CN105743056A - 继电保护装置的保护定值切换方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及继电保护装置的保护定值切换方法、装置和系统，该方法包括：接收来自断路器的数字信号并判断数字信号是否发生变位；数字信号包括跳位信号和合位信号；若是，则判断数字信号是否正常；若正常，则根据跳位信号和合位信号确定对应的设备的运行工况以得到投入运行的设备数量及设备参数；根据投入运行的设备数量及设备参数确定继电保护装置保护定值并切换。该方法针对电源或负荷变化较频繁的线路，能根据不同的运行工况，自动切换不同的保护定值，从而提高保护的可靠性和灵敏性。

Description

继电保护装置的保护定值切换方法、装置和系统

技术领域

本发明涉及电力系统领域，特别是涉及一种继电保护装置的保护定值切换方法、装置和系统。

背景技术

在电力系统领域，继电保护装置在电网安全运行中的作用重大，而继电保护装置能否发挥最大作用，取决于继电保护装置的保护定值的整定和配置。当前电网运行方式经常变化，对于确定的某项保护，一套定值并不能适应所有变化的情况，因为，继电保护装置的保护定值的及时调整非常重要。

例如，针对电源或负荷变化较频繁的线路，由于工况的变化导致，供电网络等效阻抗较频繁的发生较大的变化，导致短路电流在不同工况下有很大的不同，这种情况下需要用不同的继电保护定值来保证继电保护保护装置保护的可靠性和灵敏性，但是现有的保护定值切换需要人为的去切换，既麻烦，速度也慢，而且还可能出现漏切换等情况，工况变化时保护的可靠性和灵敏度差。

发明内容

基于此，有必要提供一种可靠且灵敏度高的继电保护装置的保护定值切换方法、装置和系统。

一种继电保护装置的保护定值切换方法，包括：

接收来自断路器的数字信号并判断数字信号是否发生变位；数字信号包括跳位信号和合位信号；

若是，则判断数字信号是否正常；

若正常，则根据跳位信号和合位信号确定对应的设备的运行工况以得到投入运行的设备数量及设备参数；

根据投入运行的设备数量及设备参数确定继电保护装置保护定值并切换。

在其中一种实施方式中，接收来自断路器的数字信号并判断数字信号是否发生变位的步骤包括：

接收来自断路器的数字信号并初步判断数字信号是否发生变位；

若是，则延时预定时间接收来自断路器的数据信号，并判断延时预定时间后的数字信号是否仍然为发生变位；

若仍然发生变位，则确定数字信号发生变位。

在其中一种实施方式中，根据跳位信号和合位信号确定对应的设备的运行工况以得到投入运行的设备数量及设备参数的步骤，包括：

根据跳位信号和合位信号确定断路器的分合状态；

根据断路器的分合状态确定对应的设备的运行工况；

根据设备的运行工况确定当前投入运行的设备，从而获取当前投入运行的设备数量及设备参数。

在其中一种实施方式中，在接收来自断路器的数字信号并判断数字信号是否发生变位的步骤之前，还包括：

预先根据投入运行的设备数量和设备参数设置对应的保护定值。

在其中一种实施方式中，根据投入运行的设备数量及设备参数确定继电保护装置保护定值并切换的步骤包括：根据预先设置的投入运行的设备数量和设备参数，以及当前投入运行的设备数量及设备参数，确定对应的保护定值并切换。

