CN103872656A - 一种分布式智能变电站母线快速保护实现方法 - Google Patents

一种分布式智能变电站母线快速保护实现方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种分布式智能变电站低压母线快速保护的实现方法，其特征在于，包括：步骤一：接收并同步处理来自主变各侧以及低压分段间隔的采样数据；步骤二：接收处理变电站内与母线间隔相关联设备的站域故障判断信号；步骤三：识别判断变电站内低压母线故障的发生情况、动作区域、故障类型；步骤四：判断故障类型，根据故障类型执行相应的母线故障保护逻辑，根据保护逻辑输出相应的控制信号；步骤五：实现智能变电站内低压母线故障、开关失灵、死区故障的告警和切除，同时输出提示信息。本发明用于变电站内母线中低侧母线故障的快速切除，是变电站后备保护的有益补充，完善了变电站内中低压快速保护配置，有效提高了变电站运行的可靠性。

Description

一种分布式智能变电站母线快速保护实现方法
技术领域
本发明涉及一种变电站母线保护实现方法，具体涉及一种分布式智能变电站低压母线快速保护的实现方法，本发明属于电力系统智能变电站技术领域。
背景技术
目前对于一般的110kV及以下终端变电站而言，主变高压进线、35kV、10kV出线部分均设有独立的保护，而中低压母线则无相应的独立的保护。针对主变中低侧母线故障的常规解决方案是利用相应的后备保护动作切除。但一般后备保护是按逐级配合原则设置，一般定值在0.8~2.0秒之间，该保护的故障动作时间长，虽能切除故障，大电流导致的母线严重变形、设备烧毁、绝缘击穿或下降、或保护CT（CT即电流互感器）等故障问题造成的损失往往难以挽回，甚至可能导致开关柜设备无法继续使用，恢复供电可靠的时间周期、和停电的时间均较大。
另外，当主变低侧开关死区故障或者分段死区、失灵故障时，死区故障时故障电流经过低压侧CT，低后备保护检测到故障电流而启动保护，但开关动作故障却难以切除；当主变低侧开关发生失灵故障时，只有依靠高后备保护检测故障电流动作切除；而高后备保护考虑和低后备时延配合问题，切除死区故障的时间更长，一般为1.5~2秒。在这种情况下，即使故障切除，造成的故障范围或留下的设备缺陷和隐患更多。在恢复设备供电前，必须仔细进行各项电气试验，否则会存在较大运行风险。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种分布式智能变电站低压母线快速保护的实现方法。 
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种分布式智能变电站低压母线快速保护的实现方法，其特征在于，包括：
步骤一：接收并同步处理来自主变各侧以及低压分段间隔的采样数据；
步骤二：接收处理变电站内与母线间隔相关联设备的故障判断信号；
步骤三：基于步骤一和步骤二，识别判断变电站内低压母线故障的发生情况、动作区域、故障类型；
步骤四：基于步骤三的基础上，结合前级采集的故障条件信息，进一步判断故障类型，根据故障类型执行相应的母线故障保护逻辑，根据保护逻辑输出相应的控制信号；
步骤五：实现智能变电站内低压母线故障、开关失灵、死区故障的告警和切除，同时输出提示信息。
前述的一种分布式智能变电站低压母线快速保护的实现方法，其特征在于，所述步骤一包括：根据功能需求，通过采样值点对点网络或者过程层采样值网络，接收并同步处理来自主变各侧以及低压分段间隔经合并单元装置转换后传送来的采样数据。
前述的一种分布式智能变电站低压母线快速保护的实现方法，其特征在于，所述步骤二包括：以网络化GOOSE报文形式和开关量硬接点形式，接收处理变电站内与母线间隔相关联设备的故障判断信号。
前述的一种分布式智能变电站低压母线快速保护的实现方法，其特征在于，所述与母线间隔相关联设备包括：变电站内的低压出线、电容器、分段间隔以及主变中低压侧开关间隔；所述与母线间隔相关联设备的故障判断信号包括变电站内的低压出线、电容器、分段间隔以及主变中低压侧开关间隔的过流保护启动、过流保护动作、装置故障、通讯状态、开关位置的各路间隔分布式故障判断信号。
