專利名稱：一種風(fēng)電場(chǎng)集電線路保護(hù)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域，尤其是關(guān)于風(fēng)電場(chǎng)的集電線路的故障保護(hù)。
背景技術(shù)：
風(fēng)電場(chǎng)集電線路一般采用一條線路并接多臺(tái)箱變，每臺(tái)箱變高壓側(cè)配熔斷器的接線方式。此接線方式下的集電線路保護(hù)多數(shù)沒(méi)有選擇性。其原因是，受風(fēng)電場(chǎng)集電線路的接線型式制約，風(fēng)電場(chǎng)集電線路只能裝設(shè)過(guò)電流保護(hù)，而風(fēng)電場(chǎng)集電線路一般較短，只有十幾公里，在集電線路首端和箱變高壓側(cè)短路時(shí)，短路電流變化不大，線路保護(hù)的速動(dòng)段僅通過(guò)電流定值無(wú)法區(qū)分是線路故障還是箱變故障，不能有選擇的切除故障，當(dāng)箱變故障時(shí)， 保護(hù)會(huì)誤動(dòng)。為克服該問(wèn)題，目前普遍采用的一種方案是，線路配短時(shí)限電流速斷保護(hù)，電流定值按箱變低壓側(cè)兩相短路時(shí)能可靠動(dòng)作整定，時(shí)間定值與箱變?nèi)蹟嗥鞯膭?dòng)作時(shí)間配合整定?，F(xiàn)有的技術(shù)方案在一定程度上可以提高線路保護(hù)的選擇性，但也有其不足之處。 由于熔斷器保護(hù)具有反時(shí)限特性，其動(dòng)作時(shí)間與短路電流的平方成反比，線路短時(shí)限速斷的延時(shí)時(shí)間很難與其精確配合，當(dāng)箱變發(fā)生故障時(shí)，線路保護(hù)有可能會(huì)越級(jí)動(dòng)作，使整個(gè)線路上的所有箱變停電，擴(kuò)大了停電范圍。另外，當(dāng)線路本身故障時(shí)，由于線路保護(hù)設(shè)有一定的延時(shí)(一般t ^ 0. 3S)，保護(hù)不能快速動(dòng)作，延長(zhǎng)了短路電流對(duì)系統(tǒng)的沖擊，不利于風(fēng)電場(chǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提出一種基于GOOSE網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)娘L(fēng)電場(chǎng)集電線路保護(hù)系統(tǒng)，以達(dá)到在箱變發(fā)生故障時(shí)，線路保護(hù)不越級(jí)動(dòng)作；而在集電線路本身發(fā)生故障時(shí)，線路保護(hù)能快速動(dòng)作。GOOSE網(wǎng)絡(luò)是符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，為滿足數(shù)字化變電站中快速、可靠通信要求的一種快速報(bào)文機(jī)制。GOOSE網(wǎng)絡(luò)是智能開(kāi)關(guān)的過(guò)程層接口與間隔層設(shè)備之間的網(wǎng)絡(luò)，其數(shù)據(jù)內(nèi)容是智能開(kāi)關(guān)與間隔層設(shè)備之間以及間隔層設(shè)備之間的開(kāi)入開(kāi)出數(shù)據(jù)。GOSSE網(wǎng)絡(luò)將傳統(tǒng)的硬接點(diǎn)信號(hào)全部轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)信號(hào)進(jìn)行傳輸。本實(shí)用新型將GOOSE網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于繼電保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域中，提高風(fēng)電場(chǎng)集電線路保護(hù)的選擇性。根據(jù)本實(shí)用新型的一種風(fēng)電場(chǎng)集電線路保護(hù)系統(tǒng)的實(shí)施例，包括箱變模塊、風(fēng)電場(chǎng)GOOSE交換機(jī)模塊、升壓站GOOSE交換機(jī)模塊，并且所述升壓站內(nèi)還包括具有嵌入式 IEC61850通信功能、支持高速GOOSE對(duì)等通信的線路數(shù)字化保護(hù)裝置，所述箱變模塊內(nèi)還包括具有嵌入式IEC61850通信功能、支持高速GOOSE對(duì)等通信的箱變數(shù)字化保護(hù)裝置，并且，所述數(shù)字化線路保護(hù)裝置配置短時(shí)限方向電流速斷、方向過(guò)電流保護(hù)的功能，方向指向風(fēng)機(jī)側(cè)；所述箱變數(shù)字化保護(hù)裝置具有方向電流速斷、方向過(guò)電流保護(hù)的功能，方向指向風(fēng)機(jī)側(cè)；所述數(shù)字化箱變保護(hù)裝置和數(shù)字化線路保護(hù)裝置經(jīng)過(guò)風(fēng)電場(chǎng)和升壓站內(nèi)的GOOSE交換機(jī)，通過(guò)以太網(wǎng)相連，利用GOOSE傳輸閉鎖跳閘信號(hào)。