集中式母线保护扩展接入能力的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统继电保护领域的母线保护技术，尤其涉及集中式母线保护扩展接入能力的方法和装置。
【背景技术】
[0002]微机母线保护是目前应用最为广泛的母线保护，当前微机母线保护主要分为两种，一种是集中式母线保护，另外一种是分布式母线保护。
[0003]如图1所示，集中式母线保护由一台装置实现所有的保护功能，优点是功能高度集中，无需关注采样同步问题，可靠性容易保证，缺点是接入能力固定不变，当母线上连接间隔的数量增加时，现有集中式母线保护难以实现模量通道以及开入开出信号扩展的弊端就显现出来。
[0004]分布式母线保护由多台装置共同实现，按照实现方案分为两种:有主机的分布式母线保护和无主机的分布式母线保护。有主机的分布式母线保护通常由I个主机和若干从机组成，如图2所示，从机负责单间隔模拟量、开关量的采集，将采集到的数据发送给主机，主机汇集所有从机的采集数据，进行逻辑计算，并将跳闸信号发送给各从机，由从机实现保护跳闸。无主机的分布式方案不设主机，如图3所示所有间隔单元的软、硬件均相同，各间隔单元通过环形通讯网连接在一起，通过环形通讯网将本间隔单元采集信息发送给所有其他间隔单元，接收其他间隔单元发来的采集信息，每个间隔单元独立进行保护逻辑计算。分布式母线保护在接入能力方面较集中式母线保护有一定的优势，但分布式母线保护使得模拟量被分散采集，采样的同步性是需要解决的关键问题，另外由于装置数量等同于母线连接元件数量，对于规模较大即连接间隔数很多的母线使得投资成本大大增加，通讯环节也变得复杂，将大大降低母线保护运行的整体可靠性。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是解决母线主接线规模超出集中式母线保护的接入能力，采用分布式母线保护增加设备投资成本且整体可靠性差的问题，提供一种灵活可靠的集中式母线保护扩展接入能力的方法和装置。
[0006]本发明的技术方案:集中式母线保护扩展接入能力的方法，其特征是包括以下步骤:
[0007]母线保护主机与模拟量扩展装置连接，实现模拟量通道的扩展；
[0008]母线保护主机与开关量扩展装置连接，实现开关量信号的扩展。
[0009]进一步的，母线保护主机和模拟量扩展装置分别进行模拟量采样，使用不依赖外部同步源的同步采样方法实现高可靠采样同步；
[0010]模拟量扩展装置将同步后的采样数据发送给母线保护主机，母线保护主机使用收到的同步采样数据以及自身采样模拟量数据进行保护逻辑计算；
[0011]母线保护主机和开关量扩展装置均通过数据总线实现开关量信号的输入和输出。
[0012]为实现上述技术目的，本发明采取的另一种技术方案为:集中式母线保护扩展接入能力的装置，其特征是:由母线保护主机、模拟量扩展装置和开关量扩展装置组成?’母线保护主机和模拟量扩展装置均具备光纤通讯模块；母线保护主机和模拟量扩展装置通过光纤通讯功能模块连接后实现母线保护主机的数据下发和模拟量扩展装置的数据上送；
[0013]母线保护主机和开关量扩展装置均通过CAN总线实现开入信号采集和开出信号输出；母线保护主机和开关量扩展装置均配置CAN总线扩展模块；母线保护主机和开关量扩展装置通过CAN总线扩展模块实现母线保护主机和开关量扩展装置的CAN总线互联；模拟量扩展装置中配有模拟量同步采样模块，用于实现与母线保护主机的同步采样；
[0014]开关量扩展装置由开关量控制模块、CAN总线和CAN总线扩展模块组成，开关量控制模块用于开入接点采集并通过CAN总线扩展模块发送给母线保护主机；母线保护主机汇总所有的开关量信息，运行保护逻辑计算；母线保护主机通过CAN总线扩展模块把开出信号发送给开关量扩展装置，由开关量控制模块把开出信息分配到出口接点，与母线保护主机已有出口接点共同完成信号的输出。
