一种输电线路智能保护装置的制作方法

1.本发明涉及输电技术领域，尤其涉及一种输电线路智能保护装置。


背景技术：

2.随着现代电力技术的不断发展，电力网络的规模越来越大，复杂程度也越来越高，为了确保电力系统的稳定性，需要装设各种安全保护装置。备用电源自动投入装置就是其中最常见的一种。备用电源自动投入装置是当工作电源因故障断开以后，能够自动而迅速地将备用电源投入工作或将用户切换到备用电源上去，从而使用户不至于被停电的一种装置，简称备自投。
3.随着用户对供电可靠性的要求不断提高，减少电力故障对用户停电的影响，一般在每一个变电站都单独安装了备自投装置，每一套备自投装置都需要接入本站母线电压、线路电流、断路器位置信息及对断路器的分合闸的控制的回路电缆，接线复杂，成本较高。


技术实现要素：

4.基于此，有必要提供一种输电线路智能保护装置，解决现有技术中需要单独安装备自投装置造成的接线复杂和成本高的问题，减少不必要的资源浪费。
5.本技术一方面提供了一种输电线路智能保护装置，包括若干个第一可控开关单元、若干个第二可控开关单元、第三可控开关单元及光纤纵联保护装置；所述第一可控开关单元串联于由第一电源供电的第一输电线路的供电通路中，处于常闭状态；所述第二可控开关单元串联于由第二电源供电的第二输电线路的供电通路中，处于常闭状态；所述第三可控开关单元被配置为：第一端与所述第一输电线路电连接，第二端与所述第二输电线路电连接，处于常开状态；所述光纤纵联保护装置与所述第一可控开关单元的控制端、所述第二可控开关单元的控制端及所述第三可控开关单元的控制端均电连接，用于根据获取的所述第一输电线路的电信息、所述第一可控开关单元的位置信息、所述第二输电线路的电信息及所述第二可控开关单元的位置信息生成开关控制信息，以控制所述第一可控开关单元、所述第二可控开关单元及所述第三可控开关单元动作，使得所述第一输电线路及所述第二输电线路正常工作。
6.本技术提供的输电线路智能保护装置不需要单独安装备自投装置，可以直接利用已有的光纤纵联保护装置控制开关合闸实现备自投功能，也不需要额外接线，同时还具有线路故障情况下自动跳闸切除和隔离故障功能，最大限度的利用了现有资源，减少了资源浪费，大幅降低了安装和使用成本。
7.在其中一个实施例中，所述开关控制信息包括开关跳闸控制信息，所述光纤纵联保护装置被配置为：
8.根据所述第一输电线路的电信息、所述第一可控开关单元的位置信息、所述第二输电线路的电信息及所述第二可控开关单元的位置信息判断输电线路故障位置信息，并根据所述输电线路故障位置信息生成所述开关跳闸控制信息，以控制位于所述输电线路故障
位置信息指示的故障位置两侧的所述第一可控开关单元或所述第二可控开关单元跳闸并隔离故障点。
9.上述实施例中，所述光纤纵联保护装置在输电线路发生短路故障的情况下，能快速反应，迅速切断故障点两侧的开关，将短路故障隔离，防止短路电流损坏输电线路设备。
10.在其中一个实施例中，所述开关控制信息还包括开关合闸控制信息，所述光纤纵联保护装置被配置为：
11.根据所述第一输电线路的电信息、所述第二输电线路的电信息判断实时供电电源位置信息，并根据所述实时供电电源位置信息生成所述开关合闸控制信息，以控制所述第三可控开关单元合闸，使得所述实时供电电源位置信息指示的供电电源经由所述第三可控开关单元供电。
12.上述实施例中，所述光纤纵联保护装置在输电线路发生短路故障时，在开关成功切除故障线路的情况下，能快速反应投入备用开关，为因短路故障而失电的变电站迅速接通备用电源，最大可能的缩短停电时间，降低停电损失。
13.在其中一个实施例中，所述电信息包括电压、电流及功率中至少一种。
14.在其中一个实施例中，所述第一输电线路包括多个第一变电站；
15.至少一个所述第一变电站设置两个所述第一可控开关单元，分别位于所述第一变电站的进线端和出线端。
16.在其中一个实施例中，所述第二输电线路包括多个第二变电站；
17.至少一个所述第二变电站设置两个所述第二可控开关单元，分别位于所述第二变电站的进线端和出线端。
