智能变电站二次光纤回路及其安全隔离系统和隔离方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 106253247 A(43)申请公布日 2016.12.21

(21)申请号 201610714749.1(22)申请日 2016.08.24

(71)申请人 许继集团有限公司

地址 461000 河南省许昌市许继大道1298

号

申请人 许继电气股份有限公司　

许昌许继软件技术有限公司　国网河南省电力公司　

国网河南省电力公司电力科学研究院　

国家电网公司(72)发明人 牛强　易永辉　李贞　李江林　

张景超　石光　赵国喜　韩伟　马伟东　时晨　姜帅　邱俊宏　刘永欣　肖亮　周芝萍　

权利要求书2页 说明书5页 附图1页

(74)专利代理机构 郑州睿信知识产权代理有限

公司 41119

代理人 崔旭东(51)Int.Cl.

H02H 7/26(2006.01)

CN 106253247 A()发明名称

智能变电站二次光纤回路及其安全隔离系统和隔离方法(57)摘要

本发明公开了一种智能变电站的二次光纤回路及其安全隔离系统和隔离方法，属于智能变电站继电保护领域。继电保护装置通过光缆分别与智能终端、过程层交换机、合并单元串联，构成二次光纤回路。在这三条二次光纤回路中串入光纤连接装置来设置光路分合操作的断点，串入过程层监视模块来实时监视二次光纤回路的实时信息来判断二次回路的可靠断开和可靠恢复。该方案能够对二次光纤回路进行安全隔离，有效解决了智能变电站物理隔离的缺失及其存在不可靠性隐患的问题；便于运维人员进行二次回路安全措施操作、监视，降低智能变电站二次光纤回路安全隔离风险，提高智能变电站运行维护的安全性和可靠性。

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1.智能变电站二次光纤回路，所述二次光纤回路包括继电保护装置、智能终端、过程层交换机、合并单元；

继电保护装置的跳合闸光口通过光缆与智能终端的跳合闸接收光口连接，构成二次光纤回路的保护GOOSE跳合闸回路；

继电保护装置的网络互联信号光口通过光缆与过程层交换机的网络互联信号光口连接，构成二次光纤回路的保护GOOSE网络互联回路；

继电保护装置的SV接收光口通过光缆与合并单元的SV发送光口连接，构成二次光纤回路的保护SV接收回路；

其特征在于，

所述二次光纤回路的保护GOOSE跳合闸回路、保护GOOSE网络互联回路、保护SV接收回路各对应串入一个光纤连接装置；

所述二次光纤回路的保护GOOSE跳合闸回路、保护GOOSE网络互联回路、保护SV接收回路再各对应串入一个过程层通道监视模块，将监视的光信号实时信息结果传递给与所述过程层监视模块相连的人机接口模块。

2.根据权利要求1所述的智能变电站二次光纤回路，其特征在于，所述智能变电站继电保护装置按照IEC 61850-9-2标准获取电流电压信息，按照IEC61850-8-1标准中的GOOSE规约实现开入开出功能。

3.根据权利要求1所述的智能变电站二次光纤回路，其特征在于，所述二次光纤回路的保护GOOSE跳合闸回路和保护SV接收回路为继电保护装置间隔内的二次回路；所述二次光纤回路的保护GOOSE网络互联回路为继电保护装置之间信息交互的二次回路。

4.根据权利要求1所述的智能变电站二次光纤回路，其特征在于，所述继电保护装置按照IEC 61850-9-2实现间隔内电流电压的采集，按照GOOSE标准实现开入开出功能；按照GOOSE标准在过程层网络实现继电保护装置之间的信息交互。

5.一种智能变电站二次光纤回路安全隔离系统，所述系统包括用于串联在继电保护装置的跳合闸光口与智能终端的跳合闸接收光口之间的保护GOOSE跳合闸二次光纤回路，用于串联在继电保护装置的网络互联信号光口与过程层交换机的网络互联信号光口之间的保护GOOSE网络互联信号二次光纤回路，和用于串联在继电保护装置的SV接收光口与合并单元的SV发送光口之间的保护SV接收二次光纤回路，其特征在于，

