集中式母線保護擴展接入能力的方法和裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統繼電保護領域的母線保護技術，尤其涉及集中式母線保護擴展接入能力的方法和裝置。
【背景技術】
[0002]微機母線保護是目前應用最為廣泛的母線保護，當前微機母線保護主要分為兩種，一種是集中式母線保護，另外一種是分布式母線保護。
[0003]如圖1所示，集中式母線保護由一臺裝置實現所有的保護功能，優(yōu)點是功能高度集中，無需關注采樣同步問題，可靠性容易保證，缺點是接入能力固定不變，當母線上連接間隔的數量增加時，現有集中式母線保護難以實現模量通道以及開入開出信號擴展的弊端就顯現出來。
[0004]分布式母線保護由多臺裝置共同實現，按照實現方案分為兩種:有主機的分布式母線保護和無主機的分布式母線保護。有主機的分布式母線保護通常由I個主機和若干從機組成，如圖2所示，從機負責單間隔模擬量、開關量的采集，將采集到的數據發(fā)送給主機，主機匯集所有從機的采集數據，進行邏輯計算，并將跳閘信號發(fā)送給各從機，由從機實現保護跳閘。無主機的分布式方案不設主機，如圖3所示所有間隔單元的軟、硬件均相同，各間隔單元通過環(huán)形通訊網連接在一起，通過環(huán)形通訊網將本間隔單元采集信息發(fā)送給所有其他間隔單元，接收其他間隔單元發(fā)來的采集信息，每個間隔單元獨立進行保護邏輯計算。分布式母線保護在接入能力方面較集中式母線保護有一定的優(yōu)勢，但分布式母線保護使得模擬量被分散采集，采樣的同步性是需要解決的關鍵問題，另外由于裝置數量等同于母線連接元件數量，對于規(guī)模較大即連接間隔數很多的母線使得投資成本大大增加，通訊環(huán)節(jié)也變得復雜，將大大降低母線保護運行的整體可靠性。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是解決母線主接線規(guī)模超出集中式母線保護的接入能力，采用分布式母線保護增加設備投資成本且整體可靠性差的問題，提供一種靈活可靠的集中式母線保護擴展接入能力的方法和裝置。
[0006]本發(fā)明的技術方案:集中式母線保護擴展接入能力的方法，其特征是包括以下步驟:
[0007]母線保護主機與模擬量擴展裝置連接，實現模擬量通道的擴展；
[0008]母線保護主機與開關量擴展裝置連接，實現開關量信號的擴展。
[0009]進一步的，母線保護主機和模擬量擴展裝置分別進行模擬量采樣，使用不依賴外部同步源的同步采樣方法實現高可靠采樣同步；
[0010]模擬量擴展裝置將同步后的采樣數據發(fā)送給母線保護主機，母線保護主機使用收到的同步采樣數據以及自身采樣模擬量數據進行保護邏輯計算；
[0011]母線保護主機和開關量擴展裝置均通過數據總線實現開關量信號的輸入和輸出。
[0012]為實現上述技術目的，本發(fā)明采取的另一種技術方案為:集中式母線保護擴展接入能力的裝置，其特征是:由母線保護主機、模擬量擴展裝置和開關量擴展裝置組成?’母線保護主機和模擬量擴展裝置均具備光纖通訊模塊；母線保護主機和模擬量擴展裝置通過光纖通訊功能模塊連接后實現母線保護主機的數據下發(fā)和模擬量擴展裝置的數據上送；
[0013]母線保護主機和開關量擴展裝置均通過CAN總線實現開入信號采集和開出信號輸出；母線保護主機和開關量擴展裝置均配置CAN總線擴展模塊；母線保護主機和開關量擴展裝置通過CAN總線擴展模塊實現母線保護主機和開關量擴展裝置的CAN總線互聯；模擬量擴展裝置中配有模擬量同步采樣模塊，用于實現與母線保護主機的同步采樣；
[0014]開關量擴展裝置由開關量控制模塊、CAN總線和CAN總線擴展模塊組成，開關量控制模塊用于開入接點采集并通過CAN總線擴展模塊發(fā)送給母線保護主機；母線保護主機匯總所有的開關量信息，運行保護邏輯計算；母線保護主機通過CAN總線擴展模塊把開出信號發(fā)送給開關量擴展裝置，由開關量控制模塊把開出信息分配到出口接點，與母線保護主機已有出口接點共同完成信號的輸出。
