专利名称：一种面向区域电网的层次化保护控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电力系统继电保护与安稳控制系统，特别是关于一种基于电网全景信息工作的面向区域电网的层次化保护控制系统。
背景技术：
传统的电网保护方式通常是针对单个元件配置，利用被保护对象自身信息判别故障，通过双重化和相邻元件保护时间上的配合提高继电保护可靠性，动作正确率可以达到99.9%以上。然而，随着近些年电网互联的不断发展和新能源入网的不断推进，传统的面向单个元件配置的继电保护方式已经不能满足当前电网安全稳定的运行要求，具体表现在以下两个方面:1、仅靠元件自身信息进行判断、切除故障，不考虑电网整体运行状况，虽然保护按照配置正确动作却不能有效防止电网事故的蔓延，如近些年发生的几次大的停电事故。2、随着各种新能源的入网，电网的运行方式也呈现多样化，传统的按最大/最小运行方式整定的保护方法已很难满足电网复杂多变的运行要求。电网智能化是电网建设发展的总体趋势，因此，可以利用智能变电站“全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化”的特点，对传统的继电保护方式和配置进行改进。例如IEC61850提出一种公共的通信标准，通过对各设备的一系列规范化，使其形成一个规范的输出，从而实现系统的无缝连接。基于IEC61850标准的智能变电站，站内信息可实现共享集成，站间信息也可通过光纤网络无缝交换，利用这些共享信息或冗余信息提升电力系统的继电保护性能与安全稳定运行能力成为了当前电力行业继电保护发展的新方向。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种面向区域电网的层次化保护控制系统，该系统能够利用区域电网内智能变电站的共享信息，对区域电网实施更加快速、可靠的继电保护与安稳控制。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案:一种面向区域电网的层次化保护控制系统，其特征在于:它包括就地级保护装置、站域保护控制系统和广域保护控制系统；所述就地级保护装置按照被保护对象配置；所述站域保护控制系统按照变电站配置或按照电压等级配置，设置于站控层的站域保护控制主机中，所述站域保护控制系统控制站域保护控制主机，一方面接入站内过程层网，收集全站信息，另一方面作为广域保护控制系统的子站接入广域通信网，与接入同一广域通信网中的广域保护控制系统以及其他站域保护控制系统进行数据交互，接收其他智能变电站信息，执行广域保护控制系统发出的指令；所述广域保护控制系统按照区域电网配置，设置于区域电网的广域保护控制主机中，所述广域保护控制系统控制广域保护控制主机接入广域通信网，一方面收集区域电网内各智能变电站信息，另一方面利用区域电网全景信息分析保护控制策略，向站域保护控制系统发送指令，协调和加速区域电网内就地级保护装置动作。上述就地级保护装置包括主保护和后备保护，所述主保护无延时动作，所述后备保护按照事先设定的保护定值分段延时配合动作，并接受站域保护控制系统和广域保护控制系统发出的闭锁指令。上述站域保护控制系统设置在IlOkV及以上电压等级智能变电站中，具备后备保护、冗余保护和失灵保护功能，以及备自投、低频低压减载控制功能。上述广域保护控制系统设置在500kV智能变电站或地区调度中心处，具备广域故障定位、广域后备保护、保护定值自适应调整、低频低压减载、电网状态评估和安全预警功倉泛。上述站域保护控制系统从智能变电站过程层网接收的信息包括全站各间隔电压、电流数据，断路器状态信息、就地级保护启动、闭锁和出口动作信息；在站控层交互的信息包括保护设备告警和保护定值区；通过广域通信网与其他智能变电站交互的信息包括保护闭锁和重合闸命令信息，与广域保护控制系统交互的信息包括全站各间隔电压、电流相量值、断路器状态和保护定值。上述广域通信网为SDH光纤环网。本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点:1、本发明分就地级保护装置、站域保护控制系统和广域保护控制系统三个层级，层次化地协调配合区域电网保护控制，利用区域电网内各智能变电站全景数据信息对电网运行状态进行分析评估，分析故障切除对系统安全稳定运行的影响，并采取相应的控制措施，从而能够提升区域电网整体继电保护性能和安稳控制水平。2、本发明的站域保护控制系统针对不同电压水平的智能变电站设置，集中实现全站继电保护的功能冗余，基于共享信息优化就地级后备保护性能，可以整合备自投、小电流接地选线、低频/低压减负荷等控制功能，减少二次设备布置，优化控制策略。3、本发明的广域保护控制系统可以实现区域电网内的元件后备保护，改善后备保护动作的选择性，协调保护与安稳控制，预防大停电事故发生。4、本发明的就地级保护装置中各类主保护无延时动作(20 30ms)，后备保护通过分段延时相互配合，且站域和广域保护控制系统利用区域电网综合信息加速了区域电网内就地级后备保护(0.3 0.5s)，提高了就地级后备保护动作的速动性。本发明可以广泛用于各级电压区域电网继电保护与安稳控制工程。