所述保护GOOSE跳合闸二次光纤回路、保护GOOSE网络互联信号二次光纤回路、保护SV接收二次光纤回路中各对应串入一个光纤连接装置；

所述保护GOOSE跳合闸二次光纤回路、保护GOOSE网络互联信号二次光纤回路、保护SV接收二次光纤回路中各对应串入过程层通道监视模块，将监视的光信号实时信息结果传递给与所述过程层通道监视模块相连的人机接口模块。

6.根据权利要求5所述的智能变电站二次光纤回路安全隔离系统，其特征在于，所述过程层通道监视模块监视的二次光纤回路实时信息包括二次光纤回路的光功率和数据通道参数。

7.根据权利要求6所述的智能变电站二次光纤回路安全隔离系统，其特征在于，若过程层通道监视模块实时监视的光功率数值为0dBm，二次光纤回路已可靠断开；若监测到GOOSE、SV数据通道报文中的Appid、MAC地址恢复到光纤回路断开前的数值，二次光纤回路

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已可靠恢复。

8.根据权利要求5所述的智能变电站二次光纤回路安全隔离系统，其特征在于，所述光纤连接装置包括一个光纤插座和一个与之匹配的光纤插头，所述光纤插头和光纤插座之间限定成在分、合两点之间的插拔配合运动。

9.根据权利要求8所述的智能变电站二次光纤回路安全隔离系统，其特征在于，所述光纤连接装置上设有查看光纤回路明显断开点的观察窗。

10.一种智能变电站二次光纤回路安全隔离方法，其特征在于，在继电保护装置和智能终端、过程层交换机、合并单元之间的二次光纤回路中设置光路可分合操作的断点，并监视二次光纤回路的光信号实时信息来判断二次回路的可靠断开和可靠恢复；

所述二次光纤回路的实时信息包括二次光纤回路的光功率和数据通道参数；若实时监视的光功率数值为0dBm，二次光纤回路已可靠断开；若监测到GOOSE、SV数据通道报文中的Appid、MAC地址恢复到光纤回路断开前的数值，二次光纤回路已可靠恢复。

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智能变电站二次光纤回路及其安全隔离系统和隔离方法

技术领域

[0001]本发明属于智能变电站继电保护领域，具体涉及智能变电站二次光纤回路及其安全隔离系统和隔离方法。

背景技术

[0002]变电站安全隔离主要是指为了保证人身、电网及设备安全，在变电运行及检修工作中将待检修设备与运行设备进行安全隔离。变电站二次回路安全措施重点主要包括模拟量输入回路及跳合闸、启失灵等开出回路。

[0003]在常规变电站开出回路的安全措施一直遵守“明显电气断点”的基本理念，即认为在跳合闸、启失灵等开出回路必须分别串入硬压板。

[0004]智能变电站以数字量通信方式替代大量的二次回路电缆，常规变电站的二次硬接线回路转变为智能变电站的二次光纤回路，保护装置的出口硬压板全部取消，保护装置的电流电压端子不再存在。智能变电站配置为数众多的保护出口软压板、SV接收软压板、检修压板，通过软压板的投入退出来进行二次回路的安全隔离，但仅通过软压板进行隔离存在不可靠性隐患。

