CN104638618A - 一种gis母线设备跳闸快速恢复供电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种GIS母线设备跳闸快速恢复供电方法，包括：电网故障后，对故障点位置及故障类型进行初步判断；在恢复其余元件送电之前，根据故障点的具体故障位置，将故障点所在故障间隔或者母线进行隔离；对初步判断无故障的元件进行试送；本发明有益效果：本发明GIS母线失电后的快速恢复供电试送方案，母线跳闸后智能诊断故障位置，元件试送时无需修改、恢复临时保护定值，仅需将线路/主变隔离刀闸位置正确置位，保证试送过程发生故障保护快速可靠动作切除故障。

Description

一种GIS母线设备跳闸快速恢复供电方法

技术领域

本发明涉及电网智能故障诊断技术领域，尤其涉及一种GIS母线设备跳闸快速恢复供电方法。

背景技术

GIS设备因其占地面积小、检修周期长、不受环境干扰、及安装周期短等诸多优点，获得非常广泛应用。但近年来由于设备质量、装配工艺等原因，GIS设备故障时有发生，在GIS设备尤其是母线及其相邻元件内部发生故障后，一般需采取GIS气室气体分析及间隔绝缘测试方式进行故障点确认和分析，其故障点的查找、隔离及事故后电网方式的恢复都要比敞开式设备复杂，恢复时间也较长。

敞开式母线发生故障后，通过分析保护动作、故障录波情况及运行人员现场检查，可较快地查找的故障点，并快速进行事故处理，尽快恢复电网方式。以双母线GIS设备母线故障为例，相比于敞开式设备，GIS设备事故处理一般具有以下特点：

(1)故障判断难度大。GIS设备的开关、刀闸及母线等元件均封装在套筒中，故障发生后仅能通过保护动作及气室压力判断初步故障情况，运行人员无法观察到具体设备的运行情况，造成故障点查找的困难，甚至有些GIS内部设备发生击穿时该气室压力仍可能显示正常，发生故障后无明显故障象征，造成事故处理的困难。

(2)故障影响范围大。某一元件发生故障，该元件所在气室及相连气室将无法送电。如图Z2气室动触头部分发生击穿事故，若对于敞开式设备在该位置发生故障，仅需拉开2刀闸即可隔离故障，#2母线可以恢复送电，而对于GIS设备而言因Z2气室连接#2母线气室，Z2气室发生故障后，#2母线气室将无法送电。

由于GIS设备故障存在上述特点，在短时间内运行人员难以确认具体故障点和故障性质，即使已发现一处故障点，其他元件亦不能轻易在运行母线恢复送电，应分别对跳闸元件进行试送。试送元件主要包括跳闸母线、主变压器(以下简称主变)和线路，为防止元件试送时送电至故障点，试送元件应投入快速、可靠的保护，以确保试送至故障点时快速切除故障。发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提出了一种GIS母线设备跳闸快速恢复供电的方法，该方案在故障恢复供电过程中线路或主变保护装置无需修改、恢复保护定值，仅需将母线保护相应试送间隔的刀闸位置人工置位，大幅降低运维工作量，大大缩短GIS母线跳闸事故处理时间，具有较强的实际应用价值。GIS设备母线接线方式主要有双母线、单母线及3/2接线等，由于双母线GIS设备母线故障造成的影响较大，因此，本发明选取双母线GIS设备母线故障作为分析对象。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种GIS母线设备跳闸快速恢复供电方法，包括以下步骤：

(1)电网故障后，对故障点位置及故障类型进行初步判断；

(2)在恢复其余元件送电之前，根据故障点的具体故障位置，将故障点所在故障间隔或者母线进行隔离；

(3)对初步判断无故障的元件进行试送；

对线路或主变间隔进行试送时，将母线保护中对应的所述线路或者主变的隔离刀闸强制置为合位，然后进行试送；对母线进行试送时，根据实际情况分别选择采用有外来电源的失电线路对侧开关、采用母联开关或分段开关、采用发电机对母线零起升压或者采用主变压器开关对故障母线进行试送；

试送过程中，对间隔试送进行保护投退；包括：线路或主变间隔内故障由线路纵联保护或主变差动保护快速切除故障，母线故障由母差保护快速切除；失电间隔试送电时，无需修改定值，仅将母线保护的线路或主变的隔离刀闸强制置为合位。

