变电站系统

1.一种变电站系统，包括：
保护状态检测器，该保护状态检测器用于检测和电力系统相连的 被监视目标的状态并用于保护所述被监视目标的状态；
监视状态检测器，该监视状态检测器用于检测和电力系统相连的 所述被监视目标的状态并用于监视所述被监视目标的状态；
控制器，该控制器用于根据控制信息来控制与所述电力系统相连 的被控目标；
监视信息生成装置，该监视信息生成装置用于利用数字信号作为 媒介与所述监视状态检测器交换信息，并生成关于所述被监视目标状 态的信息；
控制信息生成装置，该控制信息生成装置用于生成控制所述控制 器的控制信息，并把生成的控制信息与收到的控制信息一起转换为数 字信号，并将该信号发送给所述控制器；以及
通过由所述监视信息生成装置和所述控制信息生成装置所共享的 信号传输路径而与这些装置相连的监视与控制装置，该监视与控制装置收 集关于所述被监视目标状态的信息，并输出用来控制所述被控目标的 控制信息，并且所述监视信息生成装置和所述控制信息生成装置使用 数字信号为媒介与该监视与控制装置交换信息，
其中所述监视信息生成装置通过保护信号传输路径与所述保护状 态检测器和所述控制器相连，
其中所述控制信息生成装置通过监视信号传输路径与所述监视状 态检测器相连。
2.根据权利要求1所述的变电站系统，其中所述监视信息生成 装置和所述控制信息生成装置被集成在一个配电室内，并被安装在所 述被监视和被控目标的附近。
3.根据权利要求1所述的变电站系统，其中所述保护状态检测 器和所述监视状态检测器把所述被监视目标的状态转换为电信号，再 把电信号转换为数字信号，然后输出该信号；而所述控制器把收到的 数字信号转换为电信号，然后将该信号输出至所述控制器。
4.根据权利要求1所述的变电站系统，其中光通信被用作所述 数字信号的通信媒介。
5.根据权利要求1所述的变电站系统，其中所述信号传输路径 根据一个国际标准协议来传输信息。

技术领域\n本发明涉及一种变电站系统，更具体地，涉及的变电站系统把信 息技术(IT)应用于保护和控制与电力系统相连的变压器材的设备， 通过利用网络来减小变压器材的大小，实现自治的自动化，数字化信 息，以及高效利用数据。\n背景技术\n在电力系统中，电力传输系统和电力分配系统都配有变电站来提 高或降低发电机的输出，或降低系统电压。除了变压器提高或降低电 压外，变电站还具有一个用于收集并分配电力的装置，一个用于控制 电量流动的装置或系统，以及一个用于保护并控制变电站内部设备的 装置。\n例如，一个用于气体绝缘配电设备(GIS)的电路断路器配有一 个气压感应器来检测气压，一个加速感应器来检测与问题有关的发射 信号，以及一个电流和电压检测器；还有，一个变压器配有一个温度 计、压力表、油面感应器以及一个电流检测器来作为感应器以检测该 变压器的状态。\n这些感应器通过传输电信号的电缆与一个保护装置、测量装置、 控制装置以及装置监视设备相连。此外，该保护装置、测量装置、控 制装置以及装置监视设备通过单独的传输电信号的电缆与一个高层的 变电站监视与控制装置相连。\n该变电站监视与控制装置基于从不同感应器得到的信息，监视电 路断路器和变压器的状态，在屏幕上显示监视的结果，并输出操作命 令给电路断路器等。即，该变电站监视与控制装置监视远距离的变电 站的状态，并远程操作电路断路器等等。\n在常规技术中，低层的多个装置通过各自的电缆单独与变电站监 视与控制装置相连，从而使用了几根电缆，使结构复杂。此外，多个 低层装置与每一个感应器相连，使用了几根电缆，使结构更加复杂。 此外，保护、控制以及监视远距离的设备也会使变电站系统更复杂。 还有，模拟信号的使用妨碍了数据的高效利用。\n发明内容\n本发明的目的是提供一种变电站系统，能使结构简化并高效利用 数据。