一种智能变电站继电保护设备组网结构的制作方法

本发明涉及继电保护技术领域，特别是一种智能变电站继电保护设备组网结构。

背景技术：

近年来国家电网公司智能变电站围绕系统高度集成、结构布局合理、装备先进适用、经济节能环保等方向取得了显著成效，引领了变电站智能化发展趋势。智能变电站建设也经历了第一代、新一代两个发展阶段，形成了以iec61850标准化网络通信平台为基础，具备测量监视、控制保护、信息共享等功能特征的二次系统运行架构。

但是智能变电站在运行中也暴露出了一些问题：

（1）智能变电站使用大量交换机用于实现信息共享，交换机作为信息枢纽，数据流量大、牵涉范围广，故障时影响多套测控、保护和安全自动装置，产生大量告警信号，给运维人员带来很大困难；

（2）合并单元故障率高，影响范围大。目前220kv及以下智能变电站电压采样普遍使用母线电压级联方式，即由母线合并单元统一采样，分别送至各间隔合并单元。若该母线合并单元故障，会导致相关的所有线路保护、主变保护、母差复压闭锁功能受到影响，甚至误动；

（3）智能变电站同常规站相比，二次设备数量大幅增加，设备间耦合程度高、影响范围广、故障定位困难，增加了运维人员的日常工作量。

目前智能变电站二次系统均按照“三层两网”结构建设，由站控层、间隔层、过程层及站控层网络、过程层网络组成。过程层引入了合并单元、智能终端和交换机，二次系统结构复杂、设备数量大幅增加，中间环节多、保护可靠性及速动性降低，单一设备故障影响范围广，不利于智能变电站的安全稳定运行。

名词解释

hsr(hierarchicalstaterouting,分层状态路由)协议是一种层次化的链路状态路由协议，它基于组移动模型将网络中的节点划分为不同的组，每个组形成一个逻辑子网。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种智能变电站继电保护设备组网结构，简化智能变电站继电保护设备网络架构，降低继电保护设备组网成本，提高继电保护设备运行可靠性。

本发明提供的技术方案为，一种智能变电站继电保护设备组网结构，包括：母线保护设备、线路保护设备和变压器保护设备；

各线路间隔和变压器间隔分别设置用于采集一次设备模拟量的模拟量就地模块，和用于采集一次设备开关量的开关量就地模块；

各母线保护设备、线路保护设备、变压器保护设备、模拟量就地模块和开关量就地模块，分别设有能够用于进行hsr组网的接口模块；

各线路间隔/变压器间隔中，线路保护设备/变压器保护设备与本间隔内的模拟量就地模块和开关量就地模块，通过接口模块连接组成第一级hsr环网；

母线保护设备分别与母线所连各线路中的线路保护设备和变压器保护设备，通过接口模块连接，与相应线路间隔和变压器间隔内的模拟量就地模块和开关量就地模块，组成对应各线路的第二级hsr环网。

对应母线所连各接线串中的各线路，本发明可分别组建第二级hsr环网，所形成的多个第二级hsr环网共同组成整个智能变电站的继电保护网络架构。

可选的，变压器保护设备与变压器的每侧模拟量就地模块和开关量就地模块，分别通过接口模块连接组成第一级hsr环网。

本发明还提供一种500kv智能变电站的继电保护设备组网结构，包括：母线保护设备以及至少一个接线串中的断路器保护设备、线路保护设备和变压器保护设备；

各断路器间隔和变压器间隔分别设置用于采集一次设备模拟量和开关量的模拟量就地模块和开关量就地模块；

各母线保护设备、断路器保护设备、线路保护设备、变压器保护设备、模拟量就地模块和开关量就地模块，分别设有能够用于进行hsr组网的接口模块；

对应单个接线串中的各断路器/变压器，断路器/变压器与本间隔内的模拟量就地模块和开关量就地模块，通过接口模块连接，组成第一级hsr环网；

对应各接线串，母线保护设备分别与相应接线串内的断路器保护设备、线路保护设备和变压器保护设备，通过接口模块连接，与相应断路器间隔和变压器间隔内的模拟量就地模块和开关量就地模块，组成第二级hsr环网。

