CN105406451A - 分布式区域保护方法及其保护装置、短路区域保护系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种分布式区域保护方法，保护装置在短路保护投入的情况下，一直实时检测被保护线路电流，当被保护线路发生相间故障，且故障电流大于短路保护电流定值时，经短路保护时限延时后，驱动保护跳闸出口动作，动作于断路器跳闸，切除故障；还公开了一种以太网通信的高开综合保护装置、短路区域保护系统，通过本发明能够支持10/100M以太网或光以太网接口，完全满足大数据量、高速度的要求，消除通信链路的瓶颈；本发明支持IEC61850标准的GOOSE通信，确保区域保护信号（GOOSE闭锁信号）的优先传输，组建环网，解决困扰矿井企业的越级跳闸现象，实现可靠的防越级跳闸功能。

Description

分布式区域保护方法及其保护装置、短路区域保护系统
技术领域
本发明专利涉及矿井电力自动化产品技术领域，具体涉及一种分布式区域保护方法及其保护装置、短路区域保护系统。
背景技术
高开综合保护器是矿井电力监测、保护、控制的自动化设备，对于煤矿安全供电起着非常重要的作用。但目前矿井高开综合保护器产品大都比较老旧，精度低，功能少，通信落后，这明显无法适应当前煤矿供电复杂、特殊、自动化程度高的现状，且无法可靠的解决防越级跳闸的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种分布式区域保护方法及其保护装置、短路区域保护系统。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供一种分布式区域保护方法，该方法为：保护装置在短路保护投入的情况下，一直实时检测被保护线路电流，当被保护线路发生相间故障，且故障电流大于短路保护电流定值时，经短路保护时限延时后，驱动保护跳闸出口动作，动作于断路器跳闸，切除故障。
上述方案中，其特征在于，该方法通过以下步骤实现：
步骤一：当供电线路末端发生过流故障时，第一保护装置、第二保护装置、第三保护装置、第四保护装置、第五保护装置均检测到故障电流，各保护装置区域保护启动元件均快速动作，并通过以太网口发送短路故障启动信号至各自的上级保护装置，即所述第一保护装置发送信号依次经第二保护装置、第三保护装置、第四保护装置至第五保护装置，第一保护装置的短路保护元件检测到故障电流，当所述故障电流大于短路保护电流定值，经短路保护时限延时后短路保护元件动作，驱动保护跳闸出口动作于断路器DL1跳闸；
步骤二：所述第二保护装置、第三保护装置、第四保护装置、第五保护装置分别接收第一保护装置、第二保护装置、第三保护装置、第四保护装置发送的短路故障启动信号，同时各保护装置的短路保护元件也分别检测故障电流，当故障电流分别大于各自的短路保护电流定值，各保护装置的短路保护元件被短时闭锁，同时各装置短路保护元件开始计时；
步骤三：所述第一保护装置的短路保护元件动作后，检测断路器DL1动作情况，若断路器DL1正常跳闸，跳转至步骤十；若断路器DL1失灵，所述第一保护装置发送开关拒动信号至所述第二保护装置；
步骤四：所述第二保护装置的短路保护元件被闭锁期间，实时检测故障电流，若故障持续时间小于区域保护解锁时限与短路保护时限之和，则短路保护元件仍处于短时闭锁状态；否则短路保护元件瞬时动作于断路器DL2跳闸；
步骤五：所述第二保护装置接收到所述第一保护装置发送的断路器DL1开关拒动信号，瞬时开放短路保护元件，当故障电流大于其短路保护电流定值，且短路保护元件计时大于短路保护时限时，短路保护元件动作，驱动保护跳闸出口动作于断路器DL2跳闸；
步骤六：所述第三保护装置、第四保护装置、第五保护装置实时检测故障电流，各自短路保护元件仍处于短时闭锁状态；
步骤七：所述第二保护装置的短路保护元件动作后，检测断路器DL2动作情况，若断路器DL2正常跳闸，跳转至步骤十一，若断路器DL2失灵，所述第二保护装置发送开关拒动信号至第三保护装置；
步骤八：所述第三保护装置接收到第二保护装置发送的断路器DL2开关拒动信号，执行逻辑类比第二保护装置的执行逻辑，若断路器DL3正常跳闸，跳转至步骤十一，若断路器DL3失灵，所述第三保护装置发送开关拒动信号至第四保护装置；
步骤九：依此类推，所述第四保护装置、第五保护装置按照步骤四到七执行逻辑；
