一种线路保护双重化二次回路实现方法与流程

本发明属于智能变电站继电保护领域，具体涉及一种线路保护双重化二次回路实现方法。

背景技术：

随着经济社会的快速发展，用电负荷也越来越高，对供电的可靠性的要求也逐年增高，尤其是重大活动保电，重点保障项目建设等对电网供电可靠性提出了更高的要求。继电保护是守护着电力系统的生命线，为了保障电力系统的安全运行，尽量减少因检修继电保护及设备而导致的停电具有实际意义。

智能变电站二次系统采用工业以太网技术代替传统二次接线传递数字和模拟信号，原有相互解耦、电缆连接的二次接线将由相互高度耦合、抽象的数据流代替。与以往的常规变电站110kv线路保护相比，智能变电站110kv线路保护实现了交流回路采样被光纤回路取代，从而避免了电流互感器二次回路开路、短路、多点接地，电压互感器二次回路短路等问题。另外，goose数字信息流代替了传统的110kv线路保护开入开出回路，消除了寄生回路，提高了回路绝缘性能和抗干扰能力，同时杜绝了因二次接线松动造成的回路问题。

智能变电站110kv线路保护的二次回路方面虽然实现了技术创新和进步，可是在可靠性方面仍存在一定问题。110kv线路保护的二次回路由110kv线路保护、合并单元、智能终端和交换机组成，全部由光纤/光缆连接，因此存在大量的光纤熔接的节点，包括110kv线路保护光口到智能终端光口、110kv线路保护光口到合并单元光口、110kv线路保护光口到交换机光口。经统计，1个典型的智能变电站110kv间隔熔纤节点至少有24个，任一个熔纤点出现问题，都会造成二次回路异常，导致110kv线路保护闭锁。110kv线路保护二次回路异常是导致运行故障进行停电检修的主要原因之一，包括光纤熔接虚焊、光纤接收/发送连接器故障、光纤质量等光纤回路问题导致的电流电压链路异常、开入开出链路异常。

从可靠性原则考虑，单重化的110kv线路保护二次回路包含大量串联的光纤熔接环节，串联的环节越多可靠性越低，任一环节故障都会导致二次回路中断或异常。例如，2016年发表的《智能变电站过程层点对点与组网模式比较分析》中，通过对智能变电站过程网络模式的比较分析，提出了主保护点对点、其余组网模式的技术方案，但是该方案依然是基于单重化的保护回路，并没有解决本领域中依然存在的线路保护二次回路中包含大量串联的光纤熔接环节。

因此，提高110kv线路保护二次回路可靠性是线路保护安全运行的重要保障。

技术实现要素：

本发明在智能变电站110kv线路保护二次回路典型设计的基础上，利用过程层网络建立第二组二次回路，通过优化保护功能数据逻辑判断进行二次回路有效性选择，实现双重化的二次回路，解决了单一的二次回路中光纤熔接节点较多，二次回路容易出现异常造成频繁停电检修的问题，从而有效提高了线路供电的可靠性。

为了实现上述目的，本发明提出了一种线路保护二次回路实现方法，即方案一：

本间隔的合并单元、智能终端均与线路保护单元通讯连接，组成点对点连接回路；

线路保护单元、本间隔的合并单元、智能终端均与过程层交换机通过网络通讯连接，组成网络连接回路；

所述点对点连接回路对应的通讯接口与网络连接回路对应的通讯接口物理上相互独立，通过所述点对点连接回路和网络连接回路共同组成线路保护双重化二次回路。

方案二：在所述方案一的基础上，所述点对点连接回路和网络连接回路中采用光纤通讯连接，形成光纤点对点连接回路、光纤网络连接回路。

方案三：在所述方案二的基础上，光纤点对点连接回路的配置方式为：线路保护单元的第一光口与本间隔的合并单元连接，第二光口与智能终端连接；

光纤网络连接回路的配置方式为：线路保护单元的第三光口与过程层交换机连接，合并单元、智能终端分别还设置有一个光口与所述过程层交换机连接。

方案四：在所述方案三的基础上，所述双重化二次回路采用以下判断逻辑：

设置光纤点对点连接回路的电流电压输入链路的异常标志，若判断光纤点对点连接回路中任一类信息异常，将光纤点对点连接回路的电流电压输入链路的异常标志位置1，若无异常，则置0；

