CN103066560A - 短串环接多级级联接线方式下提高电流保护性能的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种短串环接多级级联接线方式下提高电流保护性能的方法，属电工技术领域。针对地铁供电系统短串环接多级级联的电力接线方式，为解决该系统常规继电保护装置中电流保护易发生越级跳闸的问题，对在电力系统高压电网中使用成熟的光纤纵差保护装置保护原理进行改进，增加一种新型的保护闭锁逻辑判据，当检测到的差动电流Icd小于0.2A，并且收到通讯闭锁信号时，闭锁本侧过流保护350ms，350ms后重新开放过流保护。使改进后的装置适用于地铁供电系统接线方式，能更好地服务于地铁供电系统。

Description

短串环接多级级联接线方式下提高电流保护性能的方法

技术领域  

本发明涉及一种短串环接多级级联接线方式下提高电流保护性能的方法，属电工技术领域。

背景技术  

目前，国内各城市对地铁及城市轨道交通的供电主要有三种方式，即分散供电方式、集中供电方式、分散与集中相结合的混合供电方式。

其中分散供电方式由于与城市电网接口多、耦合程度高，因此对所配备的继电保护装置要求较高，其与城市电网保护装置之间的相互配合也最为紧密。

地铁供电系统10kV系统独特的短串环接多级级联的接线方式决定了常规的继保装置及相应的整定计算方法用在地铁供电系统中是不够完善的，容易发生电流保护越级跳闸的问题。

发明内容

本发明的发明目的是：针对地铁供电系统短串环接多级级联的电力接线方式，对在电力系统高压电网中使用成熟的光纤纵差继保装置电流保护保护原理进行改进，使之适用于该种接线方式，能更好地服务于地铁供电系统。

为了实现本发明的目的，本发明采取的技术方案是提供一种短串环接多级级联接线方式下提高电流保护性能的方法，其特征是，

针对地铁供电系统10kV系统短串环接多级级联的电力接线方式，对安装在环网进出线柜上的光纤纵联差动保护装置进行改进，在过电流保护中加入一保护闭锁逻辑判据，当检测到的差动电流Icd小于0.2A，并且收到通讯闭锁信号时，闭锁本侧过流保护350ms，350ms后重新开放过流保护。

对于安装在同一站点之间的所述保护装置，通过电缆传递通讯闭锁信号。

对于不同站点之间的所述保护装置，通过光纤传递通讯闭锁信号。

所述保护装置中的过流延时均整定为0.2s，依据上述保护闭锁逻辑判据来决定是否被可靠闭锁，以此来实现保护选择性。

当故障发生时，所述保护装置启动最长不超过40ms，属于区内故障的保护装置启动时即发出所述通讯闭锁信号，其它属于区外故障的保护装置过流保护则在历经保护整定延时过程中被可靠闭锁。

本发明所达到的有益效果：

本发明对常规光纤纵差继保装置中的电流保护保护原理进行改进，增加了一种新型的保护闭锁判据，提高电流保护选择性，使装置能很好地适用于该种接线方式，能更好地服务于地铁供电系统。

附图说明

图1是地铁供电系统10kV系统分散式供电典型一次接线图；

图2是保护闭锁逻辑框图；

图3是保护装置闭锁示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

地铁供电系统10kV系统分散式供电典型一次电力接线图如图1所示。

图1系统采用分散式供电，双环网接线方式。变电所分为开闭所A、B与非开闭所1、2、3，开闭所与该车站的牵引降压混合变电所合建。每座开闭所从城市电网（即图中外部电源U1、U2）引入两回电源，变电所10kV侧采用单母线分段接线，两段母线间设置母联开关，两回电源分别接在该变电所的两个分段母线上，其它非开闭所1、2、3从相邻变电所的两段母线分别引入2回10kV电源。

从图1中的系统可以看出，需要配备保护装置的单元有：开闭所10kV外电源进线柜、10kV环网进出线柜、开闭所10kV母联柜、非开闭所10kV母联柜、动力变压器或牵引变压器10kV馈线柜。典型保护配置如表1所示。

