一种智能变电站集中式继电保护系统及保护方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及变电站领域，特别涉及一种智能变电站集中式继电保护系统及保护方法。
【背景技术】
[0002]随着智能变电站的推广建设，智能变电站呈现出设备建模标准化、二次系统网络化和一次设备智能化等特征。智能变电站技术的发展在改变变电站组织形态的同时，也给变电站继电保护带来信息获取方式、信息交互方法和保护控制原理的改变，在智能变电站技术背景下继电保护涌现出面向网络化、平台化和智能化的新原理和新方法。
[0003]目前变电站继电保护处于变电站三层架构中的过程层中，接收来自间隔层合并单元的一次电气量采样值SV报文判定网络状况，并通过过程层网络向智能终端发送变电站通用事件GOOSE报文。这种继电保护与控制终端多对多的保护组织形态，虽然一定程度上保证了保护的专用性和可靠性，但另一方面这种继电保护方式没有最大程度有效利用网络信息共享，设备间的单一化控制方法带来设备资源浪费和控制方式粗糙等问题。
[0004]目前，变电站继电保护处于变电站三层架构中的过程层，是一种多台继电保护与多台智能终端一一对应的保护组织形态。以线路保护为例，当线路出现故障时，对应的继电保护接收来自间隔层合并单元的一次电气量采样值SV报文判定网络状况，并通过过程层网络向智能终端发送变电站通用事件GOOSE报文，线路断路器出现失灵或故障导致线路故障无法切除的情况下，则由相邻线路后备保护切除故障。
[0005]目前多对多的常规变电站继电保护方法主要存在以下缺陷:1、未有效利用二次系统全站信息:多对多的常规继电保护未有效利用智能变电站信息流网络化交换带来的全站信息共享，故障的判定仅依赖于单个或局部的采样值信息，不能从宏观角度基于整个变电站状态判定网络状态；2、保护控制手段单一:多对多的常规变电站继电保护通常使用单台继电保护对电网状况进行判定，一旦继电保护出现故障则很容易出现保护误动、拒动等情况；3、后备保护动作缓慢:常规后备保护采用阶梯状的时限整定方法，为保证馈线保护的选择性，后备保护通常设置0.7-1.0s的动作时限，动作时限的存在从原理上限制了保护速动性和可靠性，造成一定时间内的持续故障隐患。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述未有效利用二次系统全站信息、保护控制手段单一、后备保护动作缓慢的缺陷，提供一种能有效利用二次系统全站信息、保护控制手段灵活、后备保护动作迅速的智能变电站集中式继电保护系统及保护方法。
[0007]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种智能变电站集中式继电保护系统，包括集中式继电保护管理平台、就地保护装置、远动设备、监控设备和故障录波设备，所述集中式继电保护管理平台、就地保护装置、监控设备和故障录波设备之间通过双网双套的MMS、GOOSE和SV共网进行通信，所述监控设备用于网络状态检测与控制，所述远动设备与所述监控设备连接、用于与其他智能变电站通信，所述集中式继电保护管理平台用于承担变电站母线故障分析与保护控制功能，同时承载线路故障后备保护、线路保护、失灵保护以及变电站继电保护平台管理功能，所述就地保护装置用于承载线路快速保护以及母线保护跳闸功能，所述故障录波设备用于网络故障报文分析记录。
[0008]在本发明所述的智能变电站集中式继电保护系统中，所述就地保护装置包括计量单元、合并单元、智能接口、状态监测单元、电子式互感器和智能一次设备，所述计量单元、合并单元、智能接口和状态监测单元均通过所述双网双套的丽S、GOOSE和SV共网进行通信，所述电子式互感器与所述合并单元连接，所述智能一次设备与所述智能接口连接。
[0009]在本发明所述的智能变电站集中式继电保护系统中，所述集中式继电保护管理平台包括报文接收模块、报文解析模块、冗余报文纠错模块、报文封装模块、冗余报文配置模块、报文发送模块和保护功能区，所述报文接收模块接收所述就地保护装置上传的报文信息，所述报文解析模块与所述报文接收模块连接、用于对所述报文信息进行解析，所述冗余报文纠错模块与所述报文解析模块连接、用于根据冗余信息协议对冗余报文进行正确性判定并对错误报文进行处理和纠错，所述保护功能区与所述冗余报文纠错模块连接、用于进行故障判定并将形成的GOOSE报文数据内容发送到所述报文封装模块，所述报文封装模块对所述GOOSE报文数据内容按照IEC 61850标准封装成标准报文格式，所述冗余报文配置模块与所述报文封装模块连接、用于根据冗余信息协议配置冗余报文，所述报文发送模块与所述冗余报文配置模块连接、用于将GOOSE报文发送到所述就地保护装置。
[0010]在本发明所述的智能变电站集中式继电保护系统中，所述保护功能区包括数据分析模块、保护控制动作出口模块、馈线故障分析模块、母线故障分析模块和后备保护模块，数据分析模块、保护控制动作出口模块、馈线故障分析模块、母线故障分析模块和后备保护模块均通过内部数据总线进行通信，所述数据分析模块用于对接收到的网络报文所携带的数据信息进行分析处理，将分析得到的数据内容分别发送到所述馈线故障分析模块、母线故障分析模块和后备保护模块处理；所述馈线故障分析模块用于装载馈线故障的判定程序和算法，对所得数据进行是否存在馈线故障的判定，并将故障判定结果发送至所述保护控制动作出口模块；所述母线故障分析模块用于装载母线故障的判定程序和算法，对所得数据进行是否存在母线故障的判定，并将故障判定结果发送至所述保护控制动作出口模块，所述后备保护模块用于装载后备故障的判定程序和算法，对所得数据进行是否存在后备故障的判定，并将故障判定结果发送至所述保护控制动作出口模块，所述保护控制动作出口模块接收所述馈线故障分析模块、母线故障分析模块和后备保护模块的故障判定结果，同时根据一次系统实际开关位置和运行状态分析保护控制动作方式，将动作命令发送给所述报文封装模块。
[0011]在本发明所述的智能变电站集中式继电保护系统中，所述集中式继电保护管理平台还包括保护管理区，所述保护管理区分别与所述冗余报文纠错模块、保护功能区和报文封装模块连接，所述保护管理区包括管理功能出口模块、保护定值管理模块、人机交互模块、开关状态管理模块和就地信息召唤模块，所述管理功能出口模块、保护定值管理模块、人机交互模块、开关状态管理模块和就地信息召唤模块之间均通过所述内部数据总线进行通信，所述人机交互模块用于建立人机交互功能，所述就地信息召唤模块用于接收信息召唤命令，所述开关状态管理模块用于根据就地信息召唤内容实时更新一次系统开关状态，其数据内容通过所述人机交互模块进行图形和状态展示；所述保护定值管理模块用于管理就地保护故障整定值，所述管理功能出口模块用于分析保护控制动作方式，将就地设备信息管理命令发送给所述报文封装模块。
[0012]在本发明所述的智能变电站集中式继电保护系统中，所述集中式继电保护管理平台设有节点模型和通信模型，在所述节点模型中，集中保护通信过程采用OSI七层协议，会话层和传输层设置为空，在所述通信模型中，集中保护中整定功能采用客户端/服务器模型，通信报文使用MMS报文，集中保护中保护功能采用发布者/订阅者模型。
[0013]在本发明所述的智能变电站集中式继电保护系统中，还包括GPS模块和打印机，所述GPS模块和打印机均通过所述双网双套的丽S、GOOSE和SV共网进行通信。
[0014]本发