CN103384058A - 基于站域保护的变电站一体化失灵保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于站域保护的变电站一体化失灵保护方法，在站域保护装置的基础上，采用拓扑结构自动识别、最小区域差流检测法，实现了全站一体化失灵保护，能够简化失灵保护接线和整定，快速准确地识别失灵断路器并以最小的停电范围隔离故障，缩短失灵保护动作时间，提高了失灵保护的可靠性，适用于电压等级在110kV～1000kV之间的变电站，具有良好的应用前景。

Description

基于站域保护的变电站一体化失灵保护方法

技术领域

本发明涉及一种基于站域保护的变电站一体化失灵保护方法，属于电力系统的继电保护技术领域。

背景技术

断路器失灵保护是断路器的近后备保护，当故障电气设备的继电保护动作发出跳闸命令而断路器拒动时，它能够以较短的时限切除同一厂站内其他相关断路器，使停电限制在最小范围，从而保证整个电网的稳定运行，在220kV及以上电压等级电网中得到了广泛应用。

      传统的断路器失灵保护二次回路要比一般的元件和线路保护复杂，由于不同保护设备之间互相关联，牵涉面广，涉及到制造、设计、安装、调试和运行等各个环节，而且失灵保护一旦投运后很难有机会利用整组试验的方式进行全面检验，因此很容易留下安全隐患，失灵保护一旦误动，会造成一段母线甚至全站失压，损失严重；传统的全站失灵保护由于接线繁杂，检修困难，极易出现设备质量、误设计、误安装、误操作等问题，导致其正确动作率偏低，大部分为误动。

随着智能变电站和继电保护技术的快速发展，提出一种全站一体化失灵保护方法，来提高失灵保护的可靠性，是当前电力系统的继电保护技术领域亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有传统的断路器失灵保护二次回路接线繁杂，检修困难，易留下安全隐患，容易产生误动的问题。本发明的基于站域保护的变电站一体化失灵保护方法，能够快速识别失灵断路器，并以最小的停电范围隔离故障，保障电网的安全，缩短失灵保护动作时间，提高了失灵保护的可靠性，具有良好的应用前景。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种基于站域保护的变电站一体化失灵保护方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤（1），在变电站的间隔层配置站域保护装置；

步骤（2），通过站域保护装置实时采集变电站全站保护所需要的电压量、电流量、断路器位置及刀闸位置，并可控制所有断路器的跳合闸；

步骤（3），通过站域保护装置配置变电站全站集中式的保护功能；

步骤（4），当线路、变压器或母线发生故障时，若满足差动保护动作条件，站域保护装置中相应的单个元件差动保护动作，发出跳闸指令；

步骤（5），站域保护装置中的单个元件差动保护发出跳闸指令，等待大于断路器跳闸所需要的最大时间后，若差流仍然存在，且已发跳闸指令的断路器还存在电流，则初步判断该断路器失灵；

步骤（6），站域保护装置采用拓扑结构自动识别，计算出与失灵断路器相邻的所有断路器构成的最小区域；

步骤（7）若最小区域的差流达到门槛定值，则确认该断路器失灵，经过延时跳开最小区域内的所有断路器，隔离故障。

前述的基于站域保护的变电站一体化失灵保护方法，其特征在于：所述步骤（1）中的变电站为常规变电站、数字化变电站、智能变电站或者发电厂升压站，所述变电站的电压等级在110kV~1000kV之间。

前述的基于站域保护的变电站一体化失灵保护方法，其特征在于：步骤（2）所述站域保护装置对电压量、电流量的采集方式包括基于传统互感器的电缆传输方式或者基于过程层合并单元的SMV网络传输方式；所述站域保护装置对断路器位置、刀闸位置的采集方式，以及对断路器跳闸的控制方式，包括传统的电缆传输方式或者基于过程层智能终端的GOOSE网络传输方式。

前述的基于站域保护的变电站一体化失灵保护方法，其特征在于：所述步骤（3）中站域保护装置配置全站所有一次设备的保护功能或者配置部分一次设备的保护功能，集中式的保护功能包括线路差动保护、变压器差动保护、母线差动保护和一体化失灵保护。

前述的基于站域保护的变电站一体化失灵保护方法，其特征在于：所述步骤（6）站域保护装置采用拓扑结构自动识别，计算出与失灵断路器相邻的所有断路器构成的最小区域的方法为，