一种继电保护装置的保护定值切换装置，包括：

第一判断模块，用于接收来自断路器的数字信号并判断数字信号是否发生变位；数字信号包括跳位信号和合位信号；

第二判断模块，用于在第一判断模块的判断结果为是时，判断数字信号是否正常；

运行工况确定模块，用于在第二判断模块的判断结果为正常时，根据跳位信号和合位信号确定对应的设备的运行工况以得到投入运行的设备数量及设备参数；

定值切换模块，用于根据投入运行的设备数量及设备参数确定继电保护装置。

在其中一种实施方式中，运行工况确定模块，包括：

断路器状态确定单元，用于根据跳位信号和合位信号确定断路器的分合状态；

设备运行工况确定单元，用于根据断路器的分合状态确定对应的设备的运行工况；

运行设备确定单元，用于根据设备的运行工况确定当前投入运行的设备，从而获取当前投入运行的设备数量及设备参数。

在其中一种实施方式中，还包括：

预处理模块，用于预先根据投入运行的设备数量和设备参数设置对应的保护定值。

在其中一种实施方式中，定值切换模块，具体用于根据预先设置的投入运行的设备数量和设备参数，以及当前投入运行的设备数量及设备参数，确定对应的保护定值并切换。

一种继电保护装置的保护定值切换系统，包括：断路器以及继电保护装置，继电保护装置包括：数字信号采集模块以及上述的继电保护装置的保护定值切换装置；

断路器的一端与设备连接，断路器的另一端的合位接点和跳位接点分别与数字信号采集模块连接，数字信号采集模块获取断路器的数字信号并发送给保护定值切换装置。

该继电保护装置的保护定值切换方法，在接收到断路器发生变位的数字信号时，根据跳位信号和合位信号确定断路器对应的设备的运行工况以得到投入运行的设备数量以及该设备的设备参数，并根据设备数量和设备参数确定继电保护装置保护定值并切换到该保护定值。该方法针对电源或负荷变化较频繁的线路，能根据不同的运行工况，自动切换不同的保护定值，从而提高保护的可靠性和灵敏性。

附图说明

图1为一种实施方式的继电保护装置的保护定值切换方法的流程图；

图2为一种实施方式的断路器与继电保护装置的连接示意图；

图3为一种实施方式的继电保护装置的保护定值切换装置的功能模块示意图；

图4为另一种实施方式的继电保护装置的保护定值切换装置的连接示意图；

图5为一种实施方式的断路器与数字信号采集通道连接的示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种继电保护装置的保护定值切换方法，包括以下步骤：

S101：接收来自断路器的数字信号并判断数字信号是否发生变位；数字信号包括跳位信号和合位信号。

一次设备，如发电机或电动机，是否投入或退出，是通过与该设备相连的断路器辅助触点的开合来反应的，所以需要将设备对应的路断器连接到继电保护装置。

具体的，如图2所示，每一设备对应断路器的辅助接点为空接点，在其一端接入24V+，空接点的另外一端通过电缆接入到继电保护装置的数字信号采集端的输入端子，同时24V-接入到数字信号采集端的输入端子的负电源输入端子。

以设备一为例，设备一对应的断路器的合位接点和跳位接点分别连接到继电保护装置，通过继电器保护装置的数字信号采集模块接收来自断路器的辅助接点的数字信号。数字信号包括跳位信号和合位信号。

当设备一投入运行时，设备一对应的断路器合位接点将接通，电压将被送入继电保护装置的数字信号采集通道一，继电保护装置的数字信号采集模块将采集到合位信号，此时，设备一对应的断路器跳位接点将断开，电压将不会送入继电保护装置的数字信号采集通道二，继电保护装置的数字信号采集模块将不会采集到跳位信号。

相反的，当设备一退出运行时，设备一对应的断路器跳位接点将接通，电压将被送入继电保护装置的数字信号采集通道二，继电保护装置的数字信号采集模块将采集到跳位信号，此时，设备一对应的断路器合位接点将断开，电压将不会送入继电保护装置的数字信号采集通道二，继电保护装置的数字信号采集模块将不会采集到合位信号。

因此，通过两个通道分别来采集跳位和合位两个相反的信号，且只有采集到断路器的合位信号，未采集到该断路器的跳位信号时，才认为该断路器对应的设备是运行的，从而能够提高信号输入的可靠性。

S103：判断数字信号是否正常。

判断数字信号是否正常的主要目的在于消除信号抖动的影响，以免引起误判。

若判断数字信号正常，则执行步骤S105：根据跳位信号和合位信号确定对应的设备的运行工况以得到投入运行的设备数量及设备参数。

由于跳位信号表示该断路器对应的设备退出运行，合位信号表示该断路器对应的设备投入运行，因此，通过跳位信号和合位信号能够确定对应的设备的运行工况。再根据退出运行的设备得到现有投入的设备数量以及投入运行的设备的设备参数。

