CN105024361A - 一种就地馈线自动化保护方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种馈线自动化模式化保护方法及其应用。设计的模式化保护方法有：速断保护、过流保护、后加速保护、失压分闸保护、来压合闸保护、电流型重合闸保护、零序电流保护、一侧失压自投保护、闭锁电流分闸保护、瞬压闭锁自动合闸保护、合环控制保护、两侧有压闭锁保护；本发明设计的馈线终端面板上集成了主线、支线和联络三种模式化开关。本发明可实现就地故障隔离，非故障区域恢复供电，并且不依赖于配网主站和通讯，提高了故障处理速度和可靠性；供电公司运行人员根据配网线路的位置来选择开关的模式，方便运行人员使用。

Description

一种就地馈线自动化保护方法及其应用

技术领域

本发明涉及电力系统保护，特别是适用于配电网自动化系统。

背景技术

近年来，随着电力系统相关技术的快速发展，以及智能电网概念的提出，对于配网馈电线路运行的安全可靠性有了更高的要求。现有的配网系统中，通过馈线自动化终端完成对就地电网信息的检测并发送至控制子站或主站，通过主站配网自动化系统软件的计算和分析得出具体故障区域，然后由主站发送指令切除故障区域实现馈线自动化功能。但是，到目前的配网自动化技术条件下，还没有电力公司真正使用这种自动保护控制技术，部分配网自动化试点项目中，还是采取配网主站提供故障处理建议，然后由供电公司人员来人工确定故障处理方案，主要原因还是我国配电网络太复杂，配网主站软件计算不够可靠；同时，所有对故障处理的信息和控制均依赖于控制主站，依赖于通讯的速度和可靠性，可能会因为主站处理的速度和通讯的可靠性等原因造成不能及时处理故障，导致电网设备的损坏和大面积停电事故的发生。

对于不依赖主站和通讯的就地馈线自动化故障处理一般采用电压—时间型的负荷开关或电流—时间型的断路器来实现，但对于多电源的复杂配电网环境中，保护定值难以配合。一般的配网开关分为主线分段开关、支线分界开关和双电源联络开关三类，开关根据不同的电网位置需要不同保护功能的开关，目前市场上还没有通用型保护的开关来使用，都需要供电公司人员来选择和整定参数，这也给供电公司人员带来了技术上和产品使用上的困难。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种就地馈线自动化模式化保护方法，可实现就地故障隔离，非故障区域恢复供电，并且不依赖于配网主站和通讯，提高了故障处理速度和可靠性。

为此本发明采用的技术方案是：用于线路的保护，设计的模式化保护方法有：速断保护、过流保护、后加速保护、失压分闸保护、来压合闸保护、电流型重合闸保护、零序电流保护、一侧失压自投保护、闭锁电流分闸保护、瞬压闭锁自动合闸保护、合环控制保护、两侧有压闭锁保护；

所述失压分闸保护逻辑：控制器检测到电压小于失压定值(定值可整定)且检测线路CT电流小于有电流定值（定值可整定）判定为线路失压，反之有压，当线路失压，此刻控制器延时（延时时间可整定）发出分闸指令，断路器分闸；

所述来压合闸保护逻辑：控制器不在闭锁状态，控制器存有失压分闸保护动作状态并未清除，断路器在分位，此时检测到线路有压，控制器从检测到有压开始计时，延时X时限（X时限可整定）后发出合闸指令，断路器合闸，合闸成功后开始计时，延时Y时限后（Y时限可整定），控制器判定此次合闸成功，若在Y时限内失压，重复失压分闸保护逻辑，同时闭锁控制器来压合闸功能；

所述一侧失压自投保护逻辑：控制器检测线路一侧PT有压、一侧PT无压，其开关处于分闸已充电状态，延时失压自投保护时间（可整定）后开关自动合闸；

所述闭锁电流分闸保护逻辑：开关在来压合闸或电流保护重合闸后闭锁电流分闸时间（时间可整定）内控制器检测到线路电流大于定值，认为故障范围是本级开关和下一级开关之间，那么保护应该动作，而在闭锁电流分闸时间（时间可整定）后，再出现故障电流则认为故障不在本级开关内，故闭锁本级开关的保护分闸；

所述瞬压闭锁自动合闸保护逻辑：失压分闸保护动作或速断/过流保护动作后，在瞬压检测时间段（时间可整定）内控制器检测到任意一路PT有瞬压（电压大于瞬压值后短时间（时间可整定）内又消失），闭锁自动合闸；

