通用一控多消弧線圈及接地選線成套系統的製作方法
2023-06-13 22:15:26 1
專利名稱：通用一控多消弧線圈及接地選線成套系統的製作方法
技術領域：
通用一控多消弧線圈及接地選線成套系統技術領域[0001]本實用新型涉及一種應用於電力系統的消弧線圈及接地選線成套系統，特別是 一種既能用於數位化變電站，又能用於非數位化變電站的一控多消弧線圈及接地選線成 套系統。
背景技術：
[0002]隨著電力系統的發展，數位化變電站代替傳統變電站的技術也日益成熟，電力 系統中傳統的消弧線圈及接地選線成套系統包括消弧線圈控制器、消弧線圈、接地變壓 器、阻尼電阻、並聯電阻、母聯開關及線路零序互感器等。對於66kV以下的中低電網 系統，由於電子互感器成本遠高於常規互感器，因此常規互感器仍會較長期的使用。另 外，在變電站中各母線均單獨裝設消弧線圈，在母線並列運行時各臺消弧線圈需進行協 調控制和協同選線，以達到準確選出接地線路和最佳補償效果。目前的消弧線圈及選線 成套系統一般為一控一方式，並列運行問題不能很好解決，更不能實現一臺控制器控制 多臺消弧線圈的功能。[0003]目前我國電力系統的發展處於由傳統變電站逐漸向數位化變電站轉化的過程， 很多變電站在建設時仍採用傳統方式，但是升級為數位化變電站是必然趨勢，這樣在變 電站升級時一定會有大量設備被淘汰，升級成本很大。目前還沒有一種既能用於傳統變 電站，又能用於數位化變電站的消弧線圈及接地選線成套系統。實用新型內容[0004]本實用新型需要解決的技術問題是提供一種既能用於傳統變電站，又能用於數 字化變電站的消弧線圈成套及接地選線系統，以大大降低變電站建設或改造時的成本。[0005]為解決上述技術問題，本實用新型所採用的技術方案是[0006]通用一控多消弧線圈及接地選線成套系統，包括消弧線圈，就地智能單元、多 功能合併單元、母聯開關以及一臺主控制器和多臺線路智能終端，所述主控制器和多功 能合併單元之間通過網絡接口或串口進行信息交互，多功能合併單元和就地智能單元、 線路智能終端之間通過光纖進行信息交互；消弧線圈連接在就地智能單元一側，線路智 能終端安裝在線路開關櫃內或附近。其中，所述消弧線圈根據系統需求設置為1-n臺， 就地智能單元設置為1-n臺，線路智能終端設置為1-n臺，多功能合併單元設置為1-n 臺；所述多功能合併單元可將常規互感器輸出的母線電壓、電流信號轉換為IEC-61850 標準的數字採樣值信號，將母聯開關狀態等信號轉換為IEC-61850標準的GOOSE信號， 並經網口或串口傳輸給主控制器；所述線路智能終端用於將常規互感器或電子互感器輸 出的線路三相電流或零序電流信號轉換為IEC-61850標準格式的數字採樣值信號，經光 纖通過多功能合併單元或交換機傳輸給主控制器。[0007]本實用新型所述多功能合併單元的改進在於多功能合併單元包括主控制模 塊、模擬量輸入模塊、A/D轉換模塊、開關量輸入模塊、開關量輸出模塊、乙太網模塊、顯示及人機互動模塊以及信息傳輸網口 /光口、對時接口、串口，各模塊間通過數 據總線進行信息傳輸；所述模擬量輸入模塊輸出的模擬信號經A/D轉換模塊轉換為數字 信號後輸出給主控制模塊，經主控制模塊處理後成為61850標準格式的採樣值經乙太網 模塊從指定的信息傳輸網口/光口輸出；所述開關量輸入模塊輸出的開關量信號經主控 制模塊處理為61850標準格式GOOSE信號後通過乙太網模塊從指定的信息傳輸網口 /光 口輸出；對時接口、串口的輸出端連接主控制模塊，開關量輸出模塊根據主控制模塊的 指令進行開關量信號輸出；顯示及人機互動模塊用於對多功能合併單元內的數據進行顯 示，並進行參數設定等人機對話功能，使其使用更加靈活方便。