若判断光纤网络连接回路中任一类信息异常，将光纤网络连接回路的电流电压输入链路异常标志位置1，若无异常，则置0。

方案五：在所述方案四的基础上，所述双重化二次回路还采用以下判断逻辑：

设置光纤点对点连接回路的开入开出链路的异常标志，若判断光纤点对点连接回路中任一类信息异常，将光纤点对点连接回路的开入开出链路异常标志位置1；

若判断光纤网络连接回路中任一类信息异常，将光纤网络连接回路的开入开出链路异常标志位置1。

方案六：在所述方案五的基础上：

设置光纤点对点连接回路和光纤网络连接回路的数据功能优先级标志位；若接收到光纤点对点连接回路的电流电压输入链路异常或开入开出链路异常，且光纤网络连接回路无异常，将光纤点对点连接回路数据功能优先级设置为0，光纤网络连接回路数据功能优先级标志位置为1；

若接收到光纤网络连接回路的电流电压输入链路异常或开入开出链路异常，且光纤点对点连接回路无异常，将光纤网络连接回路数据功能优先级设置为0，光纤点对点连接回路数据功能优先级标志位置为1。

方案七：在所述方案六的基础上，如果光纤点对点连接回路数据功能优先级为1，光纤网络连接回路数据功能优先级为0，线路保护单元只采用光纤点对点连接回路实现数据输入和开入开出，不采用光纤网络连接回路实现保护功能；如果光纤点对点连接回路数据功能优先级为0，光纤网络连接回路数据功能优先级为1，线路保护单元只采用光纤网络连接回路实现数据输入和开入开出，不采用光纤点对点连接回路实现保护功能。

本发明通过提出一种线路保护双重化二次回路实现方法，利用过程层网络建立两个独立的连接回路，通过两个连接回路实现线路保护的双重化，降低了单一的二次回路带来的风险，提高了线路保护安全运行的可靠性。

同时，配置相应的优先级判别模块，利用智能变电站数据传输数字化、网络化及信息化的优势，通过优化保护功能数据逻辑判断，使保护线路更加智能。

附图说明

图1为基于110kv线路保护双重化二次回路的接线结构图；

图2为本发明所述的电流电压输入链路异常逻辑判断原理图；

图3为本发明所述的开入开出链路异常逻辑判断原理图；

图4为本发明所述的有效性选择逻辑判断原理图。

具体实施方式

本发明的技术方案为：智能变电站110kv线路保护双重化二次回路包括两个连接回路，光纤点对点连接回路由线路保护单元、合并单元和智能终端组成，本间隔的合并单元、智能终端均与线路保护单元连接，组成点对点连接回路；线路保护单元、合并单元、智能终端均与过程层交换机通过网络连接，组成网络连接回路；点对点连接回路对应的通讯接口与网络连接回路对应的通讯接口物理上相互独立，通过点对点连接回路和网络连接回路共同组成线路保护双重化二次回路。

点对点连接回路、网络连接回路在物理上互相独立，共同组成了双重化二次回路。

根据上述双重化二次回路，还采用以下链路异常判断逻辑：

电流电压输入链路判别模块同时监视点对点连接回路和网络连接回路的电流电压输入链路，将链路信息传送给数据功能优先级判别模块；

开入开出链路判别模块同时监视点对点连接回路和网络连接回路的开入开出链路，将链路信息传送给数据功能优先级判别模块；

数据功能优先级判别模块同时接收电流电压输入链路判别模块和开入开出链路判别模块的链路监视信息；默认点对点连接回路数据功能优先级标志为1，网络连接回路数据功能优先级标志为0；

