專利名稱：一種直流輸電工程完全雙重化保護冗余系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)的直流輸電保護控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種直流輸電工程完全雙重化保護冗余系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
直流輸電系統(tǒng)保護用于保護換流站各直流設(shè)備，在故障或異常工況下有選擇性地快速切除系統(tǒng)中的短路故障或不正常運行設(shè)備，防止其造成事故或干擾系統(tǒng)其他部分的正常工作，保證直流系統(tǒng)的安全運行。另外，直流輸電系統(tǒng)的保護功能還作為控制功能的后備，其可靠性對全國互聯(lián)電網(wǎng)的穩(wěn)定運行有著重要影響。
目前已投產(chǎn)和正在建設(shè)的高壓直流輸電工程中較為普遍采取的是三取二或完全雙重化冗余方式。
三取二冗余方式的配置邏輯如圖1所示，圖1中Pi表示第i套保護環(huán)節(jié)。三套功能完全相同的獨立保護裝置及通道，輸出采取三取二方式。三重保護與三取二裝置構(gòu)成一個整體，三套保護中有兩套保護動作認為是正確動作，僅一套保護動作不能出口，保證可靠性和安全性。當兩套三取二裝置同時運行，任意一套動作都可出口。三取二冗余保護方式的特點是每重保護需要依靠其他重保護來進行防誤，各重保護相互依存，不易維護。
完全雙重化冗余方式的配置邏輯如圖2所示，每一個直流保護系統(tǒng)包括兩個保護運算單元，每個保護運算單元使用獨立的測量回路數(shù)據(jù)，這樣的直流保護系統(tǒng)共有兩個。當一個直流保護系統(tǒng)中的兩個測量回路都有保護動作信號后，這套直流保護系統(tǒng)才會出口。 當該套直流保護系統(tǒng)所使用的測量回路或者保護裝置的故障被檢測(例如自檢時)到或者人為退出(例如維護時)后，該套直流保護系統(tǒng)閉鎖。每一套直流保護系統(tǒng)都是相同的邏輯。
完全雙重化冗余方式的每一套直流保護系統(tǒng)獨立，自身采取措施保證單一元件損壞本套直流保護系統(tǒng)不誤動，保證可靠性；采用完全雙重化配置，兩套直流保護系統(tǒng)同時運行，任意一套的動作可出口，保證安全性。完全雙重化冗余方式的特點是每套直流保護系統(tǒng)的防誤不依賴于其他直流保護系統(tǒng)，設(shè)備之間關(guān)系簡單，易維護。其邏輯類似簡化的四取二邏輯方式，如圖3所示。
完全雙重化方案組成的裝置少，實現(xiàn)簡單，系統(tǒng)獨立性強，維護方便性好。與三取二方案相比，在正常情況下，完全雙重化方案在防誤、防拒能力上稍占優(yōu)，系統(tǒng)復雜程度、維護方便性上也優(yōu)于三取二方案。
但是，完全雙重化冗余方式的兩套直流保護系統(tǒng)中均有一個測量回路故障后，將導致兩套直流保護系統(tǒng)拒動，因此拒動的概率較大，不利于電網(wǎng)正常運行。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種減少直流輸電保護拒動和避免誤動的直流輸電工程完全雙重化保護冗余系統(tǒng)。
一種直流輸電工程完全雙重化保護冗余系統(tǒng)，包括兩個直流保護系統(tǒng)，以及分別連接所述兩個直流保護系統(tǒng)的直流控制系統(tǒng)；每一所述直流保護系統(tǒng)包括邏輯判斷單元和兩個測量回路，所述兩個測量回路分別連接至所述邏輯判斷單元，所述邏輯判斷單元連接至所述直流控制系統(tǒng)；
