本發(fā)明涉及一種繼電保護(hù)功能和監(jiān)控功能解耦的智能變電站自動化系統(tǒng)過程層設(shè)備實(shí)現(xiàn)方法，屬于電力系統(tǒng)自動化技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前智能變電站和數(shù)字化變電站已經(jīng)大量推廣應(yīng)用，這些變電站的自動化系統(tǒng)普遍采用IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)（國內(nèi)等同采用為電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 860)定義的過程層、間隔層、站控層三層架構(gòu)。在過程層大量應(yīng)用了合并單元（Merging Unit,MU)和智能終端（Intelligent Terminal,IT，或Smart Terminal，ST)裝置。間隔層主要有繼電保護(hù)裝置、測控裝置、同步相量測量裝置（Phasor Measurement Unit,PMU)等。站控層主要有監(jiān)控主機(jī)、數(shù)據(jù)服務(wù)器、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)等。

合并單元主要采集交流電氣量信號，并轉(zhuǎn)換為采樣值（Sampled Value，SV)信號，采樣值信號一般需要符合IEC 61850-9-2(DL/T 860.92)標(biāo)準(zhǔn)。合并單元的輸入可以是電子式互感器，也可以是傳統(tǒng)的電磁式互感器。合并單元一般通過光纖以太網(wǎng)與間隔層的繼電保護(hù)裝置、測控裝置等設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

智能終端主要實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備（如：斷路器、隔離開關(guān)、主變壓器等）的狀態(tài)量和直流量（如溫度）的采集、測量、控制等功能，它與一次設(shè)備采用電纜連接，與保護(hù)、測控裝置等二次設(shè)備一般采用光纖以太網(wǎng)連接，并采用符合IEC 61850(DL/T 860)定義的通用面向?qū)ο笞冸娬臼录℅OOSE）和間隔層設(shè)備進(jìn)行通信。

目前變電站自動化系統(tǒng)中大量應(yīng)用的合并單元和智能終端同時(shí)支撐間隔層的繼電保護(hù)裝置、測控裝置、PMU等的功能實(shí)現(xiàn)，在功能上將不同的應(yīng)用耦合在一起，不利于變電站的建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)。例如，合并單元同時(shí)采集抗飽和能力強(qiáng)但精度較差的的繼電保護(hù)用電流信號和抗飽和能力較弱但精度較高的測量電流信號，輸出的采樣值報(bào)文同時(shí)具有保護(hù)電流信號和測量電流信號。間隔層的保護(hù)裝置、測控裝置、PMU等輸入這些采樣值報(bào)文進(jìn)行后續(xù)的應(yīng)用。如果合并單元出現(xiàn)故障將同時(shí)影響保護(hù)功能和監(jiān)控功能，進(jìn)行合并單元的維護(hù)也同時(shí)影響繼電保護(hù)功能和監(jiān)控功能。又如，智能終端采集了大量繼電保護(hù)需要的狀態(tài)量信號和監(jiān)控功能需要的狀態(tài)量信號，通過GOOSE輸送給繼電保護(hù)裝置和測控裝置。智能終端還通過GOOSE接收繼電保護(hù)裝置或測控裝置發(fā)出的控制命令，對斷路器、隔離開關(guān)等進(jìn)行控制。如果智能終端出現(xiàn)問題將同時(shí)影響繼電保護(hù)和監(jiān)控系統(tǒng)功能。

目前智能變電站中還出現(xiàn)一種合并單元智能終端集成裝置，即一臺合并單元智能終端集成裝置同時(shí)具有合并單元功能和智能終端功能，其繼電保護(hù)相關(guān)的功能和監(jiān)控相關(guān)的功能仍然耦合在一起，一臺裝置不能正常運(yùn)行時(shí)仍然會同時(shí)影響繼電保護(hù)和監(jiān)控功能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)上的問題，本發(fā)明目的是在于提供一種繼電保護(hù)功能和監(jiān)控功能解耦的智能變電站自動化系統(tǒng)過程層設(shè)備實(shí)現(xiàn)方法，在智能變電站過程層將繼電保護(hù)與監(jiān)控功能相關(guān)的信號采集與控制功能解耦，單臺過程層設(shè)備的故障、檢修或更換不同時(shí)影響繼電保護(hù)功能和監(jiān)控功能。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明公開了一種繼電保護(hù)功能和監(jiān)控功能解耦的智能變電站自動化系統(tǒng)過程層設(shè)備實(shí)現(xiàn)方法，在過程層將繼電保護(hù)功能相關(guān)的合并單元和智能終端功能布置在PMI裝置中，將監(jiān)控功能相關(guān)的合并單元和智能終端功能布置在CMI裝置中，在過程層將繼電保護(hù)與監(jiān)控功能相關(guān)的信號采集與控制功能解耦，利用變電站的建設(shè)、運(yùn)行與維護(hù)。