[0008]本實用新型的改進在於所述就地智能單元和線路智能終端分別通過光纖直接 連接控制器，或者通過光纖經多功能合併單元或交換機連接主控制器。當就地智能單元 較多，主控制器的接口不能滿足通訊需求時，系統通過多功能合併單元來實現就地智能 單元、線路智能終端與主控制器之間的信息交換；如不使用多功能合併單元，系統則通 過加裝交換機來實現就地智能單元與主控制器之間的信息交換，加裝交換機時，線路智 能終端採用點對點方式通過交換機與主控制器連接，或者通過SMV網絡的形式連接。[0009]本實用新型的進一步改進在於所述消弧線圈的母線側連接有接地變壓器，接 地側連接阻尼電阻，消弧線圈兩端並聯有串接開關的電阻。[0010]本實用新型所述消弧線圈調節方式的改進在於消弧線圈調節方式為預調方 式帶阻尼電阻的調匝式、預調方式帶阻尼電阻的調容式、隨調方式不帶阻尼電阻的調感 式、隨調方式不帶阻尼電阻的相控式或隨調方式不帶阻尼電阻的磁控式中的任意一種。[0011]本實用新型應用於數位化變電站的一種系統結構為不使用多功能合併單元， 主控制器通過變電站SMV網絡和GOOSE網絡與變電站原有的母線合併單元、母聯開關 智能終端以及線路智能終端連接，主控制器以MMS通信方式與變電站綜合自動化系統通 信，通過SMV報文和GOOSE報文的方式接收消弧線圈系統需要的母線電壓數據和母線 的母聯狀態信號，通過SMV報文和GOOSE報文的方式接收就地智能單元採集的消弧線 圈兩端電壓、電流的模擬量採樣信號、消弧線圈檔位(或電抗)信號和報警信號，通過 SMV報文的方式從各線路智能終端採集三相電流和零序電流，通過GOOSE報文的方式 控制消弧線圈就地智能單元的運行方式及線圈檔位(或電抗)的調節。[0012]本實用新型應用於非數位化變電站的一種系統結構為所述主控制器以常規的 通信規約與變電站綜合自動化系統通信，主控制器與多功能合併單元通信，通過多功能 合併單元採集系統需要的母線電壓數據和母聯狀態信號，以SMV報文和GOOSE報文的 方式採集消弧線圈就地智能單元的模擬量採樣信號、消弧線圈檔位(或電抗)信號和報警 信號，通過SMV報文的方式從各線路智能終端採集三相電流和零序電流，以GOOSE報 文的方式控制消弧線圈就地智能單元的運行方式以及線圈檔位(或電抗)的調節。[0013]由於採用了上述技術方案，本實用新型取得的技術進步是[0014]本實用新型使用一臺主控制器，能夠實現多臺消弧線圈的協調控制和接地選線 功能，且通過使用多功能合併單元成功實現了傳統變電站和數位化變電站的通用性。特 別適用於今後將升級為數位化變電站的傳統變電站使用。[0015]本實用新型用於傳統變電站時，通過加裝多功能合併單元將常規互感器輸出的 母線電壓、電流信號轉換為IEC-61850標準的數字採樣值信號、將母聯開關狀態等信號轉換為IEC-61850標準的GOOSE信號經網口或光纖傳輸給主控制器和就地智能單元，用 於測量系統電壓和計算對地電容電流、判別母線並列運行方式，來實現一臺主控制器對 多段母線的線路進行接地選線以及對多臺消弧線圈進行協調控制的功能。