專利名稱：一種靈活交流輸電裝置的控制保護系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)交流輸電領域，具體涉及一種靈活交流輸電裝置的控制保護系統(tǒng)。
背景技術：
固定串聯(lián)電容器補償裝置FSC(簡稱固定串補)是在交流輸電線路中串入電力電容器組，用于補償線路電感，增加線路輸送容量的設備。在遠距離、大容量輸電系統(tǒng)中，隨著輸電距離的增加，線路輸送能力受到越來越多的限制。固定串補能提高系統(tǒng)穩(wěn)定性、節(jié)約投資，是提高超/特高壓線路輸送能力的重要手段之一。由于其具有巨大的經濟價值，目前已在世界各國的電力系統(tǒng)獲得了廣泛的應用。晶閘管控制串聯(lián)電容器補償裝置TCSC(簡稱可控串補)在固定串補的基礎上增加了晶閘管閥支路，晶閘管控制系統(tǒng)通過改變晶閘管觸發(fā)角，調節(jié)可控串補的等值基波阻抗， 實現(xiàn)對輸電線路基波阻抗的動態(tài)控制?？煽卮a在增加線路輸送能力的同時進一步提高了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時能起到抑制系統(tǒng)低頻振蕩和次同步諧振的作用。此外，當線路發(fā)生短路故障時，可控串補能立即進入晶間管旁路電容器組模式，有效地降低系統(tǒng)短路電流，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。串聯(lián)諧振型故障電流限制器裝置FCL(簡稱故障電流限制器)是在交流輸電線路中串入電容器和電抗器的串聯(lián)諧振電路，當線路發(fā)生故障時控制晶閘管導通，迅速投入限流電抗的設備。故障電流限制器在系統(tǒng)正常運行時的工頻阻抗為零，不改變系統(tǒng)潮流分布， 當系統(tǒng)發(fā)生短路故障時能大幅降低短路點和相鄰支路的短路電流。在電力系統(tǒng)中安裝故障電流限制器能解決故障電流超標帶來的諸多問題，提高電網(wǎng)設備的可靠性和電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。目前，國內首套自主研發(fā)的500kV串聯(lián)諧振型故障電流限制器裝置已在華東電網(wǎng)的瓶窯變電所投入運行?？刂票Ｗo系統(tǒng)是固定/可控串補裝置或故障電流限制器的重要組成部分，其主要作用是檢測運行中各種對裝置不利的故障情況，正確動作相關保護，及時準確地隔離或切除故障，保證裝置的安全穩(wěn)定運行，同時配合線路保護，以保護系統(tǒng)中的其它設備。此外，控制保護系統(tǒng)還能實現(xiàn)電氣量測量、運行狀態(tài)監(jiān)視、刀閘/斷路器操作、故障錄波、人機交互等功能?？刂票Ｗo系統(tǒng)通常在當?shù)毓ぷ髡窘M屏，經規(guī)約轉換后接入站內監(jiān)控網(wǎng)和故障錄波網(wǎng)。監(jiān)控網(wǎng)和故障錄波網(wǎng)上的其它用戶，如控制保護系統(tǒng)主站(即站控層)、保護子站、錄波子站等能方便、快捷地獲得裝置的各種狀態(tài)信息和故障錄波數(shù)據(jù)。目前，串補裝置的供貨商主要有ABB、西門子、GE和中國電力科學研究院中電普瑞科技有限公司等。現(xiàn)有串補裝置的控制保護系統(tǒng)大多具備以下三個特征1.控制保護設備在硬件上采用“數(shù)字信號處理器DSP/可編程邏輯控制器PLC+工業(yè)控制計算機”的組成模式，在DSP或PLC中實現(xiàn)控制保護功能，在工業(yè)控制計算機中進行事件信息匯總、規(guī)約轉換等；2.故障錄波數(shù)據(jù)通常保存在當?shù)毓ぷ髡緝鹊匿洸ㄔO備中，運行人員可在錄波設備上查看故障波形、拷貝錄波文件；3.控制保護設備接入監(jiān)控網(wǎng)，錄波設備接入錄波網(wǎng)，控制保護設備和錄波設備分別對裝置狀態(tài)信息和錄波數(shù)據(jù)進行規(guī)約轉換，并將轉換結果發(fā)送到對應的網(wǎng)絡。具有上述特征的控制保護系統(tǒng)存在以下三個主要弊端1.工業(yè)控制計算機的實時性和穩(wěn)定性欠佳，在控制保護系統(tǒng)中使用工業(yè)控制計算機很大程度上影響了串補整套裝置的性能。