本發(fā)明提供一種功能解耦的智能變電站自動化系統(tǒng)過程層設(shè)備實(shí)現(xiàn)方法，包括保護(hù)相關(guān)的合并單元與智能終端集成裝置和監(jiān)控相關(guān)的合并單元與智能終端集成裝置；保護(hù)相關(guān)的合并單元與智能終端集成裝置以下簡稱PMI，監(jiān)控相關(guān)的合并單元與智能終端集成裝置以下簡稱為CMI，其實(shí)現(xiàn)方法如下：

（1）在過程層中，將繼電保護(hù)功能和監(jiān)控功能相關(guān)的信號采集與控制功能解耦；將繼電保護(hù)功能相關(guān)的交流電氣量采集、狀態(tài)量采集、直流量采集、控制輸出等功能布置在PMI中實(shí)現(xiàn)，繼電保護(hù)裝置或繼電保護(hù)功能相關(guān)的設(shè)備通過以太網(wǎng)的通信方式從PMI采集信號，通過以太網(wǎng)的通信方式向PMI輸出控制信號進(jìn)行控制輸出。

（2）在過程層中，將監(jiān)視控制功能相關(guān)的交流電氣量采集、狀態(tài)量采集、直流量采集、控制輸出等功能布置在CMI中實(shí)現(xiàn)；測控裝置及監(jiān)控功能相關(guān)的設(shè)備通過以太網(wǎng)的通信方式從CMI采集信號，通過以太網(wǎng)的通信方式向CMI輸出控制信號進(jìn)行控制輸出。

前述PMI只采集繼電保護(hù)功能相關(guān)的交流電氣量，如：三相電壓、零序電壓、抗飽和能力強(qiáng)的保護(hù)用三相電流、零序電流等，并轉(zhuǎn)換為符合IEC 61850-9-2（DL/T 860.92)標(biāo)準(zhǔn)的采樣值報(bào)文，供繼電保護(hù)相關(guān)的設(shè)備使用；PMI只采集繼電保護(hù)相關(guān)的狀態(tài)量或直流量信號，如：斷路器位置、彈簧未儲能等，并轉(zhuǎn)換為符合IEC 61850(DL/T 860)標(biāo)準(zhǔn)的GOOSE信號，供繼電保護(hù)相關(guān)的設(shè)備使用；PMI只接受繼電保護(hù)相關(guān)的設(shè)備發(fā)出的GOOSE命令，如：保護(hù)跳閘信號，進(jìn)行出口控制。

前述CMI只采集監(jiān)控功能相關(guān)的交流電氣量，如：三相電壓、零序電壓、精度較高但抗飽和能力較弱的測量用三相電流等，并轉(zhuǎn)換為符合IEC 61850（DL/T 860)的采樣值報(bào)文，供監(jiān)控功能相關(guān)的設(shè)備使用；CMI只采集監(jiān)控功能相關(guān)的狀態(tài)量或直流量，如：斷路器位置、隔離開關(guān)位置、接地開關(guān)位置、溫度信號等，并轉(zhuǎn)換為滿足IEC 61850（DL/T 860)的GOOSE信號，供監(jiān)控功能相關(guān)的設(shè)備使用；CMI只接受監(jiān)控功能相關(guān)的設(shè)備發(fā)出的GOOSE命令，如：變電站監(jiān)控系統(tǒng)對斷路器、隔離開關(guān)發(fā)出的遙控分（合）閘命令、變壓器檔位升（降）命令等，進(jìn)行出口控制。

繼電保護(hù)裝置及繼電保護(hù)功能相關(guān)的設(shè)備（如故障錄波裝置等）通過以太網(wǎng)等通信方式從PMI采集信號，通過以太網(wǎng)等通信方式向PMI輸出控制信號進(jìn)行控制輸出。

測控裝置及監(jiān)控功能相關(guān)的設(shè)備（如同步相量測量裝置PMU、電能質(zhì)量監(jiān)測裝置等）通過以太網(wǎng)等通信方式從CMI采集信號，通過以太網(wǎng)等通信方式向CMI輸出控制信號進(jìn)行控制輸出。

