CN105375437A - 带突变量启动的主变低后备保护装置 - Google Patents

带突变量启动的主变低后备保护装置 Download PDF

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Abstract

本发明带突变量启动的主变低后备保护装置涉及电力系统继电保护和整定计算领域。该装置具有机箱，强弱电分开；在机箱上设有输入按键和输入界面；输入界面安装在显示器中；在机箱内设有插件和CPU主板，插件从机箱后侧插到CUP主板上；CPU主板上装有CPU；CPU与显示器及输入按键相联，通过输入按键和显示器中的输入模块将输入信息传送给CPU；所述插件包括两个BO出口插件、PWR电源插件和AI交流输入插件；两个BO出口插件提供7组保护跳闸输出接点和3组遥控输出接点以及8种信号输出接点；插件上还具有18路遥信开入以及装置对时和通讯功能；AI交流输入插件接入外部电流和电压输入，并经隔离互感器变换后送到CPU。

Description

带突变量启动的主变低后备保护装置
技术领域
本发明带突变量启动的主变低后备保护装置涉及电力系统继电保护和整定计算领域。
背景技术
现有的主变低后备保护中复合电压闭锁过流保护的整定原则是：
⑴10kV母线故障时有足够灵敏度。
⑵躲过主变10kV侧额定电流，可靠系数1.2。
⑶与220kV侧复合电压闭锁（方向）过流保护配合。
⑷与10kV出线过流保护配合。
但若要满足第2条原则，需过流定值要大于1.2倍的主变额定电流（假设为3500A）。而若要满足第4条原则，需过流定值要小于一个电流值（假设为2000A），那么既要大于3500又要小于2000，发生矛盾，定值无法取值。也就是当作为10kV出线远后备保护保证灵敏度（即第4条与10kV出线过流保护配合）与供电可靠性（第2条）有冲突时，我们自行规定按照供电可靠性考虑（即按第2条躲过主变10kV侧额定电流,也就是取值3500A,但此时不满足第4条原则）。整定计算中当灵敏性与可靠性有冲突时，我们选择可靠性而牺牲灵敏性。
随着经济发展，主变容量的逐步增大，近10年年供电量平均增速16.2%，电网规模不断扩大，大容量主变大量投入运行。而现有电网目前相对薄弱，10kV线路平均长度约18公里，线路末端故障时，如出现开关拒动，因故障电流相对较小（假设为2000A），配置的主变低后备复压闭锁过流保护（假设为3500A，因为故障电流2000<3500,没有达到动作值）无法动作，故障一直持续并扩大，引发更为严重的设备事故。为解决这一技术难题，需要深入研究大容量主变的供电能力与线路远后备保护灵敏度之间的矛盾。
发明内容
本发明的目的是针对上述不足之处提供一种带突变量启动的主变低后备保护装置，能够实现当中压线路开关失灵，主变低后备保护中配置的过流定值没有灵敏度时，能够可靠动作；有效防止变电站全停事故，提高电力系统运行可靠性。
本发明是采取以下技术方案实现的：
带突变量启动的主变低后备保护装置具有机箱，所述机箱为全封闭机箱，强弱电分开；在机箱上设有输入按键和输入界面；输入界面安装在显示器中；在机箱内设有插件和CPU主板，插件从机箱后侧插到CUP主板上；CPU主板上装有CPU；CPU与显示器及输入按键相联，通过输入按键和显示器中的输入模块将输入信息传送给CPU；
所述插件包括两个BO出口插件、PWR电源插件和AI交流输入插件；两个BO出口插件提供7组保护跳闸输出接点和3组遥控输出接点以及8种信号输出接点；PWR电源插件为整个装置提供电源，插件上还具有18路遥信开入以及装置对时和通讯功能；AI交流输入插件接入外部电流和电压输入，并经隔离互感器变换后送到CPU；CPU对电流电压以及开入量等按照设定的逻辑程序进行运算，保护动作后启动出口插件驱动开关分闸。
所述机箱采用市售的4U标准机箱。
带突变量启动的主变低后备保护装置的动作逻辑为：电流突变量启动进入故障处理程序，同时满足复合电压开放、有出线保护动作开入、故障电流大于过流保护动作定值，保护动作出口跳主变开关。
带突变量启动的主变低后备保护装置启动回路的条件是当控制字投入，系统故障，电流变化大于突变量启动定值时，后备保护启动进入故障处理程序。
带突变量启动的主变低后备保护装置当任一出线保护动作时，输出保护动作开入信号；如果出线开关不拒动，通过时间配合，主变保护动作时间大于线路保护动作时间，线路保护动作切除故障，带突变量启动的主变低后备保护装置启动后返回；如果开关拒动，故障依然存在，满足复压闭锁条件，同时满足电流定值，带突变量启动的主变低后备保护装置保护动作。
现有主变低后备保护装置的原理为过流启动、复压闭锁控制，过流保护动作存在问题。假如，主变容量为18MVA，主变低压侧双分支，任一分支过流保护定值整定为3500A,当10kV出线末端故障时，短路电流为2100A，若出线开关拒动，主变保护也无法动作切除故障。
本发明通过增加突变量启动元件和出线保护开入回路后可以将主变过流保护定值整定降为2000A，这样，出线开关拒动，主变保护即可动作切除故障。
电流突变量启动定值的计算公式为：，