所述步骤(1)中对故障点位置及故障类型进行初步判断的方法具体为：

对于智能站和母线所有支路接入同一台故障录波器的常规站，直接采用差动原理进行母线故障诊断；

对母线所有支路未全部接入同一台故障录波器的常规站，首先采用方向原理进行故障诊断，然后利用差动原理进行复核。

所述采用差动原理进行母线故障诊断的方法具体为：

以I₁,I₂,…,I_n表示各支路电流矢量；I_ML表示母联电流数字量；S₁₁,S₁₂,…,S_1n表示各支路Ⅰ母刀闸位置，0表示刀闸分，1表示刀闸合；S₂₁,S₂₂,…,S_2n表示各支路Ⅱ母刀闸位置；S_ML表示母线并列运行状态，0表示分裂运行，1表示并列运行；

差流计算公式为：

①大差电流：I_cd＝I₁+I₂+…+I_n

②Ⅰ母线小差电流：I_cd1＝I₁×S₁₁+I₂×S₁₂+…+I_n×S_1n+I_ML×S_ML

Ⅱ母线小差电流：I_cd2＝I₁×S₂₁+I₂×S₂₂+…+I_n×S_2n-I_ML×S_ML

母线大差电流、I母小差电流和II母小差电流的故障动作判据分别为：

$\left\{\begin{array}{c}\left|I_{\mathrm{cd}}\right|>I_{\mathrm{cdzd}}\\ \left|I_{\mathrm{cd}}\right|>K\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\left|I_j\right|\end{array}\right.;\left\{\begin{array}{c}\left|I_{\mathrm{cd}1}\right|>I_{\mathrm{cdzd}}\\ \left|I_{\mathrm{cd}1}\right|>K\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\left|I_j\right|\end{array}\right.;\left\{\begin{array}{c}\left|I_{\mathrm{cd}2}\right|>I_{\mathrm{cdzd}}\\ \left|I_{\mathrm{cd}2}\right|>K\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\left|I_j\right|\end{array}\right.;$

其中，K为比率制动系数；I_j为第j个连接支路的电流；I_cdzd为差动电流启动定值；

首先利用母线大差电流判据判别是否为母线区内故障或区外故障，然后利用I母小差电流、II母小差电流动作判据判别故障母线。

所述采用方向原理进行故障诊断的具体方法为：

(1)非对称性故障

1)单相故障：零、负序方向元件应均为正方向；

2)两相接地故障：零、负序方向元件应均为正方向；

3)两相短路不接地故障，无零序，负序方向应为正方向；

所述零序方向元件为正方向满足：

所述负序方向元件为正方向满足：

式中，为自产零序电流，为自产零序电压，为自产负序电流，为自产负序电压；

(2)对称性故障

电网系统发生对称性故障时，系统无零序和负序分量，采用相间阻抗方向元件进行故障辨识，相间距离继电器用于判断相间阻抗方向元件的方向，若相间距离继电器的极化电压、工作电压满足下面动作判据方程，则相间阻抗方向元件为正方向；

所述判据方程为：

其中，为极化电压，为工作电压，为故障相间电压，为故障相间电流，Z_set固定取线路正序阻抗定值Z_L1的1.2～1.5倍；

如果母线所连接的所有支路的方向元件均不满足上述判据方程，即故障方向均指向母线，则为母线故障。

所述步骤(2)的具体方法为：

如果故障点在间隔开关气室或者线路侧刀闸气室，将故障间隔充分隔离后再恢复其余元件送电；如果故障点在间隔母线侧刀闸气室，则将刀闸对应的母线与所述间隔本身进行有效隔离，然后恢复其余元件送电。

所述步骤(3)中对母线进行试送时，优先选择有外来电源的失电线路对侧开关对故障母线进行试送；其次选择采用母联开关或分段开关对故障母线进行试送，试送前投入充电过流保护；如果上述条件都不具备，则采用发电机对母线零起升压方式或者采用主变压器开关对故障母线进行试送。

