線路繼電保護信息交換的方法及其裝置的製作方法

2023-10-09 02:10:49

專利名稱：線路繼電保護信息交換的方法及其裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電力系統超高壓輸電線路的繼電保護方法及其裝置， 尤其涉及基於光纖通訊的微機保護裝置之間進行信息交換和故障判定的方 法及其裝置。
背景技術：
在超高壓線路保護裝置的主保護中，分別是以光纖為介質的電流縱差 保護和基於保護收發信機通道的高頻距離保護。目前的光纖電流差動保護
原理是基於^c^:信道路由相同，當保護裝置收發信通道走不同路由時，會 出現假同步現象。出現假同步現象時雖然裝置不會發通信告割言號，但在 正常負荷電流下會有差動電流。收發路由通道延時相差越大，對保護的影
響越大，影響達到一定程度時將引起保護的不正確動作。雖然SDH的光纖
自愈環網可以大大提高通信系統運行的可靠性，但是由於光纖縱差保護需
要基於路由相同的原因，因此將SDH光纖環網直接應用於電流縱差保護工 程中會有不可預測的風險。
高頻距離保護基於收發信機的載波通道，需另加通道設備，傳遞的是 0、 l表)刻言號。雖然有不受同步及延時影響的優點，但傳遞的信息量極少, 無法正確區別系統中各種複雜故障。同時為了測試通道的完好性，動作速 度比不上光纖差動保護。發明專利"方向式線路縱聯保護信息交換的方法 及其裝置"(專利號CN 01110622.0)公開了用光纖通道傳遞縱聯保護信息
的方法，但其傳遞的信息仍然是O、 l表決信號，僅僅局限於故障方向的結 果、測距的信息、選相的信息及遠方跳閘的信息等單側的某些計算結果， 無法窺探電力系統故障的全貌，更無法深入結合兩側的交流量對故障狀況 進行深入剖析。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是，克服已有的線路保護方法局限於收發 信道同步、同路由、傳遞信息量少的缺點，提供一種基於光纖通訊的微機 保護裝置之間進行信息交換和故障判定的新方法及其裝置，在非同步且發 生多種路由的狀況下，使保護裝置快速準確地完成切除雙側故障的任務。
本發明解決其技術問題所釆用的技術方案如下線路繼電保護信息交 換的方法，其特徵是由具備2ME1光纖接口的雙側微機保護裝置通過光纖 SDH環網進行連續的數字通信，以中斷方式交換線路雙側的三相電壓Ua、
Ub、 Uc、三相電流lA、 Ib、 Ic、線路電壓。A的電氣全量數據信息，各單
側應用傳統而成熟的繼電器原理的距離算法，分別對本側原有的電氣全量 數據和通過信息交換經通道延時T後傳遞到本側的對側的電氣全量數據進 行計算，計算出本側的故障判據和對側的故障判據，故障判據包括突變量 距離AZ、距離I段ZI、距離II段ZII、啟動判據QD、復故障判據Fu、 弱饋判據RK、選相結果XX,根據計算結果進行故障判別和切除。
本發明解決其技術問題所釆用的進一步的技術方案如下線路繼電保
護信息交換方法的裝置，其特徵是組成包括具備2ME1光纖接口的雙側微機 保護裝置、光電轉換接口、光纖SDH環網設備，雙側微機保護裝置通過光 纖分別連接本側的光電轉換接口後再通過電纜與本側的光纖SDH環網設備 連接，雙側光纖SDH環網設備通過光纖相互連接。
本發明的有益效果如下應用本發明所提供的信息交換及故障判斷的
方法，交換的信息不是0、 l表^f言號，而是線路雙側的三相電壓UA、 UB、 UC、三相電流IA、 lB、 IC、線路電壓U，A的電氣全量數據信息，線路保護 的各單側同時進行雙側電氣全量的計算，運用傳統而成熟的繼電器原理的 距離算法，判據信息量大，結合兩側判據互為判別，可以窺視故障的全貌， 對故障狀況進行深入剖析，能針對電力系統中的不同故障，達到加速故障 跳閘的目的。實現本發明方法無需雙側數據同步，無需考慮雙側通訊路由 的一致性，摒棄了雙側電流縱差保護方法必須雙側數據同步且路由相同的
缺點，微機保護裝置能與光纖SDH環網設備連接，大大提高通信系統運行