其中，DIZD为突变量起动定值，是固定门坎；△IT是浮动门坎，随着变化量输出增大而逐步自动增高，取1.25倍可保证门坎电压始终略高于不平衡输出；是取三相间电流工频变化量中最大一相间电流的半波积分值。
本发明优点：
本发明改变装置的逻辑原理和接线的配合，在CPU保护原理中增加了一段独立的带突变量启动的复压闭锁过流保护，利用突变量启动元件降低大容量主变低后备电流定值，提高保护灵敏度；外部接线上也增加了出线保护动作开入量，采用出线保护动作开入量可靠闭锁；通过合理的选取突变量启动元件定值，彻底解决困扰多年的整定计算中可靠性与灵敏性这一技术难题。
本发明研发出的带突变量启动的主变低后备保护通过增加一段独立的带突变量启动功能的复压闭锁过流，降低过流定值对出线有灵敏度，又能保护装置可靠动作不误动。在出线开关失灵时，主变低后备保护能正确动作以快速度隔离故障，不让故障进一步扩大，使停电限制在最小范围内，保证整个电网安全稳定运行。
附图说明
以下将结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明突变量启动的复压过流保护逻辑示意图；
图2是本发明突变量启动的复压闭锁过流保护逻辑框图；
图3是具体实施例图。
图1中，U2表示负序电压，U2zd表示负序电压整定定值，UΨΨ表示相间电压，UΨΨzd表示相间电压整定定值，Ia、Ib、Ic分别表示A、B、C三相电流；I1zd表示1段电流整定定值，ΔIppmax表示相电流变化量最大值；Ippmax表示相电流最大值，HM表示或门，YM表示与门。
具体实施方式
参照附图1~3，本发明带突变量启动的主变低后备保护装置具有机箱，所述机箱为全封闭机箱，强弱电分开；在机箱上设有输入按键和输入界面；输入界面安装在显示器中；在机箱内设有插件和CPU主板，插件从机箱后侧插到CUP主板上；CPU主板上装有CPU；CPU与显示器及输入按键相联，通过输入按键和显示器中的输入模块将输入信息传送给CPU；
所述插件包括两个BO出口插件、PWR电源插件和AI交流输入插件；两个BO出口插件提供7组保护跳闸输出接点和3组遥控输出接点以及8种信号输出接点；PWR电源插件为整个装置提供电源，插件上还具有18路遥信开入以及装置对时和通讯功能；AI交流输入插件接入外部电流和电压输入，并经隔离互感器变换后送到CPU；CPU对接收到的电流电压以及开入量等按照设定的逻辑程序进行运算，保护动作后启动出口插件驱动开关分闸。
所述机箱采用市售的4U标准机箱。
带突变量启动的主变低后备保护装置的动作逻辑为：电流突变量启动进入故障处理程序，同时满足复合电压开放、有出线保护动作开入、故障电流大于过流保护动作定值，保护动作出口跳主变开关。
所述装置启动回路的条件是当控制字投入，系统故障，电流变化大于突变量启动定值时，后备保护启动进入故障处理程序。
所述装置当任一出线保护动作时，输出保护动作开入信号。如果出线开关不拒动，通过时间配合，主变保护动作时间大于线路保护动作时间，线路保护动作切除故障，本装置启动后返回。如果开关拒动，故障依然存在，满足复压闭锁条件，同时满足电流定值，本装置保护动作。
现有主变低后备保护装置的原理为过流启动、复压闭锁控制，过流保护动作存在问题。假如，主变容量为18MVA，主变低压侧双分支，任一分支过流保护定值整定为3500A,当10kV出线末端故障时，短路电流为2100A，若出线开关拒动，主变保护也无法动作切除故障。
本发明通过增加突变量启动元件和出线保护开入回路后可以将主变过流保护定值整定降为2000A，这样，出线开关拒动，主变保护即可动作切除故障。
电流突变量启动定值的计算公式为：，
其中，DIZD为突变量起动定值，是固定门坎；△IT是浮动门坎，随着变化量输出增大而逐步自动增高，取1.25倍可保证门坎电压始终略高于不平衡输出；是取三相间电流工频变化量中最大一相间电流的半波积分值。
具体实施例：
如附图3中以220kV卓圩变的主接线以及保护配置情况：
1、使用常规的主变低后备保护时：
当111开关线路末端两相短路，111开关过流保护动作，但111开关失灵，开关没有分开，此时的故障电流经计算为2100A，而主变低后备的复压闭锁过流的过流定值为3500A，因未达到保护动作定值低后备保护不动，高后备保护也不动，此时整个系统中没有保护动作跳开开关隔离故障，只能任由故障进一步发展和扩大，主变长时间承受故障电流达5分钟，待发展为三相短路，且线路严重烧毁时，主变低后备保护才达到动作值，跳开101，隔离故障点。
2、使用带突变量启动的主变低后备保护装置（本发明）时：
当111开关线路末端两相短路，111开关过流保护动作，但111开关失灵，开关没有分开，此时的故障电流经计算为2100A，而主变低后备的增加带突变了启动的主变低后备保护的复压闭锁过流的过流定值为2000A，因系统故障有电流突变启动，保护装置进入故障处理程序，此时系统故障，电压降低，复压满足条件；故障电流2100A大于过流定值2000A，满足条件；且收到了111线路保护动作开入量，所以保护装置正确动作，及时跳开101开关隔离故障点，阻止了故障的进一步发展和扩大，保护了主变和电网设备的安全稳定运行。