\n为解决所述的问题，本发明包括：保护状态检测器，该保护状态 检测器用于检测和电力系统相连的被监视目标的状态并用于保护所述 被监视目标的状态；监视状态检测器，该监视状态检测器用于检测和 电力系统相连的所述被监视目标的状态并用于监视所述被监视目标的 状态；控制器，该控制器用于根据控制信息来控制与所述电力系统相 连的被控目标；监视信息生成装置，该监视信息生成装置用于利用数 字信号作为媒介与所述监视状态检测器交换信息，并生成关于所述被 监视目标状态的信息；控制信息生成装置，该控制信息生成装置用于 生成控制所述控制器的控制信息，并把生成的控制信息与收到的控制 信息一起转换为数字信号，并将该信号发送给所述控制器；以及通过 由所述监视信息生成装置和所述控制信息生成装置所共享的信号传输 路径而与这些装置相连的监视与控制装置，该监视与控制装置收集关于所 述被监视目标状态的信息，并输出用来控制所述被控目标的控制信息， 并且所述监视信息生成装置和所述控制信息生成装置使用数字信号为 媒介与该监视与控制装置交换信息，其中所述监视信息生成装置通过 保护信号传输路径与所述保护状态检测器和所述控制器相连，其中所 述控制信息生成装置通过监视信号传输路径与所述监视状态检测器相 连。\n附图说明\n图1是示出根据本发明一个实施的系统的示意图；\n图2示出了一个状态检测器安装在一个GIS中的例子；以及\n图3示出了一个状态检测器安装在一个变压器中的例子。\n具体实施方式\n参照附图来说明本发明的一个实施例。图1是根据本发明一个实 施例的系统的示意图。在图1里，在电力系统中，一个与电力传输系 统或电力分配系统相连的变电站配有变压设备10，如一个变压器、电 路断路器以及一个分离器(没有示出)作为被监视和控制的目标。一 个现场配电室12安装在变压设备10附近。\n该变压设备10包括一个用于检测被监视的目标(电路断路器、变 压器等等)状态的状态检测器14，一个用于根据控制信息来控制被控 目标(电路断路器等等)的控制器16，以及另一个状态检测器18。\n例如图2所示，状态检测器14被安装在一个气体绝缘配电设备 (GIS)17里，并包括一个用于测量系统的电压和电流的线绕PCT(势 电流变换器)感应器，以及一个用于把PCT感应器检测到的电信号转 换为光信号的电光转换器。该电光转换器与一个光串行处理总线20相 连。\n控制器16安装在GIS17里，并包括一个用于把从光串行处理总 线20传来的光信号转换为电信号的光电转换器，以及一个激励器或一 个解扣线圈(trip coil)，该激励器或解扣线圈用于根据光电转换器输 出的一个保护命令或一个操作命令来控制该GIS17。\n状态检测器18安装在图2所示的GIS17、或图3所示的变压器 19里，并且，像用于感应不同的装置的状态的装置监视感应器一样， 该状态检测器包括一个用于检测GIS17里气体压力的气压感应器 18a，一个用于检测变压器19里温度的温度感应器18b，一个用于检 测变压器19里的氮气压的压力感应器18c，一个用于检测变压器19 里的油的水平的油面感应器18d，一个用于检测变压器19里电流的电 流感应器18e，还有一个用于把每个感应器输出的电信号转换为光信 号的电光转换器。该电光转换器与一个光串行处理总线22相连。此外， 该装置监视感应器能够包含一个依靠开关装置(switchgear，即 SWGR)来检测湿度的湿度感应器，一个用于检测振动的声波感应器， 一个用于检测绝缘老化的绝缘老化检测器，以及一个用于检测装置过 热的气味感应器。\n在一个现场配电室12里，在光串行处理总线20和22里集成了网 络服务终端卡24和26，一个保护卡28，一个测量卡30，一个控制卡 32，一个装置监视卡34，一个移动终端卡36。每个网络服务终端卡 24和26和一个时间服务器38相连，还通过一个串行总线40和一个 变电站监视与控制装置42相连。\n保护卡28被构造为一个保护装置，该保护装置根据状态检测器 14发出的信息来执行一个算术运算以保护被控目标，并输出一个保护 命令作为控制信息。测量卡30被构造为一个测量设备，该测量设备基 于状态检测器14发出的信息来测量如系统电压和电流、或GIS17的 电压和电流，以检测被监视目标的状态，并输出测量结果至网络服务 终端卡24。控制卡32被构造为一个控制装置，该控制装置基于状态 检测器14和变电站监视与控制装置42输出的信息来执行一个算术运 算以控制被控目标，并输出一个操作命令和一个解扣命令(trip command)给控制器16作为控制信息。装置监视卡34被构造为一个 装置监视器，该装置监视器基于状态检测器18发出的信息来指示被监 视的目标中是否存在问题，并输出结果至网络服务终端卡26。移动终 端卡36被构造为一个执行算术运算来和一个移动终端交换信息的装 置。\n即，测量卡30和装置监视卡34被构造为监视信息生成装置，该 监视信息生成装置分别通过光串行处理总线20和22与状态检测器14 和18交换信息，(通过使用光信号为媒介)，并生成有关被监视目标 的状态的信息。