所述步骤(3)中，对间隔试送进行保护投退的具体方法为：

故障点在线路断路器与对侧母线侧CT之间时，

a.对于配置弱电源侧可启动纵联保护的线路，线路纵联保护或者线路对侧手合加速保护均能够动作跳开线路对侧断路器隔离故障点；

b.对于未配置弱电源侧可启动纵联保护的线路，有如下方案：

方案1：线路本侧“弱电源侧”控制字改为“1”，线路纵联保护或者线路对侧手合加速保护均能够动作跳开线路对侧断路器隔离故障点；

方案2：不修改“弱电源侧”控制字，线路本侧开关先断开，从线路对侧送电，若此时线路故障，线路纵联保护快速动作切除故障；线路无故障后合上线路本侧开关冲击1、2刀闸气室，若所述1、2刀闸气室有故障，则母差保护、线路本侧开关零序后加速动作切除故障；

方案3：不修改“弱电源侧”控制字，线路本侧开关先合上，从线路对侧送电，若送电瞬间线路存在故障，则线路对侧手合加速保护动作跳开线路对侧断路器隔离故障点。

所述步骤(3)中，对间隔试送进行保护投退的具体方法为：

故障点在变压器断路器与母线侧CT之间或变压器内部故障时，变压器差动保护快速动作跳开变压器三侧断路器隔离故障点。

所述步骤(3)中，对间隔试送进行保护投退的具体方法为：

(3)故障点在线路或主变开关与1、2刀闸动触头之间或2刀闸气室绝缘击穿时，母线保护瞬时动作跳开本侧线路或主变开关切除故障，并同时远跳线路对侧断路器，不会扩大事故范围。

所述步骤(3)中，对间隔试送进行保护投退的具体方法为：

故障点在线路或主变开关与1、2刀闸动触头之间或2刀闸气室绝缘击穿时，试送电时母线保护大差有差流，两母线小差有差流，不会导致母线保护经一定延时同时切除两条母线，造成全站失电。

本发明的有益效果是：

本发明GIS母线失电后的快速恢复供电试送方案，母线跳闸后智能诊断故障位置，元件试送时无需修改、恢复临时保护定值，仅需将线路/主变隔离刀闸位置正确置位，保证试送过程发生故障保护快速可靠动作切除故障，大幅降低运维人员工作量，有效提高恢复供电速度，保证大电网的安全优质运行。

附图说明

图1为典型GIS变电站气室分布图；

图2为GIS设备故障示意图；

图3为母线保护刀闸模拟盘示意图；

图4为本发明GIS母线跳闸快速恢复供电流程图；

图5为本发明实施例某500kV变电站主接线图；

图6为本发明实施例GIS母线故障录波图；

图7为本发明实施例#2A母线故障智能诊断报告；

其中，Z1为1刀闸气室；Z2为2刀闸气室，Z0为断路器气室。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：

一、GIS母线失电试送方案

如图1和图2所示，若发生元件母差保护CT以内范围的故障，该元件所连接的母线将动作跳闸。若为Z0气室故障，则可通过隔离母线侧刀闸的方式，对跳闸母线进行试送。如为元件连接母线刀闸气室故障，则连接母线将跳闸，如元件备用刀闸气室发生故障，将造成两条母线同时跳闸，元件正常连接的母线可考虑试送。试送母线时可选择线路、母联(或分段)、主变开关或发电机零起升压的方式进行，试送元件的选择应考虑试送时尽可能减小对运行系统的影响，以下对几种方式进行讨论。

1.1母线跳闸“智能诊断”

本故障诊断方法仅需故障录波器数据，故障诊断时，故障录波器数据等同为母线保护，因此接入故障录波器的支路、CT二次绕组类型及极性应满足以下要求，限于篇幅，以双母线接线形式的220kV变电站母线设备故障辨识方法为例阐述。

1.1.1差动原理

对于智能站和母线所有支路接入同一台故障录波器的常规站，母线所有支路的故障数据采样同步易于实现，直接采用差动原理进行母线故障诊断。

以I₁,I₂,…,I_n表示各支路电流矢量；I_ML表示母联电流数字量；S₁₁,S₁₂,…,S_1n表示各支路Ⅰ母刀闸位置，0表示刀闸分，1表示刀闸合；S₂₁,S₂₂,…,S_2n表示各支路Ⅱ母刀闸位置；S_ML表示母线并列运行状态，0表示分裂运行，1表示并列运行；

