CN101950944B - 继电保护装置和继电保护方法 - Google Patents

继电保护装置和继电保护方法 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种继电保护装置，还提供相应的继电保护方法，用户可以通过不同的外部接线方式将三个电压互感器与被保护电力线路相连接，控制单元用于获取电压互感器提供的电压参数，按照不同的外部接线方式对电压参数进行处理，进而判断是否需要对被保护电力线路进行继电保护，当需要继电保护时通过控制继电器单元的通断对被保护电力线路保护。因此，在本发明实施例中，可以用同一个继电保护装置采用不同的外部接线方式与被保护电力线路相连来实现继电保护，能够节约资源。

Description

继电保护装置和继电保护方法
技术领域
本发明涉及电子技术领域，具体涉及一种继电保护装置和继电保护方法。
背景技术
在电力系统发生故障时或发生其他危及安全运行的异常工况时，继电保护装置能够在可能实现的最短时间和最小区域内自动将故障设备从系统中切除，或发出信号由值班人员消除异常工况根源，以减轻或避免对其他设备的损坏和对相邻地区供电的影响。
目前，继电保护装置大多采用微机保护技术，继电保护装置的硬件组成通常包括：数据采集单元、处理单元和开关量输入输出单元。
其中，
1、数据采集单元包括电压测量、模拟滤波、采样保持、多路转换以及模拟转换等模块，数据采集单元用于在处理单元的控制下将电压测量所得的模拟输入量准确的转换为数字量，并且该数字量存储在处理单元的存取存储器中；
2、处理单元用于对数据采集单元输入至存取存储器的数据进行分析，根据继电保护的判断标准判断是否需要继电保护，再根据判断结果配置开关量输入输出单元；
3、开关量输入输出单元包括12路出口继电器以及和处理单元进行通信或与外界进行通信的接口，根据处理单元的配置可以用于完成各种继电保护措施，例如出口跳闸、信号报警等，还可以用于实现人机对话或通信等功能。
目前，继电保护装置可以采用两种外部接线方式将继电保护装置的电压测量模块与被保护的电力线路连接，一种是在电压测量模块中有三个电压互感器，以星形接线方式与被保护的电力电路相连接，对被保护的电力线路中的A、B、C三相的三相电压进行测量，得到A、B、C三相的电压，还有一种方式是在电压测量模块中只有两个电压互感器，以三角形接线方式与被保护的电力电路相连接，对被保护的电力线路中的A、B、C三相的三相电压进行测量，得到A相与B相之间、B相和C相之间的电势差，由于处理单元从电压互感器上采样得到的电压参数有不同的物理含义，因此不同的外部接线方式在不同继电保护装置的处理单元内必须对应有不同的继电保护判断方式，比如因为零序自产电压只能通过被保护的电力线路中的A、B、C三相的电压计算得出，而采用外部三角形接线方式的电压互感器只能提供A相与B相之间、B相和C相之间的电势差，因此采用外部三角形接线方式的继电保护装置就不能采用基于零序自产电压的继电保护判断方式。
在对现有技术的研究和实践过程中，本发明的发明人发现：在某些情况下，用户需要将外部接线方式从星形接线方式转换成三角形接线方式，若用户采用包括三个电压互感器，且这三个电压互感器与被保护电力线路的外部接线方式原为星形接线方式的继电保护装置来模拟外部接线方式为三角形接线方式的继电保护装置，继电保护装置的处理单元可以从电压互感器采样到被保护电力线路的电压参数，可是由于处理单元采用的继电保护判断方式是对应于星形接线方式，因此处理单元采样到的电压参数与继电保护装置所采用的继电保护判断方式不能兼容，即，不能直接采用该电压参数作为判断是否需要继电保护的参考数据，因此当用户需要对将外部接线方式从星形接线方式转换成三角形接线方式时，是不能用同一个继电保护装置来实现继电保护，需要重新安装一个具有满足用户所需外部接线方式的继电保护装置，这样一来，造成了资源上的浪费。
发明内容
本发明实施例提供一种继电保护装置和继电保护方法，能够节约资源。
一种继电保护装置，包括：三个电压互感器101，按照三角形接线方式或者星形接线方式分别与被保护电力线路相连接，用于向控制单元102提供所述被保护电力线路的电压参数；
