CN106410763B - 集成化配电网站所继电保护系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种保护系统，尤其是一种集成化配电网站所继电保护系统，属于电力系统继电保护的技术领域。按照本发明提供的技术方案，所述集成化配电网站所继电保护系统，包括配电站所，所述配电站所包括进线、与所述进线连接的母线以及若干连接在母线上的出线；所述进线上设置进线电流互感器以及进线开关，所述每条出线上均安装有出线电流互感器以及出线开关；所述进线电流互感器、出线电流互感器均与集成站所保护装置连接，所述集成站所保护装置与进线开关、出线开关连接；本发明结构紧凑，能有效节约占地面积，并能快速切除故障，防止事故扩大，提高保护的灵敏度，安全可靠。

Description

集成化配电网站所继电保护系统
技术领域
本发明涉及一种保护系统，尤其是一种集成化配电网站所继电保护系统，属于电力系统继电保护的技术领域。
背景技术
为可靠有选择切除故障，配电网站所通常配置多台继电保护装置，典型配置如图1所示，其中，在进线5上设置进线开关1以及进线电流互感器4，所述进线开关1、进线电流互感器4均与进线保护装置6连接；母线7与进线5连接，进线5上设置一个或多个出线8，在每个出线8上均设置出线开关2以及出线电流互感器3，所述出线开关2、出线电流互感器3与对应出线8的出线保护装置9连接，出线保护装置9的数量与连接在母线7上的出线8的数量相一致，通过出线保护装置9与出线开关2能实现一一对应的连接配合，实现对相应出线开关2工作状态的控制。
具体工作时，为确保继电保护动作的选择性，上述出线保护装置9、进线保护装置6的保护动作时间应按级差配置，出线保护装置9的(负荷侧)动作时间最短，进线保护装置6的(电源侧)动作时间最长。这样若出线侧发送故障，则可以使得出线9上的出线开关2跳开，防止进线开关1的跳闸造成事故扩大。
若按照上述要求进行保护整定，假设出线保护装置9的动作时间整定为tf，则进线保护装置6的动作时间整定为tf+Δt，其中Δt为级差，对于微机型继电保护装置规程推荐取0.3秒。假设出线保护0秒动作，按照级差配置，进线保护至少0.3秒动作，这样会造成站所内部设备故障后主保护(即进线保护装置)动作时间过长，既不利于快速切除故障，也增加了与主电网继电保护整定配合的难度，造成整定困难。
此外，由于配电站所每个间隔均需配置继电保护装置，设备数量多，占用空间大，不利于配电网站所进一步缩小占地面积。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种集成化配电网站所继电保护系统，其结构紧凑，能有效节约占地面积，并能快速切除故障，防止事故扩大，提高保护的灵敏度，安全可靠。
按照本发明提供的技术方案，所述集成化配电网站所继电保护系统，包括配电站所，所述配电站所包括进线、与所述进线连接的母线以及若干连接在母线上的出线；所述进线上设置进线电流互感器以及进线开关，所述每条出线上均安装有出线电流互感器以及出线开关；
所述进线电流互感器、出线电流互感器均与集成站所保护装置连接，所述集成站所保护装置与进线开关、出线开关连接；
集成站所保护装置根据出线电流电流互感器采集的出线电流确定对应的出线线路故障时，集成站所保护装置立即控制对应的出线开关处于跳开状态，以进行所需的出线故障保护；
集成站所保护装置对母线采用差动保护，集成站所保护装置根据进线电流互感器采集的进线电流以及出线电流互感器采集的出线电流确定配电站所的母线故障时，集成站所保护装置立即控制进线开关以及所有的出线开关均处于跳开状态，以进行所需的母线故障保护。
所述集成站所保护装置根据进线电流互感器采集的进行电流、出线电流互感器采集的出线电流确定配电站所母线故障的方法为：
其中，Ii为进线电流，Ij为第j条出线对应的出线电流，m为连接在母线上所有出线的总数，Iopo为差动保护启动值；S为制动系数。
集成站所保护装置采用多段式出线故障过流保护方式对每条出线进行出线故障保护，集成站所保护装置进行多段式出线故障过流保护的方法为：
Ij≥Ijt，zd
其中，Ij为第j条出线的出线电流，Ijt,zd为第j条出线的第t段过流保护整定值。
集成站所保护装置控制对应的出线开关处于跳开状态，或控制出线开关、进线开关均处于跳开状态，但对应的出线开关拒动，或出线开关、进线开关均拒动时，集成站所保护装置通过进线电流互感器采集进线电流Ii，若进行电流Ii大于拒动保护整定电流值Iizd时，则在经过固定延时tizd后，集成站所保护装置控制进线开关处于跳开状态。
