一种基于传感器网络的继电保护监控系统及方法技术方案

一种基于传感器网络的继电保护监控系统，包括传感器节点、执行器节点、网关节点和集控中心，传感器节点采集电气量数据，将其无线传送给对应监控对象的执行器节点；收到电气量数据的执行器节点若判定发生故障，则报警或切断电气元件，并将故障信息无线传送给其它监控对象的执行器节点，其它监控对象的执行器节点判断是否需要连锁切断电气元件，若需要，执行操作；收到电气量数据的执行器节点还通过网关节点将电气量数据、故障信息以及报警或电气元件切断信息传送给集控中心；本发明专利技术还提供基于传感器网络的继电保护监控方法。本发明专利技术的多个继电保护节点连接构成网络，节点均能共享全系统的运行和故障信息，并协同完成动作，确保系统的安全稳定运行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于继电保护领域，特别涉及一种新型、网络化、智能化和多 功能继电保护控制系统及其工作方法。
技术介绍
西电东送、南北互送、全国联网将给我国电力行业带来良好发展机遇，到2020年，全国装机容量、发电量均将为世界第一。随着电网的迅 速发展，大量机组、超高压输变电的投运，对继电保护产品技术提出更高 的发展目标，例如计算机化，网络化，保护、控制、测量、数据通信一体 化和人工智能化等。到目前为止，除了差动保护和纵联保护外，所有继电保护装置都只能 反映保护安装处的电气量。继电保护的作用也只限于切除故障元件，縮小 事故影响范围。这主要是由于继电保护装置之间没有形成网络，缺乏强有 力的数据通信手段。继电保护的作用主要是切除故障元件和限制事故影响 范围，同时还要保证全系统的安全稳定运行。这就要求每个保护单元都能 共享全系统的运行和故障信息的数据，各个保护单元与重合闸装置在分析 这些信息和数据的基础上进行协作，并协同完成动作，确保系统的安全稳 定运行。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于传感器网络的继电保护控制系统，将 由传感器节点和执行器节点构成的多个继电保护节点连接构成网络，每个 保护节点都能共享全系统的运行和故障信息数据，在分析这些信息和数据的基础上进行协作，并协同完成动作，确保系统的安全稳定运行。本专利技术还提供一种基于传感器网络的继电保护控制方法，由传感器节 点和执行器节点构成的多个继电保护节点相互通信，共享全系统的运行和 故障信息数据，在分析这些信息和数据的基础上协同完成动作，确保系统 的安全稳定运行。一种基于传感器网络的继电保护监控系统，包括传感器节点、执行器 节点、网关节点和集控中心， 一个监控对象对应有至少一个传感器节点和 至少一个执行器节点，监控对象的传感器节点采集电气量数据，通过无线通信将其传送给该 监控对象的执行器节点；收到电气量数据的执行器节点进行故障判断，若判定发生故障，报警 或者执行故障对应电气元件切断操作，并将故障信息通过无线通信传送给 其它监控对象的执行器节点，其它监控对象的执行器节点根据故障信息判断是否需要连锁切断各自控制的电气元件，若需要，执行操作；收到电气量数据的执行器节点还通过网关节点将电气量数据、故障信息以及报警或电气元件切断信息传送给集控中心；网关节点用于集控中心与执行器节点之间数据的转发； 集控中心用于存储来自执行器节点的电气量数据、故障信息以及报警或电气元件切断操作信息。所述传感器节点包括数据采集模块l丄l、传感器节点处理模块l丄2、 传感器节点无线通信模块l丄3和传感器节点电源模块l丄4，数据采集模块 l丄l用于采集电气量数据，传感器节点处理模块l丄2用于模数转换和存储 模数转换后的电气量数据，传感器节点无线通信模块l丄3用于传感器节点 之间以及传感器节点与执行器节点间的电气量数据传送，传感器节点电源 模块U.4用于为其它三个模块提供电源。所述执行器节点包括执行模块2丄1、执行器节点处理模块2丄2、执行 器节点无线通信模块2丄3和执行器节点电源模块2丄4，执行模块2丄1用于根据执行器节点处理模块2丄2的指令执行操作，执行器节点处理模块2丄2用于存储来自执行器节点无线通信模块2丄3的电气量数据，进行故障 分析生成指令，并传递给执行模块2丄1;执行器节点无线通信模块2丄3用 于执行器节点间、执行器节点与传感器节点间以及执行器节点与网关节点 间的电气量数据传送，执行器节点电源模块2丄4用于为其它三个模块提供 电源。一种基于传感器网络的继电保护监控方法， 一个监控对象对应至少一 个传感器节点和至少一个执行器节点，该方法按照以下步骤进行(1) 监控对象的传感器节点采集电气量数据，将其传送给该监控对象的执行器节点；(2) 收到电气量数据的执行器节点对电气量数据进行故障分析，若判 定发生故障，则报警或执行故障对应电气元件切断操作，并通过无线通信 将故障信息传送给其它监控对象的执行器节点；(3) 其它监控对象的执行器节点根据故障信息判断是否需要连锁切断 其它电气元件，若需要，则执行操作。(4) 收到电气量数据的执行器节点将故障信息无线传送给其它监控对 象的执行器节点，其它监控对象的执行器节点根据故障信息判断是否需要 连锁切断各自控制的电气元件，若需要，执行操作。本专利技术的优点和特点体现在以下几个方面(1) 无线方式。基于传感器网络的继电保护控制系统采用无线方式， 相对于传统的有线方式，组建方便简单，不需要布设通信电缆。而且，无 线方式配置灵活、维护方便、易于扩展。本专利技术采用传感器网络技术，使 得网络系统具有自组织、自适应的功能，可靠性更好。(2) 网络化。相对于传统继电保护装置各自孤立的状态，本专利技术中的 各个继电保护节点形成了网络，并且为节点之间提供了高效的数据通信手段。