CN104319743B - 基于站域信息的主变高压侧快速后备保护的方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于站域信息的主变高压侧快速后备保护的方法和装置，方法步骤是：判断动作元件和闭锁元件，在动作元件启动和闭锁元件不启动的情况下，经延时元件后高压侧后备保护动作，动作元件包括复压元件和/或在主变高压侧过流元件；闭锁元件包括低压侧或中低压侧的闭锁信号。装置包括动作元件和闭锁元件。

Description

基于站域信息的主变高压侧快速后备保护的方法与装置

技术领域

本发明涉及基于站域信息的主变高压侧快速后备保护的方法和装置，属于电力工程的继电保护领域。

背景技术

目前，在电力系统中，近后备保护与远后备保护分级设置，各级后备保护需通过动作定值和延时来实现选择性配合。随着电力系统网络结构的扩大和网络复杂性的增强，对多级后备保护，其定值和延时的配合就相当繁杂，上级后备保护的延时可能过长，不利于快速切除故障。母线及线路后备保护本身需要至少一级延时，变电站主变低压侧保护作为相邻母线及线路的远后备需在母线及线路后备保护基础上增加一级延时。主变高压侧后备保护作为主变低压侧的远后备，需在低压侧后备延时基础上再增加一级延时，故延时至少要3级延时，往往在发生故障时，保护动作很慢。

发明内容

本发明的目的是提供基于站域信息的主变高压侧快速后备保护方法和装置，用以实现主变高压侧内部故障定位，解决主变高压侧后备保护切除故障时间长的问题。

为实现上述目的，本发明的方案包括：一种基于站域信息的主变高压侧快速后备保护的方法，其特征在于，判断动作元件和闭锁元件的状态，在动作元件启动和闭锁元件不启动的情况下，经延时元件后高压侧后备保护动作，

所述动作元件包括复压元件和/或在主变高压侧过流元件；所述闭锁元件包括低压侧或中低压侧的闭锁信号。

任一侧的复合电压元件动作，则所述复压元件动作。

复合电压包括负序电压和低电压，所述负序电压与所述低电压判断依据如下：

U₂>U_2.op U_2.op为负序电压整定值；

U<U_op U_op为低电压整定值，U为三个线电压中最小的一个。

过流元件接于主变高压侧电流互感器二次三相回路中，当任一相电流满足下列条件时，过流元件动作，

I>I_op I_op为动作电流整定值。

低压侧闭锁信号包括低压侧母线上各间隔过流启动信号和低压侧母线保护启动信号；所述中低压侧闭锁信号包括中低压侧母线上各间隔过流启动信号和中低压侧母线保护启动信号。

一种基于站域信息的主变高压侧快速后备保护的装置，包括动作元件和闭锁元件，在动作元件启动和闭锁元件不启动的情况下，经延时元件后高压侧后备保护动作，

动作元件包括复压元件和/或在主变高压侧过流元件；闭锁元件包括低压侧或中低压侧的闭锁信号。

任一侧的复合电压元件动作，则所述复压元件动作。

复合电压包括负序电压和低电压，所述负序电压与所述低电压判断依据如下：

U₂>U_2.op U_2.op为负序电压整定值；

U<U_op U_op为低电压整定值，U为三个线电压中最小的一个。

过流元件接于主变高压侧电流互感器二次三相回路中，当任一相电流满足下列条件时，过流元件动作，

I>I_op I_op为动作电流整定值。

低压侧闭锁信号包括低压侧母线上各间隔过流启动信号和低压侧母线保护启动信号；所述中低压侧闭锁信号包括中低压侧母线上各间隔过流启动信号和中低压侧母线保护启动信号。

由于现有技术是对保护进行分级判断，最终实现高压侧后备保护，而本发明直接利用低压侧或中低压侧信息，与动作元件直接综合判断，以确定高压后备保护是否启动，大大缩短了高压侧后备保护切除故障时间。所以说，本发明利用站域保护装置可获取站内各部分信息的特点，利用低压侧或中低压侧各间隔就地故障信息，综合低压侧或中低压侧母线保护的信息与主变各侧信息，集中决策，实现主变高压侧快速后备保护。实现主变内部故障定位，缩短主变高压侧后备保护切除故障时间。本发明不设方向元件，保护迅速安全，用于智能变电站站域保护控制装置中，与就地保护相配合形成一整套多层次保护。

附图说明

图1是三圈变压器基于站域信息的主变高压侧快速后备保护原理图。

图2三圈变压器基于站域信息的主变高压侧快速后备保护简易示图。

图3是复合电压元件启动判断逻辑图。

图4是高压侧二次回路电流互感器连接图。

图5是过流启动判断逻辑图。

图中：

a1为变压器高压侧的信息采集点，a2为变压器中压侧的信息采集点，a3为变压器低压侧的信息采集点；a、b、c分别是变压器高压侧电流互感器二次三相回路中的每一相的信息采集点。

