一种基于看门狗的站域集成保护系统的制作方法

本实用新型涉及电力系统继电保护及自动化技术领域，特别涉及一种基于看门狗的站域集成保护系统。

背景技术：

在发生短路电流超标时，站域集成保护可以解决这一问题。随着智能变电站技术的成熟，站域保护在电力系统中进入实用化阶段，在全站范围内实现信息全局化的条件已经具备。但是，现有技术并不能主动限制流经超标断路器的短路电流，从而可能造成超标断路器强行开断导致设备爆炸、全站失电等极度严重的后果。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种基于看门狗的站域集成保护系统，解决了现有技术的技术问题。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种基于看门狗的站域集成保护系统，包括：看门狗定时器和站域集成保护系统，所述站域集成保护系统包括：短路电流预测模块、闭锁保护模块、限流方案生成模块和动作跳闸模块；

所述短路电流预测模块包括：互相连接的AD采样部件和DSP芯片，其中，所述DSP芯片与所述看门狗定时器连接；

所述闭锁保护模块包括：信号输入系统和逻辑判断电路，所述逻辑判断电路包括：依次连接的差分放大器、偏置电路和第一存储器，其中，所述信号输入系统与所述DSP芯片和所述差分放大器连接，所述差分放大器与所述第一存储器连接；

所述限流方案生成模块包括：与所述差分放大器和所述DSP芯片连接的微处理器，均与所述微处理器连接的第二存储器和随机存取存储器；

所述动作跳闸模块包括：依次连接的并行口、耦合电路和中间继电器，其中，所述并行口与所述微处理器连接，所述中间继电器与所述看门狗定时器连接。

本实用新型的有益效果是：通过对采样数据超快速分析，实时捕捉短路电流超标场景，经由站域保护系统的综合决策，通过看门狗定时器主动跳开部分非故障线路以限制流经超标断路器的短路电流，使得故障线路断路器能满足开断条件，待故障线路隔离之后，再快速有序重合之前被切除的非故障线路，从而以尽可能小的代价规避超标断路器强行开断导致设备爆炸、全站失电等极度严重的后果。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

优选地，所述信号输入系统包括：信号采集电路，所述DSP芯片、所述信号采集电路和所述差分放大器依次连接。

优选地，所述第一存储器为可编程只读存储器。

优选地，所述第二存储器为可编程只读存储器。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种基于看门狗的站域集成保护系统的结构示意图；

图2为本实用新型另一实施例提供的一种基于看门狗的站域集成保护系统的工作原理流程图；

图3为本实用新型另一实施例提供的多个变电站的连线示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，一种基于看门狗的站域集成保护系统，包括：看门狗定时器1和站域集成保护系统2，站域集成保护系统2包括：短路电流预测模块 21、闭锁保护模块22、限流方案生成模块23和动作跳闸模块24；

短路电流预测模块21包括：互相连接的AD采样部件211和DSP芯片 212，其中，DSP芯片212与看门狗定时器1连接；

闭锁保护模块22包括：信号输入系统221和逻辑判断电路222，逻辑判断电路222包括：依次连接的差分放大器2221、偏置电路2222和第一存储器2223，其中，信号输入系统221与DSP芯片212和差分放大器2221连接，差分放大器2221与第一存储器2223连接；

限流方案生成模块23包括：与差分放大器2221和DSP芯片212连接的微处理器231，均与微处理器231连接的第二存储器232和随机存取存储器 233；

动作跳闸模块24包括：依次连接的并行口241、耦合电路242和中间继电器243，其中，并行口241与微处理器231连接，中间继电器243与看门狗定时器1连接。

具体地，信号输入系统221包括：信号采集电路，DSP芯片212、信号采集电路和差分放大器2221依次连接。

具体地，第一存储器2223为可编程只读存储器。

具体地，第二存储器232为可编程只读存储器。

对于站域集成保护系统，具体分为四个模块构成，分别为短路电流预测模块、闭锁保护模块、限流方案生成模块和动作跳闸模块。图3为站域集成保护系统硬件装置的背侧示意图，数字标号为各个硬件模块插件，短路电流预测模块、闭锁保护模块、限流方案生成模块和动作跳闸模块这四个模块可由装置其中的硬件插件实现。这四个插件都与站域集成保护系统相连，然后各自顺序连接，即短路电流预测模块与闭锁保护模块连接，闭锁保护模块与限流方案生成模块连接，限流方案生成模块与动作跳闸模块连接。