[0005]由于软压板操作与保护装置的正常态密切相关，若保护装置出现异常，则无法对软压板进行操作，不能进行安全措施；只能通过拔出保护装置光口的光纤进行隔离，由于拔出的光纤和保护装置光端口数量众多，易发生恢复光纤回路时插错光端口的操作事故。另外，现有的智能变电站安全措施与变电站传统的安全措施差异巨大，导致误投软压板、误退软压板等人为操作事故时常发生，提高了智能变电站运行维护的安全风险。[0006]申请公布号为CN 1090387 A，名称为“智能变电站继电保护设备安全措施在线校核装置及方法”的发明专利，公开了一种智能变电站继电保护设备安全措施在线校核装置，包括人机交互模块、安全措施预处理模块、三种信号接口模块、安全措施校核告警模块。实现了智能变电站继电保护设备运维操作安全措施在线校核及告警的功能，使得智能变电站继电保护设备运维安全措施可控、可观，确保智能变电站继电保护设备运维安全措施的正确实施，降低误操作的概率。

[0007]上述发明专利在一定程度上改善了智能变电站的二次安全措施技术方案，侧重点在二次安全措施的在线校核，在“具备明显电气断点的二次回路安全措施”方面并没有提出解决方案。因此，为提高智能变电站安全措施的可靠性、易用性，有效继承常规变电站安全措施“明显电气断点”的高可靠性原则，研究一种造价低、高可靠隔离、易操作、易恢复的智能变电站二次光纤回路安全隔离实现方法迫在眉睫。

发明内容

[0008]本发明的目的是提供智能变电站二次光纤回路及其安全隔离系统和方法，用以解决物理隔离的缺失及相应带来的安全隐患，提高了智能变电站运行维护的安全性和可靠性。

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为解决上述技术问题，本发明提供智能变电站二次光纤回路，包括继电保护装置、

智能终端、过程层交换机、合并单元；继电保护装置的跳合闸光口通过光缆与智能终端的跳合闸接收光口连接，构成二次光纤回路的保护GOOSE跳合闸回路；继电保护装置的网络互联信号光口通过光缆与过程层交换机的网络互联信号光口连接，构成二次光纤回路的保护GOOSE网络互联回路；继电保护装置的SV接收光口通过光缆与合并单元的SV发送光口连接，构成二次光纤回路的保护SV接收回路。上述二次光纤回路的保护GOOSE跳合闸回路、保护GOOSE网络互联回路、保护SV接收回路各对应串入一个光纤连接装置；上述二次光纤回路的保护GOOSE跳合闸回路、保护GOOSE网络互联回路、保护SV接收回路再各对应串入过程层通道监视模块，将监视的光信号实时信息结果传递给与所述过程层监视模块相连的人机接口模块。

[0010]进一步地，上述智能变电站继电保护装置按照IEC 61850-9-2标准获取电流电压信息，按照IEC 61850-8-1标准中的GOOSE规约实现开入开出功能。[0011]进一步地，上述二次光纤回路的保护GOOSE跳合闸回路和保护SV接收回路为继电保护装置间隔内的二次回路；上述二次光纤回路的保护GOOSE网络互联回路为继电保护装置之间信息交互的二次回路。[0012]进一步地，上述继电保护装置按照IEC 61850-9-2实现间隔内电流电压的采集，按照GOOSE标准实现开入开出功能；按照GOOSE标准在过程层网络实现继电保护装置之间的信息交互。