QF1、QF2、QF3分别是变压器各侧的断路器，QF4、QF5为中低压侧两母线之间的连接断路器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

本发明的基本方案是一种基于站域信息的主变高压侧快速后备保护的方法，判断动作元件和闭锁元件，在动作元件启动和闭锁元件不启动的情况下，经延时元件后高压侧后备保护动作。

动作元件包括复压元件和/或在主变高压侧过流元件。

闭锁元件包括低压侧或中低压侧的闭锁信号。

如图1所示，本发明提供的装置包括动作元件和闭锁元件。

以110kV变电站一台三圈变压器为例：

如图2所示，在变压器的高中低三侧各有一个断路器，QF1、QF2、QF3，中低压侧两母线之间的连接断路器为QF4、QF5；在变压器的高中低三侧各设置一个电压信息采集点，分别为a1、a2、a3。

动作元件：复压元件和/或在主变高压侧过流元件为动作元件。

在电力系统发生故障时，各采集信号点将采集到的电压信号传送到逻辑判断单元。这些电压电流信号在逻辑判断单元内作出判断，判断具体如下：

为了提高动作元件的灵敏度，变压器各侧采取了复合电压，复合电压由负序电压和低电压两部分组成。负序电压反映系统的不对称故障，低电压反映系统对称故障。负序电压与低电压判断依据如下：

U₂>U_2.op U_2.op为负序电压整定值；

U<U_op U_op为低电压整定值，U为三个线电压中最小的一个。

一侧的复合电压中，负序电压和低电压两个条件中任一条件满足以上判断条件时，本侧的复合电压动作。同时为了避免因变压器阻抗较大或高压侧电源很强时在主变低压侧故障时高压侧电压可能变化不大的情况，取各侧复合电压或门启动，任一侧复合电压动作均可启动复压元件。

如图3所示，信号采集点a1、a2、a3将采集信号传输到逻辑判断单元1中，进行以下运算，以a1处的电压采集信号为例：

将负序电压、低电压与整定值比较，如果负序电压和低电压两个条件中任一条件满足以上判断依据，以数字信号“1”输出，相应的两个条件都不满足依据时，输出数字信号“0”。

a1、a2、a3经过上述相同的运算后，将各自的输出信号输送给逻辑判断单元2进行逻辑或运算，只要有一处是数字信号“1”，逻辑或运算就会输出数字信号“1”，即复压元件启动。

在主变高压侧电流互感器二次三相回路中采集电流值，如图4所示，a、b、c分别为各相电流的采集点，将各相的电流采集值都通过以下判断依据进行判断：

I>I_op I_op为动作电流整定值。

如图5所示，各相电流信号输送给逻辑判断单元3，单元3中进行上述依据的判断，满足以上依据的输出数字信号“1”，不满足输出数字信号“0”，将三相输出的数字信号通过逻辑判断单元4进行逻辑或运算，当任一相电流满足上述依据时，逻辑判断单元4输出数字信号“1”，即过流元件启动。

如图1所示，在系统中的保护投入的前提下，复压启动与过流启动经过逻辑与运算，若经逻辑与运算后输出数字信号“1”，则动作元件启动。

闭锁元件：低压侧或中低压侧的闭锁信号为闭锁元件。

在此实施例中，中低压侧闭锁信号包括中低压侧母线上各间隔过流启动信号和中低压侧母线保护启动信号。

如图2所示，装置接入两段中低压侧母线上所有间隔的闭锁信号，假设每段母线包含12个间隔元件闭锁信号。装置通过分段位置自动判别运行方式，当分段位置QF4、QF5处于分位时，仅本段母线上各间隔闭锁信号参与逻辑(间隔1～12)；当分段位置QF4、QF5处于合位时，两段母线上各间隔闭锁信号均参与逻辑(间隔1～24)，在此实施例中，假设分段位置处于合位。

如图1所示，闭锁元件中的中低压侧母线保护闭锁信号经过非门运算、中低压侧间隔1～24闭锁信号也经过非门运算后，两者与动作元件进行逻辑与运算。

当中低压侧母线保护发出闭锁信号、中低压侧间隔1～24发出闭锁信号时，其闭锁元件就会可靠动作，由于继电保护的选择性原则，主变高压侧保护元件就不会动作。所以如果想要高压侧保护动作的话，中低压侧的闭锁元件就不能动作，即中低压侧的闭锁元件要经过非门和动作元件进行逻辑与运算。

