基于ptn通訊技術(shù)和ieee1588網(wǎng)絡(luò)對時協(xié)議的廣域保護控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)繼電保護和安全控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于PTN(分組傳送網(wǎng)，Packet Transport Network，其特點是在IP業(yè)務(wù)和底層光傳輸媒質(zhì)之間設(shè)置了一個層面，它針對分組業(yè)務(wù)流量的突發(fā)性和統(tǒng)計復(fù)用傳送的要求而設(shè)計，以分組業(yè)務(wù)為核心并支持多業(yè)務(wù)提供，具有更低的總體使用成本(TCO)，同時秉承光傳輸?shù)膫鹘y(tǒng)優(yōu)勢，包括高可用性和可靠性、高效的帶寬管理機制和流量工程、便捷的OAM和網(wǎng)管、可擴展、較高的安全性等。)光網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)和IEEE1588網(wǎng)絡(luò)對時協(xié)議的廣域保護技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電網(wǎng)互聯(lián)及電力市場的發(fā)展，電力系統(tǒng)將日漸接近其運行極限，其運行和控制將更為復(fù)雜，發(fā)生擾動和故障的可能性更大，后果也更嚴重，這對穩(wěn)定控制提出了更高的要求。
[0003]常規(guī)的繼電保護用于在電力系統(tǒng)發(fā)生故障后實現(xiàn)對故障元件的自動和快速切除、隔離故障，以保證人身和設(shè)備安全以及無故障部分的正常運行。現(xiàn)有的繼電保護和安全自動裝置不能適應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)展的要求，主要問題如下:
[0004]保護動作判據(jù)都是基于本地測量數(shù)據(jù)，其選擇性要求繼電保護只能保護本地網(wǎng)絡(luò)，沒有考慮故障對整個電網(wǎng)的影響，難以對運行方式的不斷變化的客觀系統(tǒng)作出全面的反映。保護裝置相互之間缺乏有效的協(xié)調(diào)，難以實現(xiàn)系統(tǒng)全局的安全穩(wěn)定運行，在某些情況下(如發(fā)生連鎖故障)會惡化系統(tǒng)的運行狀況。在高負荷時期，這些關(guān)鍵的聯(lián)絡(luò)線上的傳輸功率可能接近輸送功率極限。這種情況下運行的系統(tǒng)抗擾動的能力大大降低，很容易因為一條聯(lián)絡(luò)線發(fā)生偶然事故斷開造成其余線路過負荷而相繼斷開，從而使事故蔓延，甚至造成系統(tǒng)崩潰。美國8.14大停電事故最初就是從幾條線路相繼斷開開始的。
[0005]常規(guī)的后備保護雖然有比較大的保護范圍，但其選擇性的獲得要以犧牲快速性為代價，動作時間過長，有時候難以發(fā)揮應(yīng)有的保護作用?，F(xiàn)有的繼電保護配置當中，后備保護的時限整定遵循階梯時限原則，為了保證選擇性，后備保護的動作時限可能高達數(shù)秒。在電網(wǎng)規(guī)模和復(fù)雜程度越來越大的情況下，這一問題越顯突出，至今仍無法很好的解決。
[0006]安全自動裝置的主要作用是維護電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，在緊急情況下采取減負荷、切機以及系統(tǒng)解列運行等方式來避免電網(wǎng)崩潰而導(dǎo)致大停電事故。目前電力系統(tǒng)的安全自動裝置和繼電保護裝置是兩套獨立的系統(tǒng)，二者之間缺乏有效的通信和配合，無法準確反映整個系統(tǒng)的變化情況。