[0013]本发明还提供一种智能变电站二次光纤回路安全隔离系统，系统包括用于串联在继电保护装置的跳合闸光口与智能终端的跳合闸接收光口之间的保护GOOSE跳合闸二次光纤回路，用于串联在继电保护装置的网络互联信号光口与过程层交换机的网络互联信号光口之间的保护GOOSE网络互联二次光纤回路，和用于串联在继电保护装置的SV接收光口与合并单元的SV发送光口之间的保护SV接收二次光纤回路。上述保护GOOSE跳合闸二次光纤回路、保护GOOSE网络互联二次光纤回路和保护SV接收二次光纤回路中各对应串入一个光纤连接装置；上述保护GOOSE跳合闸二次光纤回路、保护GOOSE网络互联信号二次光纤回路、保护SV接收二次光纤回路中再各对应串入过程层通道监视模块，将监视的光信号实时信息结果传递给与所述过程层通道监视模块相连的人机接口模块。[0014]进一步地，上述过程层通道监视模块监视的二次光纤回路实时信息包括二次光纤回路的光功率和数据通道参数。[0015]进一步地，若过程层通道监视模块实时监视的光功率数值为0dBm，二次光纤回路已可靠断开；若监测到GOOSE、SV数据通道报文中的Appid、MAC地址恢复到光纤回路断开前的数值，二次光纤回路已可靠恢复。[0016]进一步地，上述光纤连接装置包括一个光纤插座和一个与之匹配的光纤插头，光纤插头和光纤插座之间限定成在分、合两点之间的插拔配合运动。[0017]进一步地，上述光纤连接装置上设有查看光纤回路明显断开点的观察窗。[0018]本发明还提供一种智能变电站二次光纤回路安全隔离方法，在继电保护装置和智能终端、过程层交换机、合并单元之间的二次光纤回路中设置光路可分合操作的断点，并监视二次光纤回路的实时信息来判断二次回路的可靠断开和可靠恢复。上述二次光纤回路的实时信息包括二次光纤回路的光功率和数据通道参数。若实时监视的光功率数值为0dBm，

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二次光纤回路已可靠断开；若监测到GOOSE、SV数据通道报文中的Appid、MAC地址恢复到光纤回路断开前的数值，二次光纤回路已可靠恢复。[0019]本发明的有益效果是：

[0020]本发明的智能变电站二次光纤回路及其安全隔离系统和方法，在二次光纤回路中串入光纤连接装置来断开和恢复二次光纤回路，并通过过程层监视模块来实时监视光纤回路的光功率及数据通道参数，经此实时信息来判断二次光纤回路是否安全隔离与安全恢复。该方案能够对二次光纤回路进行安全隔离，有效解决了智能变电站物理隔离的缺失及其存在不可靠性隐患的问题；便于运维人员进行二次回路安全措施操作、监视，降低智能变电站二次光纤回路安全隔离风险，提高智能变电站运行维护的安全性和可靠性。附图说明

[0021]图1是本发明的GOOSE跳合闸出口安全隔离压板原理图；[0022]图2是本发明的智能变电站二次光纤回路安全隔离系统图。

具体实施方式

[0023]下面结合附图，通过实施例的具体描述，对本发明的具体实施方式所涉及的二次光纤回路、二次光纤回路隔离系统及隔离方法等做进一步的详细阐述。[0024]实施例1：

[0025]智能变电站二次光纤回路包括继电保护装置、智能终端、过程层交换机、合并单元。

[0026]继电保护装置的跳合闸光口通过光缆与固定端口1、固定端口1-1、智能终端的跳合闸接收光口连接，构成二次光纤回路的保护GOOSE跳合闸回路；继电保护装置的网络互联信号光口通过光缆与固定端口2、固定端口2-2、过程层交换机的网络互联信号光口连接，构成二次光纤回路的保护GOOSE网络互联回路；继电保护装置的SV接收光口通过光缆与固定端口3、固定端口3-3、合并单元的SV发送光口连接，构成二次光纤回路的保护SV接收回路。[0027]在上述三条二次光纤回路中各自对应串入一个光纤连接装置，光纤连接装置包括一个光纤插座和一个与之匹配的光纤插头。光纤插头和光纤插座之间限定成在分、合两点之间的插拔配合运动。