图1是本发明系统组成结构示意图；图2是本发明实施例中典型区域电网接线及各层级保护范围示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。如图1所示，本发明的层次化保护控制系统将区域电网的继电保护与安稳控制分为了三个层级:就地级保护、站域保护控制和广域保护控制，分别由就地级保护装置、站域保护控制系统和广域保护控制系统实现。就地级保护装置面向单个被保护对象，利用被保护对象自身信息，如电压、电流等信息，独立决策，实现快速、可靠的就地保护功能；站域保护控制系统面向智能变电站内多个被保护对象，利用相关对象的电压、电流、开关状态、保护启动、动作等信息，集中决策，实现站内相关对象的继电保护与安稳控制功能；广域保护控制系统面向区域内多个智能变电站，利用智能变电站站内综合信息以及跨站、跨对象等信息，统一决策，实现整个区域电网的继电保护与安稳控制功能。如图1所示，就地级保护装置可以按照被保护对象(也称元件)配置。保护可以是线路保护、电容器保护等单间隔保护，也可以是母线保护、变压器保护等跨间隔保护。就地级保护装置保护可以靠近被保护对象设置。其中，单间隔保护采用直采直跳方式，当互感器为电子式互感器时，该保护通过光纤直连合并单元完成数据采样，通过光纤直连智能终端完成动作出口 ；当互感器采用常规互感器时，该保护通过电缆直连互感器完成数据采样，通过光纤直连智能终端完成动作出口。跨间隔保护采用直采网跳方式，通过光纤直连合并单元完成数据采样，通过网络GOOSE报文形式启动智能终端。如下表I所示，以220kV智能变电站为例，就地级保护装置的各类保护及相应功能如下:表I就地级保护装置功能配置
权利要求
1.一种面向区域电网的层次化保护控制系统，其特征在于:它包括就地级保护装置、站域保护控制系统和广域保护控制系统； 所述就地级保护装置按照被保护对象配置； 所述站域保护控制系统按照变电站配置或按照电压等级配置，设置于站控层的站域保护控制主机中，所述站域保护控制系统控制站域保护控制主机，一方面接入站内过程层网，收集全站信息，另一方面作为广域保护控制系统的子站接入广域通信网，与接入同一广域通信网中的广域保护控制系统以及其他站域保护控制系统进行数据交互，接收其他智能变电站信息，执行广域保护控制系统发出的指令； 所述广域保护控制系统按照区域电网配置，设置于区域电网的广域保护控制主机中，所述广域保护控制系统控制广域保护控制主机接入广域通信网，一方面收集区域电网内各智能变电站信息，另一方面利用区域电网全景信息分析保护控制策略，向站域保护控制系统发送指令，协调和加速区域电网内就地级保护装置动作。
2.如权利要求1所述的一种面向区域电网的层次化保护控制系统，其特征在于:所述就地级保护装置包括主保护和后备保护，所述主保护无延时动作，所述后备保护按照事先设定的保护定值分段延时配合动作，并接受站域保护控制系统和广域保护控制系统发出的闭锁指令。
3.如权利要求1所述的一种面向区域电网的层次化保护控制系统，其特征在于:所述站域保护控制系统设置在IlOkV及以上电压等级智能变电站中，具备后备保护、冗余保护和失灵保护功能，以及备自投、低频低压减载控制功能。
4.如权利要求2所述的一种面向区域电网的层次化保护控制系统，其特征在于:所述站域保护控制系统设置在IlOkV及以上电压等级智能变电站中，具备后备保护、冗余保护和失灵保护功能，以及备自投、低频低压减载控制功能。
5.如权利要求1或2 或3或4所述的一种面向区域电网的层次化保护控制系统，其特征在于:所述广域保护控制系统设置在500kV智能变电站或地区调度中心处，具备广域故障定位、广域后备保护、保护定值自适应调整、低频低压减载、电网状态评估和安全预警功倉泛。
6.如权利要求1或2或3或4所述的一种面向区域电网的层次化保护控制系统，其特征在于:所述站域保护控制系统从智能变电站过程层网接收的信息包括全站各间隔电压、电流数据，断路器状态信息、就地级保护启动、闭锁和出口动作信息；在站控层交互的信息包括保护设备告警和保护定值区；通过广域通信网与其他智能变电站交互的信息包括保护闭锁和重合闸命令信息，与广域保护控制系统交互的信息包括全站各间隔电压、电流相量值、断路器状态和保护定值。
7.如权利要求5所述的一种面向区域电网的层次化保护控制系统，其特征在于:所述站域保护控制系统从智能变电站过程层网接收的信息包括全站各间隔电压、电流数据，断路器状态信息、就地级保护启动、闭锁和出口动作信息；在站控层交互的信息包括保护设备告警和保护定值区；通过广域通信网与其他智能变电站交互的信息包括保护闭锁和重合闸命令信息，与广域保护控制系统交互的信息包括全站各间隔电压、电流相量值、断路器状态和保护定值。
8.如权利要求1或2或3或4或7所述的一种面向区域电网的层次化保护控制系统，其特征在于:所述广域通信网为SDH光纤环网。
9.如权利要求5所述的一种面向区域电网的层次化保护控制系统，其特征在于:所述广域通信网为SDH光纤环网。
10.如权利要求6所述的一种面向区域电网的层次化保护控制系统，其特征在于:所述广域通信网为SDH 光纤环网。
全文摘要
本发明提出了一种面向区域电网的层次化保护控制系统，它包括就地级保护装置、站域保护控制系统和广域保护控制系统。就地级保护装置按照传统保护方案配置，为直采直跳或直采网跳；站域保护控制系统按站配置或按电压等级配置，利用信息共享优势提升后备保护性能，实现后备保护、冗余保护、失灵保护等保护功能，以及备自投、低频低压减载等控制功能，为网采网跳；广域保护控制系统按照区域配置，实现广域后备保护、保护定值自适应调整、低频低压减载、电网状态评估与安全预警等功能，通过广域通信网实现区域内各智能变电站信息的交互和共享。本发明能够在不改变现有电网保护配置的基础上，提升继电保护的可靠性和选择性，满足了电网互联和新能源接入等对继电保护的高要求。
文档编号H02J13/00GK103151842SQ20131008509
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月18日 优先权日2013年3月18日
发明者宋璇坤, 李敬如, 肖智宏, 李军, 刘颖, 李颖超 申请人:国家电网公司, 国网北京经济技术研究院