CN106410765A - 一种全并联供电方式下的牵引变电所馈线保护系统及方法 - Google Patents

Abstract

发明公开了一种全并联供电方式下的牵引变电所馈线保护系统，包括牵引变电所同一方向的本侧馈线保护装置和对侧馈线保护装置，本侧馈线保护装置和对侧馈线保护装置结构一致均为馈线保护装置；该馈线保护装置包括交流变换插件、保护插件、信号插件，保护插件接收交流变换插件的信号，保护插件输出保护启动信号给信号插件；本侧馈线保护装置的保护插件输出保护启动信号通过信号插件送至对侧馈线保护装置的保护插件的开入回路中，对侧馈线保护装置的保护插件输出保护启动信号通过信号插件送至本侧馈线保护装置的保护插件的开入回路中。

Description

一种全并联供电方式下的牵引变电所馈线保护系统及方法

技术领域

发明涉及变电所馈线保护检测技术，具体涉及一种全并联供电方式下的牵引变电所馈线保护系统及保护方法。

背景技术

目前我国高速铁路普遍采用上下行全并联的供电方式，上下行馈线保护装置及AT所、分区所馈线保护装置在发生接触网故障时，由于各个保护元件延时整定不同，可能出现各断路器跳闸时刻不同，在这个过程中可能出现上下行全并联供电方式故障侧断路器先跳闸，故障未被切除，最后应该跳闸的非故障侧馈线保护装置可能因为电流突变产生的二次谐波闭锁导致保护元件返回，再等二次闭锁解除后保护再启动，但在这个过程中主变后备保护低压侧过电流元件有可能已经启动并先于非故障侧馈线保护装置跳闸，从而造成了牵引变电所越级跳闸，扩大了停电面积，这对继电保护的可靠性、速动性和选择性造成严重影响。

发明内容

发明目的在于提供一种全并联供电方式下的牵引变电所馈线保护系统及保护方法，采用馈线保护装置之间建立通信的方式，告知馈线保护装置的状态，利用对侧馈线保护装置的状态参与本侧馈线保护装置的保护启动，从而避免上述技术问题的出现，其应用时能提升继电保护的可靠性和选择性。

发明通过下述技术方案实现：

一种全并联供电方式下的牵引变电所馈线保护系统，包括牵引变电所同一方向的本侧馈线保护装置和对侧馈线保护装置，本侧馈线保护装置和对侧馈线保护装置结构一致均为馈线保护装置；

该馈线保护装置包括交流变换插件、保护插件、信号插件，保护插件接收交流变换插件的信号，保护插件输出保护启动信号给信号插件；

本侧馈线保护装置的保护插件输出保护启动信号通过信号插件送至对侧馈线保护装置的保护插件的开入回路中，

对侧馈线保护装置的保护插件输出保护启动信号通过信号插件送至本侧馈线保护装置的保护插件的开入回路中。

所述保护插件还包括接收交流变换插件信号的A/D转换器、接收A/D转换器信号的阻抗距离保护启动模块、二次谐波闭锁模块，

阻抗距离保护启动模块用于根据A/D转换器的信号输出保护启动信号；

二次谐波闭锁模块用于根据A/D转换器的信号获得二次谐波含量，当有二次谐波时触发二次谐波闭锁信号，当没有二次谐波时不触发二次谐波闭锁信号。

还包括第一与门和第二与门、非门、延时模块和阻抗整定延时模块，其中二次谐波闭锁模块和开入回路同时输入到第一与门，第一与门经过延时模块后进入非门，非门的输出与阻抗距离保护启动模块的输出同时进入第二与门，第二与门的输出进入阻抗整定延时模块，阻抗整定延时模块输出到信号插件。

全并联线路发生故障时，对侧馈线保护装置、本侧馈线保护装置阻抗距离保护分别启动；由于阻抗距离保护Ⅰ段、Ⅱ段定值保护范围不同及保护延时不同，有可能出现对侧馈线保护装置为阻抗Ⅰ段启动、本侧馈线保护装置为阻抗Ⅱ段启动，对侧馈线保护装置先跳闸，本侧馈线保护装置检测到对侧馈线保护装置启动后，只要是故障未切除，在动作过程中由于电流突变会出现的二次谐波闭锁，本发明的交流变换插件、保护插件能对供电网络的当前电压有效值U、当前采样电流值、当前阻抗值及角度值Ф进行采用，利用二次谐波闭锁模块判断二次谐波的状态和利用阻抗距离保护启动模块判断是否发出保护启动信号，然后我们对二次谐波闭锁模块的输出与开入回路的输出联合进行逻辑与处理，使得二次谐波存在时不输出保护启动信号，设置延时模块进行延时处理，等待二次谐波是否出现，如果二次谐波不出现，则在对侧保护启动信号到来的条件下，本侧发出保护启动信号，而在延时的这段时间，一旦出现二次谐波，则转为不发出保护启动信号，从而避免二次谐波的影响。

还包括与保护插件进行信息交互的接口插件，所述接口插件连接有GPS校时接口、光纤接口、RS232接口、USB接口。

所述延时模块设置有40ms的延时。

交流变换插件接收供电网络二次侧的交流信号并将交流信号转变为弱电信号输入到保护插件。

基于一种全并联供电方式下的牵引变电所馈线保护系统的保护方法，包括以下过程：

步骤S1、全并联线路发生故障时，本侧馈线保护装置、对侧馈线保护装置分别启动；

步骤S2、通过交流变换插件获得供电网络二次侧的交流信号并将交流信号转变为弱电信号输入到A/D转换器；

步骤S3、通过二次谐波闭锁模块根据A/D转换器的信号获得二次谐波含量，根据获得二次谐波含量觉得是否触发二次谐波闭锁信号，若输出二次谐波闭锁信号则转到步骤S6，若没输出二次谐波闭锁信号则转到步骤S7；

