一種面向區域電網的層次化保護控制系統的製作方法
2024-03-24 03:52:05 2
專利名稱：一種面向區域電網的層次化保護控制系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電力系統繼電保護與安穩控制系統，特別是關於一種基於電網全景信息工作的面向區域電網的層次化保護控制系統。
背景技術：
傳統的電網保護方式通常是針對單個元件配置，利用被保護對象自身信息判別故障，通過雙重化和相鄰元件保護時間上的配合提高繼電保護可靠性，動作正確率可以達到99.9%以上。然而，隨著近些年電網互聯的不斷發展和新能源入網的不斷推進，傳統的面向單個元件配置的繼電保護方式已經不能滿足當前電網安全穩定的運行要求，具體表現在以下兩個方面:1、僅靠元件自身信息進行判斷、切除故障，不考慮電網整體運行狀況，雖然保護按照配置正確動作卻不能有效防止電網事故的蔓延，如近些年發生的幾次大的停電事故。2、隨著各種新能源的入網，電網的運行方式也呈現多樣化，傳統的按最大/最小運行方式整定的保護方法已很難滿足電網複雜多變的運行要求。電網智能化是電網建設發展的總體趨勢，因此，可以利用智能變電站「全站信息數位化、通信平臺網絡化、信息共享標準化」的特點，對傳統的繼電保護方式和配置進行改進。例如IEC61850提出一種公共的通信標準，通過對各設備的一系列規範化，使其形成一個規範的輸出，從而實現系統的無縫連接。基於IEC61850標準的智能變電站，站內信息可實現共享集成，站間信息也可通過光纖網絡無縫交換，利用這些共享信息或冗餘信息提升電力系統的繼電保護性能與安全穩定運行能力成為了當前電力行業繼電保護發展的新方向。
發明內容
針對上述問題，本發明的目的是提供一種面向區域電網的層次化保護控制系統，該系統能夠利用區域電網內智能變電站的共享信息，對區域電網實施更加快速、可靠的繼電保護與安穩控制。為實現上述目的，本發明採取以下技術方案:一種面向區域電網的層次化保護控制系統，其特徵在於:它包括就地級保護裝置、站域保護控制系統和廣域保護控制系統；所述就地級保護裝置按照被保護對象配置；所述站域保護控制系統按照變電站配置或按照電壓等級配置，設置於站控層的站域保護控制主機中，所述站域保護控制系統控制站域保護控制主機，一方面接入站內過程層網，收集全站信息，另一方面作為廣域保護控制系統的子站接入廣域通信網，與接入同一廣域通信網中的廣域保護控制系統以及其他站域保護控制系統進行數據交互，接收其他智能變電站信息，執行廣域保護控制系統發出的指令；所述廣域保護控制系統按照區域電網配置，設置於區域電網的廣域保護控制主機中，所述廣域保護控制系統控制廣域保護控制主機接入廣域通信網，一方面收集區域電網內各智能變電站信息，另一方面利用區域電網全景信息分析保護控制策略，向站域保護控制系統發送指令，協調和加速區域電網內就地級保護裝置動作。上述就地級保護裝置包括主保護和後備保護，所述主保護無延時動作，所述後備保護按照事先設定的保護定值分段延時配合動作，並接受站域保護控制系統和廣域保護控制系統發出的閉鎖指令。上述站域保護控制系統設置在IlOkV及以上電壓等級智能變電站中，具備後備保護、冗餘保護和失靈保護功能，以及備自投、低頻低壓減載控制功能。上述廣域保護控制系統設置在500kV智能變電站或地區調度中心處，具備廣域故障定位、廣域後備保護、保護定值自適應調整、低頻低壓減載、電網狀態評估和安全預警功倉泛。上述站域保護控制系統從智能變電站過程層網接收的信息包括全站各間隔電壓、電流數據，斷路器狀態信息、就地級保護啟動、閉鎖和出口動作信息；在站控層交互的信息包括保護設備告警和保護定值區；通過廣域通信網與其他智能變電站交互的信息包括保護閉鎖和重合閘命令信息，與廣域保護控制系統交互的信息包括全站各間隔電壓、電流相量值、斷路器狀態和保護定值。