[0016]當升級為數位化變電站或直接用於數位化變電站時，多功能合併單元不再使用 其模擬量、開關量採集功能，而僅做為乙太網交換機使用，主控制器通過乙太網或點對 點方式與各母線合併單元、母聯開關智能終端、就地智能單元和線路智能終端連接，用 於獲取母線電壓採樣值和母聯開關狀態及各線路電流值，實現測量系統電壓和計算對地 電容電流、判別母線並列運行方式，實現線路的接地選線和各臺消弧線圈的協調控制。[0017]本實用新型的另一個優點是可以將消弧線圈控制和接地選線有機結合，較之單 純的選線系統，本系統除可採用常規的選線方法外，在電網發生單相接地故障時，主控 制器適度調節消弧線圈電感電流(對於隨調式消弧線圈)或投切與消弧線圈並聯的電阻使 接地點電流產生變化，利用此變化量進行選線，可獲得極高的選線準確度。[0018]採用本實用新型在傳統變電站升級為數位化變電站時，僅需去除多功能合併單 元的模擬量、開關量採集功能，而不需更換消弧線圈控制系統和進行現場改造，可為用 戶節省投資，減少成套系統退出運行的時間，保障了電力系統的安全運行。
[0019]圖1為本實用新型應用於數位化變電站控制系統的結構圖；[0020]圖2為本實用新型應用於非數位化變電站控制系統的結構圖；[0021]圖3為本實用新型所述多功能合併單元的結構示意圖。
具體實施方式
[0022]
以下結合附圖和實施例對本實用新型做進一步詳細說明[0023]通用一控多消弧線圈及接地選線成套系統中包括交換機、多功能合併單元、接 地變壓器、阻尼電阻、一臺主控制器、以及N個就地智能單元、消弧線圈和線路智能終 端。其中接地變壓器上端連接母線，中性點與消弧線圈首端連接，消弧線圈末端連接阻 尼電阻，阻尼電阻直接接地。由主控制器、多功能合併單元以、線路智能終端及就地智 能單元構成成套裝置的控制系統採集系統中的各信號並自動跟蹤調節消弧線圈的運行情 況。[0024]多功能合併單元如圖3所示，包括主控制模塊、模擬量輸入模塊、A/D轉換模 塊、開關量輸入模塊、開關量輸出模塊、乙太網模塊、顯示及人機互動模塊以及信息傳 輸網口 /光口、對時接口、串口，各模塊間通過數據總線進行信息傳輸；所述模擬量輸 入模塊輸出的模擬信號經A/D轉換模塊轉換為數位訊號後輸出給主控制模塊，經主控制 模塊處理後成為61850標準格式的採樣值經乙太網模塊從指定的信息傳輸網口 /光口輸 出；所述開關量輸入模塊輸出的開關量信號經主控制模塊處理為61850標準格式GOOSE 信號後通過乙太網模塊從指定的信息傳輸網口/光口輸出；對時接口、串口的輸出端連 接主控制模塊，開關量輸出模塊根據主控制模塊的指令進行開關量信號輸出；顯示及 人機互動模塊用於對多功能合併單元內的數據進行顯示，並進行參數設定等人機對話功 能，使其使用更加靈活方便。[0025]當然本實用新型中所述的消弧線圈調節方式可以是預調方式帶阻尼電阻的調匝 式或調容式，也可是隨調方式不帶阻尼電阻的調感式、相控式或磁控式。當系統中有中 性點時可不使用接地變壓器；當採用隨調式消弧線圈時，也可不使用阻尼電阻；當系統 需要時，消弧線圈也可並聯用於改變接地點電流的電阻器。[0026]實施例1[0027]應用於數位化變電站的通用一控多消弧線圈及接地選線成套系統中，主控制器 與就地智能單元、線路智能終端之間的連接關係如圖1所示。