基于分体分层架构的集中式保护控制系统的制作方法

1.本发明涉及电力系统继电保护技术领域，特别是中低压电压等级的变电站全站保护系统方案。


背景技术：

2.目前变电站二次设备主要采用分层次面向间隔的独立配置方案。各间隔独立配置保护、测控、录波等装置，装置相互间独立与站控层监视设备通讯，各间隔间无信息交互，备自投、母线保护等站域保护设备独立采集信息，完成特定功能。这种按功能和间隔划分的模式硬件重复配置、ct和pt负载重、二次回路接线复杂、信息不共享、缺乏整体的协调和功能优化、投资成本大、运行维护成本高。
3.对继电保护而言，相邻间隔的元件信息是十分关键的，利用故障相邻区内的区域的、冗余的信息，可以准确的反映出故障状态，提供快速可靠的主保护和后备保护功能，简化保护装置之间定值和动作时间的配合。对控制系统而言，通过获取全局冗余信息，有助于实现更优化的控制措施，各种控制措施之间能有机地配合协调，最大限度的减小扰动带来的影响和损失，所以目前在传统面向间隔保护存在的同时，也衍生出面向全站的保护测控装置共存的方案，即增加一个装置采集全站数据进行计算，实施保护控制。此种方案增加了装置复杂度和二次回路复杂度，使得架构不清晰，维护难度增加。