上述廣域通信網為SDH光纖環網。本發明由於採取以上技術方案，其具有以下優點:1、本發明分就地級保護裝置、站域保護控制系統和廣域保護控制系統三個層級，層次化地協調配合區域電網保護控制，利用區域電網內各智能變電站全景數據信息對電網運行狀態進行分析評估，分析故障切除對系統安全穩定運行的影響，並採取相應的控制措施，從而能夠提升區域電網整體繼電保護性能和安穩控制水平。2、本發明的站域保護控制系統針對不同電壓水平的智能變電站設置，集中實現全站繼電保護的功能冗餘，基於共享信息優化就地級後備保護性能，可以整合備自投、小電流接地選線、低頻/低壓減負荷等控制功能，減少二次設備布置，優化控制策略。3、本發明的廣域保護控制系統可以實現區域電網內的元件後備保護，改善後備保護動作的選擇性，協調保護與安穩控制，預防大停電事故發生。4、本發明的就地級保護裝置中各類主保護無延時動作(20 30ms)，後備保護通過分段延時相互配合，且站域和廣域保護控制系統利用區域電網綜合信息加速了區域電網內就地級後備保護(0.3 0.5s)，提高了就地級後備保護動作的速動性。本發明可以廣泛用於各級電壓區域電網繼電保護與安穩控制工程。
圖1是本發明系統組成結構示意圖；圖2是本發明實施例中典型區域電網接線及各層級保護範圍示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。如圖1所示，本發明的層次化保護控制系統將區域電網的繼電保護與安穩控制分為了三個層級:就地級保護、站域保護控制和廣域保護控制，分別由就地級保護裝置、站域保護控制系統和廣域保護控制系統實現。就地級保護裝置面向單個被保護對象，利用被保護對象自身信息，如電壓、電流等信息，獨立決策，實現快速、可靠的就地保護功能；站域保護控制系統面向智能變電站內多個被保護對象，利用相關對象的電壓、電流、開關狀態、保護啟動、動作等信息，集中決策，實現站內相關對象的繼電保護與安穩控制功能；廣域保護控制系統面向區域內多個智能變電站，利用智能變電站站內綜合信息以及跨站、跨對象等信息，統一決策，實現整個區域電網的繼電保護與安穩控制功能。如圖1所示，就地級保護裝置可以按照被保護對象(也稱元件)配置。保護可以是線路保護、電容器保護等單間隔保護，也可以是母線保護、變壓器保護等跨間隔保護。就地級保護裝置保護可以靠近被保護對象設置。其中，單間隔保護採用直採直跳方式，當互感器為電子式互感器時，該保護通過光纖直連合併單元完成數據採樣，通過光纖直連智能終端完成動作出口 ；當互感器採用常規互感器時，該保護通過電纜直連互感器完成數據採樣，通過光纖直連智能終端完成動作出口。跨間隔保護採用直採網跳方式，通過光纖直連合併單元完成數據採樣，通過網絡GOOSE報文形式啟動智能終端。如下表I所示，以220kV智能變電站為例，就地級保護裝置的各類保護及相應功能如下:表I就地級保護裝置功能配置
權利要求
1.一種面向區域電網的層次化保護控制系統，其特徵在於:它包括就地級保護裝置、站域保護控制系統和廣域保護控制系統； 所述就地級保護裝置按照被保護對象配置； 所述站域保護控制系統按照變電站配置或按照電壓等級配置，設置於站控層的站域保護控制主機中，所述站域保護控制系統控制站域保護控制主機，一方面接入站內過程層網，收集全站信息，另一方面作為廣域保護控制系統的子站接入廣域通信網，與接入同一廣域通信網中的廣域保護控制系統以及其他站域保護控制系統進行數據交互，接收其他智能變電站信息，執行廣域保護控制系統發出的指令； 所述廣域保護控制系統按照區域電網配置，設置於區域電網的廣域保護控制主機中，所述廣域保護控制系統控制廣域保護控制主機接入廣域通信網，一方面收集區域電網內各智能變電站信息，另一方面利用區域電網全景信息分析保護控制策略，向站域保護控制系統發送指令，協調和加速區域電網內就地級保護裝置動作。