变压器中低压侧母线上各间隔发生故障时其闭锁元件可靠并瞬时动作，其间隔故障消失时或本间隔保护动作500ms后其闭锁元件立即返回。

若变压器中低压侧母线上某间隔闭锁开入保持10s不返回，装置发告警信号，报“闭锁开入异常”，并闭锁基于站域信息的主变高压侧快速后备保护。

当中低压侧某处发生故障时，首先中低压侧各保护元件就会判断故障点在不在其保护范围内，如果在其保护范围内，闭锁元件动作，主变高压侧作为其后备保护就不会动作；如果故障点在其保护范围外，主变高压侧保护作为其后备保护就会动作：中低压侧母线保护与中低压侧母线上各间隔主保护配合，动作时限为Δt，主变高压侧后备与中低压侧母线保护的动作时限为Δt，即中低压侧发生故障时，主变高压侧只经过2Δt的动作时限就可快速动作，所以主变高压侧快速后备比传统主变高压侧后备保护至少快一个Δt，缩短了主变高压侧后备保护切除故障的时间。

基于站域信息的主变高压侧快速后备保护与其它保护的配合关系：采用就地保护装置与站域保护装置配合，就地级保护分主保护和传统后备保护，因就地级保护的输入输出回路最短最有优势，故就地主保护为本间隔最优先的保护。站域保护利用站内多个对象的电气量、开关量和就地级保护设备状态等信息，集中决策，实现保护的冗余和优化，完成并提升变电站层面的安全自动控制功能，不经就地级保护，直接下达控制指令；同时具备支撑广域级保护控制技术的子站功能。基于站域信息的主变高压侧快速后备保护为站域快速后备保护的一种，与其它保护的优先级为：

1)就地级主保护；

2)就地级近后备+站域保护中的母线保护；

3)站域快速后备保护+站域保护中的后备优化；

4)站域保护中的断路器失灵保护；

5)就地级远后备保护。

本发明既适用于三圈变压器高压侧快速后备保护，也适用于两圈变压器快速后备保护，在两圈变压器中，只是闭锁元件要去掉中压侧母线上各间隔过电流启动和中压侧母线保护启动，且复合电压要同时去掉中压侧复压元件。对于常见的有两台或三台变压器的情况，只要配备两套或三套同样的保护系统既可以实现。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于站域信息的主变高压侧快速后备保护的方法，其特征在于，判断动作元件和闭锁元件，在动作元件启动和闭锁元件不启动的情况下，经延时元件后高压侧后备保护动作，

所述动作元件包括复压元件和/或在主变高压侧过流元件；

所述闭锁元件包括低压侧或中低压侧的闭锁信号；

所述低压侧闭锁信号包括低压侧母线上各间隔过流启动信号和低压侧母线保护启动信号；所述中低压侧闭锁信号包括中低压侧母线上各间隔过流启动信号和中低压侧母线保护启动信号。

2.根据权利要求1所述的基于站域信息的主变高压侧快速后备保护的方法，其特征在于，任一侧的复合电压元件动作，则所述复压元件动作。

3.根据权利要求2所述的基于站域信息的主变高压侧快速后备保护的方法，其特征在于，所述复合电压包括负序电压和低电压，所述负序电压与所述低电压判断依据如下：

U₂>U_2.op U_2.op为负序电压整定值；

U<U_op U_op为低电压整定值，U为三个线电压中最小的一个。

4.根据权利要求1所述的基于站域信息的主变高压侧快速后备保护的方法，其特征在于，所述过流元件接于主变高压侧电流互感器二次三相回路中，当任一相电流满足下列条件时，过流元件动作，

I>I_op I_op为动作电流整定值。

5.一种基于站域信息的主变高压侧快速后备保护的装置，其特征在于，判断动作元件和闭锁元件的模块，在动作元件启动和闭锁元件不启动的情况下，经延时元件后高压侧后备保护动作，

所述动作元件包括复压元件和/或在主变高压侧过流元件；

所述闭锁元件包括低压侧或中低压侧的闭锁信号；

所述低压侧闭锁信号包括低压侧母线上各间隔过流启动信号和低压侧母线保护启动信号；所述中低压侧闭锁信号包括中低压侧母线上各间隔过流启动信号和中低压侧母线保护启动信号。

6.根据权利要求5所述的基于站域信息的主变高压侧快速后备保护的装置，其特征在于，任一侧的复合电压元件动作，则所述复压元件动作。

7.根据权利要求6所述的基于站域信息的主变高压侧快速后备保护的装置，其特征在于，所述复合电压包括负序电压和低电压，所述负序电压与所述低电压判断依据如下：

U₂>U_2.op U_2.op为负序电压整定值；

U<U_op U_op为低电压整定值，U为三个线电压中最小的一个。

8.根据权利要求5所述的基于站域信息的主变高压侧快速后备保护的装置，其特征在于，所述过流元件接于主变高压侧电流互感器二次三相回路中，当任一相电流满足下列条件时，过流元件动作，

I>I_op I_op为动作电流整定值。