18.在其中一个实施例中，所述光纤纵联保护装置包括多个通信互联的保护装置；所述第一可控开关单元、所述第二可控开关单元及所述第三可控开关单元的数量之和，与所述保护装置的数量相等；所述第一可控开关单元、所述第二可控开关单元及所述第三可控开关单元分别对应设置所述保护装置。
19.在其中一个实施例中，各所述保护装置经由光纤通信互联。
20.在其中一个实施例中，所述第一可控开关单元、所述第二可控开关单元及所述第三可控开关单元中至少一个，包括断路器。
21.本技术又一方面提供了一种输电线路智能保护方法，基于上述任一实施例所述的装置实现，所述方法包括：
22.获取所述第一输电线路的电信息、所述第一可控开关单元的位置信息、所述第二输电线路的电信息及所述第二可控开关单元的位置信息；
23.根据所述第一输电线路的电信息、所述第一可控开关单元的位置信息、所述第二输电线路的电信息及所述第二可控开关单元的位置信息生成开关控制信息；
24.基于所述开关控制信息控制所述第一可控开关单元、所述第二可控开关单元及所述第三可控开关单元动作，使得所述第一输电线路及所述第二输电线路正常工作。
附图说明
25.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于
本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为一实施例中输电线路智能保护装置的结构示意图；
27.图2为一实施例中输电线路智能保护装置的工作原理图；
28.图3为另一实施例中输电线路智能保护装置的工作原理图；
29.图4为一实施例中保护装置的结构原理图。
具体实施方式
30.为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的实施例。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本技术的公开内容更加透彻全面。
31.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。
32.可以理解，本技术所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本技术的范围的情况下，可以将第一可控开关单元称为第二可控开关单元，且类似地，可将第二可控开关单元称为第一可控开关单元。第一可控开关单元和第二可控开关单元两者都是可控开关单元，但其不是同一可控开关单元。
33.可以理解，以下实施例中的“电连接”，如果被电连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电电连接”、“通信电连接”等。
34.在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
35.现代电网为了提高供电可靠性，降低停电事故的发生几率，通常采用双回路供电方式，供电电源中包括备用电源，当正常供电的输电线路发生短路故障时，线路继电保护动作，断开故障点的同时，也必然会切断部分变电站的正常供电，这时就需要快速投入备用电源，保障切断供电的变电站能迅速恢复送电，保证供电的可靠性。电力输电线路规程规定，由两个及以上电源供电的输电线路，为了避免造成电磁环网，必须在正常供电时设置一个联络断开点。在线路正常的情况下，该联络断开点的开关处于常开状态，一旦线路出现短路故障且有变电站因继电保护动作而失电，该联络断开点的开关立刻闭合，为失电的变电站接入备用电源。
36.为了实现上述备用电源投入过程，一般每个变电站会安装一套备自投装置，以确保在任意一个变电站设置联络断开点的情况下，都能有与之配套的备自投装置来投切联络断开点的开关设备，由此增加了大量的装置和接线，成本也相应增加。
37.而在电力系统中，为了实现在输电线路上发生故障时能够及时的隔离故障点，输电线路两侧都装设了光纤纵联保护装置，每一套保护装置分别接入了本站母线电压、线路
电流、断路器位置信息及对断路器的分合闸的控制的回路电缆，而且光纤纵联保护装置还可以通过光纤通信了解备用侧的运行状态，只是在装置逻辑功能上没有备自投的功能。