差流计算公式为：

①大差电流：I_cd＝I₁+I₂+…+I_n

②Ⅰ母线小差电流：I_cd1＝I₁×S₁₁+I₂×S₁₂+…+I_n×S_1n+I_ML×S_ML

Ⅱ母线小差电流：I_cd2＝I₁×S₂₁+I₂×S₂₂+…+I_n×S_2n-I_ML×S_ML

母线大差电流、I母小差电流和II母小差电流的故障动作判据分别为：

$\left\{\begin{array}{c}\left|I_{\mathrm{cd}}\right|>I_{\mathrm{cdzd}}\\ \left|I_{\mathrm{cd}}\right|>K\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\left|I_j\right|\end{array}\right.;\left\{\begin{array}{c}\left|I_{\mathrm{cd}1}\right|>I_{\mathrm{cdzd}}\\ \left|I_{\mathrm{cd}1}\right|>K\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\left|I_j\right|\end{array}\right.;\left\{\begin{array}{c}\left|I_{\mathrm{cd}2}\right|>I_{\mathrm{cdzd}}\\ \left|I_{\mathrm{cd}2}\right|>K\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\left|I_j\right|\end{array}\right.;$

其中，K为比率制动系数；I_j为第j个连接支路的电流；I_cdzd为差动电流启动定值；

首先利用母线大差电流判据判别是否为母线区内故障或区外故障，然后利用I母小差电流、II母小差电流动作判据判别故障母线。

1.1.2方向原理

对母线所有支路未全部接入(如主变高压侧、分段支路等)同一台故障录波器的常规站，其故障数据存储于多个故障录波器，如采用差动原理进行故障诊断，需手动进行多源数据映射、故障数据采样同步等操作，增加了运行人员的工作量，无法自动推送诊断结果，因此优先采用方向原理故障诊断，再利用差动原理进行复核、确认。

(1)非对称性故障

1)单相故障：零、负序方向元件应均为正方向；

2)两相接地故障：零、负序方向元件应均为正方向；

3)两相短路不接地故障，无零序，负序方向应为正方向。

经验数据表明，对于220kV及以上系统，零序、负序一次电流大于300A，则电网发生了非对称性故障，进而利用零负序方向元件进行故障辨识。

零序正方向元件：

负序正方向元件：

式中，为自产零序电流，为自产零序电压，为自产负序电流，为自产负序电压。

(2)对称性故障(三相短路)

电网系统发生对称性故障时，系统无零序和负序分量，采用相间阻抗方向元件进行故障辨识，相间距离继电器用于判断相间阻抗方向元件的方向，若相间距离继电器的极化电压、工作电压满足下面动作判据方程，则相间阻抗方向元件为正方向，判据方程为：

其中，为极化电压，为工作电压，为故障相间电压，为故障相间电流，Z_set固定取线路正序阻抗定值Z_L1的1.2～1.5倍。

如果母线所连接的所有支路的方向元件均不满足上述判据方程，即故障方向均指向母线，则为母线故障。

1.2试送电源选择

1.2.1线路给母线试送

由失电线路对侧开关对母线进行试送。由于电源侧远离故障点,故障电流小,对系统冲击小,且可以通过电源侧开关实现双重快速保护,这种方法操作也较简单,有利于母线的迅速恢复。

1.2.2母联(或分段)开关试送

在双母线或多母线以及带分段开关的单母分段接线的厂站中,也可由母联开关给故障母线试送电。此种操作较简单,但由于被充电母线与主系统电气距离很近,当被充电母线存在故障时,即使母联开关正确动作,对系统冲击也很大,很可能造成周围机组或线路的跳闸,使事故影响扩大。故障时如果母联开关拒动或充电保护拒动时,则要靠相邻厂站的距离Ⅱ段来切除故障,导致全站停电。因此,在无其他试送条件时再考虑用母联(或分段)开关试送。试送前应投入快速充电保护。

1.2.3发电机零起升压

带有发电机的母线故障,可采用发电机对故障母线零起升压的方式进行试送。该方法对系统无影响,是最为安全的送电措施,但因现场值班员操作步骤较多,且受零起升压机组条件的制约,往往所用时间较长不利于系统方式和重要负荷的快速恢复。

1.2.4主变开关送电

一般不允许用变压器开关对故障母线试送电，若确有必要用变压器开关向故障母线送电时,该变压器中性点必须接地,并有反应各种故障类型的速动保护。

1.3试送临时保护投退

对于失电的线路间隔和主变间隔应拉开母线侧所有刀闸，由线路对侧开关或主变开关对失电间隔进行试送，试送良好后方可在运行母线恢复送电。本发明提出一套间隔试送过程中的保护投退优化方案，为便于说明，以2母线故障为例进行阐述。

