基于双环网的无主式就地化变压器保护装置及保护方法
【专利摘要】本发明公开了基于双环网的无主式就地化变压器保护装置及保护方法，包括分别设置在变压器高压侧、中压侧、低压侧的就地化的保护子机，各保护子机之间通过双环网手拉手连接，各保护子机就地采集本侧的模拟量和开关量，并通过双环网与其它保护子机双向通信共享数据；各保护子机均具有相同的变压器主、后备保护一体化的保护模块，各保护子机与变压器各侧之间设有断路器，保护模块根据设定的后备保护动作条件和差动保护动作条件，跳开相应的断路器。本发明有效解决了目前有主式变压器保护装置的主机无法就地安装问题，而且保护装置采用多套差动“与门”逻辑，提高了保护的可靠性。
【专利说明】
基于双环网的无主式就地化变压器保护装置及保护方法
技术领域
[0001]本发明属于电力系统继电保护领域，具体涉及一种基于双环网的无主式就地化变压器保护装置及保护方法。
【背景技术】
[0002]常规变电站中保护和监控设备各自组屏、集中布置，现场走线繁杂且多为硬连线，带来更多的维护工作量和不可靠因素。近年来，常规变电站逐渐被采用“常规互感器+合并单元”的智能变电站所替代，由合并单元及智能终端就地采集模拟量和开关量，并通过光纤接入主控室的继电保护装置，用光纤替代了长电缆，二次回路得到简化。
[0003]“常规互感器+合并单元”的智能站，中间环节多，动作时间长，智能站保护的平均动作时间比常规保护长8-lOms，而且单一设备故障可能造成多套保护不正确动作，保护的快速性和可靠性问题日益突出。以继电保护多年成功的理论和实践探索为基础，国内外众多专家提出将现有的集中组屏安装的继电保护就地化，取消合并单元及智能终端等中间环节，二次设计和施工大大简化，减少了变电站建筑面积、降低了工程造价，便于维护、检修和巡视。
[0004]对于单间隔的继电保护，如线路保护、母联保护等，由于一二次设备对应性强，其就地化的实施相对容易。但是对于跨间隔的变压器保护，需要采集的模拟量较多，回路复杂，势必造成装置尺寸过大而无法就地安装，另外，如果采用“子机+主机”的模式，即子机用于就地采集，主机用于保护逻辑运算，根据电力系统运行检修规程，将难于找到合适的地点安装主机。
【发明内容】
[0005]针对上述问题，本发明提出一种基于双环网的无主式就地化变压器保护装置及保护方法。
[0006]实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现:
[0007]—种基于双环网的无主式就地化变压器保护装置，包括分别设置在变压器高压侦叭中压侧、低压侧的就地化的保护子机，各保护子机之间通过双环网手拉手连接，各保护子机就地采集本侧的电流、电压模拟量和开关量，并通过双环网与其它保护子机双向通信共享数据;各保护子机均具有相同的变压器主、后备保护一体化的保护模块，各保护子机与变压器各侧之间设有断路器，保护模块根据后备保护动作条件和差动保护动作条件，跳开相应的断路器。
[0008]所述跳开相应的开关具体为:当本侧保护子机满足后备保护动作条件时，保护模块控制与本侧保护子机相连的断路器直接跳开，当所有保护子机均满足差动保护动作条件时，保护模块控制与各保护子机相应的断路器跳开。
[0009]所述变压器高压侧、中压侧、低压侧的就地化的保护子机，包括:高压I侧保护子机、高压2侧保护子机、变压器中性点保护子机、公共绕组保护子机，中压侧保护子机，低压I分支保护子机、低压2分支保护子机、低压I分支电抗器保护子机、低压2分支电抗器保护子机、低压侧接地变保护子机。
[0010]所述高压侧的保护子机和低压侧的保护子机分别接入MMS网络的A、B网，与后台和调度中心通信。
[0011]所述高压侧保护子机和低压侧保护子机同时接入GOOSE网络，与其它保护装置及故障录波装置通信，当二者均正常运行时，由优先级高的高压侧保护子机负责对外与其它装置收发GOOSE报文，低压侧保护子机处于与外部停信状态，并且通过双环网监测高压侧保护子机的运行状态，当高压侧保护子机因故障或检修退出时，由低压侧保护子机替换高压侧子机负责对外GOOSE报文的收发。