保护卡28和控制卡32被构造为控制信息生成装置， 该控制信息生成装置产生用于控制控制器16的控制信息，并把生成的 控制信息与从串行总线40收到的控制信息转换成光信号，再把该信号 发送给控制器16。这些监视信息生成装置和控制信息生成装置都集成 在现场配电室12内。\n网络服务终端卡24和26基于如HTML(超文本联接标示语言) 与保护卡28、测量卡30、控制卡32以及装置监视卡34交换信息，把 来自这些卡的信息作为数字串行数据通过串行总线40发送给变电站 监视与控制装置42，通过串行总线40接收来自变电站监视与控制装 置42的串行数据，并把接收到的数据分发到每个卡。\n此外，网络服务终端卡24和26接收时间服务器38的时间信息， 并把时间信息分发到每个卡，这样这些卡中的时间达到同步。就是说， 时间服务器38通过一个天线46接收来自卫星44的GPS(全球定位 系统)信号，并把GPS信号里包含的时间信息发送给网络服务终端卡 24和26。\n包含一个信号传输路径的串行总线40被构造为一个变电站内部 的LAN(局域网)，通过串行总线40传输的串行数据是根据一个国 际标准协议(通信标准)，例如，国际电气技术委员会(IEC)确定 的IEC 61850或61375协议所产生的。保护卡28、测量卡30、控制卡 32以及装置监视卡34通过该网络服务终端电路24和26与串行总线 40相连，还通过被这些卡所共享的单独的串行总线40和变电站监视 与控制装置42相连。\n变电站监视与控制装置32配有个人计算机48和50，以作为一个 收集有关被监视目标的状态的信息，并输出例如一个操作命令和一个 开关命令来控制被控目标的控制信息的装置。个人计算机48和50与 串行总线40相连，还通过一个接口52与因特网54相连，其中因特网 是一个通信网。每一个个人计算机48和50的屏幕都显示有关每个被 监视目标的状态的图像，并且基于操作者的操作输出不同的操作命令 作为控制信息。还可以用一个企业内部互联网或一根公共线路作为一 个通信线路来代替因特网54。\n作为一个电力公司维护基础的一个维护管理装置56，以及作为变 电站设备制造公司的维护基础的另一个维护管理装置58都与因特网 54相连。\n维护管理装置56和58在一个维护工程师的操作下，通过因特网 54和变电站监视与控制装置42交换信息，并基于监视与控制装置42 发出的信息来监视被监视的目标中是否存在问题，并进行远距离的被 监视目标的趋势管理和历史管理。在这种情况下，每个维护管理装置 56和58都通过因特网54创建一个数据库以包含必要的数据，并基于 数据库里存储的信息进行各种各样的分析，诊断被监视目标和被控目 标，从而确定潜在问题的迹象，或在出现问题时立即采取对策。另外， 根据分析和诊断的结果来制作一个防护性维护计划、管理检查的历史， 以及执行部分的管理，是有可能同时增加维护与运行的效率和可靠性 的。\n根据本实施例，保护卡28、测量卡30、控制卡32以及装置监视 卡34能够通过被这些卡共享的单个串行总线40与变电站监视与控制 装置42交换信息，从而把电缆数目减少为1，并简化结构。\n另外，根据本实施例，保护卡28、测量卡30、控制卡32、装置 监视卡34以及移动终端卡36通过光串性处理总线20和22与状态检 测器14、18以及控制器16相连；从而，连接这些卡与状态检测器14、 18或控制器16的电缆的数目可以减少，简化了结构。\n还有，根据本实施例，保护卡28、测量卡30、控制卡32、装置 监视卡34以及移动终端卡36被集成于现场配电室12内；因此，系统 可以有高的性能以及小的尺寸。\n另外，根据本实施例，通过串行总线40传输的串行数据符合一个 国际标准协议；因此，不同制造商的产品之间的连接可以被标准化。\n还有，在本实施例中，描述了一个线绕PCT感应器作为一个电压 和电流测量感应器；但是，通过使用一个非铁心Rogowski线圈作为 一个电流测量感应器，以及使用一个依靠多个电容来划分电压的感应 器来作为一个电压测量感应器，是可以实现比线绕PCT感应器更少的 电力损失以及更小的系统尺寸。\n如上所述，根据本发明，监视信息生成装置和控制信息生成装置 都通过一个被这些装置所共享的信号传输路径和监视与控制装置相 连。\n这样，就有可能利用网络来简化结构、实现自治的自动化、数字 化信息以及高效利用数据。