根據(jù)本實(shí)用新型的一種風(fēng)電場(chǎng)集電線路保護(hù)系統(tǒng)的實(shí)施例，在所述箱變的高壓側(cè)裝設(shè)斷路器，并將斷路器組裝成柜，所述箱變數(shù)字化保護(hù)裝置裝設(shè)于箱變斷路器柜內(nèi)，斷路器柜內(nèi)還設(shè)有電壓互感器、電流互感器以及分別將電壓互感器和電流互感器采集的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)再傳送給所述箱變數(shù)字化保護(hù)裝置的電壓互感器合并單元、電流互感器合并單元。根據(jù)本實(shí)用新型的一種風(fēng)電場(chǎng)集電線路保護(hù)系統(tǒng)的實(shí)施例，所述數(shù)字化線路保護(hù)裝置裝配于升壓站配電室內(nèi)的線路開(kāi)關(guān)柜內(nèi)，線路開(kāi)關(guān)柜內(nèi)還包括電壓互感器、電流互感器以及分別將電壓互感器和電流互感器采集的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)再傳送給所述線路數(shù)字化保護(hù)裝置的電壓互感器合并單元、電流互感器合并單元。根據(jù)本實(shí)用新型的一種風(fēng)電場(chǎng)集電線路保護(hù)系統(tǒng)的實(shí)施例，所述的升壓站內(nèi)的線路保護(hù)裝置通過(guò)超五類線連接到升壓站內(nèi)的GOOSE網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，所述的風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的GOOSE 交換機(jī)與箱變模塊內(nèi)的箱變數(shù)字化保護(hù)裝置和升壓站內(nèi)的GOOSE交換機(jī)之間都通過(guò)光纜連接。

圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
的風(fēng)電場(chǎng)的集電線路的系統(tǒng)原理圖， 圖中的N是箱變的數(shù)量，M是集電線路的出線數(shù)量。附圖標(biāo)記說(shuō)明[0012]1—一升壓站配電室[0013]2——一線路數(shù)字化保護(hù)裝置[0014]3——-PT合并單元[0015]4——-CT合并單元[0016]5——-PT[0017]6——-CT[0018]7——-GOOSE交換機(jī)A[0019]8——-GOOSE交換機(jī)B[0020]9——一線路1開(kāi)關(guān)柜[0021]ΙΟ-一線路M開(kāi)關(guān)柜[0022]Ι 1-一升壓站GOOSE交換機(jī)柜[0023]12—一光纜[0024]13—一超五類線[0025]14-一風(fēng)機(jī)塔筒[0026]1 δ-一線路1風(fēng)電場(chǎng)GOOSE交換機(jī)柜[0027]16-一線路M風(fēng)電場(chǎng)GOOSE交換機(jī)柜[0028]17——UPS電源[0029]1 δ-一箱變1低壓室[0030]ι 9-一箱變數(shù)字化保護(hù)裝置[0031]20—一智能加熱器[0032]21——箱變1斷路器柜22——箱變N低壓室23——箱變N斷路器柜24——光纜。
具體實(shí)施方式
下面參照?qǐng)D1，詳細(xì)說(shuō)明根據(jù)本實(shí)用新型的風(fēng)電場(chǎng)集電線路保護(hù)系統(tǒng)的實(shí)施例。如圖ι所示，該保護(hù)系統(tǒng)的總體配置包括箱變(每條集電線路包括箱變1到箱變N)模塊、風(fēng)機(jī)塔筒模塊、升壓站配電室模塊。每個(gè)箱變的高壓側(cè)裝設(shè)斷路器，并且將斷路器集中組柜，斷路器柜內(nèi)配置智能加熱器、電壓互感器(PT)、電流互感器(CT)、PT合并單元、CT合并單元以及箱變數(shù)字化保護(hù)裝置。