CN103151762A - 一种旁路开关不停电代路运行的差动保护方法 - Google Patents

Abstract

旁路开关不停电代路运行的差动保护方法，在线路正常运行时，本线两侧差动保护构成两端差动方式；在旁路代路过程中，线路处于“T”接状态，此时本线本侧保护，本线对侧保护以及旁路保护构成三端差动方式；在代路运行方式下，旁路保护和对侧保护构成两端差动方式；设有三台差动保护装置分别设置在本线本侧，本线对侧和旁路上，每台保护装置采集各侧的电流采样信号和断路器位置开入信号；三台保护装置间通过光纤通道构成交换网络，进行三侧保护装置间电流采样信号、断路器开入信号的实时交互；在线路正常运行和代路操作过程中，线路差动保护功能始终存在；线旁代过程中不需要停运线路，电网运行方式具有灵活性和选择性，提高电网对用户的供电可靠性。

Description

一种旁路开关不停电代路运行的差动保护方法

技术领域

本发明涉及电力系统领域中线路差动保护的方法及采用该方法的装置。

背景技术

光纤差动保护相比纵联距离保护在实际运行中有很多技术上的优势。对具备光纤通道的线路，很多新建、技改以及运行220kV线路的两套主保护均采用光纤差动保护，光纤差动保护正在逐步取代纵联距离保护。

差动保护不存在保护定值整定配合问题，且具有天然的选相能力，区内故障差动保护能可靠动作切除故障，当线路主保护两套均采用光纤差动保护后，在旁代的操作过程中，进行旁路开关和本线并列运行时，一般的差动保护不能正确反应线路状态，可能会误动作，需要将两套差动保护退出运行，线路失去主保护，影响电网安全运行。按照运行规程规定，若线路失去主保护，线路将不能运行(目前在某些地区，当采用双光纤差动保护时，在旁路代送时，退出线路主保护，仅保留后备保护功能，此时后备保护整定复杂，难以保障灵敏度和可靠性,有据动或误动的风险),因此，旁代过程中的操作需要导致线路停运，失去了旁代操作的目的。本案由此而生。

发明内容

本发明提出了一种旁路开关不停电代路运行的差动保护方法，对需要进行旁代的线路采用一种能切换差动保护工作状态的差动保护，保证在整个代路过程中，始终有差动保护投入，从而保证线路正常运行有主保护，旁代过程中不会失去主保护，提高了线路运行的安全性和可靠性。旁代过程中不需要停运线路，为电网运行方式安排提供很高灵活性和选择性，极大地提高电网对用户的供电可靠性。

本发明的技术方案是：旁路开关不停电代路运行的差动保护方法，线路一侧设有旁路，线路两侧称为（本线）本侧和对侧，其特征是：在线路正常运行时，本线两侧差动保护构成两端差动方式；在旁路代路过程中，线路处于“T”接状态，此时本线本侧保护，本线对侧保护以及旁路保护构成三端差动方式；在代路运行方式下，旁路保护和对侧保护构成两端差动方式；设有三台差动保护装置分别设置在本线本侧，本线对侧和旁路上，每台保护装置采集各侧的电流采样信号和断路器位置开入信号；三台保护装置间通过光纤通道构成交换网络，进行三侧保护装置间电流采样信号、断路器开入信号的实时交互：