S107：根据投入运行的设备数量及设备参数确定继电保护装置保护定值并切换。

该继电保护装置的保护定值切换方法，在接收到断路器发生变位的数字信号时，根据跳位信号和合位信号确定断路器对应的设备的运行工况以得到投入运行的设备数量以及该设备的设备参数，并根据设备数量和设备参数确定继电保护装置保护定值并切换到该保护定值。该方法针对电源或负荷变化较频繁的线路，能根据不同的运行工况，自动切换不同的保护定值，从而提高保护的可靠性和灵敏性。

在另一种实施方式中，步骤S101包括以下步骤：

S1011：接收来自断路器的数字信号并初步判断数字信号是否发生变位。

设备在运行或退出时，设备对应的断路器产生对应的合位信号或跳位信号，当设备的运行状态发生变化时，数字信号相当的发生变化，例如，在设备在运行状态变为退出状态时，接收到设备对应的断路器数字信号由合位信号变为跳位信号。接收数据信号，并初步比较前后的数字信号是否发生变位。

若初步判断结果为是，则执行步骤S1012：延时预定时间接收来自断路器的数据信号，并判断延时预定时间后的数字信号是否仍然为发生变位。

在具体的实施方式中，延时的预定时间为20ms。若延时20ms后，延时预定时间后的接收的数字信号仍为变位的，则执行步骤S1013：确认接收的数字信号确实发生变位。

若延时20ms后，延时后的数字信号变位消失，则认为是信号抖动，该数字信号将被忽略，则返回执行步骤S1011。

该实施方式的继电保护装置的保护定值切换方法，通过对接收到的数字进行初步判断是否发生变位，判断结果为是时，再对数字信号进行延时处理，再进一步判断延时后的数字信号是否仍为变位，若是，才确定数字信号发生变化，从而能够消除信号抖动的影响，减少误判。

在另一种实施方式中，步骤S103中，判断数字信号是否正常的步骤具体为：判断同一断路器是否仅接收到合位信号或跳位信号，若是，则判断数字信号正常。

同一断路器在正常情况下，无论是运行状态或退出状态，只产生相应的合位信号或跳位信号，因此，通过对同一断路是否仅接收到合位信号或跳位信号进行判断，能够确定接收到的数字信号是否正常，从而消除异常数字信号对保护定值切换的影响，提高保护定值切换的准确性。

若同一断路器同时接收到合位信号或跳位信号，则认为数字信号不正常，将发出警报，提醒用户，并结束保定定值切换的程序。

在另一种实施方式中，步骤S105包括：

S1051：根据跳位信号和合位信号确定断路器的分合状态。

在数字信号正常的情况下，同一断路器仅能接收到跳位信号或合位信号，若接收到的信号为合位信号，则表明该断路器处于合闸状态；若接收到的信号为跳位信号，则表明该断路器处于分闸状态，对应的设备处于退出运行状态。

S1052：根据断路器的分合状态确定对应的设备的运行工况。

当断路器处于合闸状态，对应的设备处于投入运行状态；当断路器处于分闸状态，对应的设备处于退出运行状态。

S1053：根据设备的运行工况确定当前投入运行的设备，从而获取当前投入运行的设备数量及设备参数。

在具体的实施方式中，设备参数包括设备容量和设备短路阻抗。

在另一种实施方式中，步骤S101之前，还包括：

S100：预先根据投入运行的设备数量和设备参数设置对应的保护定值。

对于工作线路上的不同设备的工作情况进行分析，并对不同工作情况下的投入设备数量和设备参数设置对应的保护定值。

相应的，步骤S107包括：根据预先设置的投入运行的设备数量和设备参数，以及当前投入运行的设备数量及设备参数，确定对应的保护定值并切换。

在具体的实施方式中，根据预先设置的工作情况下的投入设备数量和设备参数，以及当前投入运行的设备数量及设备参数，得到对应的新的保护定值。将新的保护定值复制到运行定值区中，即可完成整定定值自动切换过程。