1.3.1常规模式

(1)线路设备

将该线路的1、2刀闸断开，线路对侧开关投入临时充电过流保护(充电/过流I段延时一般整定为0.1s；充电/过流II段延时一般整定为0.3s)。

临时定值修改完成后，合上线路对侧断路器对本线路及3刀闸、断路器、1刀闸、2刀闸气室进行试送。

如果故障点在断路器与对侧母线侧CT之间(见图2k1故障点)，线路纵联保护、充电/过流保护、线路对侧手合加速保护均可动作跳开线路对侧断路器隔离故障点。

如若故障点在断路器与1、2刀闸动触头之间或2刀闸气室绝缘击穿(见附图k2故障点)，则线路纵联保护不动作，仅靠线路对侧断路器充电/过流保护、线路对侧断路器手合加速保护、本侧断路器手合加速保护经一定延时跳开线路对侧断路器。

本模式主要缺点：

(1)线路对侧必须运维人员到现场修改保护定值，投停充电/过流保护，工作量较大且影响故障恢复速度。

(2)故障点在断路器与1、2刀闸动触头之间或2刀闸气室绝缘击穿时，故障切除速度慢，需经一定延时。并且若线路对侧断路器失灵，则导致对侧变电站1条母线跳闸，扩大事故范围。

(3)故障点在断路器与1、2刀闸动触头之间或2刀闸气室绝缘击穿时，试送电时母线保护大差有差流，2条母线小差无差流(因该线路1、2刀闸均为分位，该线路不计入小差)，导致母线保护(某些厂家设备)经一定延时(一般为0.2s)同时切除2条母线，造成全站失电。(2)变压器设备

将该变压器的1、2隔离刀闸断开，变压器保护临时投入复压过流保护(过流I段延时一般整定为0.3s；复压过流II段延时一般整定为0.5s左右)。

临时定值修改完成后，合上本侧断路器对断路器、1刀闸、2刀闸气室进行试送电。

如果故障点在断路器与母线侧CT之间(见图2k3故障点)，变压器差动保护可快速动作跳开变压器三侧断路器隔离故障点。

如若故障点在断路器与1、2刀闸动触头之间或2刀闸气室绝缘击穿(见图2k4故障点)，则主变差动保护不动作，仅靠复压过流后备保护经一定延时本侧/三侧断路器。

本模式主要缺点：

(1)运维人员必须修改主变后备保护定值，为保证复压过流可靠动作，还必须解除复压闭锁功能，修改过流动作值和动作时间，因主变保护定值条目非常多，定值修改、核对和恢复工作量非常大，极大影响故障恢复速度。

(2)故障点在断路器与1、2刀闸动触头之间或2刀闸气室绝缘击穿时，故障切除速度慢，需经一定延时。并且若断路器失灵，则导致运行主变跳闸，扩大事故范围。

(3)故障点在断路器与1、2刀闸动触头之间或2刀闸气室绝缘击穿时，试送电时母线保护大差有差流，2条母线小差无差流(因该线路1、2刀闸均为分位，该线路不计入小差)，严重情况下会导致母线保护经一定延时(一般为0.2s)同时切除2条母线，造成全站失电。1.3.2本发明优化模式

母线差动保护利用比率差动元件进行母线故障判断并动作跳闸。大差回路是除母联开关以外的母线上所有其余支路电流所构成的差动回路；某段母线小差回路是与该母线相连接的各支路电流构成的差动回路，其中包括了与该段母线相关联的母联开关。

因此，本发明提出一种失电间隔试送的保护投退优化方案，即试送过程中，线路/主变区内故障由线路纵联保护/主变差动保护快速切除故障，母线故障由母差保护快速切除。联接于故障母线的失电间隔倒至运行母线前进行试送电时，无需修改定值，仅将母线保护的该线路/主变的2隔离刀闸强制置为合位(运维人员拨动一下母线保护试送支路隔离刀闸模拟盘的拨码开关)，详见图3。

本模式主要优点：线路对侧无需运维人员到现场修改、核对、恢复保护定值，变压器保护无需修改、核对、恢复复压过流定值，大幅降低工作量，并大大缩短故障切除和事故处理时间。

