[发明专利]数字化牵引变电所的保护数据同步采样方法

说明书

技术领域

本发明涉及牵引变电所，具体是数字化牵引变电所的保护数据同步采样方法。

背景技术

牵引变电所作为牵引供电系统的一个重要节点，其担负着电气化铁道的电能传输与分配的任务，因此保证其安全稳定的运行具有重要意义。目前，常规变电所中的二次设备普遍采用面向间隔、功能独立的分层分布式结构，控制、监视、保护、故障录波、计量与量测等都是由相互独立的装置完成。牵引变电所采用上述模式有二次接线复杂、投资成本大、信息不能共享、运行与维护成本高、缺乏整体协调与功能优化的缺点。

牵引变电所具有分布广、接入方式复杂、运行设备多等特点。由于直接监测和控制电网运行，其同步精度和可靠性要求高，以多种配置方案为现场设备提供对时同步。牵引变电所的时钟同步系统一般采取GPS、北斗卫星授时，利用专线或网络方式进行对时同步。

基于上述对时方式存在不安全的因素，如：目前，牵引变电所二次设备主要采用时钟对时系统来实现同步。依赖的授时系统以GPS为主，对时精度优于50ns，因此，GPS作为当前时钟源在电力系统的适用性是显然的。但是，一旦发生GPS卫星异常故障、GPS卫星接收器故障、官方或人为因素造成GPS信号失效等问题时，站内二次设备将失去时钟源基准。

发明内容

本发明的目的在于克服上述授时方式失效问题，提出一种数字化牵引变电所的保护数据同步采样方法，其利用器件将需要同步的保护用数据同时采集，利用器件的自身的同时采样来解决数字化牵引变电所的保护数据同步采样问题。

本发明的目的通过下述技术方案实现：数字化牵引变电所的保护数据同步采样方法，数字化牵引变电所按间隔划分为变压器间隔、馈线间隔、并补间隔；数字化牵引变电所按层次划分为过程层设备、间隔层设备、站控层设备，过程层设备和间隔层设备之间通过网络设备链接，间隔层设备和站控层设备之间通过网络设备链接，数字化牵引变电所配置专门的GPS装置，GPS装置接收GPS和北斗系统的时钟源信号作为标准时钟源，通过对时网络对站控层、间隔层、过程层设备进行时钟同步，站控层设备通过简单网络时间协议SNTP进行对时，间隔层设备采用报文对时加秒脉冲的对时方式，过程层网络利用以太网组网并采用IEEE1588协议进行对时；

保护数据同步采样方法的具体步骤为：在变压器间隔、馈线间隔、并补间隔内均布置有保护用合并单元，保护用合并单元同步采集电流互感器和电压互感器的多路信号，保护用合并单元将接收到的保护用数据封装组织成SMV报文后发送到间隔层设备，间隔层设备根据采样值信息做出逻辑判断，再将出口指令组织成GOOSE报文发送到智能操作箱内，智能操作箱根据接收到的GOOSE报文完成相应的保护控制功能；保护用合并单元必须实现同步功能，才能保证各路数据通道采样数据的同步性，保护用合并单元中同步功能模块能正确识别输入的同步脉冲时钟信号，以保证采样数据的同步性；保护用合并单元按照IEC 61850-9-2规定的格式发送采样数据至间隔层装置，实现同步处理、数据采集、报文组帧与发送；当GPS装置失效时，保护用合并单元利用其自身单一CPU的控制对需要同步的保护用数据进行同步采样，以保证需要同步的保护用数据的采样同步性，间隔层设备的保护运算只使用保护用合并单元的保护用数据。

数字化牵引变电所保护数据同步采样方法，还包括变压器间隔的保护数据同步采样方法，具体步骤如下：

步骤（1）过程层设备的采样：对数字化牵引变电所的变压器间隔布置若干合并单元，合并单元按照功能划分为测量用合并单元和保护用合并单元，测量用合并单元采集电子式互感器的测量用数据，保护用合并单元采集电子式互感器需要同步的保护用数据，保护用合并单元将采集到的保护用数据按照规定格式发送给间隔层设备，合并单元和电子式互感器构成过程层设备；

步骤（2）间隔层设备的保护使用：间隔层设备包括变压器保护，当GPS装置失效时，保护用合并单元利用其自身单一CPU的控制对需要同步的保护用数据进行同步采样，以保证需要同步的保护用数据的采样同步性，变压器保护只使用保护用合并单元的保护用数据；

步骤（3）间隔层设备的保护运算控制：变压器保护接受到保护用合并单元的保护用数据后，根据保护用数据做出逻辑判断，并将出口指令发送到智能操作箱，智能操作箱根据接收到的指令完成相应的保护控制功能。

当牵引变电所采用直供方式供电时，步骤（1）中所述的保护用数据为高压侧3相保护电流、低压侧2相保护电流、低压侧2相电压、进线电压；测量用数据为高压侧3相测量电流、2个低压侧电流、高压侧3相电压。