數位化變電站中原有的母 線合併單元、母聯開關智能終端、線路智能終端經交換機通過光纖連接到主控制器，實 現將母線合併單元輸出的母線電壓採樣值SMV數據、母線開關智能終端輸出的母聯狀態 GOOSE數據以及線路智能終端輸出的線路三相電流及零序電流SMV數據傳輸到主控制器。[0028]主控制器安裝在變電站的二次控制室內，經交換機通過光纖與就地智能單元和 線路智能終端連接，將母線電壓採樣值信號傳輸給各就地智能單元，並接收各就地智能 單元發送的消弧線圈電壓電流、系統電容電流、殘流、脫諧度和消弧線圈檔位(或電 抗)、並聯電阻狀態等SMV和GOOSE數據；主控制器通過各母聯開關分合狀態判斷各 消弧線圈是否為並列運行，如處於並列運行狀態時，由主控制器對並列的消弧線圈進行 協調控制以及在接地時對並列母線的線路進行協同選線；如果處於分列運行狀態時，就 由各就地智能單元對各自的消弧線圈進行自動跟蹤控制調節，由主控制器對接地母線線 路進行接地選線；並經網絡或光纖與變電站綜合自動化系統進行信息交互，同時完成各 消弧線圈參數設定、消弧線圈電壓/電流錄波、線路電流錄波、信息存儲及其它人機對 話等功能。[0029]就地智能單元安裝於消弧線圈本體附近對消弧線圈進行自動跟蹤控制。通過採 集消弧線圈電感電流、位移電壓進行系統對地電容電流、補償殘流、脫諧度等參數的計 算，並以SMV報文和GOOSE報文的形式通過光纖交換機與主控制器進行數據通訊。[0030]線路智能終端安裝於各線路出線開關櫃內或附近，將採集的線路三相電流、零 序電流以SMV報文方式通過光纖傳輸給主控制器，並可接收GOOSE報文實現接地跳閘 操作。[0031]當系統內的就地智能單元和線路智能終端較少時，可以不用交換機，就地智能 單元和線路智能終端直接通過光纖與主控制器連接。[0032]實施例2[0033]應用於非數位化變電站的通用一控多消弧線圈及接地選線成套系統中，主控制 器與就地智能單元、線路智能終端之間的連接關係如圖2所示。與實施例1的區別在於， 控制系統中採用多功能合併單元代替母線合併單元和母聯開關智能終端，常規互感器輸 出的模擬信號和母聯狀態信號經多功能合併單元處理後通過網絡口或串口傳輸給主控制器。[0034]主控制器安裝在變電站的二次控制室內，通過網口、串口與安裝在控制室內的 多功能合併單元連接，接收各段母線電壓採樣值信號和母聯開關狀態信號；經多功能 合併單元通過光纖與各就地智能單元連接，將母線電壓採樣值信號傳輸給各就地智能單 元，並接收各就地智能單元發送的系統電容電流、殘流、脫諧度以及消弧線圈檔位或電抗、並聯電阻狀態等數據；並經多功能合併單元通過光纖與各線路智能終端連接，接收 其傳來的線路電流SMV數據；主控制器通過各母聯開關分合狀態判斷各消弧線圈是否為 並列運行，如處於並列運行狀態時，由主控制器對並列的消弧線圈進行協調控制以及在 接地時對並列母線的線路進行協同選線；如果處於分列運行狀態時，就由各就地智能單 元對各自的消弧線圈進行自動跟蹤控制調節，由主控制器對接地時的接地母線線路進行 接地選線；並經網絡或光纖與變電站綜合自動化系統進行信息交互，同時完成各消弧線 圈參數設定、消弧線圈電壓/電流錄波、線路電流錄波、信息存儲及其它人機對話等功 能。[0035]多功能合併單元將常規母線電壓互感器輸出的母線電壓模擬信號轉換為 IEC-61850格式的採樣值數據，將母聯開關狀態轉換為IEC-61850格式的GOOSE數據， 上述數據通過網口或串口發送給主控制器。