前述的一种分布式智能变电站低压母线快速保护的实现方法，其特征在于，所述步骤三包括：基于步骤一和步骤二，依照母线区内和区外故障的典型特征或开关的故障类型，识别判断变电站内低压母线故障的发生情况、动作区域、故障类型。
前述的一种分布式智能变电站低压母线快速保护的实现方法，其特征在于，所述步骤三中，判断故障类型的判别条件包括：如果主变低后备过流保护启动，低压线路、电容器、分段的过流保护均未启动，判为区内母线故障；如果主变低后备过流保护启动，低压分段的过流保护启动，低压线路、电容器均未启动，判为区外母线或母联故障；如果主变低后备过流保护启动，低压线路的过流保护启动，低压分段、电容器均未启动，判为区外低压线路故障；如果主变低后备过流保护启动，低压电容器的过流保护启动，低压分段、线路均未启动，判为区外低压电容器故障。
前述的一种分布式智能变电站低压母线快速保护的实现方法，其特征在于，所述步骤四包括：结合步骤三和前级采集的其它故障条件信息来判断故障类型，所述故障类型包括：简单母线故障、低压开关失灵故障、低压开关死区故障、低压分段失灵故障、低压分段死区故障、间隔开关失灵。
前述的一种分布式智能变电站低压母线快速保护的实现方法，其特征在于，所述步骤四包括：在母线保护启动的同时，向母线保护相关间隔发送GOOSE握手信号，各母线保护相关间隔在收到GOOSE握手信号后，立即转发给母线快速保护并告知其当前运行状态；基于步骤三的基础上，结合前级采集的故障条件信息，进一步判断故障类型，根据故障类型执行相应的母线故障保护逻辑，根据保护逻辑输出相应的控制信号；按照预先制定或者根据现场用户的需求来设定相应的母线故障快速切除方案，并输出相应的控制信号。
前述的一种分布式智能变电站低压母线快速保护的实现方法，其特征在于，所述步骤五包括：通过基于常规开关量输出或基于GOOSE服务的开出，实现智能变电站内低压母线故障、开关失灵、死区故障的告警和切除，通过站控层MMS服务输出相应的提示信息，所述提示信息包括母线故障告警提示信息、保护启动信息、保护动作信息。
本发明的有益之处在于：本发明的一种分布式智能变电站低压母线快速保护的实现方法可用于变电站内母线中低侧母线故障的快速切除，是变电站后备保护的有益补充，完善了变电站内中低压快速保护配置，有效提高了变电站运行的可靠性。
附图说明
图1是本发明的一个优选实施的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
参照图1所示，本发明一种分布式智能变电站低压母线快速保护的实现方法，首先接收网络化的采样值数据和多间隔故障判别信号，经过分布式信息综合分析服务进行初步处理，将处理后的信号和数据送入母线快速保护逻辑处理计算，根据逻辑计算结果进行相应的故障告警、保护动作出口控制及站控层MMS信号上传服务，实现智能变电站内低压母线故障、开关失灵死区故障的快速告警切除和信息记录/上传功能。
具体包括：
步骤一：接收并同步处理来自主变各侧以及低压分段间隔的采样数据。本步骤为网络化采样值的接收处理，根据功能需求，以采样值点对点网络或者过程层采样值网络，接收并同步处理来自主变各侧以及低压分段间隔经合并单元装置转换后传送来的数字式电压电流采样数据。所述网络化采样值接收处理步骤，可接收合并单元装置传送来的数字SV采样值信号的光纤接口，也可根据现场应用需要，扩展直接接入常规模拟量电压电流信号，完成主变压器各侧及分段间隔的保护测量数据的同步输入采集解析。
步骤二：接收处理变电站内与母线间隔相关联设备的故障判断信号。本步骤为分布式多间隔动作故障判别信号接收处理。根据功能需求，以网络化GOOSE报文形式和开关量硬接点形式，接收处理变电站内的低压出线、电容器、分段间隔以及主变中低压侧开关间隔的过流保护启动、过流保护动作、装置故障、通讯状态、开关位置的各路间隔分布式故障判断信号。所述分布式多间隔动作故障判别信号接收处理步骤，采集母线故障分析判别所需的主变中低压后备保护的保护启动信号，以及低压出线、电容器、分段间隔的过流保护启动、过流保护跳闸、装置故障、开关位置信号，可接入站控层交换机网络或者过程层GOOSE网络中。