所述集成站所保护装置内设置差动保护启动条件，所述差动保护启动条件为：
其中，Ii为进线电流，Ij为第j条出线对应的出线电流，m为连接在母线上所有出线的总数，Iopo为差动保护启动值；在进线电流Ii、出线电流Ij满足差动保护启动条件时，集成站所保护装置对母线采用差动保护。
所述集成站所保护装置内设置出线保护启动条件，所述出线保护启动条件为：
其中，Ii为进线电流，Ij为第j条出线对应的出线电流，m为连接在母线上所有出线的总数，Ijt,zd为第j条出线的第t段过流保护整定值，Iizd为拒动保护整定电流值Iizd；
在进线电流Ii、出线电流Ij满足出线保护启动条件时，集成站所保护装置通过出线电流电流互感器采集的出线电流确定对应的出线线路故障时，集成站所保护装置立即控制对应的出线开关处于跳开状态，以进行所需的出线故障保护。
本发明的优点：通过将进线电流互感器、进线开关、所有的出线电流互感器以及所有的出线开关全部与集成站所保护装置连接，通过集成站所保护装置控制进线开关的开关状态以及出线开关的开关状态，实现所需的出线故障保护以及母线故障保护，从而能够有效节约占地面积，同时也能降低与主电网保护整定配合的难度，降低成本，有效防止事故扩大，提高保护的灵敏度，安全可靠。
附图说明
图1为现有配电站所保护的示意图。
图2为本发明配电站所保护的示意图。
图3为本发明集成站所保护装置的逻辑框图。
附图标记说明：1-进线开关、2-出线开关、3-出线电流互感器、4-进线电流互感器、5-进线、6-进行保护装置、7-母线、8-出线、9-出线保护装置、10-集成站所保护装置、11-第一或门、12-第二或门、13-第一与门、14-第二与门、15-第三与门以及16-计时器。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图2所示：为了能有效节约占地面积，并能快速切除故障，防止事故扩大，提高保护的灵敏度，本发明包括配电站所，所述配电站所包括进线5、与所述进线5连接的母线7以及若干连接在母线7上的出线8；所述进线5上设置进线电流互感器4以及进线开关1，所述每条出线8上均安装有出线电流互感器3以及出线开关2；
所述进线电流互感器4、出线电流互感器3均与集成站所保护装置10连接，所述集成站所保护装置10与进线开关1、出线开关2连接；
集成站所保护装置10根据出线电流电流互感器3采集的出线电流确定对应的出线线路故障时，集成站所保护装置10立即控制对应的出线开关2处于跳开状态，以进行所需的出线故障保护；
集成站所保护装置10对母线7采用差动保护，集成站所保护装置10根据进线电流互感器4采集的进线电流以及出线电流互感器3采集的出线电流确定配电站所的母线故障时，集成站所保护装置10立即控制进线开关1以及所有的出线开关2均处于跳开状态，以进行所需的母线故障保护。
具体地，母线7与进线5的一端连接，出线8的一端均与母线7连接，通过进线5能够将外部电源引入，通过进线5、母线7以及出线8构成供电网络；通过进线电流互感器4能够采集进线5上流过的进线电流，通过出线电流互感器3能够采集对应出线8上流过的出线电流。通过进线开关1能够实现控制进线5与母线7间的连接，通过对应出线开关2能够实现控制对应出线8的供电状态；进线开关1、出线开关2一般采用继电器，进线开关1处于跳开状态时，能切断母线7与进线5之间的连接，出线开关2处于跳开状态时，能切断对应出线8与母线7之间的连接。
本发明实施例中，对于连接在母线7上的所有出线8，集成站所保护装置10均能进行所需的出线故障保护，即集成站所保护装置10通过出线电流互感器3获取任意出线8上的出线电流，若集成站所保护装置10根据出线电流确定对应的出线8为出线故障时，集成站所保护装置10立即使得对应出线8上的出线开关2处于跳开状态，达到对处于出线故障状态的出线8保护；避免现有保护中保护动作时间过长导致的问题。
集成站所保护装置10对于母线7采用差动保护方式，在对母线7进行差动保护时，集成站所保护装置10通过进线电流互感器4采集的进线电流以及出线电流互感器3采集的出线电流确定配电站所的母线故障时，集成站所保护装置10立即控制进线开关1以及所有的出线开关2均处于跳开状态，以进行所需的母线故障保护。
综上，通过将进线电流互感器4、进线开关1、所有的出线电流互感器3以及所有的出线开关2全部与集成站所保护装置10连接，通过集成站所保护装置10控制进线开关1的开关状态以及出线开关2的开关状态，实现所需的出线故障保护以及母线故障保护，从而能够有效节约占地面积，同时也能降低与主电网保护整定配合的难度，适应性好。