技术实现要素：

4.鉴于上述问题，本发明提出了一种基于基于分体分层架构的集中式保护控制系统，代替传统的面向间隔的保护测控装置，同时掌控全站信息，能够实现站域级协调控制，同时二次回路简单，支持即插即用，减少运维工作量。
5.为了实现上述目的，本发明的解决方案是：
6.一种基于基于分体分层架构的集中式保护控制系统，该系统由保护控制主机(pcm)，间隔采集控制模块(scm)，电压输入模块(vim)，以专用光纤为通讯介质，采用专有协议点对点通讯交互组成。其保护控制主机(pcm)高度集成，实现各间隔保护控制、变压器保护、母线保护、站域保护及备自投功能；其采集控制模块(scm)分布式安装于各间隔，采集各间隔的电流模拟量、开关量及控制断路器、刀闸分闸、合闸；其vim模块安装在母线pt侧，采集母线电压。
7.上述方案中所述的采集控制模块(scm)包括：变压器高压侧采集控制模块、变压器低压侧采集控制模块、母联采集控制模块、间隔采集控制模块；其中，间隔采集控制模块具体为：线路采集控制模块、电容器采集控制模块、接地变采集控制模块、所用变采集控制模块。
8.上述方案中所述的保护控制主机(pcm)以单段母线为单位配置，与对应母线段内所有间隔采集控制模块(scm)相连接，与对应母线段内变压器高、低压侧采集控制模块相连接，与对应母线段内电压输入模块(vim)相连接，与相关联的母线段电压输入模块(vim)相
连接，与相关联的母联采集控制模块(scm)相连接，并与相关联的保护控制主机(pcm)相连接。
9.上述方案中所述的以单段母线为单位配置的保护控制主机(pcm)连接与之相关联的母线段内所有间隔采集控制模块(scm)，连接与对应母线段内变压器高、低压测采集控制模块，实现对关联母线的保护控制主机(pcm)的保护功能双重化冗余配置。
10.上述方案中所述的保护控制主机(pcm)保护功能包括但不限于：变压器保护、母线保护、线路保护、电容器保护、接地变保护、所用变保护。
11.其中，变压器保护包括但不限于：纵差动保护、高压侧后备保护、低压侧后备保护、过负荷保护；
12.其中，母线保护包括但不限于：母线差动保护、失灵保护；
13.其中，线路保护包括但不限于：速断过流保护、复压方向过流保护、接地保护、重合闸；
14.其中，电容器保护包括但不限于：定时限过流保护、过电压保护、低电压保护、零序过流保护、不平衡保护
15.其中，接地变保护包括但不限于：定时限过流保护、低电压保护、零序过流保护；
16.其中，所用变间隔保护包括但不限于：定时限过流保护、低电压保护、零序过流保护。
17.上述方案中所述的保护控制主机(pcm)内各个保护功能之间相互配合，实现快速级差保护功能。
18.上述方案中所述的间隔采集控制模块分别安装在各对应间隔，连接间隔的ct，并连接间隔的断路器，刀闸等机构，用于采集间隔的电流模拟量，断路器、刀闸的位置、状态，并执行断路器、刀闸分闸、合闸等操作。
19.上述方案中所述的电压输入模块(vim)安装在每段母线pt侧，与母线pt连接，采集相应段母线电压。
20.上述方案中所述的采集控制模块(scm)、电压输入模块(vim)由专用光纤通道，采用专用协议点对点，将采集的电流模块、电压模拟量、断路器、刀闸状态上传给保护控制主机(pcm)，保护控制主机(pcm)经过逻辑计算，将待执行操作下行传至间隔采集控制模块(scm)，间隔采集控制模块(scm)执行相应操作。
21.上述方案中所述的专用协议包括电压、电流模拟量传输协议，开关量输入输出传输协议，变电站网络架构无需配置，内拓扑自识别，实现即插即用。
22.上述方案中所述的保护控制主机(pcm)收集各个采集控制模块(scm)、电压输入模块(vim)采集的相关状态，汇集统计全站信息状态，统一与站内监控信息系统连接。
23.本发明的有益效果在于：采用分体集中式保护减少变电站复杂的二次接线，减少综自系统二次设备设计、制造和维护工作，降低建设维护成本；同时，各个模块体积小、功耗低，提高稳定性、增加使用寿命；采用专有协议实现数据点对点高速传输，实现互联互通免配置自适应，大大降低了运维技术难度和工作量，节省大量站控层、过程层交换机；全站数据集中整合、信息共享，简化保护装置之间的定值和动作时间的配合，方便实现全站保护控制的整体协调和功能优化，有效支撑站域保护和系统保护；采集控制模块支持高速数据采集、传输，实现深度感知，支撑“显微”信息挖掘；符合保护控制系统小型化、就地化、网络化
以及保、测、控、信一体化的发展趋势。
附图说明
24.图1是基于基于分体分层架构的集中式保护控制系统方案图。
25.图2是基于基于分体分层架构的集中式保护控制系统双重化方案图。
26.图3是某35kv电压等级基于分体分层架构集中式保护控制系统的实施图。
具体实施方式
27.以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
28.以附图3为例，某个35kv电压等级变电站，具备两台35/10kv变压器t1,t2，两条10kv母线b1,b2，母线b1具备4个间隔，母线b2具备4个间隔，两端母线之间通过母联bc相连接，母线b1上装有母线pt1，母线b2上装有母线pt2。
29.首先，以单段母线为单位配置保护控制主机pcm1及pcm2。
30.其次，变压器t1高压侧配置采集控制模块st1-1,低压侧配置采集控制模块st1-2，变压器t2高压侧配置采集控制模块st2-1,低压侧配置采集控制模块st2-2，母联bc配置采集控制模块sbc，对母线pt1配置电压输入模块vb1,母线pt2配置电压输入模块vb2,母线b1内线路间隔l1-1,l1-2分别配置采集控制模块sl1-1至sl1-2，接地变配置采集控制模sgt1,电容器配置采集控制模块scp1,母线b2内线路间隔分别配置采集控制模块l2-1,l2-2，接地变配置采集控制模sgt2,电容器配置采集控制模块scp2。
31.再次，将采集控制模块st1-1、s1-2、sl1-1、sl1-2、sgt1及scp1以光纤点对点方式接入保护控制主机pcm1中，采集控制模块st2-1、s2-2、sl2-1、sl2-2、sgt2及scp2以光纤点对点方式接入保护控制主机pcm2中，将母联采集控制模块sbc与电压输入模块vb1、vb2以光纤点对点分别接入pcm1与pcm2中，并将保护控制主机pcm1与pcm2以光纤点对点互联。
32.保护控制主机pcm1中配置相关变压器保护具体为纵差动保护、变压器高压侧后备保护、变压器低压侧后备保护，过负荷保护；配置相关母线保护具体为：母线差动保护、失灵保护；配置相关线路保护具体为：速断过流保护、两段复压方向过流保护、重合闸；配置相关电容器保护具体为：两段定时限过流保护、过电压保护、低电压保护、不平衡保护；配置相关接地变保护具体为：两段定时限过流保护、零序过流保护。
33.采集控制模块st1-1、s1-2、将变压器t1高、低压侧电流模拟量与开关位置，组织成专有的协议报文，传输给主机pcm1，sbc、sl1-1sl1-2、sgt1、scp1分别将母联、线路间隔、接地变间隔、电容器间隔的电流模拟量、开关位置，组织成专有的协议报文，传输给主机pcm1，vb1、vb2分别将母线b1、b2电压，组织成专有的协议报文，传输给主机pcm1。
34.保护控制主机pcm1根据收到的数据，进行相关保护计算，将计算需要执行的结果下发给st1-1、s1-2、sbc、sl1-1sl1-2、sgt1及scp1。
35.相应的，保护主机pm2接收来至st2-1、s2-2、sbc、sl2-1sl2-2、sgt2及scp2的电流模拟量及开关位置信息，vb1、vb2的电压信息，经过计算将需要执行。
36.保护控制主机pcm1通过光纤通道将汇集的数据及计算结果传输给pcm2，同理，pcm2将汇集的数据及计算结果传输给pcm1，保护控制主机pcm1、2通过相互配合，实现全站10kv备自投、10kv母差保护功能，及实现全站站域保护功能。
37.本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。