步骤三：基于步骤一和步骤二，识别判断变电站内低压母线故障的发生情况、动作区域、故障类型。本步骤为分布式信息分析综合处理。根据步骤（1）和步骤（2）网络化采集的分布式实时运行状态信息，依照母线区内/区外故障的典型特征或开关的故障类型，识别判断变电站内低压母线故障的发生情况、动作区域、故障类型。根据采集到的变电站实时运行状态信息以及分布式故障判断信号，初步判断所发生的故障是否为区内母线故障、区外母线或母联故障、区外低压线路故障、区外低压电容器故障的故障类型。
判别条件如下：
主变低后备过流保护启动，低压线路、电容器、分段的过流保护均未启动，判为区内母线故障；
主变低后备过流保护启动，低压分段的过流保护启动，低压线路、电容器均未启动，判为区外母线或母联故障；
主变低后备过流保护启动，低压线路的过流保护启动，低压分段、电容器均未启动，判为区外低压线路故障；
主变低后备过流保护启动，低压电容器的过流保护启动，低压分段、线路均未启动，判为区外低压电容器故障；
步骤四：基于步骤三的基础上，结合前级采集的故障条件信息，进一步判断故障类型，根据故障类型执行相应的母线故障保护逻辑，根据保护逻辑输出相应的控制信号。这里的前级采集的故障条件信息为步骤一的采样数据以及步骤二的故障判断信号，比如主变中低压侧开关位置，后备/线路过流保护启动动作信号，延时100ms线路无流等，本领域技术人员根据现有操作判断技术，结合实际状况加以选择。本步骤为母线快速保护逻辑处理。根据步骤（3）初步分析判断的故障情况，结合前级采集的其它故障条件信息，判断是否为简单母线故障/低压开关失灵故障/低压开关死区故障/低压分段失灵故障/低压分段死区故障/间隔开关失灵的故障类型，执行相应的母线故障保护逻辑，按照程序化预先制定或者根据现场用户需求设定相应的母线故障快速切除方案输出相应的控制信号。所述母线快速保护逻辑处理步骤，根据权利要求4的方法判断的母线区内/区外故障，进一步执行判别逻辑。如故障为母线区外故障时，闭锁母线速动保护的逻辑功能，放电并闭锁保护出口；如故障为母线区内故障时，则根据简单母线故障/低压开关失灵故障/低压开关死区故障/低压分段失灵故障/低压分段死区故障的故障类型执行相应的母线保护逻辑，输出相应的故障告警提示信息，通过基于母线保护启动的快速GOOSE握手式网络状态检测方法校验网络通讯数据的正确性，按照程序化预先制定或者根据现场用户需求设定相应的母线故障快速切除方案输出相应的保护跳闸命令，快速切除相应故障点。
这里，基于母线保护启动的GOOSE握手式网络状态检测方法，是通过在母线保护启动的同时，向本母线保护相关间隔发送GOOSE握手信号，各间隔在收到握手信号后，立即转发给母线快速保护并告知其当前运行状态，以解决GOOSE心跳报文间隔较长、单向发送导致的通讯中断无法实时识别通讯数据有效性的问题，防止母线保护因通讯中断而产生误判或误动作。
步骤五：实现智能变电站内低压母线故障、开关失灵、死区故障的告警和切除，同时输出提示信息。本步骤为保护告警及动作出口控制。根据步骤（4）的保护逻辑执行情况，通过基于常规开关量输出或基于GOOSE服务的开出，实现程序预先定制或者用户现场设定的保护动作跳闸出口切除母线故障的控制逻辑。同时，通过站控层MMS服务输出相应的母线故障告警提示、保护启动、保护动作信息。这里，根据母线快速保护逻辑的执行情况，通过基于网络化GOOSE服务的开出或基于常规开关量的输出，实现预先定制或用户设定的保护动作跳闸出口切除母线和各类失灵死区故障的控制逻辑。同时通过站控层MMS服务，输出相应的母线故障告警提示、母线保护启动、母线保护动作、分段失灵死区动作、低开失灵死区动作的信息。
本发明提供了一种传统变电站或者智能变电站内低压母线故障快速保护的实现方法，可用于变电站内母线中低侧母线故障的快速切除，是变电站后备保护的有益补充，完善了变电站内中低压快速保护配置，有效提高了变电站运行的可靠性。