进一步地，所述集成站所保护装置10根据进线电流互感器4采集的进行电流、出线电流互感器3采集的出线电流确定配电站所母线故障的方法为：
其中，Ii为进线电流，Ij为第j条出线8对应的出线电流，m为连接在母线7上所有出线8的总数，Iopo为差动保护启动值；S为制动系数。
本发明实施例中，当进线电流Ii、出线电流Ij满足上述关系时，集成站所保护装置10进行母线故障保护，即立即使得进线开关1以及所有的出线开关2均处于跳开状态。差动保护启动值Iopo一般按躲过最大支路负荷电流及单相接地故障下最大的接地电流整定，制动系数S按躲过区外故障最大不平衡电流整定，差动保护启动值Iopo、制动系数S具体的整定过程与具体的工作场合相关，具体的整定过程为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
为增强集成站所保护装置10对母线7进行差动保护的可靠性，在集成站所保护装置10内设置差动保护启动条件，只有触发并使得集成站所保护装置10进入差动保护时，集成站所保护装置10才对母线7进行差动保护方式的母线故障保护。具体地，集成站所保护装置10内的差动保护启动条件为：
其中，Ii为进线电流，Ij为第j条出线8对应的出线电流，m为连接在母线7上所有出线8的总数，Iopo为差动保护启动值。
进一步地，集成站所保护装置10采用多段式出线故障过流保护方式对每条出线8进行出线故障保护，集成站所保护装置10进行多段式出线故障过流保护的方法为：
Ij≥Ijt，zd
其中，Ij为第j条出线8的出线电流，Ijt,zd为第j条出线8的第t段过流保护整定值。
本发明实施例中，集成站所保护装置10对出线8一般进行两段式或三段式过流保护，即t的最大取值为2或3，为第j条出线8的第t段过流保护整定值Ijt,zd的大小以及整定过程可以根据实际使用需要进行设定，具体整定过程为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
为增强集成站所保护装置10对出线8进行出线故障保护的可靠性，在集成站所保护装置10内设置出线保护启动条件，所述出线保护启动条件为：
其中，Ii为进线电流，Ij为第j条出线8对应的出线电流，m为连接在母线7上所有出线8的总数，Ijt,zd为第j条出线8的第t段过流保护整定值，Iizd为拒动保护整定电流值Iizd；
在进线电流Ii、出线电流Ij满足出线保护启动条件时，集成站所保护装置10通过出线电流电流互感器3采集的出线电流确定对应的出线线路故障时，集成站所保护装置10立即控制对应的出线开关2处于跳开状态，以进行所需的出线故障保护。
进一步地，集成站所保护装置10控制对应的出线开关3处于跳开状态，或控制出线开关3、进线开关1均处于跳开状态，但对应的出线开关3拒动，或出线开关3、进线开关1均拒动时，集成站所保护装置10通过进线电流互感器4采集进线电流Ii，若进行电流Ii大于拒动保护整定电流值Iizd时，则在经过固定延时tizd后，集成站所保护装置10控制进线开关1处于跳开状态。
具体工作时，存在集成站所保护装置10控制出线开关3跳开，或出线开关3、进线开关1均跳开，但可能进线开关1或出线开关3依然处于闭合状态，为了确保配电站所的供电可靠性，集成站所保护装置10通过进线电流互感器4采集进线电流Ii，若进行电流Ii大于拒动保护整定电流值Iizd时，则在经过固定延时tizd后，集成站所保护装置10控制进线开关1处于跳开状态。具体实施时，拒动保护整定电流值Iizd应躲过最大负荷整定，固定延时tizd由保护动作时间、开关跳开时间和必要的时间裕度构成，固定延时tizd可取母线7上出线最长动作时间外加100ms延时确定，具体的时间大小可以根据实际需要确定，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
如图3所示，为本发明集成站所保护装置10的逻辑电路图，具体包括第一或门11以及第二或门12，第一或门11的输出端与第二与门14的一输入端连接，第二或门12的输出端与第三与门15的一输入端连接，第一与门13的一输入端、第二与门14的另一输入端以及第三与门15的另一输入端均接收保护启动信号，第一与门13的另一输入端接收满足母线故障保护的确定信号，第一或门11的输入端分别接收三相线路的出线8的出线电流与对应第t段过流保护整定值的比较结果，第二或门12的输入端用于接收三相线路的进线5上的进线电流与拒动保护整定电流值的比较结果。