[0015]进一步的，光纤通讯功能模块具有多个通讯接口，用于与多台模拟量扩展装置连接。母线保护主机具有与多台模拟量扩展装置连接的能力。
[0016]进一步的，所述开关量扩展装置至少为一台。
[0017]进一步的，所述开关量扩展装置至少为两台；其中一台开关量扩展装置与母线保护主机连接；其余开关量扩展装置为级联开关量扩展装置；所述级联开关量扩展装置通过CAN总线扩展模块依次级联，其中前端的一台级联开关量扩展装置通过CAN总线扩展模块与开关量扩展装置连接。
[0018]图4为本发明所述母线保护系统接线示意图，母线保护主机通过连接模拟量扩展装置和开关量扩展装置实现扩大接入能力的目的。
[0019]母线保护主机和模拟量扩展装置均配有光纤通讯模块，通过光纤连接后实现母线保护主机的数据下发和模拟量扩展装置的数据上送。光纤通讯功能模块具有多个通讯接口，具备与多台模拟量扩展装置连接的能力。使用不依赖外部同步源的同步采样方法(一种用于分布式保护系统的时标跟踪的同步采样方法，现有技术，专利授权号CN201110081966.9)，母线保护主机在其每次中断时刻向模拟量扩展装置发送数据，模拟量扩展装置根据下发数据的到达时标调整自身的采样中断时刻，完成对母线保护主机中断间隔的同步跟踪，实现采样数据同步。模拟量扩展装置将同步后的采样数据发送给母线保护主机，母线保护主机使用收到的同步采样数据以及自身采样模拟量数据进行保护逻辑计笪并ο
[0020]母线保护主机和开关量扩展装置均通过CAN(控制器局域网络)总线实现开关量信号的输入、输出，开关量扩展装置主要由开关量控制模块、CAN总线和CAN总线扩展模块组成，开关量控制模块负责开入接点采集和开出信号分配，CAN总线扩展模块将母线保护主机和开关量扩展装置的CAN总线互联，母线保护主机从开关量扩展装置获取扩展的开入信息和出口接点；开关量扩展装置具有级联功能，可以级联一台或多台开关量扩展装置。
[0021]本发明的有益效果:采用本发明所述的方法和装置，与现有集中式母线保护方案相比，能灵活方便的实现模拟量及开关量的扩展，与现有分布式母线保护方案相比，又大大减少了装置数量和通讯环节，提高了保护整体可靠性并降低了投资成本；工程应用时，还可根据变电站母线规模选择是否配置模拟量扩展装置和开关量扩展装置，可扩展性强，应用范围广。
【附图说明】
[0022]图1是现有技术集中式母线保护系统连接示意图
[0023]图2是现有技术有主机的分布式母线保护系统连接示意图
[0024]图3是现有技术无主机的分布式母线保护系统连接示意图
[0025]图4是本发明母线保护系统连接示意图
[0026]图5是本发明母线保护硬件原理示意图
【具体实施方式】
[0027]实施例1
[0028]本集中式母线保护扩展接入能力的装置由母线保护主机、模拟量扩展装置和开关量扩展装置组成；母线保护主机和模拟量扩展装置均具备光纤通讯模块；母线保护主机和模拟量扩展装置通过光纤通讯功能模块连接后实现母线保护主机的数据下发和模拟量扩展装置的数据上送；母线保护主机和开关量扩展装置均通过CAN总线实现开入信号采集和开出信号输出；母线保护主机和开关量扩展装置均配置CAN总线扩展模块；母线保护主机和开关量扩展装置通过CAN总线扩展模块实现母线保护主机和开关量扩展装置的CAN总线互联；模拟量扩展装置中配有模拟量同步采样模块，用于实现与母线保护主机的同步采样；开关量扩展装置由开关量控制模块、CAN总线和CAN总线扩展模块组成，开关量控制模块用于开入接点采集并通过CAN总线扩展模块发送给母线保护主机；母线保护主机汇总所有的开关量信息，运行保护逻辑计算