[0028]以GOOSE跳合闸光纤连接装置为例，如图1所示，固定端口1与光纤连接装置的光纤插座一端相连，光纤连接装置的滑动式光纤头一端与过程层通道监视模块相连。而且，在光纤连接装置上设置有观察窗。通过光纤连接装置实现保护GOOSE跳合闸回路的断开及恢复，通过观察窗查看光纤回路明显断开点。GOOSE网络互联信号光纤连接装置和SV接收光纤连接装置的工作原理相同，这里不再赘述。[0029]智能变电站继电保护装置按照IEC 61850-9-2标准获取电流电压信息，按照IEC 61850-8-1标准中的GOOSE规约实现开入开出功能。智能变电站继电保护装置二次光纤回路包括继电保护装置间隔内的二次回路和继电保护装置之间的二次回路。保护GOOSE跳合闸回路和保护SV接收回路为继电保护装置间隔内的二次回路；二次光纤回路的保护GOOSE网络互联回路为继电保护装置之间信息交互的二次回路。继电保护装置按照IEC 61850-9-2实现间隔内电流电压的采集，按照GOOSE标准实现开入开出功能；按照GOOSE标准在过程层

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网络实现继电保护装置之间的信息交互。

[0030]上述三条二次光纤回路都各自对应串入一个过程层通道监视模块，实时监视二次光纤回路的GOOSE数据流和IEC 61850-9-2数据流，通过内部走线将二次回路实时信息传递给人机接口模块。过程层监视模块实时监视光纤回路光功率和数据通道参数。若过程层通道监视模块实时监视的光功率数值为0dBm，二次光纤回路已可靠断开；若监测到GOOSE、SV数据通道报文中的Appid、MAC地址恢复到光纤回路断开前的数值，二次光纤回路已可靠恢复。人机接口模块与过程层通道监视模块进行实时通信，生成实时光纤二次回路通道状态信，并以图形化显示二次光纤回路连接状态。[0031]实施例2：

[0032]本发明还提供一种智能变电站二次光纤回路隔离系统，系统包括用于串联在继电保护装置的跳合闸光口与智能终端的跳合闸接收光口之间的保护GOOSE跳合闸二次光纤回路，用于串联在继电保护装置的网络互联信号光口与过程层交换机的网络互联信号光口之间的保护GOOSE网络互联信号二次光纤回路，和用于串联在继电保护装置的SV接收光口与合并单元的SV发送光口之间的保护SV接收二次光纤回路。[0033]在保护GOOSE跳合闸二次光纤回路、保护GOOSE网络互联信号二次光纤回路、保护SV接收二次光纤回路中各自对应串入一个光纤连接装置。[0034]以GOOSE跳合闸光纤连接装置为例阐述其原理。GOOSE跳合闸光纤连接装置串联在固定端口1和过程层通道监视模块之间。而且，在光纤连接装置上设有观察窗位。光纤连接装置由光纤插座和与之匹配的滑动式光纤头组成，光纤插头和光纤插座之间限定成在分、合两点之间的插拔配合运动。

[0035]当光纤连接装置的光纤头向分方向滑动时，即联动滑动式光纤头从光纤插座拔出，断开固定端口1和过程层监视模块之间的光纤回路，切断保护GOOSE跳合闸二次光纤回路，通过观察窗可以看到“明显光纤连接断点”。当光纤连接装置的光纤头向合方向滑动时，即联动滑动式光纤头插入光纤插座，恢复固定端口1和过程层监视模块之间的光纤回路。[0036]类似地，GOOSE网络互联信号光纤连接装置和SV接收光纤连接装置原理相同，不再赘述。

[0037]系统还包括在保护GOOSE跳合闸二次光纤回路、保护GOOSE网络互联二次光纤回路、保护SV接收二次光纤回路中串入过程层通道监视模块，实时监视二次光纤回路的数据流，具体包括光纤回路光功率和数据通道参数。若实时监视的光功率数值为0dBm，二次光纤回路已可靠断开；若监测到GOOSE、SV数据通道报文中的Appid、MAC地址恢复到光纤回路断开前的数值，二次光纤回路已可靠恢复。然后通过内部走线将二次回路实时信息传递给人机接口模块。人机接口模块与过程层通道监视模块进行实时通信，生成实时光纤二次回路通道状态信息，并以图形化显示二次光纤回路连接状态。[0038]实施例3：