[0015]進一步的，光纖通訊功能模塊具有多個通訊接口，用于與多臺模擬量擴展裝置連接。母線保護主機具有與多臺模擬量擴展裝置連接的能力。
[0016]進一步的，所述開關量擴展裝置至少為一臺。
[0017]進一步的，所述開關量擴展裝置至少為兩臺；其中一臺開關量擴展裝置與母線保護主機連接；其余開關量擴展裝置為級聯開關量擴展裝置；所述級聯開關量擴展裝置通過CAN總線擴展模塊依次級聯，其中前端的一臺級聯開關量擴展裝置通過CAN總線擴展模塊與開關量擴展裝置連接。
[0018]圖4為本發(fā)明所述母線保護系統接線示意圖，母線保護主機通過連接模擬量擴展裝置和開關量擴展裝置實現擴大接入能力的目的。
[0019]母線保護主機和模擬量擴展裝置均配有光纖通訊模塊，通過光纖連接后實現母線保護主機的數據下發(fā)和模擬量擴展裝置的數據上送。光纖通訊功能模塊具有多個通訊接口，具備與多臺模擬量擴展裝置連接的能力。使用不依賴外部同步源的同步采樣方法(一種用于分布式保護系統的時標跟蹤的同步采樣方法，現有技術，專利授權號CN201110081966.9)，母線保護主機在其每次中斷時刻向模擬量擴展裝置發(fā)送數據，模擬量擴展裝置根據下發(fā)數據的到達時標調整自身的采樣中斷時刻，完成對母線保護主機中斷間隔的同步跟蹤，實現采樣數據同步。模擬量擴展裝置將同步后的采樣數據發(fā)送給母線保護主機，母線保護主機使用收到的同步采樣數據以及自身采樣模擬量數據進行保護邏輯計笪并ο
[0020]母線保護主機和開關量擴展裝置均通過CAN(控制器局域網絡)總線實現開關量信號的輸入、輸出，開關量擴展裝置主要由開關量控制模塊、CAN總線和CAN總線擴展模塊組成，開關量控制模塊負責開入接點采集和開出信號分配，CAN總線擴展模塊將母線保護主機和開關量擴展裝置的CAN總線互聯，母線保護主機從開關量擴展裝置獲取擴展的開入信息和出口接點；開關量擴展裝置具有級聯功能，可以級聯一臺或多臺開關量擴展裝置。
[0021]本發(fā)明的有益效果:采用本發(fā)明所述的方法和裝置，與現有集中式母線保護方案相比，能靈活方便的實現模擬量及開關量的擴展，與現有分布式母線保護方案相比，又大大減少了裝置數量和通訊環(huán)節(jié)，提高了保護整體可靠性并降低了投資成本；工程應用時，還可根據變電站母線規(guī)模選擇是否配置模擬量擴展裝置和開關量擴展裝置，可擴展性強，應用范圍廣。
【附圖說明】
[0022]圖1是現有技術集中式母線保護系統連接示意圖
[0023]圖2是現有技術有主機的分布式母線保護系統連接示意圖
[0024]圖3是現有技術無主機的分布式母線保護系統連接示意圖
[0025]圖4是本發(fā)明母線保護系統連接示意圖
[0026]圖5是本發(fā)明母線保護硬件原理示意圖
【具體實施方式】
[0027]實施例1
[0028]本集中式母線保護擴展接入能力的裝置由母線保護主機、模擬量擴展裝置和開關量擴展裝置組成；母線保護主機和模擬量擴展裝置均具備光纖通訊模塊；母線保護主機和模擬量擴展裝置通過光纖通訊功能模塊連接后實現母線保護主機的數據下發(fā)和模擬量擴展裝置的數據上送；母線保護主機和開關量擴展裝置均通過CAN總線實現開入信號采集和開出信號輸出；母線保護主機和開關量擴展裝置均配置CAN總線擴展模塊；母線保護主機和開關量擴展裝置通過CAN總線擴展模塊實現母線保護主機和開關量擴展裝置的CAN總線互聯；模擬量擴展裝置中配有模擬量同步采樣模塊，用于實現與母線保護主機的同步采樣；開關量擴展裝置由開關量控制模塊、CAN總線和CAN總線擴展模塊組成，開關量控制模塊用于開入接點采集并通過CAN總線擴展模塊發(fā)送給母線保護主機；母線保護主機匯總所有的開關量信息，運行保護邏輯計算