應用于智能化變電站數字化母差保護系統及時鐘同步方法技術方案

本發明專利技術公開了一種應用于智能化變電站的數字化母差保護系統，包括：用于將采集的保護母線的數據進行邏輯計算，并實現母線超負載保護功能的母差保護主機；用于模擬量數據的采集，通過光纖傳至母差保護主機裝置的母差保護子機；用于將接收到一次設備的模擬量通過自身轉化為數字量進行發送至母差保護主機的合并單元；用于接收母差保護主機的保護命令，并將接收到的命令自身完成斷路器的跳閘功能的智能終端；所述母差保護主機分別通過光纖與母差保護子機、智能終端和合并單元連接。本發明專利技術方便配置和擴展，大容量數據交互及低功耗，整機各CPU板同步精度高，全面支持插值同步與多種時鐘同步，電網運行可靠性高，工作效率高，投資小。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及智能化變電站改造
，特別涉及應用于智能化變電站改造工程中的數字化母差保護系統及時鐘同步方法。
技術介紹
隨著智能化變電站建設的進一步推廣以及數字化保護的廣泛應用，數字化保護在智能化變電站建設以及改造中的工程應用是智能變電站建設重點之一。數字化母線保護以其保護范圍及應用條件的重要性與特殊性，在智能化變電站的工程應用中占有極其重要的地位。由于智能化變電站采用光纖傳輸數字信息，大大減少了變電站內電纜接線工作，縮短安裝、調試周期，并可實現繼電保護裝置及二次回路在線監測，為開展繼電保護狀態檢修提供可靠技術保障。330kV延安變是由原常規變電站改造為智能化變電站，依照停電檢修計劃的安排，此次智能化改造共分為六個階段完成，對于母差保護的改造，若將停電改造的設備接入新的智能化設備，未進行改造的設備無法接入新的智能化設備，母線保護將無法繼續運行。同時，數字化母差保護在智能化變電站改造過程中還將面臨以下問題1、數字化母差的大容量數據接入問題；2、數字化母差的功耗及溫升問題；3、數字化母差的采樣同步問題；4、母差保護智能化改造過程優化及測試驗證問題；5、母差保護智能化改造配置文件管理問題。
技術實現思路
針對330kV延安變智能化改造的具體情況，本專利技術提出了一種應用于智能化變電站的母差保護系統，采用主機+子機共用的方式進行智能化改造，確保改造期間母線不失去保護運行。本專利技術的目的是通過下述技術方案來實現的。應用于智能化變電站的數字化母差保護系統，該系統包括母差保護主機，用于將母差保護子機采集的保護母線的模擬量或數字量數據進行邏輯計算，并實現母線超負載保護功能；母差保護子機，用于模擬量數據的采集，通過光纖傳至母差保護主機裝置；合并單元，用于將接收到一次設備的模擬量通過自身轉化為數字量進行發送至母差保護主機；智能終端，用于接收母差保護主機的保護命令，并將接收到的命令自身完成斷路器的跳閘功能；所述母差保護主機分別通過光纖與母差保護子機、智能終端和合并單元連接。進一步地，本專利技術系統中所述母差保護子機采取BP-2C-D母差保護子機。所述智能終端采取NSR351D智能終端。所述合并單元采取NS3261合并單元。所述母差保護主機接入2-32路智能終端、合并單元和母差保護子機。相應地，本專利技術還給出了數字化母差保護系統的時鐘同步方法，方法包括母差保護主機、母差保護子機、合并單元和智能終端中的一個或多個裝置分別與間隔層網絡交換機對時，各間隔層網絡交換機分別與站控層網絡交換機對時，同時站控層網絡交換機與主時鐘源對時，完成系統對時，從而實現整個系統IEEE1588對時。進一步地，本專利技術所述方法中所述時鐘源包括與GPS天線和BD天線相連的主時鐘源和與GPS天線和BD天線相連的相連的備用時鐘源，主時鐘源和備用時鐘源分別通過光纖B碼與IEEE1588擴展時鐘對時，IEEE1588擴展時鐘分別與站層網絡交換機網絡交換機對時。所述主時鐘源與備用時鐘源的報文交互過程為I)主時鐘源向所有相連的備用時鐘源發送Sync報文，同時產生一個基于主時鐘的本地時鐘的時間戳Tmi，該時間為主時鐘發送Sync報文的時間；2)備用時鐘接收到Sync報文并產生一個基于備用時鐘的本地時鐘的時間戳TS1，該時間為備用時鐘接收Sync報文的時間；3)主時鐘把上一個Sync報文的發送時間Tmi加入到Follow_Up報文中并發送給備用時鐘；從時鐘開始發送一個Delay_Req報文給主時鐘，同時產生一個基于備用時鐘的本地時鐘的時間戳Ts2，該時間為備用時鐘發送DeIay_Req報文的時間；4)主時鐘接收到Delay_Req報文,產生一個基于主時鐘的本地時鐘的時間戳TM2，該時間為主時鐘接收到Delay_Req報文的時間；5)主時鐘把Tm2時間放入到Delay_Resp報文中并發送給備用時鐘，完成一個完整的報文交互。本專利技術和現有技術相比，具有如下優點I).本專利技術適用于IOOOkV及以下電壓等級，包括單母線、單母分段、雙母線、雙母單分段、雙母雙分段(一套裝置內實現)以及3/2接線在內的各種主接線方式，主接線更改可通過配置完成。最大支持主接線規模為32個支路(線路、元件和聯絡開關)；2).統一的硬件和軟件平臺，實現了硬件的標準化、模塊化，軟件的組態化，方便配置和擴展；3).基于千兆LVDS總線架構和專用傳輸協議處理技術，實現數據分類處理，實現母線保護裝置的大容量數據交互及低功耗設計；4) . LVDS校時總線，通過校時主板的校時，整機各CPU板同步精度可達到O.1us ；5).全面支持插值同步與多種時鐘同步方式(秒脈沖、B碼、IEEE 1588)。6).改造過程不影響全站的保護運行方式及負荷分配，且適用于各種主接線方式；7).減少了改造期間設備的停電時間，被改造的設備僅需停電一次，母差保護退出時間較短，電網運行可靠性高；8).降低施工難度，提高工作效率；投資較小，僅需增加子機屏柜。本專利技術在國網系統內330kV電壓等級的智能化變電站改造工程中首次成功應用，現場改造期間成功制定科學、合理的停電改造技術方案，為常規變電站的智能化變電站改造工程提出了一種安全、可靠的思路和方案。附圖說明圖1是本專利技術系統接線示意圖。圖2是本專利技術IEEE 1588時鐘同步方案示意圖。圖3是本專利技術主時鐘與從時鐘的報文交互過程圖。具體實施例方式下面通過實施例及附圖對本專利技術做進一步詳細說明。如圖1所示，本專利技術應用于智能化變電站的數字化母差保護系統，該系統包括母差保護主機，用于將保護母線的模擬量或數字量采集的數據進行邏輯計算，并實現母線超負載保護功能；母差保護子機，用于模擬量數據的采集，將CT、PT的電流、電壓采集后，通過光纖傳至母差保護主機裝置；智能終端，用于接收母差保護主機裝置保護的命令，并將接收到的命令自身完成斷路器的跳閘功能；合并單元，用于接收電流、電壓量，將接收到的模擬量通過自身轉化為數字量進行發送至各保護裝置；上述母差保護主機分別通過光纖與母差保護子機、智能終端和合并單元連接。母差保護主機可接入2-32路由智能終端、合并單元和母差保護子機采集的模擬量或數字量。本系統中，母差保護子機采取BP-2C-D母差保護子機。母差保護子機通過交流采集板采集多間隔交流采樣數據，交流采樣進行AD轉換后發送給SV通訊接口板進行處理，SV通訊接口板對接收的交流采樣數據進行合并同步，并根據MU配置文件將母差保護主機需要的交流采樣數據打包后發送給母差保護主機，并通過指定的光纖接口及光纖連線將交流采樣值以IEC61850-9-2規約報文發送給母差保護主機。本專利技術母差保護子機作為數字化母差保護改造過程中的重要組成部分，主要完成多間隔的數據采集處理以及與母差保護主機的信息交互。其硬件構成包括交流采樣板、開入板、開出板、SV通訊接口板、GOOSE接口板、電源板。采用多核CPU，內部采用1000M高速LVDS總線。合理劃分板件功能，把計算量合理地分配到各板件，充分利用分布式計算的優勢，實現高性能。單臺母差保護子機可實現多達12路間隔的交流采樣以及開入開出功能。支持IEEE1588同步對時功能，在不依賴于外部時鐘條件下，與母差保護主機配合完成交流采樣的同步與裝置對時功能。其功能如下1、完成多間隔交流采樣及同步，通過直連光纖將交流采樣本文檔來自技高網...