每一所述直流保護系統(tǒng)包括第一工作狀態(tài)、第二工作狀態(tài)和閉鎖狀態(tài)；其中，所述第一工作狀態(tài)為當所述兩個測量回路同時對所述邏輯判斷單元輸出保護動作信號時，所述邏輯判斷單元輸出所述保護動作信號至所述直流控制系統(tǒng)，否則，不輸出所述保護動作信號；所述第二工作狀態(tài)為當其中一個所述測量回路對所述邏輯判斷單元輸出保護動作信號時，所述邏輯判斷單元輸出所述保護動作信號至所述直流控制系統(tǒng)，否則，不輸出所述保護動作信號；
當所述兩個直流保護系統(tǒng)各自的兩個測量回路都正常時，所述兩個直流保護系統(tǒng)都切換到第一工作狀態(tài)；
當其中一個直流保護系統(tǒng)只有一個測量回路故障時，對應的所述直流保護系統(tǒng)切換到第二工作狀態(tài)；
當其中一個直流保護系統(tǒng)的兩個測量回路都故障時，對應的所述直流保護系統(tǒng)切換到閉鎖狀態(tài)，同時另一個直流保護系統(tǒng)切換到第二工作狀態(tài)；
當所述兩個直流保護系統(tǒng)的兩個測量回路都故障時，所述兩個直流保護系統(tǒng)都切換到閉鎖狀態(tài)；
所述直流控制系統(tǒng)在接收到所述保護動作信號時，或者所述兩個直流保護系統(tǒng)都切換到閉鎖狀態(tài)時，停運對應的直流設(shè)備。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的直流輸電工程完全雙重化保護冗余系統(tǒng)中，通過所述兩個直流保護系統(tǒng)的工作狀態(tài)切換，在任意一套直流保護系統(tǒng)的一路測量回路故障時， 切換到第二工作狀態(tài)，即所述故障的測量回路不輸出保護動作信號，當另一路測量回路輸出保護動作信號時，所述邏輯判斷單元都輸出所述保護動作信號，同時，另一套直流保護系統(tǒng)的保護動作邏輯不變。任意一套直流保護系統(tǒng)的兩路測量回路都因為故障或檢修而退出運行時，本套直流保護系統(tǒng)閉鎖，另外一套直流保護系統(tǒng)的保護動作邏輯變?yōu)槠渲幸粋€測量回路有保護動作信號時，將所述保護動作信號出口。本發(fā)明的直流輸電工程完全雙重化保護冗余系統(tǒng)可更好地滿足“杜絕拒動，盡可能避免誤動”的保護配置要求。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)直流保護控制方法中三取二冗余方式的邏輯示意圖2是現(xiàn)有技術(shù)直流保護控制方法中完全雙重化冗余方式的邏輯示意圖3是現(xiàn)有技術(shù)直流保護控制方法中簡化的四取二方式的邏輯示意圖4是本發(fā)明直流輸電工程完全雙重化保護冗余系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖5是本發(fā)明直流輸電工程完全雙重化保護冗余系統(tǒng)一種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
請參閱圖4，圖4是本發(fā)明直流輸電工程完全雙重化保護冗余系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
所述直流輸電工程完全雙重化保護冗余系統(tǒng)包括兩個直流保護系統(tǒng)10，以及分別連接所述兩個直流保護系統(tǒng)10的直流控制系統(tǒng)20 ；每一所述直流保護系統(tǒng)10包括邏輯判斷單元101和兩個測量回路102，所述兩個測量回路10分別連接至所述邏輯判斷單元 101，所述邏輯判斷單元101連接至所述直流控制系統(tǒng)20 ；
每一所述直流保護系統(tǒng)10都包括第一工作狀態(tài)、第二工作狀態(tài)和閉鎖狀態(tài)；其中，所述第一工作狀態(tài)為當所述兩個測量回路102同時對所述邏輯判斷單元101輸出保護動作信號時，所述邏輯判斷單元101輸出所述保護動作信號至所述直流控制系統(tǒng)20，否則， 不輸出所述保護動作信號；所述第二工作狀態(tài)為當其中一個所述測量回路102對所述邏輯判斷單元101輸出保護動作信號時，所述邏輯判斷單元101輸出所述保護動作信號至所述直流控制系統(tǒng)20，否則，不輸出所述保護動作信號；