1）在线路正常运行时，即线路本侧和对侧两侧断路器闭合，旁路断路器打开时，线路本侧保护装置和对侧保护装置构成两端差动方式；

2）在旁路代路过程中，线路处于“T”接状态，即线路本侧和对侧两侧和旁路的开关都闭合时，此时线路本侧保护装置，线路对侧保护装置，和旁路的保护装置构成三端差动方式；

3）在旁路代路运行方式下，即线路本侧断路器打开，线路对侧断路器和旁路断路器闭合，旁路保护装置和线路对侧保护装置构成两端差动方式。

本发明对需旁代线路进行拓扑分析，在线路正常运行时，本线两侧差动保护可以构成两端差动方式；在旁路代路过程中，线路处于“T”接状态，此时本线保护，本线对侧保护以及旁路保护可以构成三端差动方式；在代路运行方式下，旁路保护和对侧保护可以构成两端差动方式；为此，本发明的差动保护方法，对具有两端光纤差动保护和三端光纤差动保护进行切换，在线路正常运行时本线本侧保护和本线对侧保护处在两端差动保护方式，在代路过程中切换到三端方式，代路运行时旁路保护和对侧保护再切换至两端方式。具有两端差动保护和三端差动保护切换功能的差动保护，在代路和恢复的操作过程中，通过改变差动保护的运行方式，将线路正常运行时的两端差动保护切换到代路过程中的三端差动保护，代路后维持两端差动保护方式，在整个代路操作过程中，作为主保护的线路差动保护功能始终存在，克服了常规差动保护在旁代过程中没有主保护的缺陷，旁代过程中不需要停运线路，为电网运行方式安排提供很高灵活性和选择性，极大地提高电网对用户的供电可靠性。

每台保护装置包含了常规两端差动保护判据和三端差动保护判据；

（1）其中，两端差动保护方式选择处在两端方式下的两组电流进行差动电流的计算，两端差动保护判据如下：

$\left\{\begin{array}{c}|{\stackrel{\·}{I}}_{1A}+{\stackrel{\·}{I}}_{2A}|>k\×\left(\right|{\stackrel{\·}{I}}_{1A}-{\stackrel{\·}{I}}_{2A}\left|\right)\\ |{\stackrel{\·}{I}}_{1A}+{\stackrel{\·}{I}}_{2A}|>I_{\mathrm{CDZD}}\end{array}\right.$

$\left\{\begin{array}{c}|{\stackrel{\·}{I}}_{1B}+{\stackrel{\·}{I}}_{2B}|>k\×\left(\right|{\stackrel{\·}{I}}_{1B}-{\stackrel{\·}{I}}_{2B}\left|\right)\\ |{\stackrel{\·}{I}}_{1B}+{\stackrel{\·}{I}}_{2B}|>I_{\mathrm{CDZD}}\end{array}\right.$

$\left\{\begin{array}{c}|{\stackrel{\·}{I}}_{1C}+{\stackrel{\·}{I}}_{2C}|>k\×\left(\right|{\stackrel{\·}{I}}_{1C}-{\stackrel{\·}{I}}_{2C}\left|\right)\\ |{\stackrel{\·}{I}}_{1C}+{\stackrel{\·}{I}}_{2C}|>I_{\mathrm{CDZD}}\end{array}\right.$

分别表示在三端方式时三侧保护装置采集到的三相电流，其中k为制动系数，取值范围为0.6~0.75，I_CDZD为差动动作门槛；当满足判据中的动作条件时，差动保护动作；

（2）其中，三端差动保护方式选择三端的电流进行差动电流的计算，三端差动保护判据如下：

$\left\{\begin{array}{c}|{\stackrel{\·}{I}}_{1A}+{\stackrel{\·}{I}}_{2A}+{\stackrel{\·}{I}}_{3A}|>k\×\left(\right|{\stackrel{\·}{I}}_{1A}|+|{\stackrel{\·}{I}}_{2A}|+|{\stackrel{\·}{I}}_{3A}\left|\right)\\ |{\stackrel{\·}{I}}_{1A}+{\stackrel{\·}{I}}_{2A}+{\stackrel{\·}{I}}_{3A}|>I_{\mathrm{CDZD}}\end{array}\right.$

$\left\{\begin{array}{c}|{\stackrel{\·}{I}}_{1B}+{\stackrel{\·}{I}}_{2B}+{\stackrel{\·}{I}}_{3B}|>k\×\left(\right|{\stackrel{\·}{I}}_{1B}|+|{\stackrel{\·}{I}}_{2B}|+|{\stackrel{\·}{I}}_{3B}\left|\right)\\ |{\stackrel{\·}{I}}_{1B}+{\stackrel{\·}{I}}_{2B}+{\stackrel{\·}{I}}_{3B}|>I_{\mathrm{CDZD}}\end{array}\right.$