【技術保護點】
應用于智能化變電站的數字化母差保護系統，其特征在于，該系統包括：母差保護主機，用于將母差保護子機采集的保護母線的模擬量或數字量數據進行邏輯計算，并實現母線超負載保護功能；母差保護子機，用于模擬量數據的采集，通過光纖傳至母差保護主機裝置；合并單元，用于將接收到一次設備的模擬量通過自身轉化為數字量進行發送至母差保護主機；智能終端，用于接收母差保護主機的保護命令，并將接收到的命令自身完成斷路器的跳閘功能；所述母差保護主機分別通過光纖與母差保護子機、智能終端和合并單元連接。

【技術特征摘要】
1.應用于智能化變電站的數字化母差保護系統，其特征在于，該系統包括 母差保護主機，用于將母差保護子機采集的保護母線的模擬量或數字量數據進行邏輯計算，并實現母線超負載保護功能； 母差保護子機，用于模擬量數據的采集，通過光纖傳至母差保護主機裝置； 合并單元，用于將接收到一次設備的模擬量通過自身轉化為數字量進行發送至母差保護主機； 智能終端，用于接收母差保護主機的保護命令，并將接收到的命令自身完成斷路器的跳閘功能; 所述母差保護主機分別通過光纖與母差保護子機、智能終端和合并單元連接。2.根據權利要求1所述的應用于智能化變電站的數字化母差保護系統，其特征在于，所述母差保護子機采取BP-2C-D母差保護子機。3.根據權利要求1所述的應用于智能化變電站的數字化母差保護系統，其特征在于，所述智能終端采取NSR351D智能終端。4.根據權利要求1所述的應用于智能化變電站的數字化母差保護系統，其特征在于，所述合并單元采取NS3261合并單元。5.根據權利要求1所述的應用于智能化變電站的數字化母差保護系統，其特征在于，所述母差保護主機接入2-32路智能終端、合并單元和母差保護子機。6.基于權利要求1所述的數字化母差保護系統的時鐘同步方法，其特征在于，包括以下步驟 母差保護主機、母差保護子機、合并單元和智能終端中的一個或多個裝置分別與間隔層網絡交換機對時，各間隔層網絡交換機分別與站控層網絡交換機對時，同時站控層網絡交換...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉偉，湯安，劉英英，陳銳，曹偉，宜鑫，許永鋒，龐建嶺，
申請(專利權)人：延安供電局，國家電網公司，
類型：發明
國別省市：