所述控制单元102，用于获取所述电压参数，当所述电压互感器101按照三角形接线方式与被保护电力线路相连接时，对获取的电压参数进行处理，使得处理后的电压参数能够与预置的继电保护的判断方式相兼容，按照所述处理后的电压参数采用所述预置的继电保护的判断方式判断是否需要对所述被保护电力线路进行继电保护，所述预置的继电保护判断方式是按照采用星形连接方式与被保护电力线路相连接的电压互感器101所提供的电压参数设计的；
或者，当所述电压互感器101按照星形接线方式与被保护电力线路相连接时，按照获取的电压参数采用所述预置的继电保护的判断方式判断是否需要对所述被保护电力线路进行继电保护；
当需要对所述被保护电力线路进行继电保护时，控制继电器单元103的通断操作；
所述继电器单元103，用于执行由所述控制单元102控制的通断操作。
一种继电保护方法，包括：获取由三个电压互感器提供的被保护电力线路的电压参数，所述电压互感器按照，按照三角形接线方式或者星形接线方式分别与所述被保护电力线路相连接；
获取所述电压参数，当电压互感器按照三角形接线方式与被保护电力线路相连接时，对获取的电压参数进行处理，使得处理后的电压参数能够与预置的继电保护的判断方式相兼容，按照所述处理后的电压参数采用所述预置的继电保护的判断方式判断是否需要对所述被保护电力线路进行继电保护，所述预置的继电保护判断方式是按照采用星形连接方式与被保护电力线路相连接的电压互感器所提供的电压参数设计的；
或者，当电压互感器按照星形接线方式与被保护电力线路相连接时，按照获取的电压参数采用所述预置的继电保护的判断方式判断是否需要对所述被保护电力线路进行继电保护；
当需要对所述被保护电力线路进行继电保护时，控制继电器单元的通断操作。
本发明实施例中，三个电压互感器101按照不同的外部接线方式与被保护电力线路相连接，当外部接线方式为三角形接线方式时，控制单元102用于处理从电压互感器101获取的被保护电力线路的电压参数，使得这些处理后的电压参数可以在预置的继电保护判断方式中使用，进而判断是否需要对被保护电力线路进行继电保护，当需要继电保护时控制继电器单元103的通断操作，当外部接线方式为星形接线方式时，由于预置的继电保护判断方式是按照采用星形连接方式的电压互感器所能提供的电压参数设计的，控制单元102可以直接按照从电压互感器101获取的被保护电力线路的电压参数采用预置的继电保护判断方式判断是否需要对被保护电力线路进行继电保护。因此在本发明实施例中，当用户需要将继电保护装置的外部接线方式从星形接线方式转换成三角形接线方式时，可以用同一个继电保护装置来实现继电保护，从而能够节约资源。
附图说明
图1是本发明实施例中继电保护装置的实施例一的逻辑结构示意图；
图2是本发明实施例中继电保护方法的实施例二的流程示意图；
图3是本发明实施例中继电保护方法的实施例二的星形连接方式示意图；
图4是本发明实施例中继电保护方法的实施例二的三角形连接方式示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供一种继电保护装置，本发明实施例还提供相应的继电保护方法。以下分别进行详细说明。
实施例一、请参阅图1，本发明实施例中继电保护装置的一个实施例包括：
三个电压互感器101，按照三角形接线方式或者星形接线方式分别与被保护电力线路相连接，用于向控制单元102提供被护电力线路的电压参数；
控制单元102，用于获取电压互感器101提供的被保护电力线路的电压参数，当电压互感器101按照三角形接线方式与被保护电力线路相连接时，对获取的电压参数进行处理，使得处理后的电压参数能够与预置的继电保护的判断方式相兼容，按照处理后的电压参数采用预置的继电保护的判断方式判断是否需要对被保护电力线路进行继电保护，本实施例中，该预置的继电保护判断方式是按照采用星形连接方式与被保护电力线路相连接的电压互感器101所提供的电压参数设计的；
或者，当电压互感器101按照星形接线方式与被保护电力线路相连接时，按照获取的电压参数采用预置的继电保护的判断方式判断是否需要对被保护电力线路进行继电保护；
当需要对被保护电力线路进行继电保护时，控制继电器单元103的通断操作；