[0036]就地智能單元安裝於消弧線圈本體附近對消弧線圈進行自動跟蹤控制，通過採 集消弧線圈電感電流、位移電壓進行系統對地電容電流、補償殘流、脫諧度等參數的計 算，並通過光纖交換機與主控制器進行數據通訊。[0037]線路智能終端安裝於各線路出線開關櫃內或附近，將常規電流互感器輸出的線 路三相電流、零序電流轉換為61850標準格式採樣值數據，以SMV報文方式通過光纖經 多功能合併單元傳輸給主控制器，並可接收GOOSE報文實現接地跳閘操作。[0038]本實用新型應用於傳統的非數位化變電站向數位化變電站改造時，只需去除多 功能合併單元的模擬量、開關量採集功能，僅做為乙太網交換機使用，將主控制器與母 線合併單元、母線開關智能終端、線路智能終端連接，接收其輸出的數字採樣值信號， 無需更換消弧線圈控制系統中的其他設備即可完成改造，減少了消弧線圈退出運行的時 間，保證了電力系統的安全運行。[0039]當然，本系統可不使用消弧線圈，僅做為接地選線使用，此時只需將線路智能 終端直接或者經交換機接入主控制器即可，無需連接多功能合併單元；也可不使用選線 功能，僅做為一控多消弧線圈使用。
權利要求1.通用一控多消弧線圈及接地選線成套系統，包括消弧線圈、母聯開關和一臺主控 制器，其特徵在於裝置還包括就地智能單元、多功能合併單元和線路智能終端，所述 主控制器和多功能合併單元之間通過網絡接口或串口進行信息交互，多功能合併單元和 就地智能單元、線路智能終端之間通過光纖進行信息交互；消弧線圈連接在就地智能單 元一側。
2.根據權利要求1所述的通用一控多消弧線圈及接地選線成套系統，其特徵在於 所述多功能合併單元包括主控制模塊、模擬量輸入模塊、A/D轉換模塊、開關量輸入模 塊、開關量輸出模塊、乙太網模塊、顯示及人機互動模塊以及信息傳輸網口 /光口、對 時接口、串口，各模塊間通過數據總線進行信息傳輸。
3.根據權利要求1所述的通用一控多消弧線圈及接地選線成套系統，其特徵在於 主控制器與就地智能單元和線路智能終端之間設置有交換機。
4.根據權利要求1所述的通用一控多消弧線圈及接地選線成套系統，其特徵在於 所述消弧線圈的首端連接有接地變壓器，末端連接阻尼電阻，消弧線圈兩端並聯有串接 開關的電阻。
5.根據權利要求2所述的通用一控多消弧線圈及接地選線成套系統，其特徵在於 消弧線圈調節方式為預調方式帶阻尼電阻的調匝式、預調方式帶阻尼電阻的調容式、隨 調方式不帶阻尼電阻的調感式、隨調方式不帶阻尼電阻的相控式或隨調方式不帶阻尼電 阻的磁控式中的任意一種。
專利摘要本實用新型公開了一種通用一控多消弧線圈及接地選線成套系統，既能應用於數位化變電站，又能應用於常規的非數位化變電站，滿足一臺主控制器控制管理多臺消弧線圈和選出接地線路的能力。包括主控制器、多功能合併單元、消弧線圈就地智能單元、母聯開關和各線路智能終端。本實用新型基於變電站通信網絡和系統協議IEC-61850標準進行設計，通過不同的接口配置實現了傳統變電站和數位化變電站的通用性，在常規變電站升級為數位化變電站時，可大幅節約改造成本，減少消弧線圈退出運行的時間，保障電力系統的安全運行。
文檔編號H02J13/00GK201813213SQ20102051512
公開日2011年4月27日 申請日期2010年9月3日 優先權日2010年9月3日
發明者於雲霞, 任君超, 張旭輝, 石建興 申請人:河北旭輝電氣股份有限公司