CN106356820B - 一种差动保护系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种差动保护系统，用于保护双绕组或三绕组变压器绕组内部及其引出线上发生的各种相间短路故障，同时也可以用来保护变压器单相匝间短路故障。本发明实施例提供了一种差动保护系统，包括：变压器差动保护系统和线路差动保护系统，能减少线路保护装置的数量，同时保持外桥接线运行结构不变，避免出现变压器高压侧故障误切电源线路及桥断路器的现象出现。

Description

一种差动保护系统

技术领域

本发明涉及电网变压器电流保护领域，尤其涉及一种差动保护系统。

背景技术

在电网中，变电站之间进行电力传输，常常有许多不确定因素使电网发生故障，此时变压器差动保护就发生作用，隔离故障点，防止故障蔓延。变压器的差动保护是变压器的主保护，是按循环电流原理装设的。主要用来保护双绕组或三绕组变压器绕组内部及其引出线上发生的各种相间短路故障，同时也可以用来保护变压器单相匝间短路故障。

传统的220kV外桥接线形式变电站的保护配置方案中，220kV线路均配置双套三端光纤电流差动保护、变压器均配置双套双端电流差动保护。在变压器进线侧，线路差动保护与变压器差动保护的电流回路在桥断路器间隔及变压器高压侧交叉配置，避免死区出现。当线路故障时，线路差动保护动作，分别跳开变压器输出线路的断路器、桥断路器及变压器高压侧断路器；当变压器内部变压器故障时，变压器差动保护动作，跳开变压器高压侧及低压侧断路器，故障均被切除。

但是，在传统的差动保护系统中，在变压器高压侧线路差动保护与变压器差动保护交叉区域故障时，线路差动保护与变压器差动保护均动作，且线路差动保护会误跳开变压器输出线路的断路器及桥断路器。而且传统外桥接线形式的线路配置的是三端线路差动保护，一套完整三端线路差动保护系统，需要配置3台三端线路差动保护装置，在大型电网中，往往有许多个变电站，线路保护装置配置数量较多，要求光纤通道数量也多，这给设计、施工及运行维护均带来工作量的增加。因此，缩小线路差动保护在桥接线变电站内的保护范围，将该保护范围交由本变电站的其它保护来负责，同时在保持外桥接线运行结构不变的条件下，防止变压器输出线路的断路器及桥断路器误断是我们要解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种差动保护系统，能减少线路保护装置的数量，同时保持外桥接线运行结构不变，避免出现变压器高压侧故障误切电源线路及桥断路器的现象出现。