本发明为目前变电站低压母线故障切除时限较长，供电可靠性及设备安全得不到保障的问题提供了一种便捷有效的解决方案。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种分布式智能变电站低压母线快速保护的实现方法，其特征在于，包括：
步骤一：接收并同步处理来自主变各侧以及低压分段间隔的采样数据；
步骤二：接收处理变电站内与母线间隔相关联设备的故障判断信号；
步骤三：基于步骤一和步骤二，识别判断变电站内低压母线故障的发生情况、动作区域、故障类型；
步骤四：基于步骤三的基础上，结合前级采集的故障条件信息，进一步判断故障类型，根据故障类型执行相应的母线故障保护逻辑，根据保护逻辑输出相应的控制信号；
步骤五：实现智能变电站内低压母线故障、开关失灵、死区故障的告警和切除，同时输出提示信息。
2.根据权利要求1所述的一种分布式智能变电站低压母线快速保护的实现方法，其特征在于，所述步骤一包括：根据功能需求，通过采样值点对点网络或者过程层采样值网络，接收并同步处理来自主变各侧以及低压分段间隔经合并单元装置转换后传送来的采样数据。
3.根据权利要求2所述的一种分布式智能变电站低压母线快速保护的实现方法，其特征在于，所述步骤二包括：以网络化GOOSE报文形式和开关量硬接点形式，接收处理变电站内与母线间隔相关联设备的故障判断信号。
4.根据权利要求3所述的一种分布式智能变电站低压母线快速保护的实现方法，其特征在于，所述与母线间隔相关联设备包括：变电站内的低压出线、电容器、分段间隔以及主变中低压侧开关间隔；所述与母线间隔相关联设备的故障判断信号包括变电站内的低压出线、电容器、分段间隔以及主变中低压侧开关间隔的过流保护启动、过流保护动作、装置故障、通讯状态、开关位置的各路间隔分布式故障判断信号。
5.根据权利要求4所述的一种分布式智能变电站低压母线快速保护的实现方法，其特征在于，所述步骤三包括：基于步骤一和步骤二，依照母线区内和区外故障的典型特征或开关的故障类型，识别判断变电站内低压母线故障的发生情况、动作区域、故障类型。
6.根据权利要求5所述的一种分布式智能变电站低压母线快速保护的实现方法，其特征在于，所述步骤三中，判断故障类型的判别条件包括：如果主变低后备过流保护启动，低压线路、电容器、分段的过流保护均未启动，判为区内母线故障；如果主变低后备过流保护启动，低压分段的过流保护启动，低压线路、电容器均未启动，判为区外母线或母联故障；如果主变低后备过流保护启动，低压线路的过流保护启动，低压分段、电容器均未启动，判为区外低压线路故障；如果主变低后备过流保护启动，低压电容器的过流保护启动，低压分段、线路均未启动，判为区外低压电容器故障。
7.根据权利要求6所述的一种分布式智能变电站低压母线快速保护的实现方法，其特征在于，所述步骤四包括：所述故障类型包括：简单母线故障、低压开关失灵故障、低压开关死区故障、低压分段失灵故障、低压分段死区故障、间隔开关失灵。
8.根据权利要求7所述的一种分布式智能变电站低压母线快速保护的实现方法，其特征在于，所述步骤四包括：在母线保护启动的同时，向母线保护相关间隔发送GOOSE握手信号，各母线保护相关间隔在收到GOOSE握手信号后，立即转发给母线快速保护并告知其当前运行状态；基于步骤三的基础上，结合前级采集的故障条件信息，进一步判断故障类型，根据故障类型执行相应的母线故障保护逻辑，根据保护逻辑输出相应的控制信号；按照预先制定或者根据现场用户的需求来设定相应的母线故障快速切除方案，并输出相应的控制信号。
9.根据权利要求8所述的一种分布式智能变电站低压母线快速保护的实现方法，其特征在于，所述步骤五包括：通过基于常规开关量输出或基于GOOSE服务的开出，实现智能变电站内低压母线故障、开关失灵、死区故障的告警和切除，通过站控层MMS服务输出相应的提示信息，所述提示信息包括母线故障告警提示信息、保护启动信息、保护动作信息。
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