的可靠性，使保護性能更加完善。


圖1為本發明方法實施例1故障跳閘判據邏輯圖。
圖2為本發明方法實施例2故障跳閘判據邏輯圖。 圖3為本發明方法實施例3故障跳閘判據邏輯圖。 圖4為實現本發明方法的裝置結構原理圖。 圖5為圖4中微機保護裝置的電原理圖。
具體實施例方式
下面參照附圖並結合實施例對本發明作進一步詳細描述。但是本發明 不限於所給出的例子。
具體地說，本發明線路繼電保護信息交換的方法，由具備2ME1光纖接
口的雙側微機保護裝置通過光纖SDH環網進行連續的數字通信，以中斷方
式交換線路雙側的三相電壓UA、 Ub、 Uc、三相電流lA、 Ib、 Ic、線路電壓
U!A的電氣全量數據信息，信息格式如下
本側本次中斷號
~~^次中斷收對側中斷號
— A相電壓UA —
— B相電壓UB 一 C相電壓Uc —
— A相電流Ia
— B相電流Ib
— C相電流Ic
— 線路電壓UlA
各單側應用傳統而成熟的繼電器原理的距離算法(參見朱聲石編著《高壓 電網繼電保護原理與技術》中國電力出版社，2005年4月第三版；王梅義 編著《高壓電網繼電保護運行與設計》中國電力出版社，2007年2月第一 版),分別對本側原有的電氣全量數據和通過信息交換經通道延時T後傳遞 到本側的對側的電氣全量數據進行計算，通道延時T的大小根據線路公裡 數決定，按照300kM/ms區別出上一數據和連續的下一數據間是否路由不同, 同路由時T《5ms，有不同路由時T < 1 Oms，計算出本側的故障判據和對側的 故障判據，故障判據包括本側(M惻)的突變量距離MAZ、距離I段MZ I 、 距離II段MZn、啟動判據MQD、復故障判據MFu、弱饋判據MRK、選相 結果MXX (針對零差的選相，零序電流的選相)，以及對側(N側)的突變量 距離NAZ、距離I段NZI、距離II段NZII、啟動判據NQD、復故障判據 NFu、弱饋判據NRK、選相結果NXX(針對零差的選相，零序電流的選相)，
根據計算結果按照下文有代表性的三種方案進行故障判別和切除
在圖l所示的實施例l中，利用M側的突變量距離動作，及N側的II
段距離動作，再利用兩側電氣量選相的結果，快速準確判別出故障d)相併
跳閘出口 。圖1所示的故障跳閘判據邏輯式(1)如下
MXX$ [MQD (MAZ MZ I ) (NZII NZ I ) NQD] NXX$……(1)
在圖2所示的實施例2中，利用N側的復故障判據，結合M側的距離 II段，在M側裝置計算出N惻發生復故障時同樣正確選(J)相跳閘出口。圖 2所示的故障跳閘判據邏輯式(2)如下(MQD ,固)(NFu , NXX$ NQD) ……(2)在圖3所示的實施例3中，在M側弱饋時，無法正確判別故障全貌， 結合M側的N側計算結果計算的多重判據得出最終結果，快速準確地跳閘 出口 。圖3所示的故障跳閘判據邏輯式(3 )如下(MQD MRK) [ (NZII NAZ NZ I ) NQD NXX$ ] ……(3)如圖4所示，本發明線路繼電保護信息交換方法的裝置利用光纖SDH 環網進行通訊，其組成包括線路雙側微機保護裝置、光電轉換接口、光纖 SDH環網設備，雙側微機保護裝置具有2M通訊能力的A及B 口，通過光纖分別連接本側的光電轉換接口，光電轉換接口將微機保護裝置的同步通訊 數據的光信口轉換為El接口的電信號，通過同軸電纜傳遞給本側的光纖 SDH環網設備，同時光電轉換接口還將對惻傳送來的E1電信號轉換為光信 號傳遞給本側的微機保護裝置,雙側光纖SDH環網設備通過光纖相互連接， 將E1 口的電信號處理後構成遵循環網路由的155M光信號傳遞至對側。如圖5所示，實施例中，本發明線路繼電保護信息交換方法的裝置中 的微機保護裝置的電路組成包括中央控制晶片ARM、數字處理晶片 TMS320C、通信協議晶片PEF,中央控制晶片ARM通過HPI接口連接數字處 理晶片TMS320C,數字處理晶片TMS320C通過總線BUS連接通信協議晶片 PEF,通信協議晶片PEF具有2M通訊能力的A 口及B 口 ，與通信介質光纖
