专利名称：线路继电保护信息交换的方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电力系统超高压输电线路的继电保护方法及其装置， 尤其涉及基于光纤通讯的微机保护装置之间进行信息交换和故障判定的方 法及其装置。
背景技术：
在超高压线路保护装置的主保护中，分别是以光纤为介质的电流纵差 保护和基于保护收发信机通道的高频距离保护。目前的光纤电流差动保护
原理是基于^c^:信道路由相同，当保护装置收发信通道走不同路由时，会 出现假同步现象。出现假同步现象时虽然装置不会发通信告割言号，但在 正常负荷电流下会有差动电流。收发路由通道延时相差越大，对保护的影
响越大，影响达到一定程度时将引起保护的不正确动作。虽然SDH的光纤
自愈环网可以大大提高通信系统运行的可靠性，但是由于光纤纵差保护需
要基于路由相同的原因，因此将SDH光纤环网直接应用于电流纵差保护工 程中会有不可预测的风险。
高频距离保护基于收发信机的载波通道，需另加通道设备，传递的是 0、 l表)刻言号。虽然有不受同步及延时影响的优点，但传递的信息量极少, 无法正确区别系统中各种复杂故障。同时为了测试通道的完好性，动作速 度比不上光纤差动保护。发明专利"方向式线路纵联保护信息交换的方法 及其装置"(专利号CN 01110622.0)公开了用光纤通道传递纵联保护信息
的方法，但其传递的信息仍然是O、 l表决信号，仅仅局限于故障方向的结 果、测距的信息、选相的信息及远方跳闸的信息等单侧的某些计算结果， 无法窥探电力系统故障的全貌，更无法深入结合两侧的交流量对故障状况 进行深入剖析。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服已有的线路保护方法局限于收发 信道同步、同路由、传递信息量少的缺点，提供一种基于光纤通讯的微机 保护装置之间进行信息交换和故障判定的新方法及其装置，在非同步且发 生多种路由的状况下，使保护装置快速准确地完成切除双侧故障的任务。
本发明解决其技术问题所釆用的技术方案如下线路继电保护信息交 换的方法，其特征是由具备2ME1光纤接口的双侧微机保护装置通过光纤 SDH环网进行连续的数字通信，以中断方式交换线路双侧的三相电压Ua、
Ub、 Uc、三相电流lA、 Ib、 Ic、线路电压。A的电气全量数据信息，各单
侧应用传统而成熟的继电器原理的距离算法，分别对本侧原有的电气全量 数据和通过信息交换经通道延时T后传递到本侧的对侧的电气全量数据进 行计算，计算出本侧的故障判据和对侧的故障判据，故障判据包括突变量 距离AZ、距离I段ZI、距离II段ZII、启动判据QD、复故障判据Fu、 弱馈判据RK、选相结果XX,根据计算结果进行故障判别和切除。
本发明解决其技术问题所釆用的进一步的技术方案如下线路继电保
护信息交换方法的装置，其特征是组成包括具备2ME1光纤接口的双侧微机 保护装置、光电转换接口、光纤SDH环网设备，双侧微机保护装置通过光 纤分别连接本侧的光电转换接口后再通过电缆与本侧的光纤SDH环网设备 连接，双侧光纤SDH环网设备通过光纤相互连接。
本发明的有益效果如下应用本发明所提供的信息交换及故障判断的
方法，交换的信息不是0、 l表^f言号，而是线路双侧的三相电压UA、 UB、 UC、三相电流IA、 lB、 IC、线路电压U，A的电气全量数据信息，线路保护 的各单侧同时进行双侧电气全量的计算，运用传统而成熟的继电器原理的 距离算法，判据信息量大，结合两侧判据互为判别，可以窥视故障的全貌， 对故障状况进行深入剖析，能针对电力系统中的不同故障，达到加速故障 跳闸的目的。实现本发明方法无需双侧数据同步，无需考虑双侧通讯路由 的一致性，摒弃了双侧电流纵差保护方法必须双侧数据同步且路由相同的
缺点，微机保护装置能与光纤SDH环网设备连接，大大提高通信系统运行
的可靠性，使保护性能更加完善。