PT合并單元和CT合并單元將從電壓互感器和電流互感器采集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳送給箱變數(shù)字化保護(hù)裝置，箱變的斷路器的操作電源采用裝配于箱變的低壓室內(nèi)的UPS電源。箱變數(shù)字化保護(hù)裝置采用具有嵌入式IEC61850通信功能、支持高速GOOSE對(duì)等通信的數(shù)字化微機(jī)型箱變保護(hù)裝置，并具有方向電流速斷、方向過(guò)電流保護(hù)的功能，方向指向風(fēng)機(jī)側(cè)。對(duì)于每條集電線路，在風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)設(shè)置兩臺(tái)GOOSE網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，對(duì)于所有的集電線路，在升壓站共設(shè)兩臺(tái)GOOSE網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。升壓站內(nèi)還包括線路開(kāi)關(guān)柜(線路開(kāi)關(guān)柜1到線路開(kāi)關(guān)柜M)，線路開(kāi)關(guān)柜內(nèi)包括具有嵌入式IEC61850通信功能、支持高速GOOSE對(duì)等通信的數(shù)字化微機(jī)型線路保護(hù)裝置，電壓傳感器(PT)，電流傳感器(CT) 以及PT合并單元、CT合并單元。PT合并單元和CT合并單元將從電壓傳感器和電流傳感器采集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送給線路保護(hù)裝置，線路保護(hù)裝置配置短時(shí)限方向電流速斷、方向過(guò)電流保護(hù)的功能，方向指向風(fēng)機(jī)側(cè)，并且，線路短時(shí)限方向電流速斷保護(hù)的電流定值與箱變方向電流速斷保護(hù)的電流定值配合整定。箱變數(shù)字化保護(hù)裝置和線路數(shù)字化保護(hù)裝置經(jīng)GOOSE交換機(jī)，通過(guò)以太網(wǎng)相連，利用GOOSE交換機(jī)傳輸閉鎖跳閘信號(hào)。其中， 箱變數(shù)字化保護(hù)裝置與風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的GOOSE交換機(jī)之間通過(guò)光纜連接來(lái)傳送信息，風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的GOOSE交換機(jī)與升壓站內(nèi)的GOOSE交換機(jī)之間通過(guò)光纜來(lái)傳送信息，集電線路的數(shù)字化保護(hù)裝置通過(guò)超五類線同升壓站內(nèi)的GOOSE網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)進(jìn)行通訊。再次參照?qǐng)D1，示出了各個(gè)模塊的具體結(jié)構(gòu)以及連接關(guān)系的原理圖。斷路器組柜安裝在箱變的高壓側(cè)，箱變數(shù)字化保護(hù)裝置、箱變保護(hù)用的電壓互感器(PT)、電流互感器 (CT), PT合并單元、CT合并單元以及智能加熱器安裝在斷路器柜上。集電線路的線路數(shù)字化保護(hù)裝置、線路保護(hù)用的電壓互感器(PT)、電流互感器(CT)、PT合并單元、CT合并單元安裝在升壓站內(nèi)的線路開(kāi)關(guān)柜里，風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的各條線路的GOOSE網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)與升壓站GOOSE 網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)分別組柜安裝在風(fēng)機(jī)塔筒里和升壓站配電室。UPS電源分別安裝在箱變低壓室和風(fēng)電場(chǎng)GOOSE網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)柜內(nèi)。