表1  地铁供电系统中10kV系统典型保护配置表

被保护单元名称	保护配置
		开闭所10kV外电源进线柜	过电流、电流速断、零序过电流、失压保护、失灵保护
10kV环网进、出线柜	过电流保护、电流速断保护、零序过电流保护、电流差动保护
		开闭所10kV母联柜	过电流保护、电流速断、合环保护、零序过电流保护
非开闭所10kV母联柜	过电流保护、电流速断、零序过电流保护
		动力变压器10kV馈线柜	电流速断、过电流、过负荷、零序电流、变压器内部保护（超温、过热）、失灵保护
牵引变压器10kV馈线柜	电流速断、过电流、过负荷、零序电流、变压器内部保护（超温、过热）、整流器内部保护（超温、过热、硅管故障）、失灵保护

从表中可看出两点：（1）采用电流差动保护装置来保护相邻两个站点之间的环网电缆，一般采用光纤纵联差动保护装置；（2）所有装置都配有电流速断和过电流保护。

当外电源串带1-3座或者1-4座变电所负荷时，若按常规的阶梯式整定原则对过电流保护进行整定，最末端负荷的过电流保护整定延时最短，外电源进线柜的过电流保护整定延时最长。但对于10kV外电源进线柜，电流速断和过电流保护一起作为进线主保护，因此过电流保护的整定延时不能太长，一般整定为0.5s。这就导致串带的变电所负荷保护装置中所配的过电流保护无法进行相互配合，无法实现保护的选择性。

鉴于此，可将进线保护装置中的过流延时整定为0.5s，其他装置中过流延时均整定为0.2s。

为解决当电流差动或者电流速断发生拒动时，过电流保护之间发生越级跳闸的问题，本发明的方法是在装置中加入通讯闭锁信号。可对安装在环网进出线柜上的光纤纵联差动保护装置进行改进，在过电流保护中加入综合闭锁逻辑，闭锁逻辑框图如图2所示。即，当检测到的差动电流Icd小于0.2A，并且收到通讯闭锁信号时，闭锁本侧过流350ms，350ms后重新开放过流保护。

对于安装在同一站点之间的保护装置，通过电缆来传递通讯闭锁信号，对于不同站点之间的保护装置，则通过光纤来传递。当故障发生时，保护启动最长不超过40ms，属于区内故障的保护装置启动时即发出通讯闭锁信号，其它属于区外故障的保护装置过流保护则在历经保护整定延时过程中被可靠闭锁。

具体故障情况分析：

（1） 正常运行方式

正常运行方式下，每回外电源串带1－3座变电所负荷。即，如图3保护装置闭锁示意图中所示，环网联络开关断开，外电源U1、U2分别为开闭所A、B和非开闭所1、2、3供电。变电所均为单母分段的接线方式。正常情况下，母联开关断开，两段母线的保护配置和保护闭锁情况相同，故示意图中每个变电所均以一条母线代替来进行分析，所配保护装置用IED（Intelligent Electronic Device）智能电子设备来表示。

下面将分别讨论10kV环网电缆故障时、10kV母线故障时和10kV变压器馈线故障时，保护装置之间的相互闭锁情况。

A点环网电缆故障时，由于过流保护具有方向闭锁，只有标号分别为3、5的IED中过流保护能够启动。A点故障属于3号区内故障，属于5号区外故障。3号IED检测到差流大于0.2A，5号IED检测到的差流则小于0.2A。当3号IED方向过流启动时，开出一副硬接点闭锁信号给同站的4号IED， 4号IED通过光纤将通讯闭锁信号传给5号IED， 5号IED收到通讯闭锁信号，同时判断到差流小于0.2A，满足前面提到的综合闭锁条件，闭锁本侧5号IED中过流，完成3号IED对5号IED的闭锁。整个过程中，仅3号IED不满足综合闭锁条件，能顺利快速出口跳闸，实现保护的选择性和速动性，其它IED中的过流均被闭锁350ms，350ms后解除闭锁再次开放。