[0007]隨著計算機與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，特別是光纖的大量敷設(shè)，為獲得廣域電網(wǎng)多點電氣量和狀態(tài)量信息提供了必要的信息基礎(chǔ)。同時，隨著計算機處理能力的增強，為將繼電保護系統(tǒng)和安全自動控制系統(tǒng)集成在一起提供硬件條件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提出了一種基于PTN光網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)和IEEE1588網(wǎng)絡(luò)對時協(xié)議的廣域保護控制系統(tǒng)。該廣域保護可以完成廣域電網(wǎng)的線路保護、變壓器保護、母線保護、開關(guān)失靈保護、低頻減載、低壓減載功能、廣域備自投功能。
[0009]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種基于PTN通訊技術(shù)和IEEE1588網(wǎng)絡(luò)對時協(xié)議的廣域保護控制系統(tǒng)，所述廣域保護控制系統(tǒng)包括站域保護子站、區(qū)域保護主站和廣域保護主站；其特征在于:
[0010]站域保護子站基于PTN光網(wǎng)絡(luò)和IEEE1588網(wǎng)絡(luò)對時協(xié)議，利用PTN光網(wǎng)絡(luò)將變電站內(nèi)的同步數(shù)據(jù)共享，實現(xiàn)變電站站域保護功能；將關(guān)聯(lián)緊密的若干變電站作為一個區(qū)域電網(wǎng)，利用PTN光網(wǎng)絡(luò)將區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)各變電站的同步數(shù)據(jù)上送到區(qū)域保護主站，實現(xiàn)區(qū)域保護控制功能；將關(guān)聯(lián)緊密的若干區(qū)域電網(wǎng)作為一個廣域電網(wǎng)，利用PTN光網(wǎng)絡(luò)將廣域電網(wǎng)內(nèi)各區(qū)域保護主站的同步數(shù)據(jù)上送到廣域保護主站，實現(xiàn)廣域保護控制功能；所述廣域保護控制系統(tǒng)通過安裝在被保護的廣域電網(wǎng)各站域保護子站中的站域保護控制裝置、安裝在各區(qū)域保護主站中的區(qū)域保護控制裝置和安裝在廣域保護主站中的廣域保護控制裝置實現(xiàn)站域、區(qū)域、廣域電網(wǎng)的保護和控制。
[0011 ] 在所述廣域電網(wǎng)中，所有變電站各間隔配置數(shù)據(jù)采集模塊和執(zhí)行單元，站域保護子站利用PTN光網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)和IEEE1588協(xié)議對時機制實現(xiàn)對該站域子站所屬變電站的各間隔的電壓、電流以及狀態(tài)量的同步測量，并計算對應(yīng)電壓、電流的幅值、相位、頻率、功率，將所計算的電壓、電流的幅值、相位、頻率、功率連同計算時刻的時間信息，以及測量到的狀態(tài)量數(shù)據(jù)連同測量時刻的時間信息作為共享同步數(shù)據(jù)通過PTN光網(wǎng)絡(luò)傳送站域保護控制裝置，站域保護控制裝置根據(jù)本變電站共享的同步數(shù)據(jù)，判斷是否本變電站內(nèi)的元件出現(xiàn)異?；蛘吖收希居虮Ｗo控制裝置將本站共享同步數(shù)據(jù)和元件出現(xiàn)異?；蛘吖收系呐袛嘟Y(jié)果上送至本站所屬的區(qū)域保護主站中的區(qū)域保護控制裝置。
[0012]區(qū)域電網(wǎng)中的區(qū)域保護控制裝置根據(jù)本區(qū)域電網(wǎng)中各站域保護子中的站域保護控制裝置上送的共享同步數(shù)據(jù)進行計算和分析以判斷被保護的區(qū)域電網(wǎng)是否發(fā)生了異常和故障，進而根據(jù)判斷的結(jié)果生成相應(yīng)的控制命令，通過PTN光網(wǎng)絡(luò)下達給相應(yīng)的站域保護控制裝置。
[0013]區(qū)域保護控制裝置根據(jù)多個相關(guān)站域保護控制裝置上傳的共享同步數(shù)據(jù)完成分析和判斷，并輔以站域保護控制裝置根據(jù)本地的判定結(jié)果來協(xié)同完成保護和控制功能。