本發(fā)明直流輸電工程完全雙重化保護冗余系統(tǒng)的控制邏輯為
當所述兩個直流保護系統(tǒng)10各自的兩個測量回路102都正常時，所述兩個直流保護系統(tǒng)10都切換到第一工作狀態(tài)；
當其中一個直流保護系統(tǒng)10只有一個測量回路102故障時，對應的所述直流保護系統(tǒng)10切換到第二工作狀態(tài)；
當其中一個直流保護系統(tǒng)10的兩個測量回路102都故障時，對應的所述直流保護系統(tǒng)10切換到閉鎖狀態(tài)，同時另一個直流保護系統(tǒng)10切換到第二工作狀態(tài)；
當所述兩個直流保護系統(tǒng)10的兩個測量回路102都故障時，所述兩個直流保護系統(tǒng)10都切換到閉鎖狀態(tài)；
所述直流控制系統(tǒng)20在接收到所述保護動作信號時，或者所述兩個直流保護系統(tǒng)10都切換到閉鎖狀態(tài)時，停運對應的直流設(shè)備。
其中，所述測量回路102的工作狀態(tài)時正?；蚬收峡捎伤鰷y量回路102的自檢獲得。
本發(fā)明的直流輸電工程完全雙重化保護冗余系統(tǒng)中，在其中一個測量回路102故障時，所述測量回路102可對相應的所述邏輯判斷單元101輸出所述測量回路102的故障消息；所述邏輯判斷單元101在接收到兩個所述測量回路102的故障消息時，執(zhí)行閉鎖操作，閉鎖對應的直流保護系統(tǒng)10。
下面分別針對各種運作情況分析說明本發(fā)明的直流輸電工程完全雙重化保護冗余系統(tǒng)的運作過程
假設(shè)所述兩個直流保護系統(tǒng)10分別為直流保護系統(tǒng)A和直流保護系統(tǒng)B。
當檢測到直流保護系統(tǒng)A和直流保護系統(tǒng)B各自的兩個測量回路102都正常時， 所述兩個直流保護系統(tǒng)10都切換到第一工作狀態(tài)。即正常工作狀態(tài)，對于每一直流保護系統(tǒng)10，只有當其中的兩個測量回路102都輸出保護動作信號時，才會輸出所述保護動作信號至所述直流控制系統(tǒng)20，所述直流控制系統(tǒng)20在接收到所述保護動作信號時，停運對應的直流設(shè)備，保護對應的所述直流設(shè)備不受到觸發(fā)保護動作信號的情況損害。
當檢測到直流保護系統(tǒng)A或者直流保護系統(tǒng)B中有且只有一個測量回路102故障時，對應的所述直流保護系統(tǒng)10切換到第二工作狀態(tài)，而另一個所述直流保護系統(tǒng)10的工作狀態(tài)不變。即在所述故障的測量回路102不輸出，所述邏輯判斷單元101在剩余的另一個測量回路102輸出保護動作信號時，就會將所述保護動作信號出口至所述直流控制系統(tǒng)20，所述直流控制系統(tǒng)20在接收到所述保護動作信號時，停運對應的直流設(shè)備。在這種情況下，因為某一個直流保護系統(tǒng)10的其中一個測量回路102故障，所以不能夠兩路測量回路102都輸出保護動作信號，此時，將所述直流保護系統(tǒng)10切換到第二工作狀態(tài)，以另一路沒有故障的測量回路102輸出的故障信號決定是否出口，可以避免完全雙重化保護冗余因為一路測量回路102故障而發(fā)生的拒動，保證對直流設(shè)備的有效保護。
當檢測到其中一個直流保護系統(tǒng)10的兩個測量回路102都故障時，對應的所述直流保護系統(tǒng)10切換到閉鎖狀態(tài)，同時另一個直流保護系統(tǒng)10切換到第二工作狀態(tài)。例如， 直流保護系統(tǒng)A的兩個測量回路102都故障，則所述直流保護系統(tǒng)A的輸出將會不正確，可能引起誤動，因此，將所述直流保護系統(tǒng)A切換到閉鎖狀態(tài)，同時將所述直流保護系統(tǒng)B切換到第二工作狀態(tài)。所述直流保護系統(tǒng)B在其中一個測量回路102有保護動作信號輸出時， 即向所述直流控制系統(tǒng)20輸出所述保護動作信號，使所述直流控制系統(tǒng)20停運對應的直流設(shè)備，保護所述直流設(shè)備。如此就可以避免因為所述直流保護系統(tǒng)A的故障而產(chǎn)生的誤動，同時將所述直流保護系統(tǒng)B的保護出口條件降低，避免因為所述直流保護系統(tǒng)A的測量回路故障而發(fā)生拒動的情況。