2.如權利要求1所述的一種面向區域電網的層次化保護控制系統，其特徵在於:所述就地級保護裝置包括主保護和後備保護，所述主保護無延時動作，所述後備保護按照事先設定的保護定值分段延時配合動作，並接受站域保護控制系統和廣域保護控制系統發出的閉鎖指令。
3.如權利要求1所述的一種面向區域電網的層次化保護控制系統，其特徵在於:所述站域保護控制系統設置在IlOkV及以上電壓等級智能變電站中，具備後備保護、冗餘保護和失靈保護功能，以及備自投、低頻低壓減載控制功能。
4.如權利要求2所述的一種面向區域電網的層次化保護控制系統，其特徵在於:所述站域保護控制系統設置在IlOkV及以上電壓等級智能變電站中，具備後備保護、冗餘保護和失靈保護功能，以及備自投、低頻低壓減載控制功能。
5.如權利要求1或2 或3或4所述的一種面向區域電網的層次化保護控制系統，其特徵在於:所述廣域保護控制系統設置在500kV智能變電站或地區調度中心處，具備廣域故障定位、廣域後備保護、保護定值自適應調整、低頻低壓減載、電網狀態評估和安全預警功倉泛。
6.如權利要求1或2或3或4所述的一種面向區域電網的層次化保護控制系統，其特徵在於:所述站域保護控制系統從智能變電站過程層網接收的信息包括全站各間隔電壓、電流數據，斷路器狀態信息、就地級保護啟動、閉鎖和出口動作信息；在站控層交互的信息包括保護設備告警和保護定值區；通過廣域通信網與其他智能變電站交互的信息包括保護閉鎖和重合閘命令信息，與廣域保護控制系統交互的信息包括全站各間隔電壓、電流相量值、斷路器狀態和保護定值。
7.如權利要求5所述的一種面向區域電網的層次化保護控制系統，其特徵在於:所述站域保護控制系統從智能變電站過程層網接收的信息包括全站各間隔電壓、電流數據，斷路器狀態信息、就地級保護啟動、閉鎖和出口動作信息；在站控層交互的信息包括保護設備告警和保護定值區；通過廣域通信網與其他智能變電站交互的信息包括保護閉鎖和重合閘命令信息，與廣域保護控制系統交互的信息包括全站各間隔電壓、電流相量值、斷路器狀態和保護定值。
8.如權利要求1或2或3或4或7所述的一種面向區域電網的層次化保護控制系統，其特徵在於:所述廣域通信網為SDH光纖環網。
9.如權利要求5所述的一種面向區域電網的層次化保護控制系統，其特徵在於:所述廣域通信網為SDH光纖環網。
10.如權利要求6所述的一種面向區域電網的層次化保護控制系統，其特徵在於:所述廣域通信網為SDH 光纖環網。
全文摘要
本發明提出了一種面向區域電網的層次化保護控制系統，它包括就地級保護裝置、站域保護控制系統和廣域保護控制系統。就地級保護裝置按照傳統保護方案配置，為直採直跳或直採網跳；站域保護控制系統按站配置或按電壓等級配置，利用信息共享優勢提升後備保護性能，實現後備保護、冗餘保護、失靈保護等保護功能，以及備自投、低頻低壓減載等控制功能，為網採網跳；廣域保護控制系統按照區域配置，實現廣域後備保護、保護定值自適應調整、低頻低壓減載、電網狀態評估與安全預警等功能，通過廣域通信網實現區域內各智能變電站信息的交互和共享。本發明能夠在不改變現有電網保護配置的基礎上，提升繼電保護的可靠性和選擇性，滿足了電網互聯和新能源接入等對繼電保護的高要求。
文檔編號H02J13/00GK103151842SQ20131008509
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月18日 優先權日2013年3月18日
發明者宋璇坤, 李敬如, 肖智宏, 李軍, 劉穎, 李穎超 申請人:國家電網公司, 國網北京經濟技術研究院