继电器单元103，用于执行由控制单元102控制的通断操作。
进一步的，本实施例中，继电保护装置的控制单元102还用于，当电压互感器101按照三角形接线方式与被保护电力线路相连接时，判断预置的继电保护的判断方式是否是零序过电压保护判断，若是，则将判断方式一律设置为由于条件不满足而无法执行；或者，判断预置的继电保护的判断方式是否需要采用自产零序电压进行方向判断，若是，则将采用自产零序电压进行方向判断的结果设置为方向正确；或者，判断预置的继电保护的判断方式是否需要采用自产零序电压进行计算，若是，则将自产零序电压的数值赋值为零。
进一步的，本实施例中，继电保护装置还包括：用户界面单元104，用于向控制单元102发送用户的指示消息，该指示消息用于向控制单元102指示电压互感器101与被保护电力线路之间采用的接线方式是星形连接方式或者三角形连接方式。
本实施例中，三个电压互感器101按照不同的外部接线方式与被保护电力线路相连接，当外部接线方式为三角形接线方式时，控制单元102用于处理从电压互感器101获取的被保护电力线路的电压参数，使得这些处理后的电压参数可以在预置的继电保护判断方式中使用，进而判断是否需要对被保护电力线路进行继电保护，当需要继电保护时控制继电器单元103的通断操作，当外部接线方式为星形接线方式时，由于预置的继电保护判断方式是按照采用星形连接方式的电压互感器所能提供的电压参数设计的，控制单元102可以直接按照从电压互感器101获取的被保护电力线路的电压参数采用预置的继电保护判断方式判断是否需要对被保护电力线路进行继电保护。因此在本发明实施例中，当用户需要将继电保护装置的外部接线方式从星形接线方式转换成三角形接线方式时，可以用同一个继电保护装置来实现继电保护，从而能够节约资源。
进一步的，本实施例中，还可以在继电保护装置中增加一个用户界面单元104，用户能够通过用户界面单元104控制控制单元102。
实施例二、请参阅图2，本发明实施例还提供继电保护方法的一个实施例，本实施例以用户所需的外部接线方式为三角形接线方式为例对继电保护方法的流程进行描述，包括：
201、接收用户的指示消息；
在进行继电保护方法流程之前，要在硬件上先把继电保护装置的三个电压互感器用三角形接线方式与被保护电力线路相连，用户通过继电保护装置的用户界面单元向控制单元发送指示消息，这个指示消息表明电压互感器的外部接线方式为三角形接线方式，本实施例中，该指示消息的数据结构中包括一个字段，该字段的描述如表1所述，当该字段的字符为0或缺省时，表明用户所需的外部接线方式为星形接线方式，当该字段的字符为1时，表明用户所需的外部接线方式为三角形接线方式，本实施例中，该字段的字符为1。
表1
Figure BSA00000283531600061
202、获取被保护电力线路的电压参数；
控制单元采用交流采样的方式从电压互感器上获取被保护电力线路的电压参数，并将获取的电压参数从模拟量转为数字量。
203、处理获取的电压参数；
控制单元中预置的继电保护判断方式是按照采用星形连接方式与被保护电力线路相连接的电压互感器所提供的电压参数设计的。
在本实施例中，预置的继电保护判断方式可以为：用自产零序电压U0来进行方向判断和用U0的幅值进行零序过电压保护判断，控制单元对U0的计算方法固定为U0＝(Ua+Ub+Uc)/3，这里Ua指的被保护电力线路的三相电压中A相的电压，Ub指的是被保护电力线路的三相电压中B相的电压，Uc指的是被保护电力线路的三相电压中C相的电压，Ua、Ub、Uc都是按照采用星形连接方式与被保护电力线路相连接的电压互感器所提供的电压参数。
由于继电保护装置的电压互感器的外部接线方式不同，导致控制单元从电压互感器获取到的被保护电力线路的电压参数不同，不一定在电压互感器获得的电压参数就是继电保护判断方式所需的参数，所以，
①当电压互感器与被保护电力线路的外部接线方式是星形接线方式(如图3所示)，电压互感器1，、电压互感器2、电压互感器3的同名端分别接至端子1、端子2、端子3上，3个电压互感器的公共端均接至端子4上，将一次侧输出的被保护电力线路的三相电压中A、B、C相以及被保护电力线路的地线分别接至端子1、端子2、端子3、端子4上，电压互感器1、电压互感器2、电压互感器3分别测量的是Ua、Ub、Uc，直接用Ua、Ub、Uc计算U0，按照预置的继电保护判断方式用U0来进行方向判断和用U0的幅值进行零序过电压保护判断。