该继电保护装置的保护定值切换方法，针对电源或负荷变化较频繁的线路，能根据不同的运行工况，自动切换不同的保护定值，从而提高保护的可靠性和灵敏性。在接收到断路器的数字信号时，还将对数字信号是否变位以及是否正常进行判断，能够消除抖动以及异常的数字信号的影响，从而提高保护定值切换的准确性，实现精确切换。

本发明还提供一种继电保护装置的保护定值切换装置，包括：

第一判断模块101，用于接收来自断路器的数字信号并判断数字信号是否发生变位；数字信号包括跳位信号和合位信号。

一次设备，如发电机或电动机，是否投入或退出，是通过与该设备相连的断路器辅助触点的开合来反应的，所以需要将设备对应的路断器连接到继电保护装置。

具体的，如图2所示，每一设备对应断路器的辅助接点为空接点，在其一端接入24V+，空接点的另外一端通过电缆接入到继电保护装置的数字信号采集端的输入端子，同时24V-接入到数字信号采集端的输入端子的负电源输入端子。

以设备一为例，设备一对应的断路器的合位接点和跳位接点分别连接到继电保护装置，通过继电器保护装置的数字信号采集模块接收来自断路器的辅助接点的数字信号。数字信号包括跳位信号和合位信号。

当设备一投入运行时，设备一对应的断路器合位接点将接通，电压将被送入继电保护装置的数字信号采集通道一，继电保护装置的数字信号采集模块将采集到合位信号，此时，设备一对应的断路器跳位接点将断开，电压将不会送入继电保护装置的数字信号采集通道二，继电保护装置的数字信号采集模块将不会采集到跳位信号。

相反的，当设备一退出运行时，设备一对应的断路器跳位接点将接通，电压将被送入继电保护装置的数字信号采集通道二，继电保护装置的数字信号采集模块将采集到跳位信号，此时，设备一对应的断路器合位接点将断开，电压将不会送入继电保护装置的数字信号采集通道二，继电保护装置的数字信号采集模块将不会采集到合位信号。

因此，通过两个通道分别来采集跳位和合位两个相反的信号，且只有采集到断路器的合位信号，未采集到该断路器的跳位信号时，才认为该断路器对应的设备是运行的，从而能够提高信号输入的可靠性。

第二判断模块103，用于在第一判断模块的判断结果为是时，判断数字信号是否正常。

判断数字信号是否正常的主要目的在于消除信号抖动的影响，以免引起误判。

若判断数字信号正常，则运行工况确定模块105：根据跳位信号和合位信号确定对应的设备的运行工况以得到投入运行的设备数量及设备参数。

由于跳位信号表示该断路器对应的设备退出运行，合位信号表示该断路器对应的设备投入运行，因此，通过跳位信号和合位信号能够确定对应的设备的运行工况。再根据退出运行的设备得到现有投入的设备数量以及投入运行的设备的设备参数。

定值切换模块107，用于根据投入运行的设备数量及设备参数确定继电保护装置。

该继电保护装置的保护定值切换系统，在接收到断路器发生变位的数字信号时，根据跳位信号和合位信号确定断路器对应的设备的运行工况以得到投入运行的设备数量以及该设备的设备参数，并根据设备数量和设备参数确定继电保护装置保护定值并切换到该保护定值。该系统针对电源或负荷变化较频繁的线路，能根据不同的运行工况，自动切换不同的保护定值，从而提高保护的可靠性和灵敏性。

在另一种实施方式中，第一判断模块101包括：

初步判断单元，用于接收来自断路器的数字信号并初步判断数字信号是否发生变位。

设备在运行或退出时，设备对应的断路器产生对应的合位信号或跳位信号，当设备的运行状态发生变化时，数字信号相当的发生变化，例如，在设备在运行状态变为退出状态时，接收到设备对应的断路器数字信号由合位信号变为跳位信号。接收数据信号，并初步比较前后的数字信号是否发生变位。