每臺(tái)箱變保護(hù)裝置通過(guò)光纜連接到風(fēng)電場(chǎng)GOOSE網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)上，每條集電線路的保護(hù)裝置通過(guò)超五類線連接到升壓站GOOSE網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)上，風(fēng)電場(chǎng)GOOSE網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)與升壓站GOOSE網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)與通過(guò)光纜相連，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇樾切途W(wǎng)。 其中，風(fēng)電場(chǎng)GOOSE交換機(jī)、箱變保護(hù)裝置以及PT、CT合并單元的電源采用UPS供電；升壓站GOOSE網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、線路保護(hù)裝置和PT、CT合并單元采用直流供電，由升壓站統(tǒng)一考慮。 箱變數(shù)字化保護(hù)裝置和線路數(shù)字化保護(hù)裝置經(jīng)GOOSE交換機(jī)，通過(guò)以太網(wǎng)相連，利用GOOSE 傳輸閉鎖跳閘信號(hào)。整個(gè)保護(hù)系統(tǒng)的動(dòng)作原理為箱變方向電流速斷保護(hù)動(dòng)作后，經(jīng)0時(shí)限動(dòng)作于箱變跳閘，同時(shí)箱變數(shù)字化保護(hù)裝置向所在線路的線路數(shù)字化保護(hù)裝置發(fā)送閉鎖跳閘信號(hào)。線路短時(shí)限方向電流速斷保護(hù)動(dòng)作后，啟動(dòng)短延時(shí)(延時(shí)時(shí)間按躲過(guò)箱變方向電流速斷保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間和網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)時(shí)間之和整定)，同時(shí)查詢所在線路上是否有箱變數(shù)字化保護(hù)裝置發(fā)來(lái)的閉鎖跳閘信號(hào)。在延時(shí)的時(shí)間內(nèi)，如果線路數(shù)字化保護(hù)裝置收到所在線路上任一箱變數(shù)字化保護(hù)裝置發(fā)來(lái)的閉鎖跳閘信號(hào)，則將閉鎖線路短時(shí)限方向電流速斷保護(hù)跳閘，否則，延時(shí)過(guò)后，動(dòng)作于線路跳閘。箱變方向過(guò)電流保護(hù)(后備保護(hù))動(dòng)作后，經(jīng)時(shí)間tl(tl >0.3S)，動(dòng)作于箱變跳閘，不發(fā)閉鎖跳閘信號(hào)。線路方向過(guò)電流保護(hù)(后備保護(hù))動(dòng)作后，經(jīng)時(shí)間tl+ Δ t ( Δ t=0. 3S)動(dòng)作于線路跳閘。 根據(jù)本實(shí)用新型的風(fēng)電場(chǎng)集電線路保護(hù)系統(tǒng)，能準(zhǔn)確地區(qū)分是集電線路故障還是箱變故障，提高了線路保護(hù)的選擇性，避免了因一臺(tái)箱變故障，而使整個(gè)線路跳閘的事故的發(fā)生，提高了風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行的可用性和經(jīng)濟(jì)性。另外，由于GOOSE的網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)時(shí)間彡8ms，而箱變方向電流速斷保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間< 40ms，線路短時(shí)限方向電流速斷保護(hù)的延時(shí)可按躲過(guò)48ms來(lái)整定，線路故障時(shí)，保護(hù)的跳閘時(shí)間大大縮短，減小了故障對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的影響，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