38.本技术的一实施例中提供的一种输电线路智能保护装置，包括若干个第一可控开关单元、若干个第二可控开关单元、第三可控开关单元及光纤纵联保护装置；第一可控开关单元串联于由第一电源供电的第一输电线路的供电通路中，处于常闭状态；第二可控开关单元串联于由第二电源供电的第二输电线路的供电通路中，处于常闭状态；第三可控开关单元被配置为：第一端与第一输电线路电连接，第二端与第二输电线路电连接，处于常开状态；光纤纵联保护装置与第一可控开关单元的控制端、第二可控开关单元的控制端及第三可控开关单元的控制端均电连接，用于根据获取的第一输电线路的电信息、第一可控开关单元的位置信息、第二输电线路的电信息及第二可控开关单元的位置信息生成开关控制信息，以控制第一可控开关单元、第二可控开关单元及第三可控开关单元动作，使得第一输电线路及第二输电线路正常工作。
39.上述实施例中提供的输电线路智能保护装置不需要单独安装备自投装置，可以直接利用已有的光纤纵联保护装置控制开关合闸实现备自投功能，也不需要额外接线，同时还具有线路故障情况下自动跳闸切除和隔离故障功能，最大限度的利用了现有资源，减少了资源浪费，大幅降低了安装和使用成本。
40.在本技术的一些实施例中，开关控制信息包括开关跳闸控制信息，光纤纵联保护装置被配置为：
41.根据第一输电线路的电信息、第一可控开关单元的位置信息、第二输电线路的电信息及第二可控开关单元的位置信息判断输电线路故障位置信息，并根据输电线路故障位置信息生成开关跳闸控制信息，以控制位于输电线路故障位置信息指示的故障位置两侧的第一可控开关单元或第二可控开关单元跳闸并隔离故障点。
42.上述实施例中，光纤纵联保护装置在输电线路发生短路故障的情况下，能快速反应，迅速切断故障点两侧的开关，将短路故障隔离，防止短路电流损坏输电线路设备。
43.在本技术的一些实施例中，开关控制信息还包括开关合闸控制信息，所述光纤纵联保护装置被配置为：
44.根据第一输电线路的电信息、第二输电线路的电信息判断实时供电电源位置信息，并根据实时供电电源位置信息生成开关合闸控制信息，以控制第三可控开关单元合闸，使得实时供电电源位置信息指示的供电电源经由第三可控开关单元供电。
45.上述实施例中，所述光纤纵联保护装置在输电线路发生短路故障时，在开关成功切除故障线路的情况下，能快速反应投入备用开关，为因短路故障而失电的变电站迅速接通备用电源，最大可能的缩短停电时间，降低停电损失。
46.以下结合附图再对本发明的一些实施例作进一步说明。
47.参考图1，在一个实施例中，本技术提供的一种输电线路智能保护装置包括：第一可控开关单元111、第一可控开关单元112、第一可控开关单元113及第一可控开关单元114串联于由第一电源供电的第一输电线路10的供电通路中，处于常闭状态，其中，第一可控开关单元111及第一可控开关单元112与第一变电站121对应设置，第一可控开关单元113及第一可控开关单元114与第一变电站122对应设置；
48.第二可控开关单元211、第二可控开关单元212及第二可控开关单元213串联于由
第二电源供电的第二输电线路20的供电通路中，处于常闭状态，其中，第二可控开关单元211与第二变电站221对应设置，第二可控开关单元212及第二可控开关单元213与第二变电站222对应设置；
49.第三可控开关单元30被配置为：第一端与第一输电线路10电连接，第二端与第二输电线路20电连接，处于常开状态；
50.光纤纵联保护装置包括通过光纤通信连接的保护装置115、保护装置116、保护装置117、保护装置118、保护装置40、保护装置214、保护装置215及保护装置216，用于根据获取的第一输电线路10的电信息、第一可控开关单元111、第一可控开关单元112、第一可控开关单元113及第一可控开关单元114的位置信息、第二输电线路20的电信息、第二可控开关单元211、第二可控开关单元212及第二可控开关单元213的位置信息生成开关控制信息，以控制第一可控开关单元111、第一可控开关单元112、第一可控开关单元113、第一可控开关单元114、第二可控开关单元211、第二可控开关单元212、第二可控开关单元213及第三可控开关单元30动作，使得第一输电线路10及第二输电线路20正常工作，其中，保护装置115与第一可控开关单元111对应设置，保护装置116与第一可控开关单元112对应设置，保护装置117与第一可控开关单元113对应设置，保护装置118与第一可控开关单元114对应设置，保护装置40与第三可控开关单元30对应设置，保护装置214与第二可控开关单元211对应设置，保护装置215与第二可控开关单元212对应设置，保护装置216与第二可控开关单元213对应设置。