工控機采用非實時操作系統(tǒng)，串補現(xiàn)場經常出現(xiàn)工控機系統(tǒng)時間與控制保護系統(tǒng)時間偏差較大的情況；此外，工控機內部結構復雜，其中風扇和硬盤均為旋轉設備，壽命短，容易出現(xiàn)各種故障，一旦發(fā)生故障必然會導致監(jiān)控系統(tǒng)失效；2.控制保護設備不具備故障波形存儲功能，如果需要暫態(tài)錄波，必須另外配置錄波設備。目前，國外供貨商大多采用購置其它廠家的錄波設備加以集成的方式，這種方式會帶來錄波設備與控制保護系統(tǒng)的接口問題。此外，通用錄波設備錄波功能雖然強大，但不一定適用于固定串補、可控串補和故障電流限制器的特殊要求；3.監(jiān)控網(wǎng)和錄波網(wǎng)的規(guī)約轉換分別由兩個元件或設備完成，增加了系統(tǒng)集成和設備測試、檢修成本。

發(fā)明內容
為了克服上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種交流輸電裝置的控制保護系統(tǒng)， 提高了控制保護系統(tǒng)的實時性、可靠性和穩(wěn)定性，簡化了錄波設備和控制保護系統(tǒng)與外部網(wǎng)絡的連接，適用于固定串聯(lián)電容器補償裝置FSC、晶閘管控制串聯(lián)電容器補償裝置TCSC 和串聯(lián)諧振型故障電流限制器裝置FCL。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術方案一種靈活交流輸電裝置的控制保護系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括保護裝置，完成控制保護算法，用于自動控制間隙和旁路斷路器動作；測控裝置，用于獲取并計算電氣量信息，并手動遙控操作刀閘和旁路斷路器；操作執(zhí)行裝置，執(zhí)行來自保護裝置和測控裝置的控制命令， 使刀間和旁路斷路器動作；和激光送能裝置，為平臺測量裝置提供電源。所述保護裝置、測控裝置、人機接口、錄波回放終端、站控設備以及保護和錄波子站通過監(jiān)控網(wǎng)、錄波網(wǎng)、保護網(wǎng)共享所述控制保護裝置產生的事件信息、保護信息和錄波數(shù)據(jù)。所述人機接口和錄波/回放終端使用戶實時監(jiān)視串補運行狀態(tài)，排查設備故障。所述監(jiān)控網(wǎng)、錄波網(wǎng)和保護網(wǎng)可根據(jù)用戶需求進行選擇配置。所述保護裝置和測控裝置在硬件實現(xiàn)上采用“DSP+嵌入式微處理器”的模式。所述保護裝置包括液晶顯示屏及操作鍵盤1、開關量輸入單元、數(shù)據(jù)接收單元、保護計算單元、錄波/回放單元、開關量輸出單元和通信管理單元1。所述通信管理單元1與所述開關量輸入單元、數(shù)據(jù)接收單元、保護計算單元、錄波 /回放單元和開關量輸出單元通過事件信息網(wǎng)1互聯(lián)，查詢上述各單元信息，并將各單元的運行狀態(tài)、保護動作事件和保護告警事件發(fā)送到監(jiān)控網(wǎng)。所述事件信息網(wǎng)1為保護裝置內部開關量輸入單元、數(shù)據(jù)接收單元、保護計算單元、錄波/回放單元、開關量輸出單元和通信管理單元1之間的信息交換網(wǎng)。
人機接口、站控設備以及保護和錄波子站接入監(jiān)控網(wǎng)共享保護裝置產生的事件信肩、ο所述通信管理單元1與所述液晶顯示屏和操作鍵盤1連接，通過操作鍵盤的按鍵查閱事件信息、投退各個保護功能、設置保護參數(shù)和顯示設備運行狀態(tài)。所述通信管理單元1分別與所述錄波/回放單元和錄波網(wǎng)連接，接收錄波/回放單元記錄的波形數(shù)據(jù)，并發(fā)送到錄波網(wǎng)。所述通信管理單元1配有可插拔的CF卡，儲存錄波/回放單元記錄的波形數(shù)據(jù)。所述通信管理單元1接收所述錄波/回放終端下發(fā)的回放波形并轉發(fā)給所述錄波 /回放單元用于回放。所述保護裝置、錄波/回放終端以及保護和錄波子站接入錄波網(wǎng)共享波形數(shù)據(jù)。所述測控裝置包括液晶顯示屏及操作鍵盤2、開關量輸入單元、模擬量輸入單元、 開關量輸出單元和通信管理單元2。所述通信管理單元2與所述開關量輸入單元、模擬量輸入單元和開關量輸出單元通過事件信息網(wǎng)2互聯(lián)，查詢上述各單元的運行狀態(tài)和電氣量計算結果，并將計算結果發(fā)送到監(jiān)控網(wǎng)。