一种用于传统站和智能站一体化的继电保护装置及方法

摘要

本发明公开了一种用于传统站和智能站一体化的继电保护装置，包括CPU、传统模拟量采集单元、数字化模拟量采集单元、开入单元、开出单元、人机接口插件，所述CPU包括双MCU，所述传统模拟量采集单元包括依次联接的常规互感器、双路低通滤波回路、双路A/D采样回路，所述数字化模拟量采集单元包括依次连接的电子式互感器、数据合并单元，所述开入单元包括依次连接的开入模块、光隔、接口模块，所述开出单元包括依次连接的出口继电器、光隔、接口模块，所述人机接口插件包括人机对话MCU。本发明还提出一种用于传统站和智能站一体化的继电保护方法，具有结构简单、使用方便、可靠性高，运行稳定、动作可靠、安装调试快捷、适用范围广的特点。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于传统站和智能站一体化的继电保护装置及方法，属于电力系统继电保护技术领域。

背景技术

随着智能电网规模的迅速扩大，新建、扩建、改造项目等大幅度地增加，传统变电站与智能变电站在很长的一段时期内会大量共存，而且智能变电站的形态多样性要求继电保护装置也以多种形态存在，如传统采样GOOSE跳闸、数字化采样传统跳闸、数字化采样GOOSE跳闸这三种应用方式，目前国内几大继电保护制造厂商均是按照不同的应用场合提供不同硬件类型、不同版本软件的继电保护装置，每种继电保护装置的整体架构也不一样，势必会造成型号繁多，更换麻烦，且不便于继电保护专业的管理，而基于传统变电站和智能变电站一体化的继电保护的应用技术将会解决上述困境，而且安装调试快捷，适用范围广。

发明内容

本发明的目的在于，解决现有技术存在的缺陷，提出一种用于传统站和智能站一体化的继电保护装置及方法，克服现有继电保护装置需要根据现场传统站或智能站的应用场合来区分装置型号和硬件结构的技术问题。

本发明采用如下技术方案：一种用于传统站和智能站一体化的继电保护装置，其特征在于，包括CPU、传统模拟量采集单元、数字化模拟量采集单元、开入单元、开出单元、人机接口插件，所述CPU包括双MCU，所述传统模拟量采集单元包括依次联接的常规互感器、双路低通滤波回路、双路A/D采样回路，所述数字化模拟量采集单元包括依次连接的电子式互感器、数据合并单元，所述开入单元包括依次连接的开入模块、光隔、接口模块，所述开出单元包括依次连接的出口继电器、光隔、接口模块，所述人机接口插件包括人机对话MCU，所述人机对话MCU通过HDLC总线与所述双MCU相连接，用以实现驱动显示界面、程序管理、配置管理、线路保护模块数据采集、跨间隔保护模块数据采集、过程层模块数据采集，以及提供站控层IEC61850MMS接口、对时接口、与监控系统通信的接口、打印接口；所述A/D采样回路、所述数据合并单元通过HSB总线与所述双MCU相连接，所述开入单元的接口模块、所述开出单元的接口模块通过SPI总线与所述双MCU相连接。

优选地，所述双MCU包括主MCU、从MCU，所述主MCU用来进行故障中断处理、保护逻辑判断、驱动跳合闸出口，所述从MCU用来进行启动算法，所述主MCU与所述从MCU之间还设置有智能操作箱。

本发明还提出一种用于传统站和智能站一体化的继电保护方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤SS1所述双MCU根据获取过程层配置文件的方式来判断继电保护装置选择传统站采样模式或者智能站采样模式，若判定为传统站采样模式，则转入步骤SS2，否则判定为智能站采样模式，转入步骤SS3；

步骤SS2传统站没有过程层配置文件，继电保护装置通过采用常规互感器把采集到的电压和电流信号通过低通滤波回路和A/D采样回路通过HSB总线传送给双MCU，转入步骤SS4；

步骤SS3继电保护装置获取到过程层配置文件，继电保护装置通过电子式互感器和合并采集单元通过HSB总线传递给双MCU；当采用SV接入方式时，当某一路数据品质异常时，继电保护装置的双MCU发出告警、合理保留数据以及退出保护功能指令，若双路A/D采样回路的数据之一异常时，继电保护装置的MCU发出退出保护功能的指令，防止继电保护装置误动作，转入步骤SS4；

