一种保护测控集成装置和保护测控方法
【技术领域】
[0001]本发明电力系统继电保护及控制技术领域，尤其涉及新一代智能变电站自动化系统保护测控集成装置和方法。
【背景技术】
[0002]继电保护和测控装置是电力系统的重要组成部分，它对保证系统安全运行起着非常重要的作用。尤其是在智能变电站自动化系统中，IEC61850标准及电子互感器的应用对间隔层的保护、测控装置有了新的要求。
[0003]传统变电站中，保护测控一体化的运用在35kV及以下电压等级的系统中已经实现；而在高电压等级的电力系统中，保护和测控功能分别采用独立的装置实现。近年来的数字化变电站的建设中，在I1kV及以上电压等级出现了保护测控一体化的装置，但多是通过一个CPU来同时完成保护和测控功能。任一功能的参数、配置或硬件的损坏都会同时造成两种功能的缺失，设备的可靠性不能满足运行的要求。
[0004]在以“结构布局合理、系统高度集成、技术装备先进、经济节能环保、支持调控一体”为技术特征的新一代智能变电站中，为满足高可靠性、高智能化、易施工、便扩展、轻维护的建设、运行与检修的要求，全面支撑调控一体，助力电网发展方式的转变，提出了 IlOkV及以下电压等级系统保护和测控装置一体化集成的方案。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种保护测控集成装置和保护测控方法，实现智能变电站中IlOkV及以下电压等级系统保护装置和测控装置的集成。
[0006]一种保护测控集成装置，包括:
[0007]丽I插件，丽I插件用于完成就地操作和与站控层的通讯，并接收来自站控层的互锁信息，发送到测控CPU，用于实现联闭锁功能；NPI插件，NPI插件接收来自过程层的采样数据和GOOSE信息，分别发送到测控CPU和保护CPU，用于实现保护和测控功能；保护CPU，保护CPU通过分析接收到的数据，判断是否为故障，输出相应的告警信号或跳闸出口信息，并通过人机接口 MMI插件和过程层NPI插件将信息发送至站控层和过程层；测控CPU，测控CPU通过分析接收到的数据，通过计算输出相应的测量、遥信信息，并通过丽I插件和NPI插件将信息发送至站控层和过程层；1/0插件，用于开入和开出。
[0008]一种保护测控方法，保护功能和测控功能集成在一台装置上实现，分别由独立的CPU完成，包括测控CPU和保护CPU ;保护CPU和测控CPU通过光纤接口接收来自合并单元和智能终端的采样数据及GOOSE信息；测控CPU通过分析接收到的数据，通过计算输出相应的测量、遥信信息；将信息发送至站控层和过程层；保护CPU通过分析接收到的数据，判断是否为故障，输出相应的告警信号或跳闸出口信息，将信息发送至站控层和过程层。
[0009]通过MMI插件和NPI插件将信息发送至站控层和过程层。
[0010]站控层下发的遥控命令通过MMI插件发送至测控CPU，通过其遥控功能，并判断联闭锁状态，将遥控命令通过NPI插件发送至智能终端，以实现对断路器及刀闸的遥控操作。
[0011]NPI插件完成与保护CPU插件一致的保护启动逻辑，仅当保护启动后才允许GOOSE跳闸信号发出。
[0012]采用多CPU结构，各个CPU功能独立，相互配合，使得装置的功能和处理能力得到提高，有力地保证了保护的快速可靠出口、遥测量的实时在线完成、遥信时间的快速处理上送，同时也提高了抗干扰能力。
[0013]有丰富的硬件资源支持，保证了遥测量的高精度，且在就地实时完成有功功率、无功功率、功率因数等的计算，并完成有功电度、无功电度的实时累加，而不是在站控层离线计算。
[0014]具有功能强大、方便易用的配套工具，可同时支撑装置研发、工程实施、用户配置等环节。首先，可视化装置设计工具提供了装置设计的环境，在装置研发的初始阶段方便61850标准建模的实施；其次，配置工具保证了 icd模型的规范性；虚端子工具方便了装置配置文件的生成，同时波形分析工具将继电保护逻辑图通过.des文件清晰再现了故障过程中各保护功能元件的动作逻辑及先后顺序。
【附图说明】
[0015]图1是保护测控集成装置的模型示意图。
[0016]图2是过程层配置示意图。
【具体实施方式】
[0017]本发明的一种保护测控方法主要包括:
[0018]保护功能和测控功能集成在一台装置上实现，分别由独立的CPU完成。保护CPU提供了主保护和后备保护功能，测控CPU提供了遥测、遥信、遥控、同期合闸、电能计量、逻辑闭锁等功能，且可根据实际工程的具体需求进行配置。
[0019]人机接口的处理由单独的CPU实现，保证了操作的方便性和独立性，同时兼备了与不同CPU通讯的独立性。
[0020]保护CPU和测控CPU通过光纤接口接收来自合并单元和智能终端的采样数据及GOOSE信息，该功能由过程层插件实现。该插件提供多个光纤接口，通过不同的配置可实现多种数据接收模式。
[0021]可提供保护CPU和测控CPU公用的就地开入和开出，该功能由I/o插件实现。该插件提供的开入可满足检修压板等强电开入的设置，开出可以满足失灵、跳闸及信号的输出。
[0022]可配置测控CPU专用的就地遥信开入，该功能由开入插件实现。
[0023]保护功能和测控功能集中在一台装置上实现，减少了变电站内装置的数量，对于站控层和过程层网络简化了二次接线及交换机端口，取消了相应的直流、信号及对时接线。
[0024]保护测控集成装置具备多个不同用途的以太网通讯接口，满足了与站控层和过程层的通信，适应不同类型数据的传输，实现了站控层通信和逻辑互锁功能。同时装置具备多个光纤通讯端口，用于接收过程层采样数据和GOOSE信息，用于保护和测控逻辑的演算。装置通过站控层以太网通讯端口向站控层上送保护动作信号和测量信息，同时通过过程层光纤通讯端口向过程层发送GOOSE报文，实现信号的传输和保护跳闸的功能。
[0025]保护功能和测控功能分别由独立的CPU板卡实现，测控板卡的损坏不影响保护板卡的功能，这样保证了保护和测控功能的相对独立性，既提供了可靠的保护功能，同时也保证了精确的测控功能。
[0026]装置具备良好的互操作性。保护和测控单元均按照IEC61850系列标准建模，保证了信息模型应用、通信服务应用、通信服务映射和通信协议栈实现等方面的一致性。
[0027]对过程层数据处理的灵活性，针对智能变电站过程层数据发送的不同模式，可采用不同的应对策略。在满足测控功能的组网模式要求的同时，对于保护功能模块，支持以下不同的通信模式:sv直采和GOOSE直跳模式、SV过程层网络接收及GOOSE网络跳闸的模式、SV/G00SE和站控层共网的三层一网模式；对于直采直跳模式，既支持SV和GOOSE独立网口的情况，也支持SV和GOOSE共口的情况。
[0028]过程层插件处理器还完成了与保护CPU插件一致的保护启动逻辑，仅当保护启动后才允许GOOSE跳闸信号发出。
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