CN103078303A - 一种可自动切换保护域的差动保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可自动切换保护域的差动保护方法，差动保护可以根据采集到的隔离开关位置信息，自适应地辨识差动保护的保护域，同时将保护的工作方式进行调整，对各自保护区域的各种故障能够有选择性地快速隔离。在隔离开关处于合位时，差动保护域为本侧断路器至对侧断路器的整个区域，在此保护区域内发生故障时，差动保护能可靠动作并隔离故障；隔离开关处在分位时，差动保护保护域以隔离开关为界调整为本侧断路器至隔离开关和隔离开关以外的两个独立的区域，在各自的保护域内发生故障时，差动保护能可靠动作并有选择性地快速隔离故障且不对另外的保护域产生影响。

Description

一种可自动切换保护域的差动保护方法

技术领域

本发明涉及电力系统领域中一种可自动切换保护域的差动保护方法。

背景技术

随着电力系统的发展，近年来3/2接线方式带隔离开关这种接线方式已多见应用。3/2接线方式中2条母线之间3个开关串联，形成一串。在一串中从相邻的2个开关之间引出元件，即3个开关供两个元件，中间开关作为共用，相当于每个元件用1.5个开关，因此也称为一个半开关接线。在3/2接线的一串中，接于母线的2台开关称之为边开关，中间的开关称之为中间开关或联络开关。

对于3/2接线方式带隔离开关这种接线方式，常规的保护装置不能满足这种接线方式的实际需求。目前，对于这种接线方式提供的保护方案一般为:对于3/2带隔离开关侧配置一套短引线保护，同时输电线路需要另外配置一套线路纵联电流差动保护，保护之间的配合关系和二次回路复杂，需要配置多台装置以完成整个区域的保护功能。另外，在进行隔离开关操作时，需人为对保护装置进行操作，对相关保护功能进行投退，由于运行方式多变及操作步骤复杂，增加了运行的复杂性和不可靠性，在整个操作过程中，人为因素导致的误操作概率增加，发生误操作时会带来保护误动或者拒动的风险，影响了电网的供电可靠性。

由于光纤通道的普及，差动保护已普遍应用在高电压等级输电线路中。差动保护不存在保护定值整定配合问题、区内故障差动保护能可靠动作切除故障并具有天然的选相能力(详见张保会等主编《电力系统继电保护》“纵联电流差动保护”章节)。

文献“李旭等500kV变电站3/2接线T区保护短引线保护方案探讨[J].电力系统保护与控制”提出了一种3/2接线方式带隔离开关T区短引线的保护方案，该方案仅能应用于站内T区短引线的场合，同时线路保护仍然需要配置额外的光纤电流差动保护，不能应用于3/2接线方式带隔离开关的长距离出线的场合，具有局限性。

发明内容

本发明提出了一种可自动切换保护域的差动保护方法，以应对3/2接线方式带隔离开关的应用情景，可以克服以往常规T区保护以及线路电流差动保护方案的不足。本发明能够自适应于各种运行方式，自动对差动保护区域进行划分、对差动保护计算方式和跳闸策略进行调整。

本发明采用的技术方案是一种可自动切换保护域的差动保护方法，

1、线路两端母线都是3/2接线情况：

保护装置安装在一条两端母线均为3/2接线带隔离开关的线路两侧，线路两侧分别装有隔离开关，线路两侧保护装置采集3/2接线方式下两组CT的电流，两侧保护装置均采集线路上的隔离开关位置，并且能够通过光纤通道进行两侧交流采样以及隔离开关位置信息的交互；

当线路上两侧的隔离开关均在合位时，两侧的保护装置分别对电流、电压以及开关量信息进行实时交互，经过采样同步后，利用本侧电流和对侧电流进行差动保护计算，每台保护装置的保护区域为两侧母线两台断路器之间和整条线路；

当其中一侧即M侧的隔离开关在分位，另一侧即N侧的隔离开关在合位，两侧保护装置自动对保护区域进行切换，M侧仅对接入本侧装置的两组CT进行差动保护计算，同时自动取消与对侧电流的差动计算，保护区域为M侧母线两台断路器之间，N侧差动保护的保护域为M侧隔离开关至N侧母线两台断路器；