本發(fā)明中，上述包括的信號根據(jù)不同應(yīng)用場合，會有相應(yīng)的增減。

本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：

本發(fā)明公布的繼電保護(hù)功能和監(jiān)控功能解耦的智能變電站自動化系統(tǒng)過程層設(shè)備實(shí)現(xiàn)方法可以在智能變電站過程層將繼電保護(hù)功能和監(jiān)控功能相關(guān)的信號采集與控制功能進(jìn)行解耦，避免單臺過程層設(shè)備故障同時(shí)影響繼電保護(hù)功能和監(jiān)控功能，在進(jìn)行單臺設(shè)備檢修、維護(hù)時(shí)也不會同時(shí)影響繼電保護(hù)功能和監(jiān)控功能，提高變電站的可靠性和易維護(hù)性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中線路間隔過程層、間隔層設(shè)備分布示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作具體的介紹。

圖1示意了一個(gè)線路間隔的過程層、間隔層設(shè)備分布示意圖。將智能變電站中過程層大量應(yīng)用的合并單元和智能終端的功能進(jìn)行重新整合，將合并單元中與繼電保護(hù)相關(guān)的交流量采集功能和智能終端中與繼電保護(hù)相關(guān)的狀態(tài)量、直流量采集與控制功能布置在PMI中，將合并單元中與監(jiān)控功能相關(guān)的交流量采集功能和智能終端中與監(jiān)控功能相關(guān)的狀態(tài)量、直流量采集與控制功能布置在CMI中。

PMI只采集繼電保護(hù)功能相關(guān)的交流電氣量，如：三相電壓、零序電壓、抗飽和能力強(qiáng)的保護(hù)用三相電流、零序電流等，并轉(zhuǎn)換為符合IEC 61850-9-2標(biāo)準(zhǔn)的采樣值報(bào)文，供繼電保護(hù)相關(guān)的設(shè)備使用；PMI只采集繼電保護(hù)相關(guān)的狀態(tài)量或直流量信號，如：斷路器位置、彈簧未儲能等，并轉(zhuǎn)換為符合IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的GOOSE信號，供繼電保護(hù)相關(guān)的設(shè)備使用；PMI只接受繼電保護(hù)相關(guān)的設(shè)備發(fā)出的GOOSE命令，如：保護(hù)跳閘信號，進(jìn)行出口控制。

CMI只采集監(jiān)控功能相關(guān)的交流電氣量，如：三相電壓、零序電壓、精度較高的測量用三相電流等，并轉(zhuǎn)換為符合IEC 61850的采樣值報(bào)文，供監(jiān)控功能相關(guān)的設(shè)備使用；CMI只采集監(jiān)控功能相關(guān)的狀態(tài)量或直流量，如：斷路器位置、隔離開關(guān)位置、溫度信號等，并轉(zhuǎn)換為滿足IEC 61850的GOOSE信號，供監(jiān)控功能相關(guān)的設(shè)備使用；CMI只接受監(jiān)控功能相關(guān)的設(shè)備發(fā)出的GOOSE命令，如：變電站監(jiān)控系統(tǒng)對斷路器、隔離開關(guān)發(fā)出的遙控命令，進(jìn)行出口控制。

繼電保護(hù)裝置及繼電保護(hù)功能相關(guān)的設(shè)備（如故障錄波裝置等）通過光纖以太網(wǎng)通信方式從PMI采集信號，通過光纖以太網(wǎng)通信方式向PMI輸出控制信號進(jìn)行控制輸出，但不通過光纖以太網(wǎng)通信方式從CMI采集信號，也不向CMI輸出控制信號。

測控裝置及監(jiān)控功能相關(guān)的設(shè)備（如同步相量測量裝置PMU、電能質(zhì)量監(jiān)測裝置等）通過光纖通信方式從CMI采集信號，通過光纖以太網(wǎng)通信方式向CMI輸出控制信號進(jìn)行控制輸出，但不通過光纖以太網(wǎng)通信方式從PMI采集信號，也不向PMI輸出控制信號。

對于變電站中的變壓器間隔，可以在變壓器的各側(cè)的過程層按圖1的過程層布置PMI和CMI，在變壓器的間隔層布置變壓器差動保護(hù)和后備保護(hù)裝置與變壓器測控裝置。變壓器的保護(hù)裝置通過光纖以太網(wǎng)通信從PMI輸入信號，控制輸出也輸出到PMI。變壓器的測控裝置從CMI輸入信號，控制輸出也輸出到CMI。

對于220kV以上電壓等級，一般要求保護(hù)雙重化，可以在各間隔的過程層安裝兩套PMI，分別支撐兩套保護(hù)設(shè)備。

本發(fā)明在智能變電站過程層將繼電保護(hù)和監(jiān)控功能相關(guān)的數(shù)據(jù)采集和控制功能進(jìn)行解耦，減少不同功能的耦合程度，便于變電站的建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)。

對于電抗器、電容器、母聯(lián)等間隔也可以采用類似方法。

上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。