（1）调取步骤（2）站域保护装置在线路、变压器或母线发生故障时，实时采集所有的刀闸位置和断路器位置；

（2）根据（1）所有的刀闸位置和断路器位置，自动识别变电站全站各个一次设备相互之间的连接或者断开状态；

（3）自动搜索与失灵断路器相邻的所有断路器，根据（2）自动识别的连接或者断开状态，构成包含失灵断路器在内的最小区域。

本发明的有益效果是：本发明的基于站域保护的变电站一体化失灵保护方法，在站域保护装置的基础上，采用拓扑结构自动识别、最小区域差流检测技术，实现了全站一体化失灵保护，能够简化失灵保护接线和整定，快速准确地识别失灵断路器并以最小的停电范围隔离故障，缩短失灵保护动作时间，提高了失灵保护的可靠性，具有良好的应用前景。

附图说明

图1是本发明的基于站域保护的变电站一体化失灵保护方法的流程图。

图2是本发明的基于站域保护的变电站一体化失灵保护方法的实施例结构示意图。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。

本发明的基于站域保护的变电站一体化失灵保护方法，在站域保护装置的基础上，采用拓扑结构自动识别、最小区域差流检测法，实现了全站一体化失灵保护，能够简化失灵保护接线和整定，快速准确地识别失灵断路器并以最小的停电范围隔离故障，缩短失灵保护动作时间，提高了失灵保护的可靠性，适用于电压等级在110kV~1000kV之间的变电站，具体包括以下步骤，

步骤（1），在变电站的间隔层配置站域保护装置，变电站为常规变电站、数字化变电站、智能变电站或者发电厂升压站，所述变电站的电压等级在110kV~1000kV之间，适用范围广；

步骤（2），通过站域保护装置实时采集变电站全站保护所需要的电压量、电流量、断路器位置及刀闸位置，并可控制所有断路器的跳合闸，其中站域保护装置对电压量、电流量的采集方式包括基于传统互感器的电缆传输方式或者基于过程层合并单元的SMV网络传输方式；所述站域保护装置对断路器位置、刀闸位置的采集方式，以及对断路器跳闸的控制方式，包括传统的电缆传输方式或者基于过程层智能终端的GOOSE网络传输方式；

步骤（3），通过站域保护装置配置变电站全站集中式的保护功能，站域保护装置能够配置全站所有一次设备的保护功能或者配置部分一次设备的保护功能，集中式的保护功能包括线路差动保护、变压器差动保护、母线差动保护和一体化失灵保护或者扩展的其他保护功能；

步骤（4），当线路、变压器或母线发生故障时，若满足差动保护动作条件，站域保护装置中相应的单个元件差动保护动作，发出跳闸指令；

步骤（5），站域保护装置中的单个元件差动保护发出跳闸指令，等待大于断路器跳闸所需要的最大时间后（断路器跳闸所需要的最大时间一般小于0.1秒，这里选择等待0.1～0.2秒之间），若差流仍然存在，且已发跳闸指令的断路器还存在电流，则初步判断该断路器失灵；

步骤（6），站域保护装置采用拓扑结构自动识别，计算出与失灵断路器相邻的所有断路器构成的最小区域，具体计算过程如下，

（1）调取步骤（2）站域保护装置在线路、变压器或母线发生故障时，实时采集所有的刀闸位置和断路器位置；

（2）根据（1）所有的刀闸位置和断路器位置，自动识别变电站全站各个一次设备相互之间的连接或者断开状态；

（3）自动搜索与失灵断路器相邻的所有断路器，根据（2）自动识别的连接或者断开状态，构成包含失灵断路器在内的最小区域；

步骤（7）若最小区域的差流达到门槛定值（门槛定值为0.1In~0.3In），则确认该断路器失灵，经过延时（延时时间为0.1~0.5秒之间）跳开最小区域内的所有断路器，隔离故障。

下面介绍使用本发明的基于站域保护的变电站一体化失灵保护方法的一实施例，如图2所示，在220kV典型变电站中，220kV电压等级包括4条220kV线路、2台220kV三圈变压器和两条220kV母线，双母线接线；110kV电压等级包括4条110kV线路和两条110kV母线，双母线接线；35kV电压等级包括8个间隔、两段母线，单母分段接线。基于站域保护的全站一体化失灵保护方法，实现步骤如下：

第一步，在220kV典型变电站的间隔层配置站域保护装置，为了提高可靠性，站域保护装置可按双重化配置；

第二步，站域保护装置实时采集全站保护所需要的电压量、电流量、断路器位置及刀闸位置，并能够控制所有断路器的跳合闸，采集的交流量（电压量、电流量）包括：4条220kV线路两侧的电流电压、2台220kV变压器三侧的电流、220kV母联的电流、220kV两段母线的电压；4条110kV线路两侧的电流电压、110kV母联的电流、110kV两段母线的电压；35kV两段母线的电压；采集的开关量（断路器位置及刀闸位置）包括：4条220kV线路两侧的断路器位置、2台220kV变压器三侧的断路器位置、220kV母联断路器位置、220kV母线上连接的所有间隔刀闸位置；4条110kV线路两侧的断路器位置、110kV母联断路器位置、110kV母线上连接的所有间隔刀闸位置；