当B点10kV母线发生故障时，由于具有方向闭锁，仅母联柜本身IED和标号分别为3、5的IED中的过流能够启动。母联柜IED方向过流启动时，开出硬接点闭锁信号给同站的2号IED，2号IED通过光纤将通讯闭锁信号传递给3号IED，闭锁情况如前所述。整个过程中，仅母联柜IED能顺利出口跳闸，实现保护选择性。

当C点10kV变压器馈线发生故障时，仅变压器馈线柜中IED和标号分别为3、5的IED中的过流能够启动。变压器馈线柜中IED开出硬接点闭锁信号给同站的2号IED，完成对其他装置的闭锁。整个过程中仅馈线柜中的IED能顺利出口跳闸，实现选择性。

（2） 支援供电运行方式

当支援供电时，每回外电源可串带1－4座变电所负荷。即，如图1中所示，当外电源1故障时，外电源1和非开闭所3之间的开关断开，环网联络开关合上，外电源2对开闭所A和非开闭所1、2、3供电。

当图3保护装置闭锁示意图中10kV环网电缆A0点发生故障时，由于具有方向闭锁，只有标号分别为1、3、5的IED中过流保护能够启动。A0点故障属于1号区内故障，属于3号、5号区外故障。1号IED检测到差流大于0.2A，3号、5号IED检测到的差流则小于0.2A。当1号IED方向过流启动时，开出一副硬接点闭锁信号给同站的2号IED， 2号IED通过光纤将通讯闭锁信号传给3号IED，3号IED收到通讯闭锁信号，同时判断到差流小于0.2A，满足前面所提到的综合闭锁条件，闭锁本侧3号IED中过流，完成1号IED对3号IED的闭锁。同理，3号IED按照同样的逻辑完成对5号IED的闭锁。整个过程中，仅1号IED能顺利快速出口跳闸，其它IED中的过流均被闭锁350ms，350ms后解除闭锁再次开放。

当B点10kV母线发生故障和C点10kV变压器馈线发生故障时，装置之间的闭锁情况和正常运行方式时闭锁情况相同，这里不再赘述。

从以上对两种不同运行方式下故障情况的分析可看出，增加了新型闭锁判据后的改进装置，保护性能有了较大提高。当判断出属于区内故障时，能快速可靠地出口跳开开关，防止故障范围扩大；当判断出属于区外故障时能被可靠闭锁，防止误动。且装置之间的闭锁不受所串带的变电所负荷个数的影响，故不受运行方式的影响，能很好地应用于地铁供电系统中。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种短串环接多级级联接线方式下提高电流保护性能的方法，其特征是，

针对地铁供电系统10kV系统短串环接多级级联的电力接线方式，对安装在环网进出线柜上的光纤纵联差动保护装置进行改进，在过电流保护中加入一保护闭锁逻辑判据，当检测到的差动电流Icd小于0.2A，并且收到通讯闭锁信号时，闭锁本侧过流保护350ms，350ms后重新开放过流保护。

2.根据权利要求1所述的短串环接多级级联接线方式下提高电流保护性能的方法，其特征是，对于安装在同一站点之间的所述保护装置，通过电缆传递通讯闭锁信号。

3.根据权利要求1所述的短串环接多级级联接线方式下提高电流保护性能的方法，其特征是，对于不同站点之间的所述保护装置，通过光纤传递通讯闭锁信号。

4.根据权利要求1所述的短串环接多级级联接线方式下提高电流保护性能的方法，其特征是，所述保护装置中的过电流保护延时均整定为0.2s，依据保护闭锁逻辑判据来实现保护选择性。

5.根据权利要求4所述的短串环接多级级联接线方式下提高电流保护性能的方法，其特征是，当故障发生时，所述保护装置启动最长不超过40ms，属于区内故障的保护装置启动时即发出所述通讯闭锁信号，其它属于区外故障的保护装置过流保护则在历经保护整定延时过程中被闭锁。

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