(1)故障点在线路断路器与对侧母线侧CT之间(见图2k1故障点)。

a.配置弱电源侧可启动纵联保护的线路

线路纵联保护、线路对侧手合加速保护均可动作(距离I段、零序I段有可能动作)跳开线路对侧断路器隔离故障点。

b.未配置弱电源侧可启动纵联保护的线路(如部分厂家的纵联距离、方向)

方案1：线路本侧“弱电源侧”控制字改为“1”，线路纵联保护、线路对侧手合加速保护均可动作(距离I段、零序I段有可能动作)跳开线路对侧断路器隔离故障点。

方案2：不修改“弱电源侧”控制字，线路本侧开关先断开，从线路对侧送电，若此时线路故障，线路纵联保护快速动作切除故障；线路无故障后合上线路本侧开关冲击1、2刀闸气室，若1、2刀闸气室有故障，则母差保护、线路本侧开关零序后加速动作切除故障。

方案3：不修改“弱电源侧”控制字，线路本侧开关先合上，从线路对侧送电。若送电瞬间线路存在故障，则线路对侧手合加速保护动作(距离I段、零序I段有可能动作)跳开线路对侧断路器隔离故障点。

(2)故障点在变压器断路器与母线侧CT之间(见附图k3故障点)或变压器内部故障，变压器差动保护可快速动作跳开变压器三侧断路器隔离故障点。

(3)故障点在线路/主变开关与1、2刀闸动触头之间或2刀闸气室绝缘击穿时，母线保护瞬时动作跳开本侧线路/主变开关切除故障，并同时远跳线路对侧断路器(或给线路对侧保护发母差动作停信，线路对侧纵联保护动作跳开断路器)，不会扩大事故范围。

(4)故障点在线路/主变开关与1、2刀闸动触头之间或2刀闸气室绝缘击穿时，试送电时母线保护大差有差流，2母线小差有差流(因该线路2刀闸为合位，该线路/主变计入2母小差)，不会导致母线保护经一定延时(一般为0.2s左右)同时切除2条母线，造成全站失电。

1.4GIS母线失电快速送电方案

结合上述GIS设备事故处理特点及试送电过程保护投退的分析，下面就GIS母线跳闸事故处理方案进行归纳总结，具体流程如图4：

(1)故障点初步判断。电网故障后，利用1.1所述原理准确研判故障位置、故障类型，并通知现场运行人员检查变电站一、二次设备动作情况。首先根据保护动作和故障录波情况判断母线跳闸是本身故障或由外部故障引起，如果是由该母线上的某开关启动失灵保护,则将该开关隔离,尽快恢复失电母线送电。如伴随线路保护动作或主变差动保护动作，则结合故障录波情况是否故障点在母差保护CT与线路(或主变)保护CT之间。如两条母线同时故障考虑母联开关两侧CT间发生故障或母线连接元件备用刀闸气室故障。如果确认保护误动,应查明保护误动原因,消除隐患后,再恢复母线运行。

(2)故障点隔离。如果故障点在间隔开关气室、线路侧刀闸气室等，将故障间隔充分隔离后再恢复其余元件送电。如果故障点在间隔母线侧刀闸气室，则应将刀闸对应的母线与该间隔本身进行有效隔离，然后恢复其余元件送电。

(3)元件试送。初步判断无故障元件要进行试送，试送线路或主变间隔时应将母线保护中对应的该线路/主变的隔离刀闸(故障母线对应的刀闸)强制置为合位，然后进行试送，试送无问题时方可在运行母线恢复送电。若母线本身故障,查出故障点并将其隔离后,可对母线进行试送，试送时优先选择有外来电源的线路、其次选择母联或分段开关(投入充电过流保护)，如果上述条件不具备，也可采用母线零起升压或用主变开关试送的方式。

2.应用案例

图5为某500kV变电站220kV母线接线方式，某日该变电站220kV#2A母线发生跳闸，跳闸后故障录波图和智能诊断报告如图6、7所示。运行人员现场检查发现AC线212-2刀闸气室压力降为0，初步判断为212-2刀闸气室发生击穿。