51.具体地，需要说明的是，上述实施例中各个元件的数量需要根据实际的变电站数量来确定，本技术中的数量只是举例说明，其中，每个变电站对应两个可控开关单元，一个为进线开关，一个为出线开关，两者的功能没有具体限定，根据实际使用情况来确定。第三可控开关单元30被设置为联络断开点，该联络断开点可以为任意一个第一可控开关单元或第二可控开关单元，具体需要根据实际使用情况来决定。
52.具体地，各个保护装置通过光纤通信组成局域网，共享实时位置信息和所在输电线路的电信息，并且能够相互发送开关操作指令。当保护装置检测到所在线路的短路故障信息需要断开相应的开关时，所述保护装置会向对应的可控开关单元发送跳闸指令，可控开关单元跳闸，切断故障电流；当保护装置检测到所在变电站的母线失压时，根据共享的其它保护装置的位置信息和对应的供电电源信息，判断需要投入联络断开点所在的第三可控开关单元30时，就向保护装置40发送开关合闸指令，保护装置40由此向第三可控开关单元30发出合闸指令，投入第三可控开关单元30，为失电变电站接入备用电源。
53.具体地，各第一可控开关单元可以主要是断路器；各第二可控开关单元可以主要是断路器。
54.上述实施例中提供的输电线路智能保护装置不需要单独安装备自投装置，可以直接利用已有的光纤纵联保护装置控制开关合闸实现备自投功能，也不需要额外接线，同时还具有线路故障情况下自动跳闸切除和隔离故障功能，最大限度的利用了现有资源，减少了资源浪费，大幅降低了安装和使用成本。
55.为进一步说明图1所述装置的具体工作原理，参考图2，在一个实施例中，在第二输电线路20的第二变电站221和第二变电站222之间的输电线路发生了短路故障，第二输电线路20内部出现过电流冲击，严重威胁第二变电站221和第二变电站222的设备安全。
56.具体地，故障点两侧的保护装置214和保护装置215检测到线路故障大电流，迅速启动保护动作，分别向第二可控开关单元211和第二可控开关单元212发送跳闸指令，第二可控开关单元211和第二可控开关单元212快速跳闸，切断了该故障输电线路，保护了第二变电站221和第二变电站222的内部设备安全。
57.具体地，由于第二可控开关单元211和第二可控开关单元212跳闸，原本由第二电源供电的第二变电站221瞬间失去供电电源，此时，联络断开点所在的保护装置40检测到所在的第二变电站221母线失压，同时，保护装置40通过光纤通信共享的信息检测到第一输电线路10的第一变电站122母线供电正常，且相应的第一可控开关单元114处于合闸位置，判断第二变电站221可通过第一电源供电，保护装置40即向第三可控开关单元30发送合闸指令，控制第三可控开关单元30合闸，第二变电站221由此恢复供电。
58.为进一步说明图1所述装置的具体工作原理，参考图3，在另一个实施例中，在第一输电线路10的第一变电站121和第一变电站122之间的输电线路发生了短路故障，第一输电线路10内部出现过电流冲击，严重威胁第一变电站121和第一变电站122的设备安全。
59.具体地，故障点两侧的保护装置116和保护装置117检测到线路故障大电流，迅速启动保护动作，分别向第一可控开关单元112和第一可控开关单元113发送跳闸指令，第一可控开关单元112和第一可控开关单元113快速跳闸，切断了该故障输电线路，保护了第一变电站121和第一变电站122的内部设备安全。
