間隔的交流采樣數(shù)據(jù)進行時間同步，再將合并同步后的各個間隔交流采樣數(shù)據(jù)按IEC61850-9-2規(guī)約打包成幀，轉換成光信號，通過光纖連線將包含交流采樣值信息的報文發(fā)送給數(shù)字化母差保護主機。
9.根據(jù)權利要求1所述的智能化變電站的改造方法，其特征在于:所述數(shù)字化母差保護子機采集多間隔開入信號，轉換成數(shù)字信息，按照IEC61850標準規(guī)定的GOOSE報文格式將選取的開入量打包后，轉換成光信號，通過光纖連線將包含開入量數(shù)據(jù)的報文發(fā)送給數(shù)字化母差保護主機。
10.根據(jù)權利要求1所述的智能化變電站的改造方法，其特征在于:所述步驟一，對于雙重化傳統(tǒng)母差保護配置，一套傳統(tǒng)母差保護配置始終投入運行，將另一套傳統(tǒng)母差保護配置退出運行，將退出的傳統(tǒng)母差保護配置之前各個間隔回路的交流量、開入開出量電纜接線的端子順序接入數(shù)字化母差保護子機； 對于單重化傳統(tǒng)母差保護配置戶外斷路器、互感器二次側有母差保護所需接入的交流量、開入開出量的備 用接點，通過電纜將備用接點接入數(shù)字化母差保護子機，不退出現(xiàn)有傳統(tǒng)母差保護； 傳統(tǒng)母差保護配置所需接入的交流量、開入開出量無備用的接點，退出傳統(tǒng)母線保護，將退出的傳統(tǒng)母差保護裝置之前所接各個間隔回路的交流量、開入開出量電纜接線的端子順序接入子機。
【文檔編號】H02B3/00GK103746304SQ201310726673
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月25日 優(yōu)先權日:2013年12月25日
【發(fā)明者】張廣嘉, 陳遠生, 朱慧文, 侯亮, 馮亮, 李榮昌 申請人:長園深瑞繼保自動化有限公司