当两侧隔离开关均在合位，发生区内故障时，两侧的差动保护分别动作跳开两侧的母线断路器从而隔离故障。

当一侧的隔离开关在分位，另一侧的隔离开关在合位，发生区内故障时，故障所在区域侧差动保护动作无延时地跳开本侧开关，不跳对侧开关。

2、线路一端母线都是3/2接线，另一端为单开关接线

线路的一侧为双开关3/2接线，即双开关接线侧，另一侧为单开关接线，线路双开关接线侧装有隔离开关，两侧装置采集3/2接线方式下两组CT的电流或者单开关接线方式下的一组电流，双开关侧保护装置采集线路上的隔离开关位置，并且能够通过光纤通道进行两侧交流采样以及隔离开关位置的交互；

当线路上的隔离开关在合位时，两侧的保护装置分别对电流、电压以及开关量信息进行实时交互，经过采样同步后，利用本侧电流和对侧电流进行差动保护计算，每台装置的保护区域为双开关侧的母线两台断路器之间和整条线路；

当其中隔离开关在分位，两侧保护装置自动对保护区域进行切换：双开关侧的保护装置则仅对接入本侧装置的两组CT进行差动保护计算，同时自动取消与对侧电流的差动计算，保护区域为该侧母线两台断路器之间；单开关侧的保护装置保护区域是线路隔离开关到该侧断路器之间。

3、刀闸位置信号的确认

上述提到的保护装置需要采集隔离刀闸的单位置信号或双位置信号（包括常开信号和常闭信号），通过位置信号辨别刀闸位置处于分位或合位。如果双位置信号无效，即当前双位置均为常开或者均为常闭时，保护装置发出告警信号。

保护装置结合系统的运行工况进行当前隔离开关位置的确认：当保护装置采集到双开关侧两组分CT没有差流且各分CT有电流，认为当前隔离开关位置在分位；当保护装置未检测到线路上发生故障或者存在扰动,即保护装置采集到的电流未发生波动或跃变且电流中不含零序电流或者零序电流小于一定门槛，同时双开关侧两组分CT有差流，则认为当前隔离开关位置在合位。

保护装置采集强制位置切换开关的信号，确认隔离开关的位置信息；当强制位置切换开关在合位时，保护装置判断隔离开关在合位；当强制位置切换开关在分位时，保护装置判断隔离开关位置在分位。

如图1所示，以两侧均为3/2接线带隔离开关接线方式为例说明，差动保护装置配置于线路两端，两侧差动保护装置通过光纤通道连接，完成整个区域的保护构架。

两侧差动保护均采集两组CT电流作为本侧差动保护的模拟量输入，在实际应用时，若一侧为3/2接线方式另一侧为单/双母线或者直接连接主变高压侧时，非3/2接线方式侧可只接入一组CT。

两侧差动保护分别对各自侧的隔离开关位置信息进行采集，作为自动切换保护域的依据。当两侧隔离开关均在合位时，差动保护对两侧的电流、电压以及开关量信息进行实时交互，对本侧电流和对侧电流进行差动保护计算，当在保护域内发生故障时，差动保护可以跳开两侧断路器达到隔离故障的目的，此时的差动保护区域如图1中的虚线框AREA所示；当M侧隔离开关在分位，N侧隔离开关在合位，差动保护自动对保护域进行切换，M侧保护装置自动改变差动计算策略，对接入本侧装置的两组CT进行差动保护计算，同时自动取消与对侧电流的差动计算，将N侧传送过来的电流量自动清零，此时M侧差动保护保护域为图2中虚线框AREA1部分，当此区域发生故障时，M侧保护装置跳开本侧断路器，而不会去跳开对侧断路器；N侧差动保护的保护域为M侧隔离开关至N侧断路器这一范围(图2中右侧虚线框AREA2部分)，差动保护仅对N侧电流进行计算，同时结合隔离开关位置以及刀闸位置信息，当线路上发生故障时，差动保护可以无延时跳开本侧开关，不跳对侧开关。从而，保证两侧系统的独立运行。当两侧隔离开关均在分位时，M侧差动保护域如图3中AREA3部分所示，N侧差动保护域为图3中AREA4部分所示。