(3) 智能化。在本专利技术中，每个继电保护节点都能共享全系统的运行 和故障信息的数据，各个保护单元与重合闸装置在分析这些信息和数据的 基础上进行协作，并协同完成动作，确保系统的安全稳定运行。继电保护 节点能够得到的系统故障信息越多，则对故障性质、故障位置的判断和故 障距离的检测愈准确，使整个系统更智能。(4) 多功能一体化。在本专利技术中，继电保护节点从网络上获取电力系 统运行和故障的任何信息和数据，也可将它所获得的被保护元件的任何信 息和数据传送给集控中心或任一个继电保护节点。每个继电保护节点不但 可以完成继电保护功能，而且在无故障正常运行情况下还可完成测量、控 制、数据通信功能，即实现测量、数据通信、保护、控制一体化。本专利技术具有高可靠性，实时性强等特点。另外，集控中心会日复一日 记录电气量数据及故障信息，并对这些数据和信息进行分析，分析结果既 可以成为以后电力故障防范提供依据，又可以给电力系统扩容提供重要的 数据。附图说明图1为本专利技术的总体结构图2为继电保护监测节点结构图-，图3为继电保护执行节点结构图4为本专利技术的继电保护控制系统运行步骤图5为本专利技术的继电保护节点通信数据包格式；图6为本专利技术实例的继电保护监测节点硬件结构图7为本专利技术实例的继电保护执行节点硬件结构图8为本专利技术实例的继电保护监测节点开关量输入回路；图9为本专利技术实例的继电保护监测节点模拟量输入回路；图10为本专利技术实例的继电保护执行节点开关量输出回路。具体实施方式如图l所示，本专利技术由若干个继电保护监测节点i iW(/,力(表示为第/个 监控对象安置的第)个传感器节点，/JeiV,iV为自然数)、继电保护执行节点 i iM—,)(表示为第m个监控对象安置的第个继电保护执行节点，m,eAO、网关节点以及集控中心组成。 一个监控对象的所有传感器节点和 执行器节点构成一个继电保护节点，多个继电保护节点连接构成无线网络。 传感器节点安装在发电机、变压器、母线、输配电线路等电气设备上， 用于收集电气数据。除此之外，还具有路由转发功能。传感器节点通过特 定的算法形成分簇网络，簇首收集监测节点的监测数据，并将电气数据传 送到相应的继电保护执行节点。执行器节点将电气数据与预先设定的整定 值进行比较，判断是否发生了故障。若发生了电力故障，并需要切断相应 电气元件，则立即动作。接着，该执行器节点与其它执行器节点进行通信， 相互协商，判断是否需要连锁切断其它的电气元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于传感器网络的继电保护监控系统，其特征在于，包括传感器节点、执行器节点、网关节点和集控中心，一个监控对象对应有至少一个传感器节点和至少一个执行器节点，　监控对象的传感器节点采集电气量数据，通过无线通信将其传送给该监控对象的执行器节点；　收到电气量数据的执行器节点进行故障判断，若判定发生故障，报警或者执行故障对应电气元件切断操作，并将故障信息通过无线通信传送给其它监控对象的执行器节点，其它监控对象的执行器节点根据故障信息判断是否需要连锁切断各自控制的电气元件，若需要，执行操作；收到电气量数据的执行器节点还通过网关节点将电气量数据、故障信息以及报警或电气元件切断信息传送给集控中心；　网关节点用于集控中心与执行器节点之间数据的转发；　集控中心用于存储来自执行器节点的电气量数据、故障信息以及报警或电气元件切断操作信息。

【技术特征摘要】
1、一种基于传感器网络的继电保护监控系统，其特征在于，包括传感器节点、执行器节点、网关节点和集控中心，一个监控对象对应有至少一个传感器节点和至少一个执行器节点，监控对象的传感器节点采集电气量数据，通过无线通信将其传送给该监控对象的执行器节点；收到电气量数据的执行器节点进行故障判断，若判定发生故障，报警或者执行故障对应电气元件切断操作，并将故障信息通过无线通信传送给其它监控对象的执行器节点，其它监控对象的执行器节点根据故障信息判断是否需要连锁切断各自控制的电气元件，若需要，执行操作；收到电气量数据的执行器节点还通过网关节点将电气量数据、故障信息以及报警或电气元件切断信息传送给集控中心；网关节点用于集控中心与执行器节点之间数据的转发；集控中心用于存储来自执行器节点的电气量数据、故障信息以及报警或电气元件切断操作信息。2、根据权利要求1所述的一种基于传感器网络的继电保护监控系统， 其特征在于，所述传感器节点包括数据采集模块(l丄l)、传感器节点处理 模块(l丄2)、传感器节点无线通信模块(l丄3)和传感器节点电源模块 (l丄4)，数据采集模块(l丄l)用于采集电气量数据，传感器节点处理模 块(l丄2)用于模数转换和存储模数转换后的电气量数据，传感器节点无 线通信模块(l丄3)用于传感器节点之间以及传感器节点与执行器节点间 的电气量数据传送，传感器节点电源模块(l丄4)用于为其它三个模块提 供电源。3、根据权利要求1所述的一种基于传感器网络的继电保护监控系统， 其特征在于，所述执行器节点包括执行模块(2丄1)、执行器节点处理模块(2丄2)、执行器节点无线通信模块(2丄3)和执行器节点电源模块(2丄4)， 执行模块(2丄1)用于根据执行器节点处理模块(2丄2)的指令执行操作， 执行器节点处理模块(2丄2)用于存储来自执行器节点无...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪秉文，戴志诚，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]