Claims (5)

1.一种带突变量启动的主变低后备保护装置，具有机箱，其特征在于：所述机箱为全封闭机箱，强弱电分开；在机箱上设有输入按键和输入界面；输入界面安装在显示器中；在机箱内设有插件和CPU主板，插件从机箱后侧插到CUP主板上；CPU主板上装有CPU；CPU与显示器及输入按键相联，通过输入按键和显示器中的输入模块将输入信息传送给CPU；
所述插件包括两个BO出口插件、PWR电源插件和AI交流输入插件；两个BO出口插件提供7组保护跳闸输出接点和3组遥控输出接点以及8种信号输出接点；PWR电源插件为整个装置提供电源，插件上还具有18路遥信开入以及装置对时和通讯功能；AI交流输入插件接入外部电流和电压输入，并经隔离互感器变换后送到CPU；CPU对接收到的电流电压以及开入量按照设定的逻辑进行运算，保护动作后启动出口插件驱动开关分闸。
2.根据权利要求1所述的带突变量启动的主变低后备保护装置，其特征在于，带突变量启动的主变低后备保护装置的动作逻辑为：电流突变量启动进入故障处理程序，同时满足复合电压开放、有出线保护动作开入、故障电流大于过流保护动作定值，保护动作出口跳主变开关。
3.根据权利要求1所述的带突变量启动的主变低后备保护装置，其特征在于，带突变量启动的主变低后备保护装置启动回路的条件是当控制字投入，系统故障，电流变化大于突变量启动定值时，后备保护启动进入故障处理程序。
4.根据权利要求1所述的带突变量启动的主变低后备保护装置，其特征在于，带突变量启动的主变低后备保护装置当任一出线保护动作时，输出保护动作开入信号；如果出线开关不拒动，通过时间配合，主变保护动作时间大于线路保护动作时间，线路保护动作切除故障，带突变量启动的主变低后备保护装置启动后返回；如果开关拒动，故障依然存在，满足复压闭锁条件，同时满足电流定值，带突变量启动的主变低后备保护装置保护动作。
5.根据权利要求1所述的带突变量启动的主变低后备保护装置，其特征在于，电流突变量启动定值的计算公式为：，
其中，DIZD为突变量起动定值，是固定门坎；△IT是浮动门坎，随着变化量输出增大而逐步自动增高，取1.25倍能保证门坎电压始终略高于不平衡输出；是取三相间电流工频变化量中最大一相间电流的半波积分值。
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