按照上述事故处理方案进行处理：

(1)立即拉开AE线214-2刀闸、母联200A-2、-1刀闸、#2主变202-2刀闸及分段22F-B、-A刀闸。

(2)落实AE线对侧开关在分位，合上AE线214-3刀闸及214开关，将母线保护的AE线214-2刀闸强制置为合位，合上AE线对侧开关对214间隔进行试送，试送良好后拉开AE线214开关及214-3刀闸，将母差保护中AE线214-2刀闸置为分位，合上AE线214-1、3刀闸，合上AE线214开关，AB线在220kV#1A母线恢复送电。

(3)将母线保护的#2主变的202-2刀闸强制置为合位，合上202开关对202间隔进行试送，试送成功后拉开#2主变202开关及202-3刀闸，合上#2主变202-1、3刀闸，合上#2主变202开关，#2主变在220kV#1A母线恢复送电。

(4)将220kV AC线及#2A母线转检修，检查气室故障原因并处理故障。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种GIS母线设备跳闸快速恢复供电方法，其特征是，包括以下步骤：

(1)电网故障后，对故障点位置及故障类型进行初步判断；

(2)在恢复其余元件送电之前，根据故障点的具体故障位置，将故障点所在故障间隔或者母线进行隔离；

(3)对初步判断无故障的元件进行试送；

对线路或主变间隔进行试送时，将母线保护中对应的所述线路或者主变的隔离刀闸强制置为合位，然后进行试送；对母线进行试送时，根据实际情况分别选择采用有外来电源的失电线路对侧开关、采用母联开关或分段开关、采用发电机对母线零起升压或者采用主变压器开关对故障母线进行试送；

试送过程中，对间隔试送进行保护投退；包括：线路或主变间隔内故障由线路纵联保护或主变差动保护快速切除故障，母线故障由母差保护快速切除；失电间隔试送电时，无需修改定值，仅将母线保护的线路或主变的隔离刀闸强制置为合位。

2.如权利要求1所述的一种GIS母线设备跳闸快速恢复供电方法，其特征是，所述步骤(1)中对故障点位置及故障类型进行初步判断的方法具体为：

对于智能站和母线所有支路接入同一台故障录波器的常规站，直接采用差动原理进行母线故障诊断；

对母线所有支路未全部接入同一台故障录波器的常规站，首先采用方向原理进行故障诊断，然后利用差动原理进行复核。

3.如权利要求2所述的一种GIS母线设备跳闸快速恢复供电方法，其特征是，所述采用差动原理进行母线故障诊断的方法具体为：

以I₁,I₂,…,I_n表示各支路电流矢量；I_ML表示母联电流数字量；S₁₁,S₁₂,…,S_1n表示各支路Ⅰ母刀闸位置，0表示刀闸分，1表示刀闸合；S₂₁,S₂₂,…,S_2n表示各支路Ⅱ母刀闸位置；S_ML表示母线并列运行状态，0表示分裂运行，1表示并列运行；

差流计算公式为：

①大差电流：I_cd＝I₁+I₂+…+I_n

②Ⅰ母线小差电流：I_cd1＝I₁×S₁₁+I₂×S₁₂+…+I_n×S_1n+I_ML×S_ML

Ⅱ母线小差电流：I_cd2＝I₁×S₂₁+I₂×S₂₂+…+I_n×S_2n-I_ML×S_ML

母线大差电流、I母小差电流和II母小差电流的故障动作判据分别为：

$\left\{\begin{array}{c}\left|I_{\mathrm{cd}}\right|>I_{\mathrm{cdzd}}\\ \left|I_{\mathrm{cd}}\right|>K\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\left|I_j\right|\end{array}\right.;\left\{\begin{array}{c}\left|I_{\mathrm{cd}1}\right|>I_{\mathrm{cdzd}}\\ \left|I_{\mathrm{cd}1}\right|>K\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\left|I_j\right|\end{array}\right.;\left\{\begin{array}{c}\left|I_{\mathrm{cd}2}\right|>I_{\mathrm{cdzd}}\\ \left|I_{\mathrm{cd}2}\right|>K\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\left|I_j\right|\end{array}\right.;$