②本实施例中，电压互感器与被保护电力线路的外部接线方式是三角形接线方式(如图4所示)，电压互感器1，、电压互感器2、电压互感器3的同名端也是分别接至端子1、端子2、端子3上，3个电压互感器的公共端均接至端子4上，，将一次侧输出的被保护电力线路的三相电压中A、B、C相分别接至端子1、端子2、端子3上，并将端子2和端子4短接，电压互感器1测量A相和B相的电势差Uab，电压互感器3测量C相和B相的电势差Ucb，电压互感器2不使用，预置的继电保护判断方式中需要用U0来进行方向判断的地方一律不再判断，直接认为方向正确，需要用到U0的幅值进行零序过电压保护判断的地方一律认为条件不满足。
在本实施例中，预置的继电保护判断方式还可以是采用被保护电力线路的正序电压Ua1或负序电压Ua2来判断是否需要对被保护电力线路进行继电保护。控制单元对正序电压Ua1、负序电压Ua2的计算方法为：
Ua1＝(Ua+ej120°Ub+ej240°Uc)/3；
Ua2＝Ua-Ua1-U0。
当电压互感器与被保护电力线路的外部接线方式是星形接线方式时，那么控制单元直接调用继电保护判断的判断标准，用电压互感器所提供的参数来计算Ua1和Ua2，在本实施例中，当电压互感器与被保护电力线路的外部接线方式是三角形接线方式时，由于控制单元无法通过电压互感器得到Ua、Ub、Uc，也无法计算得到U0，预置的继电保护判断方式中需要用到Ua、Ub、Uc的一律用Uab、Ubc、Uca替代，其中Uca由Uab、Ubc计算所得，Uca的定义是指被保护电力线路的C相和A相的电势差，U0赋值为0，然后再来计算Ua1和Ua2，具体的，当用户所需的外部接线方式为三角形接线方式时，实际上的Ua1和Ua2的计算方法为：
Ua1＝(Uab-ej240°Ubc)/3；
Ua2＝(Uab-ej120°Ubc)/3。
控制单元也可以在不同的外部接线方式的情况下计算视在功率，当电压互感器与被保护电力线路的外部接线方式是星形接线方式时，就直接采用电压互感器所提供的参数来计算视在功率，视在功率的计算方法为：S＝UaIa+UbIb+UcIc，在本实施例中，当电压互感器与被保护电力线路的外部接线方式是三角形接线方式时，需要用到Ua、Ub、Uc这些参数时同样一律用电压互感器所提供的Uab、Ubc、Uca来替代，视在功率的计算方法为：S＝UabIa+UcbIc。详细流程如前所述，就不再一一赘述。
204、进行继电保护判断，若进行继电保护，则执行步骤205，若不进行继电保护，则执行步骤206；
继电保护判断一般先要设置保护定值，包括数值定值(如过流保护时要设置电流定值、动作延时时间等值)、软件压板(各保护的软件压板设置为投入则相应保护功能启用，否则相应的保护不做判断)、出口配置(设置保护动作后需要动作的继电器单元，该继电器单元包括12路出口继电器，每路继电器可用做不同的用途，如跳闸、合闸、告警等)，然后控制单元会对继电保护进行逻辑判断，如过流保护时会先判断过流保护软压板是否投入，然后判断最大相电流是否大于电流定值，如果最大相电流大于电流定值的持续时间超过动作延时时间，就进行继电保护，出口配置中设定的继电器单元就会动作，从而向现场发出诸如跳闸、告警等信号。
205、对被保护电力线路进行保护；
步骤205是步骤204的一个判断结果分支，当需要继电保护时，继电器单元就会通过控制单元的出口配置向现场发出诸如跳闸、告警等信号。
206、维持被保护电力线路当前状态。
步骤206是步骤204的另一个判断结果分支，当不需要继电保护时，继电器单元就不进行任何动作，维持电力系统当前状态。
本实施例中，控制单元能够按照用户所需的外部接线方式确定继电保护判断的工作模式，获取电压互感器提供的电压参数，进而判断是否需要对被保护电力线路进行继电保护，因此，在本发明实施例中，当用户需要对电压测量的接线方式进行转换时，可以用同一个继电保护装置来实现，能够节约资源。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：ROM、RAM、磁盘或光盘等。