$\left\{\begin{array}{c}|{\stackrel{\·}{I}}_{1C}+{\stackrel{\·}{I}}_{2C}+{\stackrel{\·}{I}}_{3C}|>k\×\left(\right|{\stackrel{\·}{I}}_{1C}|+|{\stackrel{\·}{I}}_{2C}|+|{\stackrel{\·}{I}}_{3C}\left|\right)\\ |{\stackrel{\·}{I}}_{1C}+{\stackrel{\·}{I}}_{2C}+{\stackrel{\·}{I}}_{3C}|>I_{\mathrm{CDZD}}\end{array}\right.$

分别表示在三端方式时三侧保护装置采集到的三相电流，其中k为制动系数，一般取值范围为0.4~0.75，I_CDZD为差动动作门槛。当满足判据中的动作条件时，差动保护动作；

三台保护装置分别设置差动方式开入信号，分别是线路本侧“两端差动方式”开入信号，线路对侧“两端差动保护方式”开入信号，和旁路“两端差动保护方式”开入信号；三台保护装置间通过光纤通道构成交换网络，进行三侧装置间采样信号、开入信号的实时交互；当检测到在网络中所有保护装置的“两端差动保护方式”开入信号为0，或者仅有一个“两端差动保护方式”开入信号为“1”，三侧的保护装置均选择三端差动保护进判据行计算；当三侧开入信号中出现其中两个开入信号为“1”时，开入信号为“1”的任意两侧的差动保护装置选择两端差动保护判据进行计算，另外一侧则退出该侧差动保护功能。

“两端差动保护方式”的开入信号来自于保护屏柜的压板，当对应的压板投入时该开入信号被置“1”；当对应的压板退出时则该开入信号被置“0”。

线路正常运行时，线路两侧差动保护工作在两端差动方式；在进行代路操作时，投入旁路的差动保护，构成三端差动保护，旁代完成后，恢复两端差动方式，保证在整个旁代过程中，线路始终有主保护投入。

在旁路代路以及恢复本开关运行过程中，在旁路侧投入或退出本线开关和旁路开关差动方式压板即可完成线路的差动保护方式的切换。不必操作被代线路的对侧差动保护保护装置，减少操作时间，提高代路过程操作的效率。

由于需要反复进行差动保护运行方式的切换，需要保证差动保护工作方式在两端差动保护方式向三端差动保护方式切换以及三端差动保护方式向两端差动保护方式切换时做到易用高效。

本发明的有益效果是：采用本发明在代路操作过程中，通过改变差动保护的运行方式，将线路正常运行时的两侧差动保护切换到代路时的三侧差动保护，在线路正常运行和代路操作过程中，线路差动保护功能始终存在，旁代过程中不需要停运线路，为电网运行方式安排提供很高灵活性和选择性，极大地提高电网对用户的供电可靠性。在旁路代路以及恢复本开运行过程，只在旁路代路侧投入或退出本线开关和旁路开关保护即可完成线路的差动保护方式的切换，不必操作被代线路的对侧差动保护保护装置，减少操作时间，提高代路过程操作的效率。

附图说明

图1为线路正常运行装置工作示意图。

图2为代路过程装置工作方式示意图。

图3为开关代路运行装置工作方式示意图。

具体实施方式

图1，2，3中保护装置间带双向箭头的连线表示差动保护工作状态：实线箭头表示两侧保护之间可以进行采样信号和开入信号的传输并进行差动保护计算；虚线箭头表示两侧保护之间仅交换差动方式开入信号的交互传输，并不进行采样信号的传输，不进行差动保护计算。

为方便进行差动方式的转换，设置“两端差动方式”开入信号并做以下定义：

（1）当本线本侧保护装置、本线对侧保护装置和旁路保护装置中没有“两端差动方式”信号开入或仅有一个“两端差动方式”信号开入为“1”时，三侧保护装置工作在三端差动方式下；

（2）当三侧保护装置中出现两个“两端差动方式”开入信号时，“两端差动方式”开入信号同时为“1”的两侧保护装置处在两端差动方式下，另一侧保护装置自动退出差动保护功能。

在进行线路旁代过程时，具体实施方式如下：

1）在线路正常运行时，本线本侧保护装置和本线对侧保护装置“两端差动方式”开入信号为“1”；此时，本线本侧保护装置和本线对侧保护装置工作在两端差动方式下，旁路保护装置退出差动保护功能(如图1所示)；

