一种基于内部数据的继保装置自定义保护功能实现方法与流程

本发明涉及一种基于内部数据的继保装置自定义保护功能实现方法。

背景技术：

现有的继电保护继保装置(简称继保装置)内部存储了很多数据-电流、电压、频率、功率因数、有功、无功和数字量信息等。这些数据往往只用于实现单一的功能，复用率比较低。继保装置所具备的保护功能都是在设计的时候已经固定的。但在实际应用中，有些用户往往需要一些继保装置原设计上不具备的特殊保护功能，譬如，一般继保装置上只有4段过流保护，如果用户需要4段以上的过流保护则无法实现。另外，现有的继保装置都不具备电压无功控制和备自投等功能。这些用户都是需要增加额外专门的设备去实现，增加了一定的成本。所以现有的继保装置存在保护功能配置灵活性差，通用性不强的问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题，就是提供一种基于内部数据的继保装置自定义保护功能实现方法，使得继保装置具有可自定义的、灵活的保护功能配置，通用性增强。

解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种基于内部数据的继保装置自定义保护功能实现方法，其特征是包括以下步骤：

s1，设计一比较器，通过比较器不断地对两个比较值进行比较，所述的两个比较值指的是继保装置的测量值之间进行比较，或是继保装置的测量值与用户输入的立即数进行比较；选择比较器大于、等于或小于的输出；

s2，在比较器的基础上设计一种可编程修改的逻辑方程；

s3，设计一定时器，通过定时器的启动时间和返回时间，实现对其它软继电器的启动延时和返回延时；

s4，整定比较器定值；

s5，按控制原理要求编写相应的逻辑方程，通过定时器延时输出，实现自定义保护功能。

所述步骤s1中的比较器，是指在继保装置内部增加的一个软件功能，属于继保装置内部的继电器字，是由软件定义的状态信息；比较器由软继电器和定值组成，比较器的负极输入输入值(cmp1in)、正极输入设定值(cmp1p)，控制字“打√立即数”(eicmp1)选择on(√)时，表示设定值为立即数，选择off(×)表示设定值为测量值的序号，这时装置会根据该序号找到实际的测量值；输入值和设定值进行比较后输入到第一与门和取反后输入第二与门；比较器的控制字“打√>＝”(emcmp1)选择on(√)时，使能第二个与门输出，即实现比较器的输入值(cmp1in)大于等于比较器设定值(cmp1p)时输出1；比较器的“打√>＝”(emcmp1)选择off(×)时，使能第一个与门输出，即实现比较器的输入值(cmp1in)小于比较器设定值(cmp1p)时输出1；再经过一个定时器st延时后实现保护输出。

所述比较器的定值包括输入值、设定值和控制字，比较器用于实现用户需要的一些继保装置原设计上不具备的特殊保护功能；两个测量值之间比较或者测量值与立即数之间比较。

所述的测量值、保护值是继保装置采集的电流电压(模拟量输入)经过计算后出来的值，包含很多，如下表1所示，可统一叫测量值。继保装置输入的电流分测量电流(精度高)和保护电流(精度相对测量电流低)，测量值计算使用的是测量电流，保护值计算使用的是保护电流。

表1

所述的步骤s2的逻辑方程为由继电器字按照语法规则组合而成、表达一定布尔逻辑关系的程序语言；利用逻辑方程解析软件编写逻辑方程并生成参数，然后通过维护口下载到继保装置中，用于实现各种特殊功能，如保护元件动作、led指示灯的功能定义、保护动作报告的定义等。

所述的逻辑方程要求：

(1)逻辑方程使用的逻辑运算符包括：赋值运算符“＝”、与逻辑运算符“*”、或逻辑运算符“+”、非逻辑运算符“！”、上升沿逻辑运算符“/”、下降沿逻辑运算符“\”、括号逻辑运算符“()”；运算符只能出现在赋值运算符的右侧；