以上对本发明实施例所提供的继电保护装置以及继电保护方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种继电保护装置，其特征在于，包括：
三个电压互感器（101），按照三角形接线方式或者星形接线方式分别与被保护电力线路相连接，用于向控制单元（102）提供所述被保护电力线路的电压参数；
所述控制单元（102），用于获取所述电压参数，当所述电压互感器（101）按照三角形接线方式与被保护电力线路相连接时，对获取的电压参数进行处理，使得处理后的电压参数能够与预置的继电保护的判断方式相兼容，按照所述处理后的电压参数采用所述预置的继电保护的判断方式判断是否需要对所述被保护电力线路进行继电保护，所述预置的继电保护判断方式是按照采用星形连接方式与被保护电力线路相连接的电压互感器（101）所提供的电压参数设计的；
当所述电压互感器（101）按照星形接线方式与被保护电力线路相连接时，按照获取的电压参数采用所述预置的继电保护的判断方式判断是否需要对所述被保护电力线路进行继电保护；
当需要对所述被保护电力线路进行继电保护时，控制继电器单元（103）的通断操作；
所述继电器单元（103），用于执行由所述控制单元（102）控制的通断操作；
所述控制单元（102）还用于，当所述电压互感器（101）按照三角形接线方式与被保护电力线路相连接时，判断所述预置的继电保护的判断方式是否是零序过电压保护判断，若是，则将判断方式一律设置为由于条件不满足而无法执行；
或者，
判断所述预置的继电保护的判断方式是否需要采用自产零序电压进行方向判断，若是，则将采用所述自产零序电压进行方向判断的结果设置为方向正确；
或者，
判断所述预置的继电保护的判断方式是否需要采用自产零序电压进行计算，若是，则将所述自产零序电压的数值赋值为零。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：
用户界面单元（104），用于向所述控制单元（102）发送用户的指示消息，所述指示消息用于向所述控制单元（102）指示所述电压互感器（101）与所述被保护电力线路之间采用的接线方式是星形连接方式或者三角形连接方式。
3.一种继电保护方法，其特征在于，包括：
获取由三个电压互感器提供的被保护电力线路的电压参数，所述电压互感器按照三角形接线方式或者星形接线方式分别与所述被保护电力线路相连接；
获取所述电压参数，当电压互感器按照三角形接线方式与被保护电力线路相连接时，对获取的电压参数进行处理，使得处理后的电压参数能够与预置的继电保护的判断方式相兼容，按照所述处理后的电压参数采用所述预置的继电保护的判断方式判断是否需要对所述被保护电力线路进行继电保护，所述预置的继电保护判断方式是按照采用星形连接方式与被保护电力线路相连接的电压互感器所提供的电压参数设计的；
当电压互感器按照星形接线方式与被保护电力线路相连接时，按照获取的电压参数采用所述预置的继电保护的判断方式判断是否需要对所述被保护电力线路进行继电保护；
当需要对所述被保护电力线路进行继电保护时，控制继电器单元的通断操作；
当电压互感器按照三角形接线方式与被保护电力线路相连接时，判断所述预置的继电保护的判断方式是否是零序过电压保护判断，若是，则将判断方式一律设置为由于条件不满足而无法执行；
或者，
判断所述预置的继电保护的判断方式是否需要采用自产零序电压进行方向判断，若是，则将采用所述自产零序电压进行方向判断的结果设置为方向正确；
或者，
判断所述预置的继电保护的判断方式是否需要采用自产零序电压进行计算，若是，则将所述自产零序电压的数值赋值为零。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，获取所述电压参数的步骤之前还包括：
接收用户通过用户界面单元发送的指示消息，所述指示消息用于向控制单元指示所述电压互感器与所述被保护电力线路之间采用的接线方式是星形连接方式或者三角形连接方式。
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