2）在代路过程中，本线本侧保护装置“两端差动方式”开入信号置“0”，此时三侧保护装置中仅有本线对侧保护装置“两端差动方式”开入信号为“1”，三侧保护装置工作在三端差动方式状态(如图2所示)；

3）在进行代路运行时，旁路保护装置的“两端差动方式”开入信号为“1”，此时旁路保护装置和本线对侧保护装置工作在两端差动方式状态，本线本侧保护装置自动退出差动保护功能(如图3所示)；

4）在恢复线路运行操作过程中，旁路保护装置的“两端差动方式”开入信号置“0”，此时，本线保护装置、对侧保护装置以及旁路装置保护工作在三端差动方式状态(如图2所示)。然后本线本侧保护装置的“两端差动方式”信号开入置“1”，此时本线保护装置和对侧保护装置工作在两端差动方式状态，旁路的差动保护功能自动退出(如图1所示)，线路恢复正常运行。

综上可得，仅在需旁代侧（即本线本侧和旁路侧）进行“两端差动方式”信号开入的切换，即可完成对整个旁代过程的差动方式切换，而不需要对对侧保护装置进行任何操作，简化了操作流程。

Claims (6)

1.旁路开关不停电代路运行的差动保护方法，线路一侧设有旁路，线路两侧称为本线本侧和对侧，其特征是：在线路正常运行时，本线两侧差动保护构成两端差动方式；在旁路代路过程中，线路处于“T”接状态，此时本线本侧保护，本线对侧保护以及旁路保护构成三端差动方式；在代路运行方式下，旁路保护和对侧保护构成两端差动方式；设有三台差动保护装置分别设置在本线本侧，本线对侧和旁路上，每台保护装置采集各侧的电流采样信号和断路器位置开入信号；三台保护装置间通过光纤通道构成交换网络，进行三侧保护装置间电流采样信号、断路器开入信号的实时交互：

1）在线路正常运行时，即线路本侧和对侧两侧断路器闭合，旁路断路器打开时，线路本侧保护装置和对侧保护装置构成两端差动方式；

2）在旁路代路过程中，线路处于“T”接状态，即线路本侧和对侧两侧和旁路的开关都闭合时，此时线路本侧保护装置，线路对侧保护装置，和旁路的保护装置构成三端差动方式；

3）在旁路代路运行方式下，即线路本侧断路器打开，线路对侧断路器和旁路断路器闭合，旁路保护装置和线路对侧保护装置构成两端差动方式。

2.根据权利要求1所述的旁路开关不停电代路运行的差动保护方法，其特征是：每台保护装置包含了常规两端差动保护判据和三端差动保护判据；

1）其中，两端差动保护方式选择处在两端方式下的两组电流进行差动电流的计算，两端差动保护判据如下：

$\left\{\begin{array}{c}|{\stackrel{\·}{I}}_{1A}+{\stackrel{\·}{I}}_{2A}|>k\×\left(\right|{\stackrel{\·}{I}}_{1A}-{\stackrel{\·}{I}}_{2A}\left|\right)\\ |{\stackrel{\·}{I}}_{1A}+{\stackrel{\·}{I}}_{2A}|>I_{\mathrm{CDZD}}\end{array}\right.$

$\left\{\begin{array}{c}|{\stackrel{\·}{I}}_{1B}+{\stackrel{\·}{I}}_{2B}|>k\×\left(\right|{\stackrel{\·}{I}}_{1B}-{\stackrel{\·}{I}}_{2B}\left|\right)\\ |{\stackrel{\·}{I}}_{1B}+{\stackrel{\·}{I}}_{2B}|>I_{\mathrm{CDZD}}\end{array}\right.$

$\left\{\begin{array}{c}|{\stackrel{\·}{I}}_{1C}+{\stackrel{\·}{I}}_{2C}|>k\×\left(\right|{\stackrel{\·}{I}}_{1C}-{\stackrel{\·}{I}}_{2C}\left|\right)\\ |{\stackrel{\·}{I}}_{1C}+{\stackrel{\·}{I}}_{2C}|>I_{\mathrm{CDZD}}\end{array}\right.$