[0012]所述各保护子机均设置软地址，该软地址同时作为环网内部的通信地址和保护子机类型的标识码;所述的一种基于双环网的无主式就地化变压器保护装置，还包括操作箱，所述保护模块通过操作箱控制与各侧保护子机相连的开关的状态;所述操作箱还输出开关量给各侧保护子机。
[0013]—种应用基于双环网的无主式就地化变压器保护装置的保护方法，包括以下步骤:
[0014]各保护子机就地采集本侧的电流、电压模拟量和开关量，并通过双环网与其它保护子机双向通信共享数据；
[0015]保护模块根据后备保护动作条件和差动保护动作条件，控制跳开相应的断路器。
[0016]所述跳开相应的断路器具体为:当本侧保护子机满足后备保护动作条件时，保护模块控制与本侧保护子机相连的断路器直接跳开，当所有保护子机均满足差动保护动作条件时，保护模块控制与各保护子机相应的断路器跳开。
[0017]所述的一种应用基于双环网的无主式就地化变压器保护装置的保护方法，还包括将高压侧的保护子机和低压侧的保护子机分别接入MMS网络的A、B网，与后台和调度中心通信，确保了当任一保护子机出现故障或检修退出时，均不会中断基于双环网的无主式就地化变压器保护装置与后台和调度中心的通信。
[0018]所述的一种应用基于双环网的无主式就地化变压器保护装置的保护方法，还包括将高压侧保护子机和低压侧保护子机同时接入GOOSE网络，与其它保护装置及故障录波装置通信，当二者均正常运行时，由优先级高的高压侧保护子机负责对外与其它装置收发GOOSE报文，低压侧保护子机处于与外部停信状态，并且通过双环网监测高压侧保护子机的运行状态，当高压侧保护子机因故障或检修退出时，由低压侧保护子机替换高压侧子机负责对外GOOSE报文的收发。
[0019]本发明的有益效果:
[0020]本发明的基于双环网的无主式就地化变压器保护装置及保护方法，采用分布式变压器保护配置了多个保护子机，保护子机仅采集本侧的模拟量和开关量，通过双环网共享数据，因此子机体积小，能够就地安装;而传统的集中式变压器保护，由于其要采集各侧的模拟量和开关量数据，造成体积大，无法就地安装。
[0021]本发明的基于双环网的无主式就地化变压器保护装置及保护方法，采用无主式就地化变压器保护装置，有效解决了目前有主式变压器保护装置的主机无法就地安装问题，且每个子机均配置了相同的差动保护功能，当所有子机均满足差动保护动作条件时，差动保护才动作跳闸，实现了多套差动“与门”逻辑，从而提高了差动保护的可靠性。
【附图说明】
[0022]图1为本发明的基于双环网的无主式就地化变压器保护装置的一种实施例的拓扑示意图。
[0023]图2为本发明的一种应用基于双环网的无主式就地化变压器保护装置的保护方法的一种实施例的流程示意图。
【具体实施方式】
[0024]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0025]下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
[0026]参见图1，一种基于双环网的无主式就地化变压器保护装置，包括分别设置在变压器高压侧、中压侧、低压侧的就地化的保护子机(即:高压侧主变保护子机、中压侧主变保护子机、低压侧主变保护子机)，各保护子机之间通过千兆双环网手拉手连接，从而确保了高可靠性;各保护子机就地采集本侧的电流、电压模拟量和开关量，并通过双环网与其它保护子机双向通信共享数据;各保护子机均具有相同的变压器主、后备保护一体化的保护模块，各保护子机与变压器各侧之间设有断路器，保护模块根据设定的后备保护动作条件和差动保护动作条件，跳开相应的断路器。
[0027]在本发明中，所述设定的后备保护动作条件和差动保护动作条件为:保护动作条件是基于继电保护的基本原理，包括多种保护，例如纵差保护、复压过流保护、零序过流保护、阻抗保护、失灵保护等等。
[0028]在本发明的一种实施例中，各保护子机均通过环网口与千兆双环网连接的。