延时判断单元，用于在初步判断单元的判断结果为是时，延时预定时间接收来自断路器的数据信号，并判断延时预定时间后的数字信号是否仍然为发生变位。

在具体的实施方式中，延时的预定时间为20ms。若延时20ms后，延时预计时间后接收的数字信号仍为变位的，则执行步骤S1013：确认接收的数字信号确实发生变位。

若延时20ms后，延时后的数字信号变位消失，则认为是信号抖动，该数字信号将被忽略。

该实施方式的继电保护装置的保护定值切换系统，通过对接收到的数字进行初步判断是否发生变位，判断结果为是时，再对数字信号进行延时处理，再进一步判断延时后的数字信号是否仍为变位，若是，才确定数字信号发生变化，从而能够消除信号抖动的影响，减少误判。

在另一种实施方式中，第二判断模块103具体用于判断同一断路器是否仅接收到合位信号或跳位信号，若是，则判断数字信号正常。

同一断路器在正常情况下，无论是运行状态或退出状态，只产生相应的合位信号或跳位信号，因此，通过对同一断路是否仅接收到合位信号或跳位信号进行判断，能够确定接收到的数字信号是否正常，从而消除异常数字信号对保护定值切换的影响，提高保护定值切换的准确性。

若同一断路器同时接收到合位信号或跳位信号，则认为数字信号不正常，将发出警报，提醒用户，并结束保定定值切换的程序。

在另一种实施方式中，运行工况确定模块105，包括：

断路器状态确定单元，用于根据跳位信号和合位信号确定断路器的分合状态。

在数字信号正常的情况下，同一断路器仅能接收到跳位信号或合位信号，若接收到的信号为合位信号，则表明该断路器处于合闸状态；若接收到的信号为跳位信号，则表明该断路器处于分闸状态，对应的设备处于退出运行状态。设备运行工况确定单元，用于根据断路器的分合状态确定对应的设备的运行工况。

当断路器处于合闸状态，对应的设备处于投入运行状态；当断路器处于分闸状态，对应的设备处于退出运行状态。

运行设备确定单元，用于根据设备的运行工况确定当前投入运行的设备数量，从而获取当前投入运行的设备及设备参数。

在具体的实施方式中，设备参数包括设备容量和设备短路阻抗。

在另一种实施方式中，还包括：

预处理模块，用于预先根据投入运行的设备数量和设备参数设置对应的保护定值。

对于工作线路上的不同设备的工作情况进行分析，并对不同工作情况下的投入设备数量和设备参数设置对应的保护定值。

相应的，定值切换模块107，用于根据预先投入运行的设备数量和设备参数，以及当前投入运行的设备数量及设备参数，确定对应的保护定值并切换。

在具体的实施方式中，根据预先设置的工作情况下的投入设备数量和设备参数，以及当前投入运行的设备数量及设备参数，得到对应的新的保护定值。将新的保护定值复制到运行定值区中，即可完成整定定值自动切换过程。

该继电保护装置的保护定值切换装置，针对电源或负荷变化较频繁的线路，能根据不同的运行工况，自动切换不同的保护定值，从而提高保护的可靠性和灵敏性。在接收到断路器的数字信号时，还将对数字信号是否变位以及是否正常进行判断，能够消除抖动以及异常的数字信号的影响，从而提高保护定值切换的准确性，实现精确切换。

本发明还提供一种继电保护装置的保护定值切换系统，如图4所示，包括断路器以及继电保护装置，继电保护装置包括：数字信号采集模块以及权利要求6-9任一项的继电保护装置的保护定值切换装置；

断路器的一端与设备连接，断路器的另一端的合位接点和跳位接点分别与数字信号采集模块连接，数字信号采集模块获取断路器的数字信号并发送给保护定值切换装置。

在一个具体的实施方式中，断路器合位触点或跳位触点的合位信号或跳位信号接入到数字信号采集模块的数字信号采集通道，数字信号采集通道电路如图5所示：24V+的数字信号从DI1输入，经过第一电阻R1、第二电阻R2、光藕U1、稳压管Z2后与24V-形成回路。回路中产生电流，光耦U1导通，DI1A变为低电平并被接入继电保护装置的IO脚上面，由此数字通道中的数字信号被送入到继电保护装置的数字信号采集模块上。