(2)逻辑方程的运算规则为：

a.每条逻辑语句有且只有一个赋值运算符；

b.逻辑运算符按优先级从高到低依次为：沿逻辑(上升沿/下降沿)、括号逻辑、非逻辑、与逻辑、或逻辑；

c.括号必须成对出现，允许嵌套；

d.继电器字分为“只读”、“读写”和“沿触发”三种，只读继电器仅允许在表达式右侧，沿触发继电器字要求赋值符右侧为沿操作表达式；

e.时间继电器字不允许沿操作；

(3)逻辑方程的继电器字(或称为元件状态)，是由软件定义的状态信息：逻辑“1”表示该继电器字动作，逻辑“0”表示该继电器字返回；用户可以通过维护软件或液晶界面实时查看各继电器字的当前运行状态；常规的继电器字有：比较器、开入、开出、保护元件和定时器等；除了常规的继电器字外，还提供了两个特殊的继电器字：逻辑“1”和逻辑“0”，用于实现特殊需求。

所述的步骤s3的定时器要求：

(1)定时器软继电器在逻辑方程表达方程“＝”的两侧，左侧表示定时器的输出，右侧表示定时器的输入；

(2)当定时器的软继电器状态为0，输入1时开始计时；当计时时间超过定时器的启动时间定值后，定时器软继电器输出1；

(3)当定时器的软继电器状态为1，输入0时开始计时；当计时时间超过定时器的返回时间定值后，定时器软继电器输出0。

所述的步骤s4整定比较器定值指的是：

(1)比较器的两个比较值是继保装置的测量值之间进行比较，或是继保装置的测量值与用户输入的立即数进行比较，选择比较器大于等于或小于的输出；

(2)比较器的控制字有两个选项设置

其中，一个选项为“打√>＝”；若该选项打“√”，则表示当比较器的“输入值”对应的测量值不小于“设定值”对应的立即数或测量值时，其输出值为1；

反之，则表示当“输入值”对应的测量值小于“设定值”对应的立即数或测量值时，其输出值为1；

另一个选项为“打√立即数”；若该选项打“√”，则表示比较器的“设定值”为立即数；反之，则表示“设定值”为继保装置的测量值。

可编程用于实现用户的特殊功能需求，参与可编程的元件包括开入、出口、保护元件、定时器、动作报告等继电器字；可编程通过编写逻辑方程来实现，逻辑方程是由继电器字按照语法规则组合而成，可以表达一定布尔逻辑关系的程序语言。利用解析软件编写逻辑方程并生成参数，然后通过维护口下载到继保装置中。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明能够通过逻辑方程利用比较器和定时器实现自定义保护功能，用户可以根据实际需要自定义继保装置中没有实现的保护功能，提高了继保装置保护功能配置的灵活性和通用性。

综上所述，本发明设计的自定义保护功能实现方法既避免了现代继保装置保护功能配置灵活性差，同时也避免了采用专门的继保装置去实现用户特殊保护要求，需要大大增加投资成本的问题，具有安全、可靠、经济、有效、实用等特点。

附图说明

图1为本发明的比较器逻辑图；

图2为本发明的定时器工作原理图；

图3为本发明实施例的电压无功控制九域图原理示意图；

图4为本发明实施例的逻辑方程逻辑图。

图2中：st1-第一定时器，cmp1-第一比较器输出，△t1-启动时间，△t2-返回时间

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例：本发明的继保装置实现电压无功控制的原理方法及其相关配置