步骤十：故障被切除，故障电流消失，所述第一保护装置、第二保护装置、第三保护装置、第四保护装置、第五保护装置的区域保护启动元件和短路保护元件均返回，所述第一保护装置、第二保护装置、第三保护装置、第四保护装置分别发送短路故障返回信号至装置第二保护装置、第三保护装置、第四保护装置、第五保护装置，所述第二保护装置、第三保护装置、第四保护装置、第五保护装置短路保护元件闭锁被解除；供电系统中，除故障支路L1外，其余支路供电不受影响；
步骤十一：故障被切除，故障电流消失，所述第一保护装置、第二保护装置、第三保护装置、第四保护装置、第五保护装置区域保护启动元件和短路保护元件均返回，所述第二保护装置、第三保护装置、第四保护装置分别发送短路故障返回信号至装置第三保护装置、第四保护装置、第五保护装置，所述第三保护装置、第四保护装置、第五保护装置短路保护元件闭锁被解除；供电系统中，除故障支路L1和由断路器DL2供电的其余支路外，其余支路供电不受影响。
本发明实施例还提供一种以太网通信的高开综合保护装置，该装置包括CPU、DDR内存、FLSAH、RS485通讯接口、以太网通讯接口、开出继电器、低通滤波器及A/D电路、开入光耦、RS323接口，所述DDR内存、FLSAH、RS485通讯接口、以太网通讯接口、开出继电器、低通滤波器及A/D电路、开入光耦、RS323接口分别与CPU连接，所述低通滤波器及A/D电路连接有内部TV/TA电路，所述RS323接口连接有液晶显示模块。
本发明实施例还提供一种短路区域保护系统，该系统包括若干个依次连接的保护装置，地面变电站的输入端和输出端分别连接首尾的一个保护装置，所述若干个保护装置均通过以太网连接；每个保护装置上均连接有断路器DL，所述保护装置上的断路器DL的输出端与相邻的保护装置的输入端连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明支持10/100M以太网或光以太网接口，完全满足大数据量、高速度的要求，消除通信链路的瓶颈；本发明支持IEC61850标准的GOOSE通信，确保区域保护信号（GOOSE闭锁信号）的优先传输，组建环网，解决困扰矿井企业的越级跳闸现象，实现可靠的防越级跳闸功能；支持快速的连接至井下通信环网中，可将综保装置的信息实时的传输至地面监控中心，地面监控中心可对井下高开综保进行实时的遥控、遥调、遥信。
附图说明
图1为本发明的短路区域保护逻辑框图；
图2为本发明的保护装置的原理框图；
图3为本发明的短路区域保护系统的示意框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种分布式区域保护方法，如图1所示，该方法为：保护装置在短路保护投入的情况下，一直实时检测被保护线路电流，当被保护线路发生相间故障，且故障电流大于短路保护电流定值时，经短路保护时限延时后，驱动保护跳闸出口动作，动作于断路器跳闸，切除故障；所述保护装置在低电压保护投入的情况下，一直实时检测被保护线路母线侧电压，当母线侧线电压小于低电压保护定值，且断路器为合位时，经低电压保护时限延时后，驱动保护跳闸出口动作，动作于断路器跳闸。
本发明实施例提供的一种分布式区域保护方法，该方法通过以下步骤实现：
步骤一：第一保护装置、第二保护装置、第三保护装置、第四保护装置、第五保护装置均检测到故障电流时，各保护装置区域保护启动元件均快速动作，并通过以太网口发送短路故障启动信号至各自的上级保护装置，即所述第一保护装置发送信号依次经第二保护装置、第三保护装置、第四保护装置至第五保护装置，第一保护装置的短路保护元件检测到故障电流，当所述故障电流大于短路保护电流定值，经短路保护时限延时后短路保护元件动作，驱动保护跳闸出口动作于断路器DL1跳闸；
步骤二：所述第二保护装置、第三保护装置、第四保护装置、第五保护装置分别接收第一保护装置、第二保护装置、第三保护装置、第四保护装置发送的短路故障启动信号，同时各保护装置的短路保护元件也分别检测故障电流，当故障电流分别大于各自的短路保护电流定值，各保护装置的短路保护元件被短时闭锁，同时各装置短路保护元件开始计时；
步骤三：所述第一保护装置的短路保护元件动作后，检测断路器DL1动作情况，若断路器DL1正常跳闸，跳转至步骤十；若断路器DL1失灵，所述第一保护装置发送开关拒动信号至所述第二保护装置。