其中，K为比率制动系数；I_j为第j个连接支路的电流；I_cdzd为差动电流启动定值；

首先利用母线大差电流判据判别是否为母线区内故障或区外故障，然后利用I母小差电流、II母小差电流动作判据判别故障母线。

4.如权利要求2所述的一种GIS母线设备跳闸快速恢复供电方法，其特征是，所述采用方向原理进行故障诊断的具体方法为：

(1)非对称性故障

1)单相故障：零、负序方向元件应均为正方向；

2)两相接地故障：零、负序方向元件应均为正方向；

3)两相短路不接地故障，无零序，负序方向应为正方向；

所述零序方向元件为正方向满足：

所述负序方向元件为正方向满足：

式中，为自产零序电流，为自产零序电压，为自产负序电流，为自产负序电压；

(2)对称性故障

电网系统发生对称性故障时，系统无零序和负序分量，采用相间阻抗方向元件进行故障辨识，相间距离继电器用于判断相间阻抗方向元件的方向，若相间距离继电器的极化电压、工作电压满足下面动作判据方程，则相间阻抗方向元件为正方向；

所述判据方程为：

其中，为极化电压，为工作电压，为故障相间电压，为故障相间电流，Z_set固定取线路正序阻抗定值Z_L1的1.2～1.5倍；

如果母线所连接的所有支路的方向元件均不满足上述判据方程，即故障方向均指向母线，则为母线故障。

5.如权利要求1所述的一种GIS母线设备跳闸快速恢复供电方法，其特征是，所述步骤(2)的具体方法为：

如果故障点在间隔开关气室或者线路侧刀闸气室，将故障间隔充分隔离后再恢复其余元件送电；如果故障点在间隔母线侧刀闸气室，则将刀闸对应的母线与所述间隔本身进行有效隔离，然后恢复其余元件送电。

6.如权利要求1所述的一种GIS母线设备跳闸快速恢复供电方法，其特征是，所述步骤(3)中对母线进行试送时，优先选择有外来电源的失电线路对侧开关对故障母线进行试送；其次选择采用母联开关或分段开关对故障母线进行试送，试送前投入充电过流保护；如果上述条件都不具备，则采用发电机对母线零起升压方式或者采用主变压器开关对故障母线进行试送。

7.如权利要求1所述的一种GIS母线设备跳闸快速恢复供电方法，其特征是，所述步骤(3)中，对间隔试送进行保护投退的具体方法为：

故障点在线路断路器与对侧母线侧CT之间时，

a.对于配置弱电源侧可启动纵联保护的线路，线路纵联保护或者线路对侧手合加速保护均能够动作跳开线路对侧断路器隔离故障点；

b.对于未配置弱电源侧可启动纵联保护的线路，有如下方案：

方案1：线路本侧“弱电源侧”控制字改为“1”，线路纵联保护或者线路对侧手合加速保护均能够动作跳开线路对侧断路器隔离故障点；

方案2：不修改“弱电源侧”控制字，线路本侧开关先断开，从线路对侧送电，若此时线路故障，线路纵联保护快速动作切除故障；线路无故障后合上线路本侧开关冲击1、2刀闸气室，若所述1、2刀闸气室有故障，则母差保护、线路本侧开关零序后加速动作切除故障；

方案3：不修改“弱电源侧”控制字，线路本侧开关先合上，从线路对侧送电，若送电瞬间线路存在故障，则线路对侧手合加速保护动作跳开线路对侧断路器隔离故障点。

8.如权利要求1所述的一种GIS母线设备跳闸快速恢复供电方法，其特征是，所述步骤(3)中，对间隔试送进行保护投退的具体方法为：

故障点在变压器断路器与母线侧CT之间或变压器内部故障时，变压器差动保护快速动作跳开变压器三侧断路器隔离故障点。

9.如权利要求1所述的一种GIS母线设备跳闸快速恢复供电方法，其特征是，所述步骤(3)中，对间隔试送进行保护投退的具体方法为：

(3)故障点在线路或主变开关与1、2刀闸动触头之间或2刀闸气室绝缘击穿时，母线保护瞬时动作跳开本侧线路或主变开关切除故障，并同时远跳线路对侧断路器，不会扩大事故范围。

10.如权利要求1所述的一种GIS母线设备跳闸快速恢复供电方法，其特征是，所述步骤(3)中，对间隔试送进行保护投退的具体方法为：

故障点在线路或主变开关与1、2刀闸动触头之间或2刀闸气室绝缘击穿时，试送电时母线保护大差有差流，两母线小差有差流，不会导致母线保护经一定延时同时切除两条母线，造成全站失电。