[0039]本发明还提供一种智能变电站二次光纤回路安全隔离方法，在继电保护装置和智能终端、过程层交换机、合并单元之间的二次光纤回路中设置光路可分合操作的断点，并通过监视二次光纤回路的实时信息来判断二次回路的可靠断开和可靠恢复。二次光纤回路中可分合操作的断点通过在二次光纤回路中串入光纤连接装置来实现，回路的实时信息通过串联在二次光纤回路的过程层监视模块来监视，并将所述实时信息传递给与过程层监视模

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块相连的人机接口模块。二次光纤回路的实时信息包括二次光纤回路的光功率和数据通道参数。若实时监视的光功率数值为0dBm，二次光纤回路已可靠断开；若监测到GOOSE、SV数据通道报文中的Appid、MAC地址恢复到光纤回路断开前的数值，二次光纤回路已可靠恢复。[0040]如图2所示为智能变电站二次光纤回路安全隔离系统图。

[0041]继电器保护装置的跳合闸光口通过光缆与二次光纤回路安全隔离模块的固定端口1、GOOSE跳合闸光纤连接装置、过程层通道监视模块、固定端口1-1、智能终端的跳合闸接收光口串联在一起，构成二次光纤回路的保护GOOSE跳合闸回路。[0042]当GOOSE跳合闸光纤连接装置的光纤头向分方向滑动时，断开保护装置二次回路的保护GOOSE跳合闸回路，通过观察窗可以看到“明显光纤连接断点”，实现线路保护跳合闸回路的安全隔离。过程层通道监视模块实时监测光纤回路光功率及数据通道参数，若监测到GOOSE跳合闸出口光纤回路的光功率数值为0dBm时，二次光纤回路已可靠断开，同步发出GOOSE跳合闸出口通道中断信号。

[0043]继电器保护装置的网络互联光口通过光缆与二次光纤回路安全隔离模块的固定端口2、GOOSE网络互联光纤连接装置、过程层通道监视模块、固定端口2-2、过程层交换机的网络互联信号光口串联在一起，构成二次光纤回路的保护GOOSE网络互联回路。[0044]当GOOSE网络互联信号光纤光纤连接装置的光纤头向分方向滑动时，断开保护装置二次回路的保护GOOSE网络互联回路，通过观察窗可以看到“明显光纤连接断点”，实现线路保护网络互联回路的安全隔离。过程层通道监视模块实时监视光纤回路光功率及数据通道参数，若监测到GOOSE网络互联出口光纤回路的光功率数值为0dBm，二次光纤回路已可靠断开，同步发出GOOSE网络互联出口通道中断信号。

[0045]继电器保护装置的SV接收光口通过光缆与二次光纤回路安全隔离模块的固定端口3、SV接收光纤连接装置、过程层通道监视模块、固定端口3-3、合并单元的SV发送光口串联在一起，构成二次光纤回路的保护SV接收回路。

[0046]当SV接收光纤连接装置的光纤头向分方向滑动，断开保护装置二次回路的保护SV接收回路，通过观察窗可以看到“明显光纤连接断点”，实现线路保护SV接收回路的安全隔离。过程层通道监视模块实时监视光纤回路光功率，若监测到保护SV接收回路的光功率数值为0dBm时，二次光纤回路已可靠断开，同步发出SV接收出口通道中断信号。[0047]当GOOSE跳合闸光纤连接装置、GOOSE网络互联信号光纤连接装置、SV接收光纤连接装置的光纤头向合方向滑动时，联动滑动式光纤头插入光纤插座，恢复保护装置二次光纤回路。过程层监视模块实时监视GOOSE跳合闸出口通道、GOOSE网络互联信号出口通道、SV接收通道数据报文，若监测到通道数据报文中的Appid、MAC地址恢复到光纤回路断开前的数值，二次光纤回路已可靠恢复。

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说　明　书　附　图

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图1

图2

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