图1为本发明方法实施例1故障跳闸判据逻辑图。
图2为本发明方法实施例2故障跳闸判据逻辑图。 图3为本发明方法实施例3故障跳闸判据逻辑图。 图4为实现本发明方法的装置结构原理图。 图5为图4中微机保护装置的电原理图。
具体实施例方式
下面参照附图并结合实施例对本发明作进一步详细描述。但是本发明 不限于所给出的例子。
具体地说，本发明线路继电保护信息交换的方法，由具备2ME1光纤接
口的双侧微机保护装置通过光纤SDH环网进行连续的数字通信，以中断方
式交换线路双侧的三相电压UA、 Ub、 Uc、三相电流lA、 Ib、 Ic、线路电压
U!A的电气全量数据信息，信息格式如下
本侧本次中断号
~~^次中断收对侧中断号
— A相电压UA —
— B相电压UB 一 C相电压Uc —
— A相电流Ia
— B相电流Ib
— C相电流Ic
— 线路电压UlA
各单侧应用传统而成熟的继电器原理的距离算法(参见朱声石编著《高压 电网继电保护原理与技术》中国电力出版社，2005年4月第三版；王梅义 编著《高压电网继电保护运行与设计》中国电力出版社，2007年2月第一 版),分别对本侧原有的电气全量数据和通过信息交换经通道延时T后传递 到本侧的对侧的电气全量数据进行计算，通道延时T的大小根据线路公里 数决定，按照300kM/ms区别出上一数据和连续的下一数据间是否路由不同, 同路由时T《5ms，有不同路由时T < 1 Oms，计算出本侧的故障判据和对侧的 故障判据，故障判据包括本侧(M恻)的突变量距离MAZ、距离I段MZ I 、 距离II段MZn、启动判据MQD、复故障判据MFu、弱馈判据MRK、选相 结果MXX (针对零差的选相，零序电流的选相)，以及对侧(N侧)的突变量 距离NAZ、距离I段NZI、距离II段NZII、启动判据NQD、复故障判据 NFu、弱馈判据NRK、选相结果NXX(针对零差的选相，零序电流的选相)，
根据计算结果按照下文有代表性的三种方案进行故障判别和切除
在图l所示的实施例l中，利用M侧的突变量距离动作，及N侧的II
段距离动作，再利用两侧电气量选相的结果，快速准确判别出故障d)相并
跳闸出口 。图1所示的故障跳闸判据逻辑式(1)如下
MXX$ [MQD (MAZ MZ I ) (NZII NZ I ) NQD] NXX$……(1)
在图2所示的实施例2中，利用N侧的复故障判据，结合M侧的距离 II段，在M侧装置计算出N恻发生复故障时同样正确选(J)相跳闸出口。图 2所示的故障跳闸判据逻辑式(2)如下(MQD ,固)(NFu , NXX$ NQD) ……(2)在图3所示的实施例3中，在M侧弱馈时，无法正确判别故障全貌， 结合M侧的N侧计算结果计算的多重判据得出最终结果，快速准确地跳闸 出口 。图3所示的故障跳闸判据逻辑式(3 )如下(MQD MRK) [ (NZII NAZ NZ I ) NQD NXX$ ] ……(3)如图4所示，本发明线路继电保护信息交换方法的装置利用光纤SDH 环网进行通讯，其组成包括线路双侧微机保护装置、光电转换接口、光纤 SDH环网设备，双侧微机保护装置具有2M通讯能力的A及B 口，通过光纤分别连接本侧的光电转换接口，光电转换接口将微机保护装置的同步通讯 数据的光信口转换为El接口的电信号，通过同轴电缆传递给本侧的光纤 SDH环网设备，同时光电转换接口还将对恻传送来的E1电信号转换为光信 号传递给本侧的微机保护装置,双侧光纤SDH环网设备通过光纤相互连接， 将E1 口的电信号处理后构成遵循环网路由的155M光信号传递至对侧。如图5所示，实施例中，本发明线路继电保护信息交换方法的装置中 的微机保护装置的电路组成包括中央控制芯片ARM、数字处理芯片 TMS320C、通信协议芯片PEF,中央控制芯片ARM通过HPI接口连接数字处 理芯片TMS320C,数字处理芯片TMS320C通过总线BUS连接通信协议芯片 PEF,通信协议芯片PEF具有2M通讯能力的A 口及B 口 ，与通信介质光纤