所述計算結果包括線路電流和線路電壓的有效值、有功功率、無功功率和諧波含量。所述事件信息網(wǎng)2為測控裝置內部開關量輸入單元、模擬量輸入單元、開關量輸出單元和通信管理單元2之間的信息交換網(wǎng)。人機接口、站控設備以及保護和錄波子站接入監(jiān)控網(wǎng)共享測控裝置產生的事件信息和測量數(shù)據(jù)。光纖收發(fā)器實現(xiàn)間隔層和站控層之間的光纜連接。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果在于1.本申請能滿足控制保護系統(tǒng)對實時性、多任務性的需求，保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性；2.硬件結構兼顧了軟件設計的模塊化和可移植性，縮短了軟件開發(fā)時間；3.體積小、重量輕、成本低、可靠性高；4.結構緊湊，配置靈活；5.配置有液晶顯示屏和操作鍵盤，能取代當?shù)毓ぷ髡镜娜藱C交互計算機實現(xiàn)各種人機交互功能，這種方式既節(jié)省了成本，又提高了人機界面的穩(wěn)定性和可靠性；6.配置可移動的大容量存儲設備，如CF存儲卡等，用于保存故障錄波數(shù)據(jù)，不必額外配置錄波設備，用戶還可根據(jù)需求在當?shù)嘏渲没蛉∠洸ɑ胤沤K端；7.可用于固定串聯(lián)電容器補償裝置FSC、晶閘管控制串聯(lián)電容器補償裝置TCSC和串聯(lián)諧振型故障電流限制器裝置FCL等。


圖1是一種交流輸電裝置的控制保護系統(tǒng)實施例的原理圖；圖2是控制保護裝置和測控裝置的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。如圖1，一種靈活交流輸電裝置的控制保護系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括平臺測量裝置，用于獲取和傳輸現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)；保護裝置A和保護裝置B，互為冗余配置，完成控制保護算法，用于自動控制間隙和旁路斷路器動作；測控裝置，用于獲取并計算電氣量信息，并手動遙控操作刀閘和旁路斷路器；操作執(zhí)行裝置，執(zhí)行來自保護裝置和測控裝置的控制命令，使刀閘和旁路斷路器動作；和激光送能裝置，為所述平臺測量裝置提供電源。所述平臺測量裝置位于戶外高壓平臺，所述保護裝置、測控裝置、操作執(zhí)行裝置、 激光送能裝置位于室內。所述保護裝置、測控裝置、人機接口、錄波回放終端、站控設備以及保護和錄波子站通過監(jiān)控網(wǎng)、、錄波網(wǎng)、保護網(wǎng)共享所述控制保護裝置產生的事件信息、保護信息和錄波數(shù)據(jù)。所述人機接口和錄波/回放終端使用戶實時監(jiān)視串補運行狀態(tài)，排查設備故障。所述監(jiān)控網(wǎng)、錄波網(wǎng)和保護網(wǎng)可根據(jù)用戶需求進行選擇配置。所述保護裝置和測控裝置在硬件實現(xiàn)上采用“DSP+嵌入式微處理器”的模式。如圖2，所述保護裝置包括液晶顯示屏及操作鍵盤1、開關量輸入單元、數(shù)據(jù)接收單元、保護計算單元、錄波/回放單元、開關量輸出單元和通信管理單元1。所述通信管理單元1與所述開關量輸入單元、數(shù)據(jù)接收單元、保護計算單元、錄波 /回放單元和開關量輸出單元通過事件信息網(wǎng)1互聯(lián)，查詢上述各單元信息，并將各單元的運行狀態(tài)、保護動作事件和保護告警事件發(fā)送到監(jiān)控網(wǎng)。所述事件信息網(wǎng)1為保護裝置內部開關量輸入單元、數(shù)據(jù)接收單元、保護計算單元、錄波/回放單元、開關量輸出單元和通信管理單元1之間的信息交換網(wǎng)。人機接口、站控設備以及保護和錄波子站接入監(jiān)控網(wǎng)共享保護裝置產生的事件信肩、ο所述通信管理單元1與所述液晶顯示屏和操作鍵盤1連接，通過操作鍵盤的按鍵查閱事件信息、投退各個保護功能、設置保護參數(shù)和顯示設備運行狀態(tài)。所述通信管理單元1分別與所述錄波/回放單元和錄波網(wǎng)連接，接收錄波/回放單元記錄的波形數(shù)據(jù)，并發(fā)送到錄波網(wǎng)。所述通信管理單元1配有可插拔的CF卡(TF存儲卡或SD存儲卡)，儲存錄波/回放單元記錄的波形數(shù)據(jù)。