60.具体地，由于第一可控开关单元112和第一可控开关单元113跳闸，原本由第一电源供电的第一变电站122瞬间失去供电电源，此时，第一变电站122内部的保护装置118检测到第一变电站122母线失压，同时，保护装置118通过光纤通信共享的信息检测到第二输电线路20的第二变电站221母线供电正常，且相应的第三可控开关单元30处于分闸位置，判断第一变电站122可通过第二电源供电，保护装置118即向保护装置40发送开关合闸指令，保护装置40即向第三可控开关单元30发送合闸指令，控制第三可控开关单元30合闸，第一变电站122由此恢复供电。
61.参考图4，在一个实施例中，保护装置包括主控模块1000、操动机构2000及网络模块3000，操动机构2000用于根据操作指令控制断路器合闸或跳闸；主控模块1000与操动机构2000电连接，用于根据输电线路的故障信息向操动机构2000发送操作指令，断开或闭合断路器；网络模块3000与主控模块1000电连接，用于获取输电线路的所有可控开关单元的实时位置信息和所在输电线路的电信息，及保护装置之间发送的开关操作指令，并将上述信息发送给所述主控模块1000。
62.具体地，操动机构2000包括出口继电器2100及起动继电器2200，出口继电器2100与主控模块1000及起动继电器2200电连接，用于控制断路器断开或闭合，起动继电器2200与主控模块1000电连接，用于接通后为出口继电器2100提供电源。
63.具体地，主控模块1000包括动作dsp1100和起动dsp1200，动作dsp1100与起动dsp1200及出口继电器2100均电连接，用于控制出口继电器2100动作，起动dsp1200与起动继电器2200及网络模块3000电连接，用于控制起动继电器2200动作，及从网络模块3000接收其它保护装置传来的信息。从输电线路采样获得的电压电流的模拟信号经过ad转换模块之后生成的数字信号及由开关操动单元生成的开关分合闸状态信号，进入动作dsp1100和起动dsp1200，动作dsp1100和起动dsp1200内部进行数据比较，若两者接收的数据保持一致
则视为保护装置工作正常，如果两者接收的数据偏差超出预设范围，则视为保护装置工作异常，由此将产生报警，提醒工作人员检查保护装置。
64.具体地，在保护装置正常工作的情况下，若保护装置检测到故障电流信号，起动dsp1200将向起动继电器2200发出合闸指令，控制起动继电器2200合闸，进而给出口继电器2100接通电源，此时，动作dsp1100向出口继电器2100发出跳闸指令，出口继电器2100控制可控开关单元跳闸，切断故障电流，实现线路保护功能。
65.若保护装置检测到母线失压故障，起动dsp1200将根据故障侧变电站的故障电压信号、备用侧变电站的正常电压信号及第三可控开关单元30的分闸状态信息生成合闸信号，通过网络模块3000发送给保护装置40，由保护装置40控制第三可控开关单元30合闸，为失电变电站接入备用电源，或
66.起动dsp1200根据接收到的故障侧保护装置发送来的合闸指令，控制起动继电器2200合闸，为出口继电器2100接通电源，同时动作dsp1100向出口继电器2100发送合闸指令，控制断路器合闸，为失电侧变电站接入备用电源。
67.具体地，网络模块3000包括cpu3100、lcd3200、led3300、键盘3400、打印模块3500、时钟模块3600及以太网模块3700，lcd3200、led3300、键盘3400、打印模块3500、时钟模块3600及以太网模块3700均与cpu3100电连接，各个保护装置通过以太网模块3700组成局域网，相互之间共享实时数据，方便主控模块1000进行实时分析计算，并精准控制各个可控开关单元动作，保障输电线路的正常运行。
68.需要说明的是，在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
69.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
70.另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现。
71.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。