步骤四：所述第二保护装置的短路保护元件被闭锁期间，实时检测故障电流，若故障持续时间小于区域保护解锁时限与短路保护时限之和，则短路保护元件仍处于短时闭锁状态；否则短路保护元件瞬时动作于断路器DL2跳闸；
步骤五：所述第二保护装置接收到所述第一保护装置发送的断路器DL1开关拒动信号，瞬时开放短路保护元件，当故障电流大于其短路保护电流定值，且短路保护元件计时大于短路保护时限时，短路保护元件动作，驱动保护跳闸出口动作于断路器DL2跳闸；
步骤六：所述第三保护装置、第四保护装置、第五保护装置实时检测故障电流，各自短路保护元件仍处于短时闭锁状态；
步骤七：所述第二保护装置的短路保护元件动作后，检测断路器DL2动作情况，若断路器DL2正常跳闸，跳转至步骤十一，若断路器DL2失灵，所述第二保护装置发送开关拒动信号至第三保护装置；
步骤八：所述第三保护装置接收到第二保护装置发送的断路器DL2开关拒动信号，执行逻辑类比第二保护装置的执行逻辑，若断路器DL3正常跳闸，跳转至步骤十一，若断路器DL3失灵，所述第三保护装置发送开关拒动信号至第四保护装置；
步骤九：依此类推，所述第四保护装置、第五保护装置按照步骤四到七执行逻辑；
步骤十：故障被切除，故障电流消失，所述第一保护装置、第二保护装置、第三保护装置、第四保护装置、第五保护装置的区域保护启动元件和短路保护元件均返回，所述第一保护装置、第二保护装置、第三保护装置、第四保护装置分别发送短路故障返回信号至装置第二保护装置、第三保护装置、第四保护装置、第五保护装置，所述第二保护装置、第三保护装置、第四保护装置、第五保护装置短路保护元件闭锁被解除。供电系统中，除故障支路L1外，其余支路供电不受影响；
步骤十一：故障被切除，故障电流消失，所述第一保护装置、第二保护装置、第三保护装置、第四保护装置、第五保护装置区域保护启动元件和短路保护元件均返回，所述第二保护装置、第三保护装置、第四保护装置分别发送短路故障返回信号至装置第三保护装置、第四保护装置、第五保护装置，所述第三保护装置、第四保护装置、第五保护装置短路保护元件闭锁被解除。供电系统中，除故障支路L1和由断路器DL2供电的其余支路外，其余支路供电不受影响。
在整个故障信号的传输过程中，支持GOOSE通信的XRKJ-600高开综合保护器的以太网所组成的网络是关键，通过以太网口传输的区域保护信号（GOOSE闭锁信号）优先级较高，可优先于普通数据进行转发，故在网络繁忙时依然有出色表现。
本发明实施例提供一种以太网通信的高开综合保护装置，如图2所示，该装置包括CPU、DDR内存、FLSAH、RS485通讯接口、以太网通讯接口、开出继电器、低通滤波器及A/D电路、开入光耦、RS323接口，所述DDR内存、FLSAH、RS485通讯接口、以太网通讯接口、开出继电器、低通滤波器及A/D电路、开入光耦、RS323接口分别与CPU连接，所述低通滤波器及A/D电路连接有内部TV/TA电路，所述RS323接口连接有液晶显示模块。
本发明采用了10/100M自适应以太网接口，可直接将XRKJ-600连接至环网或通过交换机连接至环网，满足高速、可靠的通信要求。以太网接口电路采用工业级的PHY芯片，提供物理层的协议交互，在外部和内部的接口处增加网络变压器，一方面提升以太网的抗干扰能力，另一方面提升以太网的传输能力。
本发明实施例提供一种短路区域保护系统，如图3所示，该系统包括若干个依次连接的保护装置，地面变电站的输入端和输出端分别连接首尾的一个保护装置，所述若干个保护装置均通过以太网连接；每个保护装置上均连接有断路器DL，所述保护装置上的断路器DL的输出端与相邻的保护装置的输入端连接。
以五个保护装置为例，第一保护装置、第二保护装置、第三保护装置、第四保护装置、第五保护装置依次连接，地面变电站的输入端与第五保护装置连接，输出端与第一保护装置连接，所述第一保护装置、第二保护装置、第三保护装置、第四保护装置、第五保护装置还通过以太网连接；所述第一保护装置的断路器DL1的输出端与第二保护装置的输入端连接，依次类推。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种分布式区域保护方法，其特征在于，该方法为：保护装置在短路保护投入的情况下，一直实时检测被保护线路电流，当被保护线路发生相间故障，且故障电流大于短路保护电流定值时，经短路保护时限延时后，驱动保护跳闸出口动作，动作于断路器跳闸，切除故障。