所述通信管理單元1接收所述錄波/回放終端下發(fā)的回放波形并轉發(fā)給所述錄波 /回放單元用于回放。所述保護裝置、錄波/回放終端以及保護和錄波子站接入錄波網(wǎng)共享波形數(shù)據(jù)。所述測控裝置包括液晶顯示屏及操作鍵盤2、開關量輸入單元、模擬量輸入單元、 開關量輸出單元和通信管理單元2。所述通信管理單元2與所述開關量輸入單元、模擬量輸入單元和開關量輸出單元通過事件信息網(wǎng)2互聯(lián)，查詢上述各單元的運行狀態(tài)和電氣量計算結果，并將計算結果發(fā)送到監(jiān)控網(wǎng)。所述計算結果包括線路電流和線路電壓的有效值、有功功率、無功功率和諧波含量。所述事件信息網(wǎng)2為測控裝置內部開關量輸入單元、模擬量輸入單元、開關量輸出單元和通信管理單元2之間的信息交換網(wǎng)。人機接口、站控設備以及保護和錄波子站接入監(jiān)控網(wǎng)共享測控裝置產生的事件信息和測量數(shù)據(jù)。光纖收發(fā)器實現(xiàn)間隔層和站控層之間的光纜連接。通信管理單元1和通信管理單元2可采用帶有嵌入式DSP/BI0S的高速浮點芯片。 DSP/BI0S是一個簡易的實時多任務操作系統(tǒng)，在DSP/BI0S下開發(fā)軟件既能實現(xiàn)多任務調度，又能充分利用DSP芯片運算速度快、執(zhí)行效率高等優(yōu)點，還能使用操作系統(tǒng)自帶的實時分析工具和芯片支持庫提供的應用程序接口函數(shù)API。嵌入式微處理器帶有嵌入式實時操作系統(tǒng)，這種處理器非常適用于實現(xiàn)具有高確定性的實時任務，具有功能強大，外部硬件接口和驅動程序豐富，網(wǎng)絡通信功能成熟等諸多優(yōu)點。與“DSP/PLC+工業(yè)控制計算機”的模式相比，上述應用在實時性、可靠性和穩(wěn)定性上更加突出，既能滿足控制保護系統(tǒng)對實時性、 多任務性的需求，又有助于提高軟件設計的模塊化水平，減少軟件開發(fā)和維護的工作量。應當說明的是以上實施例僅用于說明本申請的技術方案而非對其進行限制。盡管上述實施例對本申請進行了詳細說明，所屬領域的普通技術人員應當理解依然可對申請的具體實施方式
進行修改或者同等替換，而未脫離本申請精神和范圍的任何修改或同等替換，均應涵蓋在本申請的權利要求范圍內。
權利要求
1.一種靈活交流輸電裝置的控制保護系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包括保護裝置，完成控制保護算法，用于自動控制間隙和旁路斷路器動作；測控裝置，用于獲取并計算電氣量信息，并手動遙控操作刀閘和旁路斷路器；操作執(zhí)行裝置，執(zhí)行來自保護裝置和測控裝置的控制命令，使刀閘和旁路斷路器動作；和激光送能裝置，為測量裝置提供電源。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種靈活交流輸電裝置的控制保護系統(tǒng)，其特征在于所述保護裝置、測控裝置、人機接口、錄波回放終端、站控設備以及保護和錄波子站通過監(jiān)控網(wǎng)、 錄波網(wǎng)、保護網(wǎng)共享所述保護裝置產生的事件信息、保護信息和錄波數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種靈活交流輸電裝置的控制保護系統(tǒng)，其特征在于所述人機接口和錄波/回放終端使用戶實時監(jiān)視串補運行狀態(tài)，排查設備故障。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的一種靈活交流輸電裝置的控制保護系統(tǒng)，其特征在于 所述保護裝置包括液晶顯示屏及操作鍵盤(1)、開關量輸入單元、數(shù)據(jù)接收單元、保護計算單元、錄波/回放單元、開關量輸出單元和通信管理單元(1)。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種靈活交流輸電裝置的控制保護系統(tǒng)，其特征在于所述通信管理單元(1)與所述開關量輸入單元、數(shù)據(jù)接收單元、保護計算單元、錄波/回放單元和開關量輸出單元通過事件信息網(wǎng)(1)互聯(lián)，查詢上述各單元信息，并將各單元的運行狀態(tài)、保護動作事件和保護告警事件發(fā)送到監(jiān)控網(wǎng)。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種靈活交流輸電裝置的控制保護系統(tǒng)，其特征在于所述事件信息網(wǎng)(1)為保護裝置內部開關量輸入單元、數(shù)據(jù)接收單元、保護計算單元、錄波/回放單元、開關量輸出單元和通信管理單元(1)之間的信息交換網(wǎng)。