當檢測到所述兩個直流保護系統(tǒng)10的兩個測量回路102都故障時，所述兩個直流保護系統(tǒng)10都切換到閉鎖狀態(tài)，所述直流控制系統(tǒng)20在所述兩個直流保護系統(tǒng)10都切換到閉鎖狀態(tài)時，停運對應的直流設(shè)備。避免因為兩個直流保護系統(tǒng)10都發(fā)生故障時的拒動情況。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的直流輸電工程完全雙重化保護冗余系統(tǒng)中，通過所述兩個直流保護系統(tǒng)的工作狀態(tài)切換，在任意一套直流保護系統(tǒng)的一路測量回路故障時， 切換到第二工作狀態(tài)，即所述故障的測量回路不輸出保護動作信號，當另一路測量回路輸出保護動作信號時，所述邏輯判斷單元都輸出所述保護動作信號，同時，另一套直流保護系統(tǒng)的保護動作邏輯不變。任意一套直流保護系統(tǒng)的兩路測量回路都因為故障或檢修而退出運行時，本套直流保護系統(tǒng)閉鎖，另外一套直流保護系統(tǒng)的保護動作邏輯變?yōu)槠渲幸粋€測量回路有保護動作信號時，將所述保護動作信號出口。本發(fā)明的直流輸電工程完全雙重化保護冗余系統(tǒng)可更好地滿足“杜絕拒動，盡可能避免誤動”的保護配置要求。
可以大大降低高壓直流系統(tǒng)保護拒動的概率，并盡可能地避免了誤動，提高了整個高壓直流輸電系統(tǒng)保護的可靠性，減少了由于保護不正確動作造成事故，對于整個電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性產(chǎn)生的效益相當可觀。
另外，本發(fā)明的直流輸電工程完全雙重化保護冗余系統(tǒng)可以進一步包括一個交流控制端，所述交流控制端在接收到所述保護動作信號時，或者所述兩個直流保護系統(tǒng)都切換到閉鎖狀態(tài)時，跳開對應的交流端的斷路器跳閘線圈。在對直流設(shè)備進行保護的同時，也對交流端的相關(guān)設(shè)備進行保護。
請參閱圖5，圖5是本發(fā)明直流輸電工程完全雙重化保護冗余系統(tǒng)一種優(yōu)選實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
在本實施方式中，每一所述測量回路102包括獨立遠端模塊201，信號合并處理單元202和保護邏輯運算單元203，所述獨立遠端模塊201用于獲取遠端設(shè)備的檢測信號，例如設(shè)置在變電站設(shè)備現(xiàn)場的各種工作狀況檢測裝置的檢測信號，如電流、電壓、功率等。所述信號合并處理單元202將各個所述獨立遠端模塊201獲取的檢測信號同步傳輸至所述保護邏輯運算單元203，所述保護邏輯運算單元203根據(jù)所述檢測信號進行邏輯運算，并根據(jù)預設(shè)的保護邏輯，判斷是否輸出所述保護動作信號。每一路所述測量回路102都是互相獨立的，互補影響，提高測量的準確性。 以上所述的本發(fā)明實施方式，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護范圍的限定。