本发明能够利用继电保护测控继保装置自带的i/o系统来实现电压无功控制，其实现电压无功的原理方法具体如下：

第一，由继保装置自带的i/o系统进行数据采集；

第二，整定比较器和定时器关联的定值，并按电压无功控制九域图控制原理编写相应的逻辑方程；

第三，由继保装置对电压及无功功率的计算结果进行判断后形成无功补偿设备和有载分接开关的设备动作指令；

第四，继保装置根据动作指令对变电站的主变分接头与电容器开关进行电压无功控制的输出控制，从而达到变电站的电压合格、无功潮流合理的控制目标。

继保装置实现电压无功控制的节点如下表2所示：

表2继保装置实现电压无功控制的节点

2、整定比较器的定值

如图1所示，比较器的输入值固定为继保装置采集的测量值，其整定值在比较器设定为立即数(即一个数值)时，其值为立即数；反之则为继保装置采集的测量值。

比较器的控制字有两个选项需要设置。其中，一个选项为“打√>＝”。若该选项打“√”，则表示当比较器的“输入值”对应的测量值不小于“设定值”对应的立即数或测量值时，其输出值为1；反之，则表示当“输入值”对应的测量值小于“设定值”对应的立即数或测量值时，其输出值为1。另一个选项为“打√立即数”。若该选项打“√”，则表示比较器的“设定值”为立即数；反之，则表示“设定值”为继保装置的测量值。

3、整定定时器的定值

如图2所示，当定时器的软继电器状态为0，输入1时开始计时，当计时时间超过定时器的启动时间定值后，定时器软继电器输出1；

当定时器的软继电器状态为1，输入0时开始计时，当计时时间超过定时器的返回时间定值后，定时器软继电器输出0。

4、按电压无功控制九域图控制原理编写相应的逻辑方程

如图3所示的九域图，区域9为u、q(cosф)正常工作区，是电压无功控制的目标区域。本发明的变电站电压无功控制法原理是调节有载调压变压器分接头和投切电容器，使系统尽量运行于区域9。根据电压无功九域图控制原理，通过逻辑方程解析软件编写逻辑方程并生成参数，然后通过维护口下载到继保装置中。

如图4所示的逻辑方程逻辑图，相关的逻辑方程如下所示：

//中间继电器字a＝电容开关合位(电容开关在合位状态)

a＝in01

//中间继电器字x＝！功率因数<功率因数下限值*功率因数<功率因数上限值(功率因数正常)

x＝！cmp1*cmp2

//定时器st1＝(功率因数<功率因数下限值*电压<电压上限值+功率因数正常*电压<电压下限值*变压器档位<变压器最低档位)*！电容开关合位*！电压<启动电压*！开出out01(投电容器)

st1＝(cmp1*cmp3+x*cmp4*cmp6)*！a*！cmp7*！out01

//定时器st2＝功率因数<功率因数上限值*！电压<电压上限值*变压器档位<变压器最高档位

*！电压<启动电压*！开出out02(升主变分接头降压)

st2＝cmp2*！cmp3*cmp5*！cmp7*！out02

//定时器st3＝！功率因数<功率因数上限值*！电压<电压下限值*！电容开关合位*！电压<启动电压*！开出out02(升主变分接头降压)

st3＝！cmp2*！cmp4*！a*！cmp7*！out02

//定时器st4＝(！变压器档位<变压器最高档位*功率因数正常*！电压<电压上限值+！功率因数<功率因数上限值*！电压<电压下限值)*电容开关合位*！电压<启动电压*！开出out03(切电容器)

st4＝(！cmp5*x*！cmp3+！cmp2*！cmp4)*a*！cmp7*！out03

//定时器st5＝电压<电压下限值)*！变压器档位<变压器最低档位*！功率因数<功率因数下限值*！电压<启动电压*！开出out04(降主变分接头升压)

st5＝cmp4*！cmp6*！cmp1*！cmp7*！out04

//定时器st6＝功率因数<功率因数下限值*电压<电压上限值)*电容开关合位*！电压<启动电压*！开出out04(降主变分接头升压)

st6＝cmp1*cmp3*a*！cmp7*！out04

//定时器st7＝定时器st1

st7＝st1

//定时器st8＝定时器st2+定时器st3

st8＝st2+st3

//定时器st9＝定时器st4

st9＝st4

//定时器st10＝定时器st5+定时器st6

st10＝st5+st6

//开出out01＝定时器st7(投电容器动作命令出口)

out01＝st7

//开出out02＝定时器st8(升主变分接头命令出口)

out02＝st8

//开出out03＝定时器st9(切电容器命令出口)

out03＝st9

//开出out04＝定时器st10(降主变分接头出口)

out04＝st10