一种基于三总线的变电站二次系统的制作方法

本发明涉及电力领域的变电站，特别是智能变电站的二次系统。

背景技术：

1、“经济要发展，电力需先行”这是一个被当今社会普遍接受的一个基本事实，但是随着国民经济的不断发展和人民生活水平的不断提高，整个社会对电力的需求越来越大，伴随而来的是土地供应的紧张，导致电网建设难度越来越大。但是国家的经济发展和人民的日常生活又都迫切地需要电力建设及时跟上时代的发展，那么这就提出了一个问题——如何能够在现有变电站的基础上大规模地减少占地面积的问题。如果能大规模减少变电站的占地问题，那么电力工业就可以更好地为国民经济和社会发展服务。

2、现在的变电站特别是智能站，虽然每个二次设备都有自己的cpu，但是仅仅是解决本装置计算问题，功能过于简单，这么多cpu集中在一个变电站内，一点没有提高变电站的智能化水平，只是很多简单cpu功能的重复堆积而已。因此现在的智能站，没有自己的cpu(即大脑)，根本就不是真正意义上的智能站。

3、如图24所示，现有的智能变电站里设置有电容器1’、主变压器2’、10kv或35kv的开关室4’、二次设备室4’、110kv或220kv或500kv或1000kv等电气一次设备5’，所内道路6’。

4、结合图24，现在的智能站的缺点总结如下：

5、1、现在变电站内的二次设备，按出线间隔配置，要么集中组屏，放在一起，单独占用一间面积不小的二次设备室4’，要么随电气一次设备5’，分散安装在各个出线开关柜上。无论哪一种配置方式，都存在相同功能的保护重复配置问题，这还不算双重配置的问题。这样，即使没有双重配置的问题，仅保护配置一方面，就造成了很大的设备浪费和土地浪费。

6、2、现有变电站技术中，虽然配置了微机保护，有自己的cpu，但是其功能特别简单，只能满足本间隔开关相应功能的需要。一个变电站所有微机保护的cpu集中在一起，也只是许多简单功能的cpu的堆积，而不能形成一个能统一指挥全站所有二次设备的强大功能的cpu。

7、3、现有技术中，保护装置的启动回路是一套保护一套启动回路，分别与各自所在间隔的电流电压互感器进行有线(控制电缆或光缆)连接。

8、如图25所示，为现有一次系统通过有线方式与二次保护装置连接图，大电流通过图25中左侧上部的电流互感器1lh、2lh和lh0变成二次系统允许的小电流，通过有线方式与二次保护装置相连(图中中间部分标注为1n)。一次系统的高电压通过电压互感器(图中未画出)变成二次系统允许的低电压，并接至图中左侧下部的yma、ymb、ymc、ymn和ym0上，并通过有线方式与二次保护装置相连(图中1n)。

9、现有的一套保护配置一套启动回路，且分别与各自所在间隔的电流电压互感器进行有线连接的方式，就必须有和间隔数量一样的保护装置及保护装置的启动回路。即一个保护装置只能针对具体某一线路起到保护作用，不能同时对多条线路起到保护作用。这样就必然需要大量的导线进行重复连接，同时也需要很多功能相同或相近的保护装置进行重复配置，造成大量的资源浪费，同时也限制了变电站更大规模的发展，并且变电站的占地问题仍然突出。

10、4、现有技术中，为了提高线路的可靠性，避免一些瞬时故障给用户造成不必要的停电，在每条线路上一般都配有重合闸(有些特殊线路不配重合闸，比如主变和电容器等线路)，但是考虑到开关灭弧因素，规定重合闸只能动作一次，下次动作必须经过规定的时间后才可以。重合闸的这种配置方式，造成重合闸资源配置的浪费，规定时间内只能动作一次的规定，限制了重合闸更多的应用空间。

11、5、现有技术中，开关的控制回路一般是按开关单元配置，即一个开关配一套控制回路，用以对开关进行分合闸操作，但是有时也有按相操作的开关，需要按相进行配置控制回路，即每一回路需要三个控制回路。这样就需要不少于开关间隔数量的控制回路，又造成了新的材料浪费。

12、现有的分合闸执行回路是按开关单元配置，所有需要进行分合闸的开关均配置一套完整的分合闸控制回路，由控制回路通过控制电缆这种有线的方式控制各自分合闸执行回路最终完成分合闸操作。

13、6、现有技术中，开关量的采集与输入都是通过有线方式(控制电缆或光缆)与保护装置相连的。参阅图1，为现有开关量的输入原理图，图1中dl和gwk等就是断路器和各种隔离开关的位置开关，将这些位置开关通过有线方式与二次设备(图1中1n)相连。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于如何进一步大规模减少智能变电站占地面积并且大幅提升智能变电站的智能化水平。

2、本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种基于三总线的变电站二次系统，新的二次系统采用“三总线”结构形式且所有二次设备按照功能划分为：电流模块(1)、电压模块(2)、非电量参数模块(3)、开关量模块(4)、多回路启动模块(5)、多回路分闸模块(6)、多回路重合闸模块(7)、多回路合闸模块(8)，每一模块均通过多路模拟开关(9)与系统总线(10)相连，对每一模块都进行多回路集成，对于二次设备需要与一次设备进行联系的部分，全部采用广域无线网络联系；