任何在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種直流輸電工程完全雙重化保護冗余系統(tǒng)，其特征在于，包括兩個直流保護系統(tǒng)， 以及分別連接所述兩個直流保護系統(tǒng)的直流控制系統(tǒng)；每一所述直流保護系統(tǒng)包括邏輯判斷單元和兩個測量回路，所述兩個測量回路分別連接至所述邏輯判斷單元，所述邏輯判斷單元連接至所述直流控制系統(tǒng)；每一所述直流保護系統(tǒng)包括第一工作狀態(tài)、第二工作狀態(tài)和閉鎖狀態(tài)；其中，所述第一工作狀態(tài)為當所述兩個測量回路同時對所述邏輯判斷單元輸出保護動作信號時，所述邏輯判斷單元輸出所述保護動作信號至所述直流控制系統(tǒng)，否則，不輸出所述保護動作信號； 所述第二工作狀態(tài)為當其中一個所述測量回路對所述邏輯判斷單元輸出保護動作信號時，所述邏輯判斷單元輸出所述保護動作信號至所述直流控制系統(tǒng)，否則，不輸出所述保護動作信號；當所述兩個直流保護系統(tǒng)各自的兩個測量回路都正常時，所述兩個直流保護系統(tǒng)都切換到第一工作狀態(tài)；當其中一個直流保護系統(tǒng)只有一個測量回路故障時，對應的所述直流保護系統(tǒng)切換到第二工作狀態(tài)；當其中一個直流保護系統(tǒng)的兩個測量回路都故障時，對應的所述直流保護系統(tǒng)切換到閉鎖狀態(tài)，同時另一個直流保護系統(tǒng)切換到第二工作狀態(tài)；當所述兩個直流保護系統(tǒng)的兩個測量回路都故障時，所述兩個直流保護系統(tǒng)都切換到閉鎖狀態(tài)；所述直流控制系統(tǒng)在接收到所述保護動作信號時，或者所述兩個直流保護系統(tǒng)都切換到閉鎖狀態(tài)時，停運對應的直流設(shè)備。
2.如權(quán)利要求1所述的直流輸電工程完全雙重化保護冗余系統(tǒng)，其特征在于，進一步包括交流控制端，所述交流控制端在接收到所述保護動作信號時，或者所述兩個直流保護系統(tǒng)都切換到閉鎖狀態(tài)時，跳開對應的交流端的斷路器跳閘線圈。
3.如權(quán)利要求1所述的直流輸電工程完全雙重化保護冗余系統(tǒng)，其特征在于，每一所述測量回路包括獨立遠端模塊，信號合并處理單元和保護邏輯運算單元，所述獨立遠端模塊用于獲取遠端設(shè)備的檢測信號，所述信號合并處理單元將各個所述獨立遠端模塊獲取的檢測信號同步傳輸至所述保護邏輯運算單元，所述保護邏輯運算單元根據(jù)所述檢測信號進行邏輯運算，根據(jù)預設(shè)的保護邏輯，判斷是否輸出所述保護動作信號。
4.如權(quán)利要求1所述的直流輸電工程完全雙重化保護冗余系統(tǒng)，其特征在于，當其中一個測量回路故障時，所述測量回路對相應的所述邏輯判斷單元輸出所述測量回路的故障消息；當所述邏輯判斷單元接收到兩個所述測量回路的故障消息時，執(zhí)行閉鎖操作。
全文摘要
本發(fā)明提供一種直流輸電工程完全雙重化保護冗余系統(tǒng)，通過所述兩個直流保護系統(tǒng)的工作狀態(tài)切換，在任意一套直流保護系統(tǒng)的一路測量回路故障時，切換到第二工作狀態(tài)，即所述故障的測量回路不輸出保護動作信號，當另一路測量回路輸出保護動作信號時，所述邏輯判斷單元都輸出所述保護動作信號，同時，另一套直流保護系統(tǒng)的保護動作邏輯不變。任意一套直流保護系統(tǒng)的兩路測量回路都因為故障或檢修而退出運行時，本套直流保護系統(tǒng)閉鎖，另外一套直流保護系統(tǒng)的保護動作邏輯變?yōu)槠渲幸粋€測量回路有保護動作信號時，將所述保護動作信號出口。本發(fā)明的直流輸電工程完全雙重化保護冗余系統(tǒng)可更好地減少直流輸電保護拒動和誤動。
文檔編號H02J9/06GK102497002SQ20111037715
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月23日
發(fā)明者施世鴻, 樊冬梅, 王春成, 譚茂強, 賈紅舟 申請人:廣東省電力設(shè)計研究院