所述合环控制保护逻辑：当开关合环控制保护压板投入后，控制器检测到两侧PT的电压差值小于整定值，相位差值小于整定值，允许开关合闸动作，反之，闭锁开关合闸功能；

所述两侧有压闭锁保护逻辑：开关在合环控制保护压板退出后，控制器检测线路PT两侧均有电压，闭锁开关手动和自动合闸动作；

所述开关应用上述多种模式化保护方法的一种或多种。

一种就地馈线自动化保护方法的应用，应用在馈线终端面板上集成了主线、支线和联络三种模式化开关；

其中主线模式化开关代表该开关属于主线分段开关；支线模式化开关代表该开关属于支线分界开关；联络模式化开关代表该开关属于双电源联络开关；

所述各模式化开关分别具有上述多种模式化保护方法的一种或多种。

所述主线分段模式开关设计的保护方式有：速断保护、失压分闸保护、来压合闸保护、电流型重合闸保护、零序电流保护、闭锁电流分闸保护、瞬压闭锁自动合闸保护、两侧有压闭锁保护。

所述支线分界模式开关设计的保护方式有：速断保护、过流保护、后加速保护、电流型重合闸保护、零序电流保护、闭锁电流分闸保护。

所述联络模式开关设计的保护方式有：速断保护、失压分闸保护、零序电流保护、一侧失压自投保护、瞬压闭锁自动合闸保护、合环控制保护、两侧有压闭锁保护。

本发明设计的馈线终端面板上集成了主线、支线和联络三种模式化开关。供电公司运行人员根据配网线路的位置来选择开关的模式，运行人员只需拨动开关即可完成开关保护定值的设定，同时馈线终端菜单中只显示该模式保护下的保护定值和参数，方便运行人员使用。

该模式化保护方法集成了传统的电流时间型保护、电压时间型保护并增加了多种保护闭锁和自动化处理方案。

本发明方法供电可靠性高，故障处理速度快，适合于我国所有地区配网自动化线路改造，社会应用价值极高。

附图说明

图1为应用本发明方法的多电源配网馈线线路示例图；

图2为A点永久性故障线路示意图；

图3为A点永久性故障处理后线路示意图；

图4为B点永久性故障线路示意图；

图5为B点永久性故障处理后线路示意图。

图6为失压分闸保护逻辑图。

图7为来压合闸保护逻辑图。

图8为一侧失压自投保护逻辑图。

图9为闭锁电流分闸保护逻辑图。

图10为瞬压闭锁自动合闸保护逻辑图。

图11为合环控制保护逻辑图。

图12为两侧有压闭锁保护逻辑图。

图中，处于闭合状态的开关，用实心表示；处于断开状态的开关，用空心表示。

具体实施方式

下面结合具体应用例子说明本方法：

本发明设计的馈线终端面板上集成了主线、支线和联络三种模式化开关。供电公司运行人员根据配网线路的位置来选择开关的模式，运行人员只需拨动开关即可完成开关保护定值的设定，同时馈线终端菜单中只显示该模式保护下的保护定值和参数，方便运行人员使用。

本发明设计的具体保护功能有：速断保护、过流保护、后加速保护、失压分闸保护、来压合闸保护、电流型重合闸保护、零序电流保护、一侧失压自投保护、闭锁电流分闸保护、瞬压闭锁自动合闸保护、合环控制保护、两侧有压闭锁保护。

所述速断保护、过流保护、后加速保护、电流型重合闸保护、零序过流保护按照电力系统常规继电保护原理设计，这里不做陈述。

所述失压分闸保护逻辑：控制器检测到电压小于失压定值(定值可整定)且检测线路CT电流小于有电流定值（定值可整定）判定为线路失压，反之有压。当线路失压，此刻控制器延时（延时时间可整定）发出分闸指令，断路器分闸。

所述来压合闸保护逻辑：控制器不在闭锁状态，控制器存有失压分闸保护动作状态并未清除，断路器在分位，此时检测到线路有压，控制器从检测到有压开始计时，延时X时限（X时限可整定）后发出合闸指令，断路器合闸，合闸成功后开始计时，延时Y时限后（Y时限可整定），控制器判定此次合闸成功，若在Y时限内失压，重复失压分闸保护逻辑，同时闭锁控制器来压合闸功能。