第一与门13的输出端输出母线故障保护信号，根据母线故障保护信号使得进线开关1以及所有的出线开关2处于跳开状态。第二与门14的输出端输出出线故障保护信号，根据出线故障保护信号使得对应的出线开关2处于跳开状态。第三与门15的输出端与计时器16的输入端连接，计数器16经固定时间tizd后输出拒动保护控制信号，根据拒动保护控制信号使得进线开关1处于跳开状态。
本发明通过将进线电流互感器4、进线开关1、所有的出线电流互感器3以及所有的出线开关2全部与集成站所保护装置10连接，通过集成站所保护装置10控制进线开关1的开关状态以及出线开关2的开关状态，实现所需的出线故障保护以及母线故障保护，从而能够有效节约占地面积，同时也能降低与主电网保护整定配合的难度，降低成本，有效防止事故扩大，提高保护的灵敏度，安全可靠。

Claims (5)

1.一种集成化配电网站所继电保护系统，包括配电站所，所述配电站所包括进线（5）、与所述进线（5）连接的母线（7）以及若干连接在母线（7）上的出线（8）；所述进线（5）上设置进线电流互感器（4）以及进线开关（1），每条所述出线（8）上均安装有出线电流互感器（3）以及出线开关（2）；其特征是：
所述进线电流互感器（4）、出线电流互感器（3）均与集成站所保护装置（10）连接，所述集成站所保护装置（10）与进线开关（1）、出线开关（2）连接；
集成站所保护装置（10）根据出线电流电流互感器（3）采集的出线电流确定对应的出线线路故障时，集成站所保护装置（10）立即控制对应的出线开关（2）处于跳开状态，以进行所需的出线故障保护；
集成站所保护装置（10）对母线（7）采用差动保护，集成站所保护装置（10）根据进线电流互感器（4）采集的进线电流以及出线电流互感器（3）采集的出线电流确定配电站所的母线故障时，集成站所保护装置（10）立即控制进线开关（1）以及所有的出线开关（3）均处于跳开状态，以进行所需的母线故障保护；
其中，集成站所保护装置（10）控制对应的出线开关（3）处于跳开状态，或控制出线开关（3）、进线开关（1）均处于跳开状态，但对应的出线开关（3）拒动，或出线开关（3）、进线开关（1）均拒动时，集成站所保护装置（10）通过进线电流互感器（4）采集进线电流Ii，若进行电流Ii大于拒动保护整定电流值Iizd时，则在经过固定延时tizd后，集成站所保护装置（10）控制进线开关（1）处于跳开状态。
2.根据权利要求1所述的集成化配电网站所继电保护系统，其特征是，所述集成站所保护装置（10）根据进线电流互感器（4）采集的进行电流、出线电流互感器（3）采集的出线电流确定配电站所母线故障的方法为：
其中，I i 为进线电流，I j 为第j条出线（8）对应的出线电流，m为连接在母线（7）上所有出线（8）的总数，Iopo为差动保护启动值；S为制动系数。
3.根据权利要求1所述的集成化配电网站所继电保护系统，其特征是，集成站所保护装置（10）采用多段式出线故障过流保护方式对每条出线（8）进行出线故障保护，集成站所保护装置（10）进行多段式出线故障过流保护的方法为：
其中，I j 为第j条出线（8）的出线电流，I jt,zd为第j条出线（8）的第t段过流保护整定值。
4.根据权利要求1所述的集成化配电网站所继电保护系统，其特征是，所述集成站所保护装置（10）内设置差动保护启动条件，所述差动保护启动条件为：
其中，I i 为进线电流，I j 为第j条出线（8）对应的出线电流，m为连接在母线（7）上所有出线（8）的总数，Iopo为差动保护启动值；在进线电流I i 、出线电流I j 满足差动保护启动条件时，集成站所保护装置（10）对母线（7）采用差动保护。
5.根据权利要求1所述的集成化配电网站所继电保护系统，其特征是，所述集成站所保护装置（10）内设置出线保护启动条件，所述出线保护启动条件为：
其中，I i 为进线电流，I j 为第j条出线（8）对应的出线电流，m为连接在母线（7）上所有出线（8）的总数，I jt,zd为第j条出线（8）的第t段过流保护整定值，Iizd为拒动保护整定电流值Iizd；
在进线电流I i 、出线电流I j 满足出线保护启动条件时，集成站所保护装置（10）通过出线电流电流互感器（3）采集的出线电流确定对应的出线线路故障时，集成站所保护装置（10）立即控制对应的出线开关（2）处于跳开状态，以进行所需的出线故障保护。
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