步骤SS4所述双MCU通过解析过程层配置文件来判断是否通过GOOSE跳闸或采用电缆跳闸的方式；当采用GOOSE报文方式时，双MCU通过HSB总线与数字化模拟量采集单元交互信息，双MCU通过数字化模拟量采集单元接收智能操作箱发送的位置信息并将跳合闸命令通过GOOSE信号发送给智能操作箱；当采用电缆跳闸方式时，双MCU通过SPI总线将跳合闸命令发送给接口模块，接口模块通过光隔来驱动出口继电器动作。

相关术语解释：

MMI是指Man Machine Interface即人机界面，MMI是进行移动通信的人与提供移动通信服务的手机之间交往的界面。

本发明所达到的有益效果：(1)本发明能够适用多样化的应用场景，能满足不同用户的多元化需求，既可以完全替代常规变电站原来的保护装置，也能适用于新建的智能变电站，既能支持局部数字化设备模式、完全数字化设备模式，也支持数字化改造站；(2)本发明灵活可配置，具有通用、易于扩展能适用于传统站和智能站，且可用于智能站不同的应用形态，安装调试快捷，适用范围广，具有良好的应用前景；本发明采用双MCU架构能保证单MCU的A/D异常后保护装置不误动作，提高继电保护装置的可靠性；(4)本发明能适用于110kV及以上电压等级传统站和智能站，包含传统变电站智能化改造、传统互感器+MU就地数字化智能站改造、新建传统互感器接入智能站、采用电子式互感器的新建智能变电站、采用电子式互感器的传统变电站智能化改造、采用电子互感器的智能变电站改造等运行工况。

附图说明

图1是本发明的一种用于传统站和智能站一体化的继电保护装置的整体硬件结构连接示意图。

图2是本发明的内部总线连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

图1是本发明的一种用于传统站和智能站一体化的继电保护装置的整体硬件结构连接示意图。本发明提出一种用于传统站和智能站一体化的继电保护装置，包括CPU、传统模拟量采集单元、数字化模拟量采集单元、开入单元、开出单元、人机接口插件，所述CPU包括双MCU，所述传统模拟量采集单元包括依次联接的常规互感器、双路低通滤波回路、双路A/D采样回路，所述数字化模拟量采集单元包括依次连接的电子式互感器、数据合并单元，所述开入单元包括依次连接的开入模块、光隔、接口模块，所述开出单元包括依次连接的出口继电器、光隔、接口模块，所述人机接口插件包括人机对话MCU，所述人机对话MCU通过HDLC总线与所述双MCU相连接，用以实现驱动显示界面、程序管理、配置管理、线路保护模块数据采集、跨间隔保护模块数据采集、过程层模块数据采集，以及提供站控层IEC61850MMS接口、对时接口、与监控系统通信的接口、打印接口；所述A/D采样回路、所述数据合并单元通过HSB总线与所述双MCU相连接，所述开入单元的接口模块、所述开出单元的接口模块通过SPI总线与所述双MCU相连接。所述双MCU包括主MCU、从MCU，所述主MCU用来进行故障中断处理、保护逻辑判断、驱动跳合闸出口，所述从MCU用来进行启动算法，所述主MCU与所述从MCU之间还设置有智能操作箱。

图2是本发明的内部总线连接示意图。本发明还提出一种用于传统站和智能站一体化的继电保护方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤SS1所述双MCU根据获取过程层配置文件的方式来判断继电保护装置选择传统站采样模式或者智能站采样模式，若判定为传统站采样模式，则转入步骤SS2，否则判定为智能站采样模式，转入步骤SS3；

步骤SS2传统站没有过程层配置文件，继电保护装置通过采用常规互感器把采集到的电压和电流信号通过低通滤波回路和A/D采样回路通过HSB总线传送给双MCU，转入步骤SS4；

步骤SS3继电保护装置获取到过程层配置文件，继电保护装置通过电子式互感器和合并采集单元通过HSB总线传递给双MCU；当采用SV接入方式时，当某一路数据品质异常时，继电保护装置的双MCU发出告警、合理保留数据以及退出保护功能指令，若双路A/D采样回路的数据之一异常时，继电保护装置的MCU发出退出保护功能的指令，防止继电保护装置误动作，转入步骤SS4；

步骤SS4所述双MCU通过解析过程层配置文件来判断是否通过GOOSE跳闸或采用电缆跳闸的方式；当采用GOOSE报文方式时，双MCU通过HSB总线与数字化模拟量采集单元交互信息，双MCU通过数字化模拟量采集单元接收智能操作箱发送的位置信息并将跳合闸命令通过GOOSE信号发送给智能操作箱；当采用电缆跳闸方式时，双MCU通过SPI总线将跳合闸命令发送给接口模块，接口模块通过光隔来驱动出口继电器的负电源动作。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。