第三步，通过站域保护装置配置变电站全站集中式的保护功能，站域保护装置的主要保护配置包括：4条220kV线路差动保护和后备保护、2台220kV变压器的差动保护和后备保护、220kV母线差动保护、220kV母联充电过流保护；4条110kV线路差动保护和后备保护、110kV母线差动保护、110kV母联充电过流保护；全站一体化失灵保护。站域保护装置不含35kV电压等级的保护，35kV电压等级的保护就地分散配置；

第四步，当220kV、110kV电压等级线路、变压器或母线发生故障时，若满足差动保护动作条件，站域保护装置中相应的单个元件差动保护动作，发出跳闸指令，例如，T1变压器高压侧发生金属性接地故障，T1变压器差动保护动作，发跳闸指令跳T1变压器三侧断路器：S105、S307、S402（这里的S105断路器失灵）；

第五步，T1变压器差动保护发跳闸指令200ms后，若T1变压器差流仍然存在，进一步判断变压器各侧是否还存在电流，经检测S105断路器侧仍有电流，初步判断S105断路器失灵；

第六步，站域保护装置根据母线上各间隔刀闸位置判断出T1变压器220kV侧接入M1母线，T2变压器220kV侧接入M2母线，L11线路和L12线路接入M1母线，L13线路和L14线路接入M2母线，母联断路器S107为分位，站域保护装置采用拓扑结构自动识别，确定与S105失灵断路器相邻的所有断路器包括：S101、S102、S307和S402，由这些相邻的所有断路器构成一个包含S105断路器的最小区域，站域保护装置自动计算出该最小区域的差流；

第七步，若最小区域差流达到门槛定值0.1In，经可整定的小延时（选择0.3秒）确认S105断路器失灵，发跳闸指令跳开这个最小区域的所有断路器：S101、S102、S307和S402，成功隔离故障断路器S105。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.基于站域保护的变电站一体化失灵保护方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤（1），在变电站的间隔层配置站域保护装置；

步骤（2），通过站域保护装置实时采集变电站全站保护所需要的电压量、电流量、断路器位置及刀闸位置，并可控制所有断路器的跳合闸；

步骤（3），通过站域保护装置配置变电站全站集中式的保护功能；

步骤（4），当线路、变压器或母线发生故障时，若满足差动保护动作条件，站域保护装置中相应的单个元件差动保护动作，发出跳闸指令；

步骤（5），站域保护装置中的单个元件差动保护发出跳闸指令，等待大于断路器跳闸所需要的最大时间后，若差流仍然存在，且已发跳闸指令的断路器还存在电流，则初步判断该断路器失灵；

步骤（6），站域保护装置采用拓扑结构自动识别，计算出与失灵断路器相邻的所有断路器构成的最小区域；

步骤（7）若最小区域的差流达到门槛定值，则确认该断路器失灵，经过延时跳开最小区域内的所有断路器，隔离故障。

2.根据权利要求1所述的基于站域保护的变电站一体化失灵保护方法，其特征在于：所述步骤（1）中的变电站为常规变电站、数字化变电站、智能变电站或者发电厂升压站，所述变电站的电压等级在110kV~1000kV之间。

3.根据权利要求1所述的基于站域保护的变电站一体化失灵保护方法，其特征在于：步骤（2）所述站域保护装置对电压量、电流量的采集方式包括基于传统互感器的电缆传输方式或者基于过程层合并单元的SMV网络传输方式；所述站域保护装置对断路器位置、刀闸位置的采集方式，以及对断路器跳闸的控制方式，包括传统的电缆传输方式或者基于过程层智能终端的GOOSE网络传输方式。

4.根据权利要求1所述的基于站域保护的变电站一体化失灵保护方法，其特征在于：所述步骤（3）中站域保护装置配置全站所有一次设备的保护功能或者配置部分一次设备的保护功能，集中式的保护功能包括线路差动保护、变压器差动保护、母线差动保护和一体化失灵保护。

5.根据权利要求1所述的基于站域保护的变电站一体化失灵保护方法，其特征在于：所述步骤（6）站域保护装置采用拓扑结构自动识别，计算出与失灵断路器相邻的所有断路器构成的最小区域的方法为，

（1）调取步骤（2）站域保护装置在线路、变压器或母线发生故障时，实时采集所有的刀闸位置和断路器位置；

（2）根据（1）所有的刀闸位置和断路器位置，自动识别变电站全站各个一次设备相互之间的连接或者断开状态；

（3）自动搜索与失灵断路器相邻的所有断路器，根据（2）自动识别的连接或者断开状态，构成包含失灵断路器在内的最小区域。

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