也即，对于双母线间的各接线串分别形成一个第二级hsr环网，多个串对应的第二级hsr环网共同组成500kv智能变电站的继电保护网络架构。

可选的，各线路间隔分别设置模拟量就地模块和开关量就地模块；

对应各线路间隔，相应线路保护设备与本间隔内的模拟量就地模块和开关量就地模块，通过接口模块连接成第一级hsr环网。

可选的，变压器保护设备与变压器的每侧模拟量就地模块和开关量就地模块，分别通过接口模块连接组成第一级hsr环网。

本发明还提供一种220kv智能变电站的继电保护设备组网结构，包括：站域保护设备、母线保护设备、线路保护设备和变压器保护设备；

各线路间隔和变压器间隔分别设置用于采集一次设备模拟量和开关量的模拟量就地模块和开关量就地模块；

站域保护设备、母线保护设备和各线路保护设备、变压器保护设备、模拟量就地模块、开关量就地模块，分别设有能够用于进行hsr组网的接口模块；

对应各间隔，线路保护设备或变压器保护设备与间隔内的模拟量就地模块、开关量就地模块通过接口模块连接组成第一级hsr环网；

站内所有线路间隔和变压器间隔分为多组，对应每一组，组内的所有间隔保护设备与母线保护设备和站域保护设备通过接口模块连接组成环网，并与组内各间隔内的模拟量就地模块和开关量就地模块，组成第二级hsr环网。

可选的，变压器保护设备与变压器的每侧模拟量就地模块和开关量就地模块，分别通过接口模块连接成hsr环网。

有益效果

本发明智能变电站继电保护设备组网结构，利用hsr协议对智能变电站内的各间隔进行分级组网，实现了一种高可用性的无缝冗余协议hsr环网，能够替代现有智能变电站网络中的过程层网络，实现测量监视、控制保护、信息共享等功能，能够减少交换机使用数量，并且继电保护设备采用hsr组网方法提高了继电保护设备运行可靠性。

附图说明

图1为本发明智能变电站继电保护设备组网示意图；

图2为本发明500kv智能变电站继电保护设备组网图；

图3为本发明220kv智能变电站继电保护设备组网图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施里进一步描述。

本发明的发明构思为，通过设置支持高可用性无缝冗余协议hsr的接口模块，对智能变电站继电保护系统中的设备进行分级组网，然后由不同级别hsr环网构成整个智能变电站继电保护系统的继电保护设备网络，替代现有智能变电站网络中的过程层网络，实现测量监视、控制保护、信息共享等功能，减少交换机使用数量，利用高可用性无缝冗余协议hsr提高继电保护设备运行可靠性。

上述发明构思可用于各种智能变电站继电保护系统中进行设备组网，如500kv和220kv智能变电站继电保护系统等，以下通过不同实施例说明本发明构思的具体实现。

实施例1

参考图1，本实施例为一种通用的智能变电站继电保护设备组网结构，包括：母线保护设备、线路保护设备和变压器保护设备；

各线路间隔和变压器间隔分别设置用于采集一次设备模拟量的模拟量就地模块，和用于采集一次设备开关量的开关量就地模块；

各母线保护设备、线路保护设备、变压器保护设备、模拟量就地模块和开关量就地模块，分别设有能够用于进行hsr组网的接口模块；

各线路间隔/变压器间隔中，线路保护设备/变压器保护设备与本间隔内的模拟量就地模块和开关量就地模块，通过接口模块连接组成第一级hsr环网；变压器保护设备与变压器的每侧模拟量就地模块和开关量就地模块，分别通过接口模块连接组成第一级hsr环网。

母线保护设备分别与母线所连各线路中的线路保护设备和变压器保护设备，通过接口模块连接，与相应线路间隔和变压器间隔内的模拟量就地模块和开关量就地模块，组成对应各线路的第二级hsr环网。

对应母线所连各接线串中的各线路，分别组建第二级hsr环网，所形成的多个第二级hsr环网共同组成整个智能变电站的继电保护网络架构。

对于各电压级别的智能变电站继电保护系统，利用本发明进行继电保护设备组网的通用实施方法包括：

第一，变电站内线路间隔及变压器间隔配置用于采集变电站一次设备模拟量的模拟量就地模块及开关量信息的开关量就地模块。模拟量就地模块、开关量就地模块、线路保护设备、变压器保护设备以及母线保护设备均配置能够进行hsr组网的接口模块；若涉及断路器，则断路器间隔同样配置模拟量就地模块及开关量就地模块，断路器保护设备同样配置接口模块；

第二，模拟量就地模块、开关量就地模块以及线路保护设备通过接口模块连接，构成间隔hsr环网a即第一级hsr环网；

变压器保护设备分别与变压器各侧的模拟量就地模块以及开关量就地模块通过接口模块连接，构成各侧独立的hsr环网a；

若涉及断路器，断路器保护设备与相应断路器间隔内的模拟量就地模块、开关量就地模块通过接口模块连接，构成hsr环网a；

第三，线路保护设备、变压器保护设备、断路器保护设备与母线保护设备通过接口模块连接，构成hsr环网b即第二级hsr环网。

第四，对应双母线之间的多个接线串，智能变电站模拟量就地模块、开关量就地模块、线路保护设备、变压器保护设备、断路器保护设备以及母线保护设备共同构成多个hsr环网b，多个hsr环网b构成了整体智能变电站继电保护网络架构，如图1所示。