所述一侧失压自投保护逻辑：控制器检测线路一侧PT有压、一侧PT无压，其开关处于分闸已充电状态，延时失压自投保护时间（可整定）后开关自动合闸。

所述闭锁电流分闸保护逻辑：开关在来压合闸或电流保护重合闸后闭锁电流分闸时间（时间可整定）内控制器检测到线路电流大于定值，认为故障范围是本级开关和下一级开关之间，那么保护应该动作，而在闭锁电流分闸时间（时间可整定）后，再出现故障电流则认为故障不在本级开关内，故闭锁本级开关的保护分闸。

所述瞬压闭锁自动合闸保护逻辑：失压分闸保护动作或速断/过流保护动作后，在瞬压检测时间段（时间可整定）内控制器检测到任意一路PT有瞬压（电压大于瞬压值后短时间（时间可整定）内又消失）,闭锁自动合闸。

所述合环控制保护逻辑：当开关合环控制保护压板投入后，控制器检测到两侧PT的电压差值小于整定值，相位差值小于整定值，允许开关合闸动作，反之，闭锁开关合闸功能。

所述两侧有压闭锁保护逻辑：开关在合环控制保护压板退出后，控制器检测线路PT两侧均有电压，闭锁开关手动和自动合闸动作。

本发明方法所述主线分段模式开关设计的保护方式有：速断保护、失压分闸保护、来压合闸保护、电流型重合闸保护、零序电流保护、闭锁电流分闸保护、瞬压闭锁自动合闸保护、两侧有压闭锁保护。

本发明方法所述支线分界模式开关设计的保护方式有：速断保护、过流保护、后加速保护、电流型重合闸保护、零序电流保护、闭锁电流分闸保护。

本发明方法所述联络模式开关设计的保护方式有：速断保护、失压分闸保护、零序电流保护、一侧失压自投保护、瞬压闭锁自动合闸保护、合环控制保护、两侧有压闭锁保护。

通过本发明保护方法的智能开关与变电站出线保护开关配合，可以实现配网馈线线路的故障定位、故障隔离以及非故障区域的恢复功能。

以图1所示线路为例，其中C1和C2分别为变电站A1和变电站B2所在变电站出线开关，具备三段式电流保护以及重合闸保护；W1~W6为本发明方法设计的主线分段模式开关；S1~S4为本发明方法设计的支线分界模式开关；L1为本发明方法设计的联络模式开关；配电网正常运行时L1为分闸状态，其它所有开关为合闸运行状态。

变电站出线开关和模式化开关的部分保护定值如下表1、表2所示。

表1 C1/C2变电站出线开关保护定值

序号	01	02	03	04	06
						保护配置	速断	限时速断	过流	过负荷	过流重合
动作值	20A	10A	8A	4A	－
						时间值	0S	0.4S	0.6S	5S	0.3S
投退状态	■	□	■	□	■

表2 W1~W6主线模式化开关的部分保护定值

 表3 S1~S6支线模式化开关的部分保护定值

表4 L1联络模式化开关的部分保护定值

序号

01

02

03

04

05

06

07

保护配置

速断

失压分闸

失压自投

瞬压闭锁

合环控制

零序过流

两侧有压闭锁合闸

动作值

15A

0.1A

20V

压差10V

0.2A

－

时间值

0S

5S

60S

1S

－

30S

－

投退状态

■

■

■

■

■

■

■

案例一 A点发生永久过流故障

如图2，当A点发生永久过流故障时，C1、S1检测到过流故障启动过电流保护（过流保护），由于过流保护动作时间采用阶梯整定，S1的动作延时时间要小于C1的动作延时时间，所以0.2s（S1的过流动作延时，可整定）后，S1先于C1电流保护跳闸，故障被隔离，C1、W1不动作，8s（重合闸时间）后，支线开关S1进行重合闸（电流型重合闸保护），此时永久过流故障依然存在，S1重合后加速跳保护分闸（后加速保护）并闭锁合闸，A点永久过流故障被隔离，非故障线路正常供电，如图3所示。