連接，線路雙側的電氣全量ua、 Ub、 Uc、 Ia、 Ib、 Ic、 Uia由中央控制芯 片ARM和數字處理晶片TMS320C的輸入端輸入，ARM輸出啟動判據經 TMS320C控制的啟動控制電路後跳閘輸出。電路中ARM處理開入、人機界 面及自動化功能，TMS320C處理A/B 口光纖通訊及各單側對線路雙側電氣 全量的保護運算、邏輯判別、啟動控制、跳閘輸出執行，是本硬體的核心 部分。實施例中電路晶片的型號如下中央控制晶片ARM925T,數字處理晶片TMS320C6713,通信協議晶片PEF20532。
權利要求
1、線路繼電保護信息交換的方法，其特徵是由具備2ME1光纖接口的雙側微機保護裝置通過光纖SDH環網進行連續的數字通信，以中斷方式交換線路雙側的三相電壓UA、UB、UC、三相電流IA、IB、IC、線路電壓U1A的電氣全量數據信息，各單側應用繼電器原理的距離算法，分別對本側原有的電氣全量數據和通過信息交換經通道延時T後傳遞到本側的對側的電氣全量數據進行計算，計算出本側的故障判別量和對側的故障判別量，故障判別量包括突變量距離ΔZ、距離I段ZI、距離II段ZII、啟動判據QD、復故障判據Fu、弱饋判據RK、選相結果XX，根據計算結果進行故障判別和切除。
2、 根據權利要求1所述的線路繼電保護信息交換的方法，其特徵是通 道延時T的大小根據線路公裡數決定,按照300kM/ms區別出上一數據和連 續的下一數據間是否路由不同，同路由時T《5ms,有不同路由時T〈10ms。
3、 根據權利要求1或2所述的線路繼電保護信息交換的方法，其特徵是故障跳閘判據邏輯式為MXX$ [MQD (MAZ MZ I ) (NZII NZ I ) NQD] NXX$ 。
4、 根據權利要求1或2所述的線路繼電保護信息交換的方法，其特徵 是故障跳閘判據邏輯式為(MQD MZII) (NFu NXX$ NQD)。
5、 根據權利要求1或2所述的線路繼電保護信息交換的方法，其特徵 是故障跳閘判據邏輯式為(MQD MRK) [ (NZII NAZ NZ I ) NQD NXX$ ]。
6、 線路繼電保護信息交換方法的裝置，其特徵是組成包括具備2ME1 光纖接口的雙側微機保護裝置、光電轉換接口、光纖SDH環網設備，雙側微機保護裝置通過光纖分別連接本側的光電轉換接口後再通過電纜與本側的光纖SDH環網設備連接，雙側光纖SDH環網設備通過光纖相互連接。
7、根據權利要求6所述的線路繼電保護信息交換方法的裝置，其特徵 是裝置中的微機保護裝置的電路組成包括中央控制晶片ARM、數字處理芯 片TMS320C、通信協議晶片PEF,中央控制晶片A腿通過HPI接口連接數字 處理晶片TMS320C，數字處理晶片TMS320C通過總線BUS連接通信協議芯 片PEF,通信協議晶片PEF具有2M通訊能力的A 口及B 口，與通信介質光 纖連接。
全文摘要
線路繼電保護信息交換的方法，由具備2ME1光纖接口的雙側微機保護裝置通過光纖SDH環網進行連續的數字通信，以中斷方式交換線路雙側的三相電壓、三相電流、線路電壓的電氣全量數據信息，各單側應用繼電器原理的距離算法，分別對本側原有的電氣全量數據和通過信息交換經通道延時T後傳遞到本側的對側的電氣全量數據進行計算，計算出本側和對側的故障判別量，根據計算結果進行故障判別和切除。裝置包括具備2ME1光纖接口的雙側微機保護裝置、光電轉換接口、光纖SDH環網設備，雙側微機保護裝置通過光纖分別連接本側的光電轉換接口後再通過電纜與本側的光纖SDH環網設備連接，雙側光纖SDH環網設備通過光纖相互連接。
文檔編號H02H7/26GK101162839SQ20071013386
公開日2008年4月16日 申請日期2007年10月24日 優先權日2007年10月24日
發明者仇新宏, 洪 餘, 娟 李, 軍 王, 忠 王 申請人:國網南京自動化研究院;南京南瑞集團公司