本发明实施例提供一种差动保护系统，包括：第一线路差动保护装置、第二线路差动保护装置和一台变压器差动保护装置，

所述第一线路差动保护装置的一端连接所述第二线路差动保护装置，另一端连接变压器的输出线路；

所述第二线路差动保护装置的一端连接所述第一线路差动保护装置，另一端连接变压器的进线侧线路

所述变压器差动保护装置的第一端连接所述变压器的进线侧线路，第二端连接桥断路器线路，第三端连接所述变压器的低压侧线路；

所述第二线路差动保护装置与所述变压器差动保护装置的电路接线在所述变压器进线侧线路交叉配置。

在一条电路线路上，装置的两条导线连接线路，形成电路回路。所述装置的电路回路在共同连接的所述电路线路上有相互重叠的部分，视为交叉配置。

优选地，

所述变压器的进线侧安装了供差动保护使用的电流互感器。

优选地，

所述变压器差动保护装置的第四端连接所述变压器的高压侧线路，用于进一步细分变压器差动保护装置的范围。

优选地，

所述线路差动保护装置和所述变压器差动保护装置均通过电流互感器与所述线路连接，用于检测电流变化。

优选地，

所述第一线路差动保护装置、第二线路差动保护装置和一台变压器差动保护装置均具有远跳保护功能，当故障发生时，用此功能能迅速跳开对应的断路器。

优选地，

所述第一线路差动保护装置和第二线路差动保护装置为光纤电流差动保护装置。

优选地，

所述变压器差动保护装置为电流差动保护装置。

优选地，

所述变压器差动保护装置为三端差动保护装置或四端差动保护装置，用于连接线路上的三个电流互感器或四个电流互感器或五端差动保护装置。

优选地，

所述变压器具体设置于变电站内部。

本发明实施例提供一种差动保护实现方法，基于上述差动保护系统，包括：

差动保护系统检测出故障点的位置；

差动保护系统根据所述故障点的位置跳开所述故障点两边的断路器。

本发明实施例提供一种多变压器差动保护系统，包括两套或两套以上上述的差动保护系统，以及至少两个变压器；

至少两个所述变压器之间以外桥接线的方式连接；

两套或两套以上所述差动保护系统在所述外桥接线方式的桥断路器线路上交叉配置。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本发明实施例能减少线路保护装置的数量，同时保持外桥接线运行结构不变，避免出现变压器高压侧故障误切电源线路及桥断路器的现象出现。并且，将变压器的差动保护区域进行了细分，使变压器差动保护能根据不同的故障区域自动选择跳开不同的断路器，能将故障影响范围限制在最小区域。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例的采用三端变压器差动保护装置的差动保护系统示意图；

图2为本发明实施例的差动保护系统的远跳保护接线示意图；

图3为本发明实施例的采用四端变压器差动保护装置的差动保护系统示意图；

图4为外桥接线示意图。

其中，附图标记如下所述：

1.线路差动保护装置；2.变压器差动保护装置(220kV变电站C内)；3.变压器；4.电流互感器。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种差动保护系统，用于保护双绕组或三绕组变压器绕组内部及其引出线上发生的各种相间短路故障，同时也可以用来保护变压器单相匝间短路故障。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本项目方案的思路是缩小线路差动保护的在220kV变电站C内的保护范围，即减少在桥接线变电站内的保护范围，将该保护范围交由本变电站的其它保护来负责，即由变压器的差动保护来负责，也就是扩大桥接线变电站内变压器差动保护的保护范围，同时保持外桥接线运行结构不变，以达到减少线路保护装置1的数量、避免出现变压器高压侧故障误切电源线路及桥断路器的现象出现。

实施例1

本发明实施例提供一种差动保护系统，包括：第一线路差动保护装置1、第二线路差动保护装置1和一台变压器差动保护装置，

第一线路差动保护装置1的一端连接第二线路差动保护装置1，另一端连接变压器的输出线路；

第二线路差动保护装置1的一端连接第一线路差动保护装置1，另一端连接变压器的进线侧线路

变压器差动保护装置的第一端连接变压器的进线侧线路，第二端连接桥断路器线路，第三端连接变压器的低压侧线路；

第二线路差动保护装置1与变压器差动保护装置的电路接线在变压器进线侧线路交叉配置。

本发明实施例提供一种差动保护实现方法，基于上述差动保护系统，包括：

差动保护系统检测出故障点的位置；

差动保护系统根据故障点的位置跳开故障点两边的断路器。

由图1可以看出，采用现有的变压器差动保护装置，当出现D1点区域故障时，线路差动动作，变电站A侧的线路保护跳开对应的断路器DL-A；变电站C侧线路保护分别跳开变压器高压侧断路器1DL及桥断路器3DL，故障被隔离。

如图1所示的线路D2区域某点故障后，线路差动动作，变电站A侧的线路保护跳开对应的断路器DL-A；变电站C侧线路保护分别跳开变压器高压侧断路器1DL及桥断路器3DL，故障被隔离。同时D2点故障也在变压器差动保护的保护范围内，变压器差动保护动作，一方面分别跳开变电站C内变压器高压侧断路器1DL、变压器低压侧断路器及桥断路器3DL，另一方面，变压器差动保护通过某一出口接点对外接线启动本站内220kV线路保护装置1的远跳功能，通过光纤回路将跳闸命令传至线路对侧的变电站A内对应的线路保护装置1，通过该装置跳开对侧变电站对应的断路器，故障被隔离。可以看出D2点故障通过跳开1DL及3DL断路器实现故障隔离是正确的。