连接，线路双侧的电气全量ua、 Ub、 Uc、 Ia、 Ib、 Ic、 Uia由中央控制芯 片ARM和数字处理芯片TMS320C的输入端输入，ARM输出启动判据经 TMS320C控制的启动控制电路后跳闸输出。电路中ARM处理开入、人机界 面及自动化功能，TMS320C处理A/B 口光纤通讯及各单侧对线路双侧电气 全量的保护运算、逻辑判别、启动控制、跳闸输出执行，是本硬件的核心 部分。实施例中电路芯片的型号如下中央控制芯片ARM925T,数字处理芯片TMS320C6713,通信协议芯片PEF20532。
权利要求
1、线路继电保护信息交换的方法，其特征是由具备2ME1光纤接口的双侧微机保护装置通过光纤SDH环网进行连续的数字通信，以中断方式交换线路双侧的三相电压UA、UB、UC、三相电流IA、IB、IC、线路电压U1A的电气全量数据信息，各单侧应用继电器原理的距离算法，分别对本侧原有的电气全量数据和通过信息交换经通道延时T后传递到本侧的对侧的电气全量数据进行计算，计算出本侧的故障判别量和对侧的故障判别量，故障判别量包括突变量距离ΔZ、距离I段ZI、距离II段ZII、启动判据QD、复故障判据Fu、弱馈判据RK、选相结果XX，根据计算结果进行故障判别和切除。
2、 根据权利要求1所述的线路继电保护信息交换的方法，其特征是通 道延时T的大小根据线路公里数决定,按照300kM/ms区别出上一数据和连 续的下一数据间是否路由不同，同路由时T《5ms,有不同路由时T〈10ms。
3、 根据权利要求1或2所述的线路继电保护信息交换的方法，其特征是故障跳闸判据逻辑式为MXX$ [MQD (MAZ MZ I ) (NZII NZ I ) NQD] NXX$ 。
4、 根据权利要求1或2所述的线路继电保护信息交换的方法，其特征 是故障跳闸判据逻辑式为(MQD MZII) (NFu NXX$ NQD)。
5、 根据权利要求1或2所述的线路继电保护信息交换的方法，其特征 是故障跳闸判据逻辑式为(MQD MRK) [ (NZII NAZ NZ I ) NQD NXX$ ]。
6、 线路继电保护信息交换方法的装置，其特征是组成包括具备2ME1 光纤接口的双侧微机保护装置、光电转换接口、光纤SDH环网设备，双侧微机保护装置通过光纤分别连接本侧的光电转换接口后再通过电缆与本侧的光纤SDH环网设备连接，双侧光纤SDH环网设备通过光纤相互连接。
7、根据权利要求6所述的线路继电保护信息交换方法的装置，其特征 是装置中的微机保护装置的电路组成包括中央控制芯片ARM、数字处理芯 片TMS320C、通信协议芯片PEF,中央控制芯片A腿通过HPI接口连接数字 处理芯片TMS320C，数字处理芯片TMS320C通过总线BUS连接通信协议芯 片PEF,通信协议芯片PEF具有2M通讯能力的A 口及B 口，与通信介质光 纤连接。
全文摘要
线路继电保护信息交换的方法，由具备2ME1光纤接口的双侧微机保护装置通过光纤SDH环网进行连续的数字通信，以中断方式交换线路双侧的三相电压、三相电流、线路电压的电气全量数据信息，各单侧应用继电器原理的距离算法，分别对本侧原有的电气全量数据和通过信息交换经通道延时T后传递到本侧的对侧的电气全量数据进行计算，计算出本侧和对侧的故障判别量，根据计算结果进行故障判别和切除。装置包括具备2ME1光纤接口的双侧微机保护装置、光电转换接口、光纤SDH环网设备，双侧微机保护装置通过光纤分别连接本侧的光电转换接口后再通过电缆与本侧的光纤SDH环网设备连接，双侧光纤SDH环网设备通过光纤相互连接。
文档编号H02H7/26GK101162839SQ20071013386
公开日2008年4月16日 申请日期2007年10月24日 优先权日2007年10月24日
发明者仇新宏, 洪 余, 娟 李, 军 王, 忠 王 申请人:国网南京自动化研究院;南京南瑞集团公司