3、其中，电流模块(1)和电压模块(2)集成全站的电流电压，非电量参数模块(3)集成全站的非电量参数，开关量模块(4)集成全站所有需要传送的开关量。电流模块(1)、电压模块(2)、非电量参数模块(3)和开关量模块(4)通过无线广域网络(如图26)与图24中的一次设备(本发明中在gis密闭罐内)进行通信，获得相应的电流、电压、非电量和开关量等相关信息。

4、本发明的优点在于：

5、1、本发明将全站所有二次系统利用本发明特有的“一对多”的集成控制技术，进行大规模高度集成，将原变电站中各种二次设备的数量进行大规模压缩，并能够从现有变电站中移出，进一步减少变电站的占地空间。

6、2、实现了变电站一次系统和二次系统的远距离分离和数据的无线传输。由现有变电站技术条件下，一次系统和二次系统均布置在变电站内，改为一次系统布置在变电站内，二次系统脱离变电站，可以在距离变电站较远的地方。一次系统与二次系统之间的通信方式由现有技术条件下的有线通信方式改为无线广域网通信方式。这样，进一步减小了变电站的占地面积。

7、3、二次系统采用“三总线”结构模式。全站用一个cpu指挥全站所有二次系统的工作，较现有技术条件下的变电站二次系统，其智能化水平得到了极大的提升。本发明从电网安全运行角度考虑，推荐采用国产cpu，如龙芯cpu等产品，由于采用国产cpu，还可以防止网络“黑客”对变电站通信网络的入侵破坏，可以更有效地保证电网的安全可靠运行。但这并不是说采用其他型号的cpu就会与本发明有本质的技术区别，无论采用哪种型号的cpu在技术路线上都与本发明是一致的。

8、由于本发明的“电流电压模块”、“开关量模块”、“非电量模块”、“多回路启动模块”等各种新模块全部都接在“三总线”上，各模块数据与cpu之间利用dma方式进行数据处理，加快了数据处理的速度。同时兼容其他数据处理方式。

9、4、采用多回路启动模块的技术方案，无论任何回路启动过流或速断，都有相应的动作信号发出。无论同时有多少回路发生什么样的故障，都可以第一时间反映到多回路启动模块中，然后根据过流和速断的判别条件，分别进行过流和速断判别，满足过流不满足速断的回路，启动过流保护，满足速断判别条件的回路，启动速断保护；对于没有任何故障的回路，返回继续测量。实现多个一次回路同时启动同一个保护回路的功能，这样可以节省很多重复配置的保护装置。对于不同原理的保护，只需修改相关的判断方法，而不需要对启动系统的硬件结构做大幅度修改。

10、5、采用多回路分闸模块的技术方案，取消了现有的一个开关配置一个分闸控制回路，在过流保护或速断保护启动出口跳闸后，跳闸信号直接送到多回路分闸模块中的过流跳闸总线上和速断跳闸总线上。这两条总线上分别接着全站所有需要跳闸的开关(两条总线上所接的出线回路完全相同)，即跳闸信号到达跳闸总线后，理论上是可以跳全站所有开关的，但是具体跳哪些开关，不跳哪些开关还需要由每个开关的具体运行状态来决定。极大的减少接线以及材料的浪费；另外，通过无线网络启动开关机构中的分闸回路，实现远程无线分闸过程，节约了大量的控制电缆和光缆，无需专门修建二次电缆沟，极大减少了土地的浪费。

11、6、所有需要进行重合的线路，其分闸位置信号在经过多回路计数器和计时器后，都接入第五或门的输入端，这样，无论同时有多少路开关被跳闸，重合闸都可以被启动，即使这些被跳闸的开关在时间上有时间差，也不管这些时间差有多小，重合闸均可以被启动。无需每条线路都配备重合闸，极大减少了重合闸资源配置的浪费，也没有在规定时间内只能动作一次的规定，极大扩充了重合闸的应用空间。但是，这样取消了对重合闸动作次数和动作时间间隔的限制并不是说原来对重合闸的这些限制不合理，恰恰相反，原来对重合闸的这些限制是正确的。只是现在我们把这种限制换了一种方式来实现。现在我们取消了对重合闸关于动作次数和动作时间间隔的限制，但是我们把这种限制放在了具体的回路当中，如图7、图21和图22所示。即无论重合闸怎么动作，具体回路中的开关还是要遵守动作次数和动作时间间隔规定的。之所以可以做这样的改变，是因为原来是一个开关配一台重合闸，所以要对重合闸提出相应的规定，但是现在我们全站只设一台重合闸，所以对重合闸的规定就不再适合，就把相关规定转变成对具体回路的要求。

12、7、采用该多回路合闸模块的技术方案，取消了现有的一个开关配置一个合闸控制回路，多回路重合闸模块的重合闸动作出口接通该多回路合闸模块的重合闸动作总线，重合闸动作总线上接有所有需要进行重合的开关控制回路，从原理上说，是可以对重合闸动作总线上所有开关进行合闸。但是具体合哪些开关，不合哪些开关还需要由每个开关的具体运行状态来决定，通过第二与门来判定具体合哪一个开关。极大的减少接线以及材料的浪费，进一步减少了变电站的占地；另外，通过无线网络启动开关机构中的合闸回路，实现远程无线合闸过程，节约了大量的控制电缆和光缆，无需专门修建二次电缆沟，极大减少了土地的浪费。