本发明的有益效果是，可自动切换保护域的差动保护为3/2接线方式带隔离开关出线这种接线方式提供了有效、可靠的解决方案，本发明可以根据隔离开关位置信息自动进行保护策略和保护域的调整，可以适用于带隔离开关的各种接线方式以及各种运行方式，可以极大提高电网供电的可靠性，在整个隔离开关操作过程中，不需要人为对保护功能进行投退或者切换，提高了操作效率和操作可靠性，有效简化二次回路的接线，为电网运行方式安排提供很高的灵活性和选择性，具有极大的经济效益和社会效益。

附图说明

图1为保护配置及保护域示意图(隔离开关在合位)。

图2为M侧隔离开关打开时保护域示意图。

图3为两侧隔离开关均打开时保护域示意图。

图4为M侧为3/2接线带隔离开关(隔离开关合上)N侧为单/双母或主变高压侧场合时的保护配置及保护域示意图。

图5为M侧为3/2接线带隔离开关(隔离开关打开)N侧为单/双母或主变高压侧场合时的保护配置及保护域示意图。

具体实施方式

图1为适用于线路两端母线为3/2接线带隔离开关出线接线方式的保护配置方式，两侧保护之间实时进行电压、电流以及开关量的交互以完成整个区域的差动保护功能，两侧装置分别接入两组CT的电流。

当两侧隔离开关位置在合位时，如图1所示，差动保护通过对两侧电流信息进行差动运算，完成整个保护区域的保护功能(图1中虚线框AREA表示的范围)，当在保护范围内任何区域发生区内故障时，两侧差动保护装置可以无延时跳开Brk1、Brk2、Brk3和Brk4开关。

当M侧隔离开关位置分位时，如图2所示，两侧差动保护对各自的计算策略和保护域自动进行区分，M侧差动保护的保护域为虚线框AREA1部分，差动保护对接入装置的两组CT(CT1和CT2)进行差动保护计算，当M侧保护域内发生故障时，差动保护将跳开Brk1和Brk2，同时屏蔽本侧传给对侧的远方跳闸信号；对于N侧的差动保护，此时，其保护范围为M侧隔离开关至N侧断路器部分(如图2中虚线框AREA2所示)，当保护装置收到对侧隔离开关打开的信息后，在N侧保护区域范围内发生故障时，若N侧差动保护采集到的电流大于差动保护定值，差动保护即可快速跳开Brk3、Brk4以达到隔离故障的目的，同时不将本侧的远方跳闸信号传至对侧。

当两侧隔离开关均打开时，如图3所示，两侧差动保护均对接入各自的两组CT进行差动保护计算，即M侧差动保护对CT1和CT2进行差动保护计算(对应保护域为AREA3)，N侧装置对CT3和CT4进行差动保护计算(对应保护域为AREA4)，在各自保护域内发生故障时，差动保护能可靠迅速隔离故障，而不影响其他保护域。

一侧为3/2接线带隔离开关另一侧为单开关接线（单母/双母等）的保护域如图4、图5所示。M侧为3/2接线带隔离开关方式，接入CT1和CT2的电流，同时采集M侧的隔离开关位置；N侧为单/双母或主变高压侧场合，仅接入一组电流CT3。当M侧隔离开关在合位时，如图4所示，差动保护通过对两侧电流信息进行差动运算，完成整个保护区域的保护功能(图4中虚线框AREA5表示的范围)，当在保护范围内任何区域发生区内故障时，两侧差动保护装置可以无延时跳开Brk1、Brk2和Brk3开关；当M侧隔离开关在分位时，如图5所示，M侧差动保护的保护域为虚线框AREA6部分，差动保护对接入装置的CT1和CT2进行差动保护计算，当M侧保护域内发生故障时，差动保护将跳开Brk1和Brk2，同时屏蔽本侧传给对侧的远方跳闸信号；对于N侧的差动保护，此时，其保护范围为M侧隔离开关至N侧断路器Brk3部分(如图5中虚线框AREA7所示)，当保护装置收到对侧隔离开关打开的信息后，在N侧保护区域范围内发生故障时，若N侧差动保护采集到的电流大于差动保护定值，差动保护即可快速跳开Brk3以达到隔离故障的目的，同时不将本侧的远方跳闸信号传至对侧。