2.根据权利要求1所述的分布式区域保护方法，其特征在于，该方法通过以下步骤实现：
步骤一：当供电线路末端发生过流故障时，第一保护装置、第二保护装置、第三保护装置、第四保护装置、第五保护装置均检测到故障电流，各保护装置区域保护启动元件均快速动作，并通过以太网口发送短路故障启动信号至各自的上级保护装置，即所述第一保护装置发送信号依次经第二保护装置、第三保护装置、第四保护装置至第五保护装置，第一保护装置的短路保护元件检测到故障电流，当所述故障电流大于短路保护电流定值，经短路保护时限延时后短路保护元件动作，驱动保护跳闸出口动作于断路器DL1跳闸；
步骤二：所述第二保护装置、第三保护装置、第四保护装置、第五保护装置分别接收第一保护装置、第二保护装置、第三保护装置、第四保护装置发送的短路故障启动信号，同时各保护装置的短路保护元件也分别检测故障电流，当故障电流分别大于各自的短路保护电流定值，各保护装置的短路保护元件被短时闭锁，同时各装置短路保护元件开始计时；
步骤三：所述第一保护装置的短路保护元件动作后，检测断路器DL1动作情况，若断路器DL1正常跳闸，跳转至步骤十；若断路器DL1失灵，所述第一保护装置发送开关拒动信号至所述第二保护装置；
步骤四：所述第二保护装置的短路保护元件被闭锁期间，实时检测故障电流，若故障持续时间小于区域保护解锁时限与短路保护时限之和，则短路保护元件仍处于短时闭锁状态；否则短路保护元件瞬时动作于断路器DL2跳闸；
步骤五：所述第二保护装置接收到所述第一保护装置发送的断路器DL1开关拒动信号，瞬时开放短路保护元件，当故障电流大于其短路保护电流定值，且短路保护元件计时大于短路保护时限时，短路保护元件动作，驱动保护跳闸出口动作于断路器DL2跳闸；
步骤六：所述第三保护装置、第四保护装置、第五保护装置实时检测故障电流，各自短路保护元件仍处于短时闭锁状态；
步骤七：所述第二保护装置的短路保护元件动作后，检测断路器DL2动作情况，若断路器DL2正常跳闸，跳转至步骤十一，若断路器DL2失灵，所述第二保护装置发送开关拒动信号至第三保护装置；
步骤八：所述第三保护装置接收到第二保护装置发送的断路器DL2开关拒动信号，执行逻辑类比第二保护装置的执行逻辑，若断路器DL3正常跳闸，跳转至步骤十一，若断路器DL3失灵，所述第三保护装置发送开关拒动信号至第四保护装置；
步骤九：依此类推，所述第四保护装置、第五保护装置按照步骤四到七执行逻辑；
步骤十：故障被切除，故障电流消失，所述第一保护装置、第二保护装置、第三保护装置、第四保护装置、第五保护装置的区域保护启动元件和短路保护元件均返回，所述第一保护装置、第二保护装置、第三保护装置、第四保护装置分别发送短路故障返回信号至装置第二保护装置、第三保护装置、第四保护装置、第五保护装置，所述第二保护装置、第三保护装置、第四保护装置、第五保护装置短路保护元件闭锁被解除；供电系统中，除故障支路L1外，其余支路供电不受影响；
步骤十一：故障被切除，故障电流消失，所述第一保护装置、第二保护装置、第三保护装置、第四保护装置、第五保护装置区域保护启动元件和短路保护元件均返回，所述第二保护装置、第三保护装置、第四保护装置分别发送短路故障返回信号至装置第三保护装置、第四保护装置、第五保护装置，所述第三保护装置、第四保护装置、第五保护装置短路保护元件闭锁被解除；供电系统中，除故障支路L1和由断路器DL2供电的其余支路外，其余支路供电不受影响。
3.一种以太网通信的高开综合保护装置，其特征在于，该装置包括CPU、DDR内存、FLSAH、RS485通讯接口、以太网通讯接口、开出继电器、低通滤波器及A/D电路、开入光耦、RS323接口，所述DDR内存、FLSAH、RS485通讯接口、以太网通讯接口、开出继电器、低通滤波器及A/D电路、开入光耦、RS323接口分别与CPU连接，所述低通滤波器及A/D电路连接有内部TV/TA电路，所述RS323接口连接有液晶显示模块。
4.一种短路区域保护系统，其特征在于，该系统包括若干个依次连接的保护装置，地面变电站的输入端和输出端分别连接首尾的一个保护装置，所述若干个保护装置均通过以太网连接；每个保护装置上均连接有断路器DL，所述保护装置上的断路器DL的输出端与相邻的保护装置的输入端连接。
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