回路有效性选择模块根据数据功能优先级判别模块输出的优先级结果，对光纤点对点连接回路和光纤网络连接回路的数据有效性进行选择。

下面结合附图对本发明的具体实现方法作进一步说明：

如图1所示，以110kv变电站线路保护二次回路为例。智能变电站110kv线路保护双重化二次回路包括光纤点对点连接回路和光纤网络连接回路这两个回路。110kv线路保护单元设置三个光口，第一光口与本间隔的合并单元的第一光口连接，按照iec61850-9-2标准获取本间隔的电流电压数据；110kv线路保护单元的第二光口与本间隔的智能终端第一光口连接，按照iec61850-8-1实现开入开出；组成第一个二次回路，该回路为光纤点对点连接回路。110kv线路保护单元的第三光口、合并单元第二光口、智能终端第二光口与本间隔的过程层交换机连接，构成本间隔的过程层网络，110kv线路保护通过过程层网络获取合并单元电流电压数据，通过智能终端实现开入开出；组成第二个二次回路，即为光纤网络连接回路。

其中，光纤点对点连接回路与光纤网络连接回路在物理上相互独立，在本实施例中通过采用不同的光口进行通讯连接从而实现相互独立，但是还可以采用其他能够实现两个回路独立的方法，本领域技术人员可根据需要设置。

在上述线路保护双重化二次回路中还采用电流电压输入链路判别模块、开入开出链路判别模块和回路有效性选择模块进行相应的异常判断及二次回路有效的优先级判决，如图2所示，电流电压输入链路判别模块对光纤点对点连接回路和光纤网络连接回路的6类异常信息进行判别，包括光口接收功率越下限、光口发送功率越上限、光口发送功率越下限、sv任一相品质异常、sv双ad不一致和连续tms无sv数据，其中t取值范围为4～8ms。电流电压输入链路判别模块若判断光纤点对点连接回路中任一类信息异常动作，将光纤点对点连接回路的电流电压输入链路异常置1；电流电压输入链路判别模块若判断光纤网络连接回路中任一类信息异常动作，将光纤网络连接回路的电流电压输入链路异常置1。

如图3所示，开入开出链路判别模块对光纤点对点连接回路和光纤网络连接回路的6类异常信息进行判别，包括光口接收功率越下限、光口发送功率越上限、光口发送功率越下限、goose品质异常和连续tms无goose数据，其中t取值范围为4～8ms。开入开出链路判别模块若判断光纤点对点连接回路中任一类信息异常动作，将光纤点对点连接回路的开入开出链路异常标志位置1；开入开出链路判别模块若判断光纤网络连接回路中任一类信息异常动作，将光纤网络连接回路的开入开出链路异常标志位置1；若无异常则置0。

如图4所示，数据功能优先级判别模块若接收到光纤点对点连接回路的电流电压输入链路异常和开入开出链路异常任一个信息，将光纤点对点连接回路数据功能优先级置为0，光纤网络连接回路数据功能优先级(即优先级标志)置为1；若接收到光纤网络连接回路的电流电压输入链路异常和开入开出链路异常任一个信息，将光纤网络连接回路数据功能优先级置为0，光纤点对点连接回路数据功能优先级置为1。如果光纤点对点连接回路数据功能优先级标志为1，光纤网络连接回路数据功能优先级标志为0，110kv线路保护只采用光纤点对点连接回路实现数据输入和开入开出，不采用光纤网络连接回路实现保护功能；如果光纤点对点连接回路数据功能优先级标志为0，光纤网络连接回路数据功能优先级标志为1，110kv线路保护只采用光纤网络连接回路实现数据输入和开入开出，不采用光纤点对点连接回路实现保护功能。

以上是基于110kv的线路保护双重化二次回路实现方法，双重化二次回路由光纤点对点连接回路、光纤网络连接回路组成；利用智能变电站数据传输数字化、网络化及信息共享的优势，在智能变电站110kv线路保护二次回路典型设计的基础上，利用过程层网络建立第二组二次回路，通过优化保护功能数据逻辑判断进行二次回路有效性选择，实现双重化的二次回路，降低了单一的二次回路带来的风险，提高了110kv线路供电可靠性。

当然，以上仅给出了适用于110kv的线路保护，但是上述方法并不局限于此，对于10kv、220kv或其他形式的二次回路异常保护同样适用。

各单元之间的也不局限于采用光纤实现通讯，也可以根据需要采用其他的方式实现。

并且，本发明不局限与合并单元、智能终端等实现保护回路，可将合并单元、智能终端等功能单元替换为其他设备，或是在本方案的基础上增加相应的设备。同时，与线路保护交互的过程层设备，例如测控单元等，都可以采用上述方法组成相应的保护回路实现保护功能。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。