7.根據(jù)權利要求5所述的一種靈活交流輸電裝置的控制保護系統(tǒng)，其特征在于所述通信管理單元(1)與所述液晶顯示屏和操作鍵盤(1)連接，通過操作鍵盤的按鍵查閱事件信息、投退各個保護功能、設置保護參數(shù)和顯示設備運行狀態(tài)。
8.根據(jù)權利要求7所述的一種靈活交流輸電裝置的控制保護系統(tǒng)，其特征在于所述通信管理單元(1)分別與所述錄波/回放單元和錄波網(wǎng)連接，接收錄波/回放單元記錄的波形數(shù)據(jù)，并發(fā)送到錄波網(wǎng)。
9.根據(jù)權利要求8所述的一種靈活交流輸電裝置的控制保護系統(tǒng)，其特征在于所述通信管理單元(1)配有可插拔CF卡，儲存錄波/回放單元記錄的波形數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)權利要求9所述的一種靈活交流輸電裝置的控制保護系統(tǒng)，其特征在于所述通信管理單元(1)接收所述錄波/回放終端下發(fā)的回放波形并轉發(fā)給所述錄波/回放單元用于回放。
11.根據(jù)權利要求1所述的一種靈活交流輸電裝置的控制保護系統(tǒng)，其特征在于所述保護裝置、錄波/回放終端以及保護和錄波子站接入錄波網(wǎng)共享波形數(shù)據(jù)。
12.根據(jù)權利要求1或2所述的一種靈活交流輸電裝置的控制保護系統(tǒng)，其特征在于 所述測控裝置包括液晶顯示屏及操作鍵盤O)、開關量輸入單元、模擬量輸入單元、開關量輸出單元和通信管理單元O)。
13.根據(jù)權利要求12所述的一種靈活交流輸電裝置的控制保護系統(tǒng)，其特征在于所述通信管理單元( 與所述開關量輸入單元、模擬量輸入單元和開關量輸出單元通過事件信息網(wǎng)(2)互聯(lián)，查詢上述各單元的運行狀態(tài)和電氣量計算結果，并將計算結果發(fā)送到監(jiān)控網(wǎng)。
14.根據(jù)權利要求13所述的一種靈活交流輸電裝置的控制保護系統(tǒng)，其特征在于所述計算結果包括線路電流和線路電壓的有效值、有功功率、無功功率和諧波含量。
15.根據(jù)權利要求13所述的一種靈活交流輸電裝置的控制保護系統(tǒng)，其特征在于所述事件信息網(wǎng)( 為測控裝置內部開關量輸入單元、模擬量輸入單元、開關量輸出單元和通信管理單元2之間的信息交換網(wǎng)。
16.根據(jù)權利要求2所述的一種靈活交流輸電裝置的控制保護系統(tǒng)，其特征在于所述人機接口、站控設備以及保護和錄波子站接入所述監(jiān)控網(wǎng)共享測控裝置產生的事件信息和測量數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種靈活交流輸電裝置的控制保護系統(tǒng)，屬于電力系統(tǒng)交流輸電領域。系統(tǒng)包括保護裝置，完成控制保護算法，用于自動控制間隙和旁路斷路器動作；測控裝置，用于獲取并計算電氣量信息，并手動遙控操作刀閘和旁路斷路器；操作執(zhí)行裝置，執(zhí)行控制命令，使刀閘和旁路斷路器動作；和激光送能裝置，為平臺測量裝置提供電源。本發(fā)明體積小、重量輕、成本低、可靠性高；結構緊湊，配置靈活；配置可移動的大容量存儲設備，如CF存儲卡等，用于保存故障錄波數(shù)據(jù)，不必額外配置錄波設備，用戶還可根據(jù)需求在當?shù)嘏渲没蛉∠洸ɑ胤沤K端；可用于固定串聯(lián)電容器補償裝置FSC、晶閘管控制串聯(lián)電容器補償裝置TCSC和串聯(lián)諧振型故障電流限制器裝置FCL等。
文檔編號H02J13/00GK102522825SQ201110443498
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月27日 優(yōu)先權日2011年12月27日
發(fā)明者劉慧文, 戴朝波, 李甲飛, 李芳靈, 王偉, 王海龍, 肖逾男 申請人:中國電力科學研究院, 中電普瑞科技有限公司