分别表示在三端方式时三侧保护装置采集到的三相电流，其中k为制动系数，取值范围为0.6~0.75，I_CDZD为差动动作门槛；当满足判据中的动作条件时，差动保护动作；

2）其中，三端差动保护方式选择三端的电流进行差动电流的计算，三端差动保护判据如下：

$\left\{\begin{array}{c}|{\stackrel{\·}{I}}_{1A}+{\stackrel{\·}{I}}_{2A}+{\stackrel{\·}{I}}_{3A}|>k\×\left(\right|{\stackrel{\·}{I}}_{1A}|+|{\stackrel{\·}{I}}_{2A}|+|{\stackrel{\·}{I}}_{3A}\left|\right)\\ |{\stackrel{\·}{I}}_{1A}+{\stackrel{\·}{I}}_{2A}+{\stackrel{\·}{I}}_{3A}|>I_{\mathrm{CDZD}}\end{array}\right.$

$\left\{\begin{array}{c}|{\stackrel{\·}{I}}_{1B}+{\stackrel{\·}{I}}_{2B}+{\stackrel{\·}{I}}_{3B}|>k\×\left(\right|{\stackrel{\·}{I}}_{1B}|+|{\stackrel{\·}{I}}_{2B}|+|{\stackrel{\·}{I}}_{3B}\left|\right)\\ |{\stackrel{\·}{I}}_{1B}+{\stackrel{\·}{I}}_{2B}+{\stackrel{\·}{I}}_{3B}|>I_{\mathrm{CDZD}}\end{array}\right.$

$\left\{\begin{array}{c}|{\stackrel{\·}{I}}_{1C}+{\stackrel{\·}{I}}_{2C}+{\stackrel{\·}{I}}_{3C}|>k\×\left(\right|{\stackrel{\·}{I}}_{1C}|+|{\stackrel{\·}{I}}_{2C}|+|{\stackrel{\·}{I}}_{3C}\left|\right)\\ |{\stackrel{\·}{I}}_{1C}+{\stackrel{\·}{I}}_{2C}+{\stackrel{\·}{I}}_{3C}|>I_{\mathrm{CDZD}}\end{array}\right.$

分别表示在三端方式时三侧保护装置采集到的三相电流，其中k为制动系数，一般取值范围为0.4~0.75，I_CDZD为差动动作门槛；当满足判据中的动作条件时，差动保护动作。

3.根据权利要求1所述的旁路开关不停电代路运行的差动保护方法，其特征是：三台保护装置分别设置差动方式开入信号，分别是线路本侧“两端差动方式”开入信号，线路对侧“两端差动保护方式”开入信号，和旁路“两端差动保护方式”开入信号；三台保护装置间通过光纤通道构成交换网络，进行三侧装置间采样信号、开入信号的实时交互；当检测到在网络中所有保护装置的“两端差动保护方式”开入信号为0，或者仅有一个“两端差动保护方式”开入信号为“1”，三侧的保护装置均选择三端差动保护进判据行计算；当三侧开入信号中出现其中两个开入信号为“1”时，开入信号为“1”的任意两侧的差动保护装置选择两端差动保护判据进行计算，另外一侧则退出该侧差动保护功能。

4.根据权利要求3所述的旁路开关不停电代路运行的差动保护方法，其特征是：“两端差动保护方式”的开入信号来自于保护屏柜的压板，当对应的压板投入时该开入信号被置“1”；当对应的压板退出时则该开入信号被置“0”。

5.根据权利要求1所述的旁路开关不停电代路运行的差动保护方法，其特征是：线路正常运行时，线路两侧差动保护工作在两端差动方式；在进行代路操作时，投入旁路的差动保护，构成三端差动保护，旁代完成后，恢复两端差动方式，保证在整个旁代过程中，线路始终有主保护投入。

6.根据权利要求1所述的旁路开关不停电代路运行的差动保护方法，其特征是：在旁路代路以及恢复本开关运行过程中，在旁路侧投入或退出本线开关和旁路开关差动方式压板即可完成线路的差动保护方式的切换。

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