实施例2

参考图2所示，本实施例为一种500kv智能变电站的继电保护设备组网结构，包括：母线保护设备以及至少一个接线串中的断路器保护设备、线路保护设备和变压器保护设备；

各断路器间隔和变压器间隔分别设置用于采集一次设备模拟量和开关量的模拟量就地模块和开关量就地模块；

各母线保护设备、断路器保护设备、线路保护设备、变压器保护设备、模拟量就地模块和开关量就地模块，分别设有能够用于进行hsr组网的接口模块；

对应单个接线串中的各断路器/变压器，断路器/变压器与本间隔内的模拟量就地模块和开关量就地模块，通过接口模块连接，组成第一级hsr环网；

对应各接线串，母线保护设备分别与相应接线串内的断路器保护设备、线路保护设备和变压器保护设备，通过接口模块连接，与相应断路器间隔和变压器间隔内的模拟量就地模块和开关量就地模块，组成第二级hsr环网。

也即，对于双母线间的各接线串分别形成一个第二级hsr环网，多个串对应的第二级hsr环网共同组成500kv智能变电站的继电保护网络架构。

本实施例中，各线路间隔亦分别设置模拟量就地模块和开关量就地模块；

对应各线路间隔，相应线路保护设备与本间隔内的模拟量就地模块和开关量就地模块，通过接口模块连接成第一级hsr环网。

变压器保护设备与变压器的每侧模拟量就地模块和开关量就地模块，分别通过接口模块连接组成第一级hsr环网。

本实施例应用于500kv变电站的实施方式包括：

第一，在500kv变电站中，采用每接线串按照边1断路器、中断路器以及边2断路器分为3个hsr环网a即第一级hsr环网，环网a中包括了模拟量就地模块、开关量就地模块、断路器保护设备，以及断路器所连线路中的线路保护设备、变压器保护设备；

第二，按照一串或者多串的方式与1母母线保护以及2母母线保护构成环网b，也即每个接线串中的断路器保护设备、线路保护设备、变压器保护设备与母线保护设备构成一个hsr环网b即第二级hsr环网。断路器保护设备作为连接环网a与环网b的间隔保护设备；如图2所示，按串进行分组，分别与母线保护构成环网b；

第三，串内的间隔中如果存在变压器保护间隔，那么变压器保护设备除了接入变压器间隔500kv侧模拟量就地模块和开关量模块构成的环网a，还需要接入其他各侧的变压器间隔环网a。

实施例3

本实施例为220kv智能变电站的继电保护设备组网结构，包括：站域保护设备、母线保护设备、线路保护设备和变压器保护设备；

各线路间隔和变压器间隔分别设置用于采集一次设备模拟量和开关量的模拟量就地模块和开关量就地模块；

站域保护设备、母线保护设备和各线路保护设备、变压器保护设备、模拟量就地模块、开关量就地模块，分别设有能够用于进行hsr组网的接口模块；

对应各间隔，线路保护设备或变压器保护设备与间隔内的模拟量就地模块、开关量就地模块通过接口模块连接组成第一级hsr环网；

站内所有线路间隔和变压器间隔分为多组，对应每一组，组内的所有间隔保护设备与母线保护设备和站域保护设备通过接口模块连接组成环网，并与组内各间隔内的模拟量就地模块和开关量就地模块，组成第二级hsr环网。

变压器保护设备与变压器的每侧模拟量就地模块和开关量就地模块，分别通过接口模块连接成第一级hsr环网。

本实施例应用于220kv智能变电站继电保护组网时的实施方法包括：

第一，采用每个线路间隔和变压器间隔构成hsr环网a即第一hsr环网，线路间隔环网a中包括了模拟量就地模块、开关量就地模块、线路保护设备，变压器间隔环网a包括了就地采集模块、变压器保护设备；

第二，按照一个间隔或者多个间隔的方式进行分组，分别与母线保护、站域保护构成环网b即第二级hsr环网。如图3所示，图3中以变电站内7个间隔为例，其中三个线路间隔一组，另外三个线路间隔和一个变压器间隔一组，分别与母线保护、站域保护组成环网b。

第三，对于变压器保护间隔，变压器保护设备除了接入变压器220kv侧模拟量就地模块和开关量模块构成的环网a，还需要接入其他各侧的变压器间隔环网a。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。