如在图1所示的线路D4点故障，故障点位于线路差动的保护范围之外不会动作。但D4点故障在变压器差动保护的保护范围内，变压器差动保护动作，一方面分别跳开变电站C内变压器高压侧断路器1DL、变压器低压侧断路器及桥断路器3DL，另一方面，变压器差动保护通过某一出口接点对外接线启动本站内220kV线路保护装置1的远跳功能，通过光纤回路将跳闸命令传至线路对侧的变电站A内对应的线路保护装置1，通过该装置跳开对侧变电站对应的断路器，故障被隔离。可以看出，故障点D4位于变压器高压侧断路器与变压器低压侧断路器之间，只要变压器差动保护跳开变压器高压侧断路器及低压侧断路器就能将故障隔离，显然，现有变压器差动保护误切了桥断路器及上级变电站A对应的断路器，致使事故范围扩大，必须研究适合外桥接线变压器差动保护装置。

同样，如在图1所示的线路D5点故障，故障点也位于线路差动的保护范围之外不会动作。但D5点故障也在变压器差动保护的保护范围内，现有变压器差动保护也将误切桥断路器及上级变电站A对应的断路器，致使事故范围扩大，必须研究适合外桥接线变压器差动保护装置。

线路差动保护装置1和变压器差动保护装置均通过电流互感器与线路连接。

第一线路差动保护装置1、第二线路差动保护装置1和一台变压器差动保护装置均具有远跳保护功能。

差动保护系统的远跳保护接线如图2所示，本站在线路电流互感器(CT)和断路器之间发生故障时，故障点在母线保护动作范围内，由其快速动作并切除与该母线连接的所有断路器，但是对于对侧变电站来说，此时故障依然存在，且故障点不在线路保护的主保护动作范围内，无法快速切除故障，要求对侧线路的后备保护段经延时切除故障，这将影响电力系统的稳定运行。为了实现快速切除故障，设置了远跳工作，即在母线保护和失灵保护动作后，启动本侧断路器操作箱的TJR出口继电器，该继电器接点启动本侧线路保护装置1的远跳功能，对侧线路保护收到该远跳命令后，可经接点判据后跳开该线路断路器，实现故障的快速切除。以上故障及其它故障时，如果保护动作无法跳开本间隔断路器时，通过远跳功能也可以跳开对侧断路器，实现故障隔离。

第一线路差动保护装置1和第二线路差动保护装置1为光纤电流差动保护装置。

在光纤广泛采用的中、高压电网中，线路保护大多满足以下配置要求：

220kV线路保护A：配置光纤电流差动保护；

220kV线路保护B：配置光纤电流差动保护，或纵联距离保护；

110kV线路保护：配置光纤电流差动保护。

以上保护装置均具有保护跳闸信号远方传送功能。

变压器差动保护装置为电流差动保护装置。

变压器差动保护装置为三端差动保护装置或四端差动保护装置或五端差动保护装置。

变压器具体设置于变电站内部。

实施例2

本发明实施例提供一种差动保护系统，包括：第一线路差动保护装置1、第二线路差动保护装置1和一台变压器差动保护装置，

第一线路差动保护装置1的一端连接第二线路差动保护装置1，另一端连接变压器的输出线路；

第二线路差动保护装置1的一端连接第一线路差动保护装置1，另一端连接变压器的进线侧线路

变压器差动保护装置的第一端连接变压器的进线侧线路，第二端连接桥断路器线路，第三端连接变压器的低压侧线路；

第二线路差动保护装置1与变压器差动保护装置的电路接线在变压器进线侧线路交叉配置；

变压器差动保护装置的第四端连接变压器的高压侧线路。

由图3可以看出，改进后的外桥接线变压器差动保护装置，接入了变压器高压测电流，将原有变压器差动保护范围分成不同的差动保护区域，可按不同的区域分别进行判断、分别启动对应的跳闸出口继电器，跳开对应的断路器。