[0029]在本发明的一种实施例中，所述跳开相应的断路器具体为:当本侧保护子机满足后备保护动作条件时，保护模块控制与本侧保护子机相连的断路器直接跳开，后备保护动作条件采用的是就地采集的电流或者电压，即本保护子机采集的模拟量；当所有保护子机均满足差动保护动作条件时，保护模块控制与各保护子机相应的断路器跳开。
[0030]在本发明的一种实施例中，所述高压侧的保护子机和低压侧的保护子机分别接入丽S网络的A网、B网，与后台和调度中心通信，确保了当任一保护子机出现故障或检修退出时，均不会中断基于双环网的无主式就地化变压器保护装置与后台和调度中心的通信。采用双网络可以提高通讯的可靠性。
[0031]在本发明的一种实施例中，所述高压侧保护子机和低压侧保护子机同时接入GOOSE网络，与其它保护装置(比如:母线保护、断路器保护)及故障录波装置通信，当二者均正常运行时，由优先级高的高压侧保护子机负责对外与其它装置收发GOOSE报文，低压侧保护子机处于与外部停信状态，并且通过双环网监测高压侧保护子机的运行状态，当高压侧保护子机因故障或检修退出时，由低压侧保护子机替换高压侧子机负责对外GOOSE报文的收发。
[0032]在本发明的一种实施例中，所述变压器高压侧、中压侧、低压侧的就地化的保护子机，包括:高压I侧保护子机、高压2侧保护子机、变压器中性点保护子机、公共绕组保护子机，中压侧保护子机，低压I分支保护子机、低压2分支保护子机、低压I分支电抗器保护子机、低压2分支电抗器保护子机、低压侧接地变保护子机;所述各保护子机均设置软地址，该软地址同时作为环网内部的通信地址和保护子机类型的标识码，一方面作为环网通信地址，另一方面作为子机类型的标识码，合二为一，更便捷。具体为:0x01(高压I侧保护子机)，0x02(高压2侧保护子机)，0x03(变压器中性点保护子机)，0x04(公共绕组保护子机)，0x05(中压侧保护子机)，0x06(低压I分支保护子机)，0x07(低压2分支保护子机)，0x08(低压I分支电抗器保护子机)，0x09(低压2分支电抗器保护子机)，OxOA(低压侧接地变保护子机)。在本发明的其他实施例中，还可能包括其他的保护子机。
[0033]所述的一种基于双环网的无主式就地化变压器保护装置，还包括操作箱，所述保护模块通过操作箱控制与各侧保护子机相连的断路器的状态;所述操作箱还输出断路器量给各侧保护子机。
[0034]参见图2，一种应用基于双环网的无主式就地化变压器保护装置的保护方法，包括以下步骤:
[0035]各保护子机就地采集本侧的电流、电压模拟量和开关量，并通过双环网与其它保护子机双向通信共享数据；
[0036]保护模块根据后备保护动作条件和差动保护动作条件，控制跳开相应的断路器。
[0037]所述跳开相应的断路器具体为:当本侧保护子机满足后备保护动作条件时，保护模块控制与本侧保护子机相连的断路器直接跳开，当所有保护子机均满足差动保护动作条件时，保护模块控制与各保护子机相应的断路器跳开;差动保护动作条件采用的是各子机采集的模拟量，将各个保护子机的电流做差值。
[0038]所述的应用基于双环网的无主式就地化变压器保护装置的保护方法，还包括将高压侧的保护子机和低压侧的保护子机分别接入MMS网络的A、B网，与后台和调度中心通信，确保了当任一保护子机出现故障或检修退出时，均不会中断基于双环网的无主式就地化变压器保护装置与后台和调度中心的通信；
[0039]所述的应用基于双环网的无主式就地化变压器保护装置的保护方法，还包括将高压侧保护子机和低压侧保护子机同时接入GOOSE网络，与其它保护装置及故障录波装置通信，当二者均正常运行时，由优先级高的高压侧保护子机负责对外与其它装置收发GOOSE报文，低压侧保护子机处于与外部停信状态，并且通过双环网监测高压侧保护子机的运行状态，当高压侧保护子机因故障或检修退出时，由低压侧保护子机替换高压侧子机负责对外GOOSE报文的收发。
[0040]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【主权项】
