[發(fā)明專利]一種可靈活定義的繼電保護(hù)系統(tǒng)及方法

在審

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• 申請日: 2022-03-31
• 公開（公告）號: CN115833065A
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李偉;王惠平;張曉莉;劉宇;劉丹;夏燁;張逸帆;杭天琦
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電力科學(xué)研究院有限公司;國家電網(wǎng)有限公司;國網(wǎng)江蘇省電力有限公司電力科學(xué)研究院
• 主分類號: H02H7/28
• 分類號: H02H7/28;H02H3/00;H02H1/00
• 代理公司: 北京工信聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11266
• 代理人: 姜麗輝

本發(fā)明公開了一種可靈活定義的繼電保護(hù)系統(tǒng)及方法，包括采集執(zhí)行單元，通過監(jiān)測傳感器獲取監(jiān)測信息；用于接收保護(hù)單元根據(jù)監(jiān)測信息下發(fā)的控制命令；保護(hù)單元，根據(jù)電網(wǎng)被保護(hù)對象的類型，將多核計(jì)算能力虛擬化為多個(gè)實(shí)時(shí)運(yùn)行的保護(hù)程序，使每個(gè)保護(hù)程序根據(jù)電網(wǎng)被保護(hù)對象的類型從采集執(zhí)行單元獲得相應(yīng)的采集數(shù)據(jù)，并根據(jù)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行電網(wǎng)保護(hù)，下發(fā)所述控制指令至采集執(zhí)行單元。本發(fā)明的間隔層設(shè)備軟硬件解耦，充分發(fā)揮了嵌入式多核處理器硬件實(shí)時(shí)計(jì)算支撐能力、強(qiáng)通信互聯(lián)能力、軟件虛擬化多程序并行計(jì)算能力，增強(qiáng)了新型保護(hù)裝置的功能、性能、可靠性及適應(yīng)性能力等，滿足應(yīng)用需求，極大提升電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的能力和繼電保護(hù)裝置的生命力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，并且更具體地，涉及一種可靈活定義的繼電保護(hù)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

目前在運(yùn)高壓繼電保護(hù)裝置，在算法方面，大都采用CPU裸核直接跑算法或在簡單操作系統(tǒng)上跑算法，而這些算法都經(jīng)過數(shù)十年應(yīng)用驗(yàn)證，屬于成熟算法，算法本身的可靠性較高。如圖1所示，在現(xiàn)有的線路保護(hù)裝置中，一個(gè)CPU啟動，一個(gè)CPU進(jìn)行計(jì)算邏輯判斷；而元件保護(hù)中，雙CPU均完成啟動和保護(hù)算法的功能。如距離保護(hù)，保護(hù)裝置接收到電氣量信息，經(jīng)計(jì)算滿足啟動判據(jù)后，開放保護(hù)動作出口回路，同時(shí)進(jìn)入保護(hù)邏輯判斷流程，先通過保護(hù)算法完成選相，再根據(jù)故障相別選擇合適的距離保護(hù)，再將計(jì)算結(jié)果與定值進(jìn)行比較，滿足判據(jù)時(shí)發(fā)跳閘信號。上述算法難以適應(yīng)新型電力系統(tǒng)電力電子化后快速可靠的保護(hù)動作要求。在硬件方面，在運(yùn)繼電保護(hù)裝置大都采用國外多片處理器芯片構(gòu)成管理板、CPU板等板卡，分別實(shí)現(xiàn)管理和保護(hù)功能，硬件結(jié)構(gòu)和功能僵化。隨著國產(chǎn)多核處理器芯片應(yīng)用，采用成熟算法直接移植，實(shí)現(xiàn)功能不減、性能不降的國產(chǎn)替代，但未發(fā)揮處理器芯片多核心作用，對保護(hù)性能提升不明顯。繼電保護(hù)裝置硬件損壞，裝置告警，需停電檢修；而軟錯(cuò)誤發(fā)生后，裝置基本不具備自恢復(fù)功能。現(xiàn)場經(jīng)常發(fā)生繼電保護(hù)運(yùn)行燈正常，而裝置不能傳動的異常情況。在系統(tǒng)運(yùn)維方面，存在繼電保護(hù)后臺監(jiān)控系統(tǒng)，已實(shí)現(xiàn)與智能站保護(hù)設(shè)備進(jìn)行通訊和狀態(tài)監(jiān)控及初步定位板卡故障，但對于裝置缺乏預(yù)防性維護(hù)等高級功能。

而站域保護(hù)匯集全站實(shí)時(shí)采集信息，通過一個(gè)CPU實(shí)現(xiàn)保護(hù)算法程序的串行計(jì)算，信息量大、計(jì)算量大，并且由于多回路和多通道采樣同步性、延時(shí)等因素，導(dǎo)致保護(hù)動作速度較慢，難以滿足主保護(hù)速動性的要求，通常用作后備保護(hù)。

因此，按被保護(hù)對象配置單元或間隔保護(hù)的繼電保護(hù)裝置存在數(shù)量多、性能差、適應(yīng)性低、經(jīng)濟(jì)性低等問題，而基于全站信息的站域保護(hù)算法存在動作速度慢、可靠性不足等問題。隨著新型電力系統(tǒng)的發(fā)展需求，芯片技術(shù)、人工智能技術(shù)、通信技術(shù)等發(fā)展，給高性能繼電保護(hù)裝置帶來發(fā)展機(jī)遇。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種可靈活定義的繼電保護(hù)系統(tǒng)及方法，以解決如何實(shí)現(xiàn)高效地進(jìn)行繼電保護(hù)的問題。

為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種可靈活定義的繼電保護(hù)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：位于過程層的采集執(zhí)行單元和位于間隔層的至少一個(gè)保護(hù)單元；其中，

所述采集執(zhí)行單元，與各類監(jiān)測傳感器和保護(hù)單元相連接，用于通過監(jiān)測傳感器獲取監(jiān)測信息，將所述監(jiān)測信息發(fā)送至保護(hù)單元；用于接收保護(hù)單元根據(jù)所述監(jiān)測信息下發(fā)的控制命令；

所述保護(hù)單元，用于根據(jù)電網(wǎng)被保護(hù)對象的類型，將多核計(jì)算能力虛擬化為多個(gè)實(shí)時(shí)運(yùn)行的保護(hù)程序，使每個(gè)保護(hù)程序根據(jù)電網(wǎng)被保護(hù)對象的類型從采集執(zhí)行單元獲得相應(yīng)的采集數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述采集數(shù)據(jù)進(jìn)行電網(wǎng)保護(hù)，下發(fā)所述控制指令至采集執(zhí)行單元。

優(yōu)選地，其中所述保護(hù)單元包括：位于硬件層的至少一個(gè)硬件裝置、位于中間層的標(biāo)準(zhǔn)接口和位于應(yīng)用層的保護(hù)程序；其中，

所述硬件裝置采用嵌入式實(shí)時(shí)計(jì)算的軟硬件結(jié)構(gòu)，采用多核處理器進(jìn)行并行運(yùn)算；

標(biāo)準(zhǔn)接口用于隔離所述硬件層和應(yīng)用層；