本发明实施例提供一种差动保护实现方法，基于上述差动保护系统，包括：

差动保护系统检测出故障点的位置；

差动保护系统根据故障点的位置跳开故障点两边的断路器。

具体地，

对图3进行分析，如在图3所示的线路D1点故障，线路差动动作，变电站A侧的线路保护跳开对应的断路器DL-A；变电站C侧线路保护分别跳开变压器高压侧断路器1DL及桥断路器3DL，故障被隔离。

如在图3所示的线路D2点故障，线路差动动作，变电站A侧的线路保护跳开对应的断路器DL-A；变电站C侧线路保护分别跳开变压器高压侧断路器1DL及桥断路器3DL，故障被隔离。同时D2点故障也在变压器差动保护的保护区域A的范围内，变压器差动保护动作，一方面分别跳开变电站C内变压器高压侧断路器1DL及桥断路器3DL，另一方面，变压器差动保护通过某一出口接点对外接线启动本站内220kV线路保护装置1的远跳功能，通过光纤回路将跳闸命令传至线路对侧的变电站A内对应的线路保护装置1，通过该装置跳开对侧变电站对应的断路器(注：现有技术，详见图1、2接线)，故障被隔离。注：上述动作过程中，变压器差动保护可以选择跳开变压器低压侧断路器、也可以选择不跳开变压器低压侧断路器。

如在图3所示的线路D3点故障，由于故障点不在线路差动保护范围内，故线路差动保护不动作动作。由于D3点故障也在变压器差动保护的保护区域A的范围内，变压器差动保护动作，一方面分别跳开变电站C内变压器高压侧断路器1DL及桥断路器3DL，另一方面，变压器差动保护通过某一出口接点对外接线启动本站内220kV线路保护装置1的远跳功能，通过光纤回路将跳闸命令传至线路对侧的变电站A内对应的线路保护装置1，通过该装置跳开对侧变电站对应的断路器(注：现有技术，详见图1、2接线，另由于是外桥接线，变电站C进线侧无断路器，因此必须通过跳开变电站A内的断路器才能将故障隔离)，故障被隔离。注：上述动作过程中，变压器差动保护可以选择跳开变压器低压侧断路器、也可以选择不跳。

如在图3所示的线路D4及D5点故障，故障点位于线路差动的保护范围之外不会动作。但D4点故障在变压器差动保护的保护范围内，并且在变压器差动保护的保护区域B内，变压器差动保护动作，分别跳开变压器高压侧断路器1DL及变压器低压侧断路器，故障被隔离。可以看出，故障点D4及D5位于变压器高压侧断路器与变压器低压侧断路器之间，本方案的变压器差动保护只要跳开变压器高压侧断路器及低压侧断路器就能将故障隔离，显然，本变压器差动保护装置具有分区域判断能力，并按故障区域启动不同的跳闸出口机电，切除不同的断路器，按故障点采用不同的隔离策略，明显优于现有变压器差动保护，不会误切桥断路器及上级变电站A对应的断路器，不会使事故范围扩大。

本发明实施例提供一种多变压器差动保护系统，包括两套或两套以上上述的差动保护系统，以及至少两个变压器；

至少两个变压器之间以外桥接线的方式连接；

两套或两套以上差动保护系统在外桥接线方式的桥断路器线路上交叉配置。

外桥接线如图4所示，桥断路器(3DL)在变压器高压侧断路器外侧(线路与变压器断路器间)。外桥接线的变压器投入、断开、检修或故障时，不会影响其他回路的正常运行。但当线路投入、断开、检修或故障时，则会影响一台变压器的正常运行。因此外桥接线仅适用于变压器按照经济运行需要经常投入或断开的情况。此外当线路上有较大的穿越功率时，为避免穿越功率通过多台断路器，通常采用外桥接线。

桥形接线中使用的断路器和隔离开关台数少，其配电装置占地面积也小，能够满足变电所可靠性的要求，具有一定的运行灵活性。桥形接线适用于线路为两回、变压器为两台的交流牵引变电所和铁路变电所等。