權(quán)利要求1.一種風(fēng)電場(chǎng)集電線路保護(hù)系統(tǒng)，包括箱變模塊、風(fēng)電場(chǎng)GOOSE交換機(jī)模塊、升壓站 GOOSE交換機(jī)模塊，并且所述升壓站內(nèi)還包括具有嵌入式IEC61850通信功能、支持高速 GOOSE對(duì)等通信的線路數(shù)字化保護(hù)裝置，所述箱變模塊內(nèi)還包括具有嵌入式IEC61850通信功能、支持高速GOOSE對(duì)等通信的箱變數(shù)字化保護(hù)裝置，其特征在于所述數(shù)字化線路保護(hù)裝置配置短時(shí)限方向電流速斷、方向過(guò)電流保護(hù)的功能，方向指向風(fēng)機(jī)側(cè)；所述箱變數(shù)字化保護(hù)裝置具有方向電流速斷、方向過(guò)電流保護(hù)的功能，方向指向風(fēng)機(jī)側(cè)；所述數(shù)字化箱變保護(hù)裝置和數(shù)字化線路保護(hù)裝置經(jīng)過(guò)風(fēng)電場(chǎng)和升壓站內(nèi)的GOOSE交換機(jī)，通過(guò)以太網(wǎng)相連， 利用GOOSE傳輸閉鎖跳閘信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)電場(chǎng)集電線路保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于在所述箱變的高壓側(cè)裝設(shè)斷路器，并將斷路器組裝成柜，所述箱變數(shù)字化保護(hù)裝置裝設(shè)于箱變斷路器柜內(nèi)，斷路器柜內(nèi)還設(shè)有電壓互感器、電流互感器以及分別將電壓互感器和電流互感器采集的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)再傳送給所述箱變數(shù)字化保護(hù)裝置的電壓互感器合并單元、電流互感器合并單元。
3.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)電場(chǎng)集電線路保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)字化線路保護(hù)裝置裝配于升壓站配電室內(nèi)的線路開(kāi)關(guān)柜內(nèi)，線路開(kāi)關(guān)柜內(nèi)還包括電壓互感器、電流互感器以及分別將電壓互感器和電流互感器采集的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)再傳送給所述線路數(shù)字化保護(hù)裝置的電壓互感器合并單元、電流互感器合并單元。
4.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)電場(chǎng)集電線路保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于所述的升壓站內(nèi)的線路保護(hù)裝置通過(guò)超五類線連接到升壓站內(nèi)的GOOSE網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，所述的風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的GOOSE 交換機(jī)與箱變模塊內(nèi)的箱變數(shù)字化保護(hù)裝置和升壓站內(nèi)的GOOSE交換機(jī)之間都通過(guò)光纜連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種風(fēng)電場(chǎng)集電線路保護(hù)系統(tǒng)，包括箱變模塊、風(fēng)電場(chǎng)GOOSE交換機(jī)模塊、升壓站GOOSE交換機(jī)模塊，并且所述升壓站內(nèi)還包括具有嵌入式IEC61850通信功能、支持高速GOOSE對(duì)等通信的線路數(shù)字化保護(hù)裝置，所述箱變模塊內(nèi)還包括具有嵌入式IEC61850通信功能、支持高速GOOSE對(duì)等通信的箱變數(shù)字化保護(hù)裝置，所述數(shù)字化箱變保護(hù)裝置和數(shù)字化線路保護(hù)裝置經(jīng)過(guò)風(fēng)電場(chǎng)和升壓站內(nèi)的GOOSE交換機(jī)，通過(guò)以太網(wǎng)相連,利用GOOSE傳輸閉鎖跳閘信號(hào)。提高了線路保護(hù)的選擇性，避免了因一臺(tái)箱變故障，而使整個(gè)線路跳閘的事故的發(fā)生，提高了風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行的可用性和經(jīng)濟(jì)性。
文檔編號(hào)H02J13/00GK202076784SQ20112022211
公開(kāi)日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月28日
發(fā)明者徐廣瑞, 王樂(lè)天, 白文光, 聶維新, 趙忠立 申請(qǐng)人:內(nèi)蒙古電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院