该继电保护装置的保护定值切换系统，在接收到断路器发生变位的数字信号时，根据跳位信号和合位信号确定断路器对应的设备的运行工况以得到投入运行的设备数量以及该设备的设备参数，并根据设备数量和设备参数确定继电保护装置保护定值并切换到该保护定值。该系统针对电源或负荷变化较频繁的线路，能根据不同的运行工况，自动切换不同的保护定值，从而提高保护的可靠性和灵敏性。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种继电保护装置的保护定值切换方法，包括：

接收来自断路器的数字信号并判断所述数字信号是否发生变位；所述数字信号包括跳位信号和合位信号；

若是，则判断所述数字信号是否正常；

若正常，则根据所述跳位信号和所述合位信号确定对应的设备的运行工况以得到投入运行的设备数量及设备参数；

根据投入运行的设备数量及设备参数确定继电保护装置保护定值并切换。

2.根据权利要求1所述的继电保护装置的保护定值切换方法，其特征在于，所述接收来自断路器的数字信号并判断所述数字信号是否发生变位的步骤包括：

接收来自断路器的所述数字信号并初步判断所述数字信号是否发生变位；

若是，则延时预定时间接收来自所述断路器的所述数据信号，并判断延时预定时间后的所述数字信号是否仍然为发生变位；

若仍然发生变位，则确定所述数字信号发生变位。

3.根据权利要求1所述的继电保护装置的保护定值切换方法，其特征在于，所述根据所述跳位信号和所述合位信号确定对应的设备的运行工况以得到投入运行的设备数量及设备参数的步骤，包括：

根据所述跳位信号和所述合位信号确定所述断路器的分合状态；

根据所述断路器的分合状态确定对应的设备的运行工况；

根据所述设备的运行工况确定当前投入运行的设备，从而获取当前投入运行的设备数量及设备参数。

4.根据权利要求1所述的继电保护装置的保护定值切换方法，其特征在于，在所述接收来自断路器的数字信号并判断所述数字信号是否发生变位的步骤之前，还包括：

预先根据投入运行的设备数量和设备参数设置对应的保护定值。

5.根据权利要求4所述的继电保护装置的保护定值切换方法，其特征在于，

所述根据投入运行的设备数量及设备参数确定继电保护装置保护定值并切换的步骤包括：根据预先设置的投入运行的设备数量和设备参数，以及当前投入运行的设备数量及设备参数，确定对应的保护定值并切换。

6.一种继电保护装置的保护定值切换装置，包括：

第一判断模块，用于接收来自断路器的数字信号并判断所述数字信号是否发生变位；所述数字信号包括跳位信号和合位信号；

第二判断模块，用于在所述第一判断模块的判断结果为是时，判断所述数字信号是否正常；

运行工况确定模块，用于在所述第二判断模块的判断结果为正常时，根据所述跳位信号和所述合位信号确定对应的设备的运行工况以得到投入运行的设备数量及设备参数；

定值切换模块，用于根据投入运行的设备数量及设备参数确定继电保护装置。

7.根据权利要求6所述的继电保护装置的保护定值切换装置，其特征在于，所述运行工况确定模块，包括：

断路器状态确定单元，用于根据所述跳位信号和所述合位信号确定所述断路器的分合状态；

设备运行工况确定单元，用于根据所述断路器的分合状态确定对应的设备的运行工况；

运行设备确定单元，用于根据所述设备的运行工况确定当前投入运行的设备，从而获取当前投入运行的设备数量及设备参数。

8.根据权利要求1所述的继电保护装置的保护定值切换装置，其特征在于，还包括：

预处理模块，用于预先根据投入运行的设备数量和设备参数设置对应的保护定值。

9.根据权利要求8所述的继电保护装置的保护定值切换装置，其特征在于，所述定值切换模块，具体用于根据预先设置的投入运行的设备数量和设备参数，以及当前投入运行的设备数量及设备参数，确定对应的保护定值并切换。

10.一种继电保护装置的保护定值切换系统，其特征在于，包括：断路器以及继电保护装置，所述继电保护装置包括：数字信号采集模块以及权利要求6-9任一项所述的继电保护装置的保护定值切换装置；

所述断路器的一端与设备连接，所述断路器的另一端的合位接点和跳位接点分别与所述数字信号采集模块连接，所述数字信号采集模块获取所述断路器的数字信号并发送给所述保护定值切换装置。