[0014]安裝在廣域保護主站中的廣域保護控制裝置根據(jù)所包含的各區(qū)域保護控制裝置上送的共享同步數(shù)據(jù)進行計算和分析以判斷被保護的廣域電網(wǎng)是否發(fā)生了異常和故障，進而根據(jù)判斷的結(jié)果生成相應(yīng)的控制命令，通過PTN光網(wǎng)絡(luò)下達給相應(yīng)的區(qū)域保護控制裝置。
[0015]對于廣域電網(wǎng)所屬的區(qū)域電網(wǎng)之間的聯(lián)絡(luò)線路和區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)的線路，廣域保護控制裝置和區(qū)域保護控制裝置可以將廣域電網(wǎng)內(nèi)線路分別同時使用差動保護和集成式后備保護。
[0016]集成式后備保護采用2段式距離保護、2段零序方向保護、TV斷線后2段過流保護，以及過負荷保護。當廣域電網(wǎng)中某條線路因過負荷或者故障導(dǎo)致該線路退出運行，該線路所屬區(qū)域保護控制裝置或站域保護控制裝置會自動提高同一功率斷面線路的過負荷保護電流定值和時間定值，從而避免連鎖跳閘事故。
[0017]當所述站域保護控制裝置檢測并判斷到本站所屬線路發(fā)生故障時，通過PTN光網(wǎng)絡(luò)向相應(yīng)間隔的執(zhí)行單元發(fā)跳閘令跳開故障線路各側(cè)斷路器，經(jīng)過設(shè)定延時后，如果故障線路還有電流，則認為該斷路器失靈，則由站域保護控制裝置通過PTN光網(wǎng)絡(luò)向相應(yīng)間隔執(zhí)行單元發(fā)跳令跳開該故障線路上一級的斷路器，避免事故的進一步擴大。
[0018]當所述區(qū)域電網(wǎng)發(fā)生故障并成功切除故障后，區(qū)域保護控制裝置根據(jù)區(qū)域電網(wǎng)電源分布情況和區(qū)域電網(wǎng)運行情況，啟動區(qū)域備自投功能，恢復(fù)供電，縮小失電范圍。區(qū)域保護控制裝置結(jié)合區(qū)域電網(wǎng)共享同步數(shù)據(jù)，綜合計算區(qū)域電網(wǎng)各節(jié)點的有功、無功、頻率，預(yù)估區(qū)域備自投動作后的情況，以達到智能恢復(fù)供電的目的。
[0019]所述當廣域電網(wǎng)發(fā)生影響廣域電網(wǎng)安全穩(wěn)定的大擾動時，廣域保護控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)切機、切負荷、快速減出力等安全穩(wěn)定控制功能，該廣域保護控制系統(tǒng)是基于IEEE1588的同步數(shù)據(jù)系統(tǒng)，對時精度可以達到I微秒，完全滿足廣域電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制的要求。
[0020]本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果:本發(fā)明基于高速數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)對時同步數(shù)據(jù)，考慮利用高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)將變電站內(nèi)的數(shù)據(jù)共享，實現(xiàn)變電站站域保護功能；同時將關(guān)聯(lián)緊密地若干變電站作為一個區(qū)域電網(wǎng)，利用高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)將區(qū)域內(nèi)各變電站的數(shù)據(jù)上送到區(qū)域主站，實現(xiàn)區(qū)域保護功能；將關(guān)聯(lián)緊密的若干區(qū)域電網(wǎng)作為一個廣域電網(wǎng)，利用高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)將廣域電網(wǎng)內(nèi)各區(qū)域主站的數(shù)據(jù)上送到廣域主站，實現(xiàn)廣域保護功能。該系統(tǒng)區(qū)域保護功能是站在區(qū)域電網(wǎng)全局的高度來進行控制調(diào)度，要比傳統(tǒng)的按間隔配置的控制裝置更有效，更合理，該廣域保護可以實