以上差动保护方案可以保证当隔离开关打开时，两侧系统完全独立运行，互不干扰，且整个切换过程自动进行，无需人为干预。

Claims (7)

1.一种可自动切换保护域的差动保护方法，其特征是：线路两端母线都是3/2接线情况：

保护装置安装在一条两端母线均为3/2接线带隔离开关的线路两侧，线路两侧分别装有隔离开关，线路两侧保护装置采集3/2接线方式下两组CT的电流，两侧保护装置均采集线路上的隔离开关位置，并且能够通过光纤通道进行两侧交流采样以及隔离开关位置信息的交互；

当线路上两侧的隔离开关均在合位时，两侧的保护装置分别对电流、电压以及开关量信息进行实时交互，经过采样同步后，利用本侧电流和对侧电流进行差动保护计算，每台保护装置的保护区域为两侧母线两台断路器之间和整条线路；

当其中一侧即M侧的隔离开关在分位，另一侧即N侧的隔离开关在合位，两侧保护装置自动对保护区域进行切换，M侧仅对接入本侧装置的两组CT进行差动保护计算，同时自动取消与对侧电流的差动计算，保护区域为M侧母线两台断路器之间，N侧差动保护的保护域为M侧隔离开关至N侧母线两台断路器；

当两侧隔离开关均在合位，发生区内故障时，两侧的差动保护分别动作跳开两侧的母线断路器从而隔离故障；

当一侧的隔离开关在分位，另一侧的隔离开关在合位，发生区内故障时，故障所在区域侧差动保护动作无延时地跳开本侧开关，不跳对侧开关。

2.一种可自动切换保护域的差动保护方法，其特征是：线路的一侧的母线双开关3/2接线，即双开关接线侧，另一侧为单开关接线，线路双开关接线侧装有隔离开关，两侧装置采集3/2接线方式下两组CT的电流或者单开关接线方式下的一组电流，双开关侧保护装置采集线路上的隔离开关位置，并且能够通过光纤通道进行两侧交流采样以及隔离开关位置的交互；

当线路上的隔离开关在合位时，两侧的保护装置分别对电流、电压以及开关量信息进行实时交互，经过采样同步后，利用本侧电流和对侧电流进行差动保护计算，每台装置的保护区域为双开关侧的母线两台断路器之间和整条线路；

当其中隔离开关在分位，两侧保护装置自动对保护区域进行切换：双开关侧的保护装置则仅对接入本侧装置的两组CT进行差动保护计算，同时自动取消与对侧电流的差动计算，保护区域为该侧母线两台断路器之间；单开关侧的保护装置保护区域是线路隔离开关到该侧断路器之间。

3.根据权利要求1或2所述的一种可自动切换保护域的差动保护方法，其特征是：当两侧隔离开关均在合位，发生区内故障时，两侧的差动保护分别动作跳开两侧的母线断路器从而隔离故障。

4.根据权利要求1所述的一种可自动切换保护域的差动保护方法，其特征是：当一侧的隔离开关在分位，另一侧的隔离开关在合位，发生区内故障时，故障所在区域侧差动保护动作无延时地跳开本侧开关，不跳对侧开关。

5.根据权利要求1或2所述的一种可自动切换保护区域的差动保护方法，其特征是：保护装置采集隔离刀闸的单位置信号或双位置常开信号和常闭信号，如果双位置信号无效，即当前双位置均为常开或者均为常闭时，保护装置发出告警信号。

6.根据权利要求5所述的一种可自动切换保护区域的差动保护方法，其特征是：结合系统的运行工况进行当前隔离开关位置的确认：当保护装置采集到双开关侧两组分CT没有差流且各分CT有电流，认为当前隔离开关位置在分位；当保护装置未检测到线路上发生故障或者存在扰动，同时双开关侧两组分CT有差流，则认为当前隔离开关位置在合位。

7.根据权利要求5所述的一种可自动切换保护区域的差动保护方法，其特征是：保护装置采集强制位置切换开关的信号，确认当前隔离开关的位置确认；当强制位置切换开关在合位，保护装置判断隔离开关在合位；当强制位置切换开关在分位时，保护装置判断当前的隔离开关位置强制认为是分位。

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