短路电流预测模块包括AD采样部件和DSP芯；AD采样部件实现电力系统交流模拟量的采样，并转换为数字量，在经过DSP芯片运算处理，进而实现短路电流预测功能。

最后由DSP芯片运算得到的结果输入至闭锁保护模块的差分放大器以及限流方案生成模块的CPU；闭锁保护模块经过差分放大器比较后输出的结果也输入至限流方案生成模块的CPU；由限流方案生成模块CPU计算得到的跳闸方案结果输入至动作跳闸模块的并行口，并有动作跳闸模块实现最后的保护跳闸工作。

闭锁保护模块主要由信号输入系统、逻辑电路组成。其中，信号输入系统主要用于信号采集，接收来自短路电流预测模块得到的电流信号，并将其经过滤波转换为数字量；

逻辑判断电路由差分放大器、偏置电路以及只读存储器等组成，用于比较输入数字量与存放于只读存储器中的定值(设定电流逻辑值)进行比较并输出。逻辑判断电路由差分放大器串联只读存储器以及偏置电路等组成，差分放大器与只读存储器连接，用于比较输入数字量与存放于只读存储器中的定值(设定电流逻辑值)并输出。偏置电路同时与差分放大器与只读存储器连接，用于稳定电路的电压。

限流方案生成模块包括微处理器CPU、可编程存储器EPROM及随机存取存储器RAM等。其中，CPU执行存放在可编程存储器中的限流方案生成程序，对由信号输入系统输入至随机存取存储器区的原始数据进行分析处理，并将结果输出至信号输出回路，实现运算过程的计算。

其中，CPU与EPROM连接，同时，CPU也与RAM进行连接。CPU执行存放在EPROM中的限流方案生成程序，在执行程序，进行数据分析处理的过程中，CPU与RAM交互运算过程的中间数据，最后，CPU将结果输出至连接动作跳闸模块的信号输出回路，实现限流方案生成的计算。

动作跳闸模块由并行口、耦合电路以及有接点的中间继电器等组成，以完成各种保护的出口跳闸、信号指示及外部接点输入等工作。

动作跳闸模块主要由并行口与耦合电路串接后接入有接点的中间继电器组成，并行口与耦合电路相连接，同时，耦合电路与中间继电器连接，最终有继电器完成各种保护的出口跳闸、信号指示及外部接点输入等工作。

其中，由短路电流预测模块得到的预测结果来设置看门狗，看门狗计数器依赖于独立的硬件计数器和外围电路实现。

同时，看门狗定时器设置的定时时限控制动作跳闸模块的跳闸逻辑。看门狗分别连接短路电流预测模块和动作跳闸模块。

如图2所示，其为一种基于看门狗的站域集成保护系统的工作原理流程图，首先，采集接于电力系统的一个变电站中，各条进出线的电流电压信息，并同时进行短路电流超快速预测，在现有的线路保护发出跳开断路器的动作命令之前辨识超标断路器。一旦快速预测算法预测得出的短路电流幅值大于断路器的开断能力时，即确定超标断路器，与该超标断路器所在线路同样连接于同一变电站的其他线路将被确定为非故障线路，为后续的跳闸做好准备；于此同时，根据预测得出的短路电流幅值，计算出一个看门狗时限，即预测得到短路电流超标结果的前提下，电流幅值越大则看门狗整定时限越短，电流幅值越小则看门狗整定时限越长。若短路电流幅值没有超标，则无需设置看门狗定时器。

其次，短时闭锁与短路电流超标断路器相对应的各类继电保护算法，避免断路器因强行分闸而发生爆炸；在此，依托站域信息平台，进行限流效果在线动态评估与跳闸方案优选，具体的评估以及方案优选时间由看门狗定时器所设置的时限决定，若看门狗时限已到，则执行目前的跳闸优选方案，不再进行进一步优化计算。

最后，按优选的主动跳闸方案有序跳开无故障线路、短路电流超标线路，实现故障平稳隔离。

如图3所示，其为变电站以及多条连接线示意图，本变电站与变电站A、 B、C、D分别通过线路L1、L2、L3、L4相连接，故障发生于L1上，启动站域集成保护。由于站域集成保护系统接于电力系统的一个变电站中，通过电流互感器和电压互感器采集各条进出线的电流电压信息，并同时进行短路电流超快速预测，因此，对于图2所示故障，即迅速预测流过断路器Ba1的短路电流，并将预测得到的短路电流幅值与断路器Ba1的额定开断电流相比较，若预测得到的短路电流幅值大于断路器Ba1的额定开断电流，则Ba1确定为超标断路器。同时，确定L1为故障线路，L2、L3、L4为非故障线路。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。