采用本方案，在保持外桥接线形式不变的前提下，在变电站C的进线侧增配了电流互感器，缩小了线路保护的保护区域，较少了线路保护装置1的配置数量，扩大了变压器差动保护的保护区域，研究了适合本外桥接线形式的变压器差动保护装置，并将变压器的差动保护区域进行了细分，使变压器差动保护能根据不动的故障区域自动选择跳开不同的断路器，能将故障影响范围限制在最小区域。

首次提出并构建了外桥进线加装电流互感器的外桥接线变电站接线形式。

提出并构建了全新一次系统接线方式及二次保护接线原则，防止了原有接线形式下，变压器高压侧D4点区域故障误切桥断路器及上级变电站的对应断路器的事故发生，并确保保护无死区；

提出并构建了满足外桥接线形式的变压器差动保护装置，并首次将变压器的差动保护区域进行了细分，使变压器差动保护能根据不动的故障区域自动选择跳开不同的断路器，能将故障影响范围限制在最小区域。

对于该种接线方式，使线路保护的保护范围缩小，特别适用于变电站C与变电站A不是同一业主单位的项目，可以最大限度的较少变电站C内故障对变电站A业主单位的影响，对于变电站C是发电系统、高速铁路系统及厂矿企业特别适用。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种差动保护系统，包括：第一线路差动保护装置、第二线路差动保护装置和一台变压器差动保护装置，其特征在于，

所述第一线路差动保护装置的一端连接所述第二线路差动保护装置，另一端连接变电站A的变压器的输出线路；

所述第二线路差动保护装置的一端连接所述第一线路差动保护装置，另一端连接变电站C的变压器的进线侧线路；

所述变压器差动保护装置的第一端连接所述变电站C的变压器的进线侧线路，第二端连接桥断路器线路，第三端连接所述变电站C的变压器的低压侧线路；

所述第二线路差动保护装置与所述变压器差动保护装置的电路接线在所述变电站C的变压器进线侧线路交叉配置；

所述变压器差动保护装置的第四端连接所述变电站C的变压器的高压侧线路，具体连接于所述变电站C的变压器与变压器高压侧断路器1DL之间；

变电站A的变压器的输出线路设置有断路器DL-A，变电站C的变压器的高压侧线路设置有所述变压器高压侧断路器1DL，变电站C的变压器高压侧线路之间的桥接线路设置有桥断路器3DL；

所述变电站C的变压器之间以外桥接线的方式连接。

2.根据权利要求1所述的差动保护系统，其特征在于，所述线路差动保护装置和所述变压器差动保护装置均通过电流互感器与所述线路连接。

3.根据权利要求1所述的差动保护系统，其特征在于，所述第一线路差动保护装置、所述第二线路差动保护装置和一台所述变压器差动保护装置均具有远跳保护功能。

4.根据权利要求1所述的差动保护系统，其特征在于，所述第一线路差动保护装置和所述第二线路差动保护装置为光纤电流差动保护装置。

5.根据权利要求1所述的差动保护系统，其特征在于，所述变压器差动保护装置为电流差动保护装置。

6.根据权利要求1所述的差动保护系统，其特征在于，所述变压器差动保护装置为三端差动保护装置或四端差动保护装置或五端差动保护装置。

7.根据权利要求1所述的差动保护系统，其特征在于，所述变压器具体设置于变电站内部。

8.一种差动保护实现方法，基于权利要求1～7中任意一个所述的差动保护系统，其特征在于，包括：

差动保护系统检测出故障点的位置；

差动保护系统根据所述故障点的位置跳开所述故障点两边的断路器。

9.一种多变压器差动保护系统，其特征在于，包括两套或两套以上如权利要求1～7中任意一个所述的差动保护系统，以及至少两个变压器；

至少两个所述变压器之间以外桥接线的方式连接；

两套或两套以上所述差动保护系统在所述外桥接线方式的桥断路器线路上交叉配置。