1.一种基于双环网的无主式就地化变压器保护装置，其特征在于:包括分别设置在变压器高压侧、中压侧、低压侧的就地化的保护子机，各保护子机之间通过双环网手拉手连接，各保护子机就地采集本侧的电流、电压模拟量和开关量，并通过双环网与其它保护子机双向通信共享数据;各保护子机均具有相同的变压器主、后备保护一体化的保护模块，各保护子机与变压器各侧之间设有断路器，保护模块根据后备保护动作条件和差动保护动作条件，跳开相应的断路器。2.根据权利要求1所述的一种基于双环网的无主式就地化变压器保护装置，其特征在于:所述跳开相应的开关具体为:当本侧保护子机满足后备保护动作条件时，保护模块控制与本侧保护子机相连的断路器直接跳开，当所有保护子机均满足差动保护动作条件时，保护模块控制与各保护子机相应的断路器跳开。3.根据权利要求1或2所述的一种基于双环网的无主式就地化变压器保护装置，其特征在于:所述变压器高压侧、中压侧、低压侧的就地化的保护子机，包括:高压I侧保护子机、高压2侧保护子机、变压器中性点保护子机、公共绕组保护子机，中压侧保护子机，低压I分支保护子机、低压2分支保护子机、低压I分支电抗器保护子机、低压2分支电抗器保护子机、低压侧接地变保护子机。4.根据权利要求1或2所述的一种基于双环网的无主式就地化变压器保护装置，其特征在于:所述高压侧的保护子机和低压侧的保护子机分别接入MMS网络的A、B网，与后台和调度中心通信。5.根据权利要求4所述的一种基于双环网的无主式就地化变压器保护装置，其特征在于:所述高压侧保护子机和低压侧保护子机同时接入GOOSE网络，与其它保护装置及故障录波装置通信，当二者均正常运行时，由优先级高的高压侧保护子机负责对外与其它装置收发GOOSE报文，低压侧保护子机处于与外部停信状态，并且通过双环网监测高压侧保护子机的运行状态，当高压侧保护子机因故障或检修退出时，由低压侧保护子机替换高压侧子机负责对外GOOSE报文的收发。6.根据权利要求1所述的一种基于双环网的无主式就地化变压器保护装置，其特征在于:所述各保护子机均设置软地址，该软地址同时作为环网内部的通信地址和保护子机类型的标识码;所述的一种基于双环网的无主式就地化变压器保护装置，还包括操作箱，所述保护模块通过操作箱控制与各侧保护子机相连的开关的状态;所述操作箱还输出开关量给各侧保护子机。7.—种应用权利要求1或2所述的基于双环网的无主式就地化变压器保护装置的保护方法，其特征在于，包括以下步骤: 各保护子机就地采集本侧的电流、电压模拟量和开关量，并通过双环网与其它保护子机双向通信共享数据； 保护模块根据后备保护动作条件和差动保护动作条件，控制跳开相应的断路器。8.根据权利要求7所述的一种应用基于双环网的无主式就地化变压器保护装置的保护方法，其特征在于:所述跳开相应的断路器具体为:当本侧保护子机满足后备保护动作条件时，保护模块控制与本侧保护子机相连的断路器直接跳开，当所有保护子机均满足差动保护动作条件时，保护模块控制与各保护子机相应的断路器跳开。9.根据权利要求7所述的一种应用基于双环网的无主式就地化变压器保护装置的保护方法，其特征在于:还包括将高压侧的保护子机和低压侧的保护子机分别接入MMS网络的A、B网，与后台和调度中心通信，确保了当任一保护子机出现故障或检修退出时，均不会中断基于双环网的无主式就地化变压器保护装置与后台和调度中心的通信。10.根据权利要求7所述的一种应用基于双环网的无主式就地化变压器保护装置的保护方法，其特征在于:还包括将高压侧保护子机和低压侧保护子机同时接入GOOSE网络，与其它保护装置及故障录波装置通信，当二者均正常运行时，由优先级高的高压侧保护子机负责对外与其它装置收发GOOSE报文，低压侧保护子机处于与外部停信状态，并且通过双环网监测高压侧保护子机的运行状态，当高压侧保护子机因故障或检修退出时，由低压侧保护子机替换高压侧子机负责对外GOOSE报文的收发。
【文档编号】H02J13/00GK105896470SQ201610393714
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年6月3日
【发明人】胡兵, 郭晓, 陈福锋, 李玉平, 行武, 王哲
【申请人】南京国电南自电网自动化有限公司