案例二 B点发生永久性短路故障

如图4，当B点发生永久性短路故障时，变电站出线开关C1检测到短路故障保护跳闸，主线开关W1、W2也检测到短路故障保护跳闸(速断保护)，之后主线开关W3失压延时跳闸（失压分闸保护）；0.3s后，出线开关C1进行重合闸，8s后，W1进行来压重合闸（来压合闸保护），并且在合闸后2s内未检测到故障电流，启动闭锁分闸保护功能（闭锁电流分闸保护）；8s后，W2进行来压重合闸，由于故障电流依然存在，C1再次保护跳闸，W2也再次分闸并闭锁合闸(速断保护)，在W2重合闸到再次分闸的过程中，W3处于分闸状态并检测到短时的瞬间电压，W3启动瞬压闭锁自动合闸保护功能（瞬压闭锁自动合闸保护），B点永久故障被隔离；0.3s后，出线开关C1再次重合闸，部分线路恢复正常供电；43.4s后，联络开关L3的一侧失压时间达到失压自投保护延时时间，L1启动失压自投保护功能（一侧失压自投保护），进行自动合闸动作，恢复L1到W3之间线路的供电，至此永久故障线路被隔离，全部非故障线路恢复供电，如图5所示。

Claims (6)

1.一种就地馈线自动化保护方法，其特征在于，用于线路的保护，设计的模式化保护方法有：速断保护、过流保护、后加速保护、失压分闸保护、来压合闸保护、电流型重合闸保护、零序电流保护、一侧失压自投保护、闭锁电流分闸保护、瞬压闭锁自动合闸保护、合环控制保护、两侧有压闭锁保护；

所述失压分闸保护逻辑：控制器检测到电压小于失压定值且检测线路CT电流小于有电流定值判定为线路失压，反之有压，当线路失压，此刻控制器延时发出分闸指令，断路器分闸；

所述来压合闸保护逻辑：控制器不在闭锁状态，控制器存有失压分闸保护动作状态并未清除，断路器在分位，此时检测到线路有压，控制器从检测到有压开始计时，延时X时限后发出合闸指令，断路器合闸，合闸成功后开始计时，延时Y时限后，控制器判定此次合闸成功，若在Y时限内失压，重复失压分闸保护逻辑，同时闭锁控制器来压合闸功能；

所述一侧失压自投保护逻辑：控制器检测线路一侧PT有压、一侧PT无压，其开关处于分闸已充电状态，延时失压自投保护时间后开关自动合闸；

所述闭锁电流分闸保护逻辑：开关在来压合闸或电流保护重合闸后闭锁电流分闸时间内控制器检测到线路电流大于定值，认为故障范围是本级开关和下一级开关之间，那么保护应该动作，而在闭锁电流分闸时间后，再出现故障电流则认为故障不在本级开关内，故闭锁本级开关的保护分闸；

所述瞬压闭锁自动合闸保护逻辑：失压分闸保护动作或速断/过流保护动作后，在瞬压检测时间段内控制器检测到任意一路PT有瞬压，闭锁自动合闸；

所述合环控制保护逻辑：当开关合环控制保护压板投入后，控制器检测到两侧PT的电压差值小于整定值，相位差值小于整定值，允许开关合闸动作，反之，闭锁开关合闸功能；

所述两侧有压闭锁保护逻辑：开关在合环控制保护压板退出后，控制器检测线路PT两侧均有电压，闭锁开关手动和自动合闸动作；

所述线路上的开关应用上述多种模式化保护方法的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的一种就地馈线自动化保护方法，其特征在于，所述各定值、时限、时间均可整定。

3.一种就地馈线自动化保护方法的应用，其特征在于，应用在馈线终端面板上集成了主线、支线和联络三种模式化开关；

其中主线模式化开关代表该开关属于主线分段开关；支线模式化开关代表该开关属于支线分界开关；联络模式化开关代表该开关属于双电源联络开关；

所述各模式化开关分别具有上述多种模式化保护方法的一种或多种。

4.根据权利要求3所述的一种就地馈线自动化保护方法的应用，其特征在于，所述主线分段模式开关设计的保护方式有：速断保护、失压分闸保护、来压合闸保护、电流型重合闸保护、零序电流保护、闭锁电流分闸保护、瞬压闭锁自动合闸保护、两侧有压闭锁保护。

5.根据权利要求3所述的一种就地馈线自动化保护方法的应用，其特征在于，所述支线分界模式开关设计的保护方式有：速断保护、过流保护、后加速保护、电流型重合闸保护、零序电流保护、闭锁电流分闸保护。

6.根据权利要求3所述的一种就地馈线自动化保护方法的应用，其特征在于，所述联络模式开关设计的保护方式有：速断保护、失压分闸保护、零序电流保护、一侧失压自投保护、瞬压闭锁自动合闸保护、合环控制保护、两侧有压闭锁保护。