步骤S4、通过阻抗距离保护启动模块根据A/D转换器的信号判断是否输出保护启动信号，若输出保护启动信号则转到步骤S6、S7；

步骤S5、本侧馈线保护装置通过开入回路接收对侧馈线保护装置发出的保护启动信号，若接收到对侧馈线保护装置发出保护启动信号时则转到步骤S6、S7；

步骤S6、经过第一与门和第二与门、非门、延时模块和阻抗整定延时模块的逻辑处理，最终不输出保护启动信号；

步骤S7、经过第一与门和第二与门、非门、延时模块和阻抗整定延时模块的逻辑处理，最终输出保护启动信号。

二次谐波闭锁模块根据采样计算出当前电压有效值U、当前采样电流值、当前阻抗值及角度值Ф获得当前采样电流值的二次谐波含量。

传统系统中没有引入对侧保护启动信号的开入量，电网跳闸实行不连跳，跳闸时间由自身设备的设定决定，本发明引入对侧保护启动信号的开入量，使得电网跳闸为顺序连跳，在利用二次谐波闭锁，即二次谐波存在时，设备闭锁，保护装置不发出保护启动信号，闭锁信号之间跳过延时进入下一逻辑，而在延时返回后，在二次谐波闭锁解除时，采用延时操作，更加保证消除二次谐波的影响。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明根据全并联供电方式的特点，增加了本侧馈线保护装置和对侧馈线保护装置的联动信号，能确保阻抗距离保护的可靠性，进而能保证继电保护的可靠性。

（2）传统二次谐波闭锁为零时限，由于故障电流的突变造成二次谐波闭锁，距离保护会出现返回后再重新启动从而影响了保护速断性的特性。本发明采用本回路馈线接入同相对侧回路馈线保护的启动信号增加判据，这样能够提高二次谐波闭锁判据的可靠性，避免二次谐波闭锁阻抗情况出现，进而能保证继电保护的速断性，进一步提高保护动作的可靠性和选择性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对发明实施例的限定。在附图中：

图1为本侧馈线保护装置的结构示意图。

图2为本侧馈线保护装置触发保护启动信号的逻辑示意图。

具体实施方式

为使发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对发明作进一步的详细说明，发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释发明，并不作为对发明的限定。

实施例1

如图1、图2所示一种全并联供电方式下的牵引变电所馈线保护系统，包括牵引变电所同一方向的本侧馈线保护装置和对侧馈线保护装置，本侧馈线保护装置和对侧馈线保护装置结构一致均为馈线保护装置；

该馈线保护装置包括交流变换插件、保护插件、信号插件，保护插件接收交流变换插件的信号，保护插件输出保护启动信号给信号插件；

本侧馈线保护装置的保护插件输出保护启动信号通过信号插件送至对侧馈线保护装置的保护插件的开入回路中，

对侧馈线保护装置的保护插件输出保护启动信号通过信号插件送至本侧馈线保护装置的保护插件的开入回路中。

所述保护插件还包括接收交流变换插件信号的A/D转换器、接收A/D转换器信号的阻抗距离保护启动模块、二次谐波闭锁模块，

阻抗距离保护启动模块用于根据A/D转换器的信号输出保护启动信号；

二次谐波闭锁模块用于根据A/D转换器的信号获得二次谐波含量，当有二次谐波时触发二次谐波闭锁信号，当没有二次谐波时不触发二次谐波闭锁信号。

还包括第一与门和第二与门、非门、延时模块和阻抗整定延时模块，其中二次谐波闭锁模块和开入回路同时输入到第一与门，第一与门经过延时模块后进入非门，非门的输出与阻抗距离保护启动模块的输出同时进入第二与门，第二与门的输出进入阻抗整定延时模块，阻抗整定延时模块输出到信号插件。

全并联线路发生故障时，对侧馈线保护装置、本侧馈线保护装置阻抗距离保护分别启动；由于阻抗距离保护Ⅰ段、Ⅱ段定值保护范围不同及保护延时不同，有可能出现对侧馈线保护装置为阻抗Ⅰ段启动、本侧馈线保护装置为阻抗Ⅱ段启动，对侧馈线保护装置先跳闸，本侧馈线保护装置检测到对侧馈线保护装置启动后，只要是故障未切除，在动作过程中由于电流突变会出现的二次谐波闭锁，本发明的交流变换插件、保护插件能对供电网络的当前电压有效值U、当前采样电流值、当前阻抗值及角度值Ф进行采用，利用二次谐波闭锁模块判断二次谐波的状态和利用阻抗距离保护启动模块判断是否发出保护启动信号，然后我们对二次谐波闭锁模块的输出与开入回路的输出联合进行逻辑与处理，使得二次谐波存在时不输出保护启动信号，设置延时模块进行延时处理，等待二次谐波是否出现，如果二次谐波不出现，则在对侧保护启动信号到来的条件下，本侧发出保护启动信号，而在延时的这段时间，一旦出现二次谐波，则转为不发出保护启动信号，从而避免二次谐波的影响。

具体的，本发明的延时模块有预先认为设定的一个延时值（一般为40ms），阻抗整定延时模块根据线网特性设置的阻抗整定延时值。

当对侧馈线保护装置开始启动保护信号时，保护启动信号发送到本侧馈线保护装置内，此时本侧馈线保护装置的开入回路输出“1”，当前时刻，二次谐波还未到达本侧馈线保护装置，本侧馈线保护装置的二次谐波闭锁模块输出为“0”，此时的第一与门输出为“0”，若没有延时模块，阻抗距离保护启动模块启动输出“1”，经非门后，第二与门必然输出1，最终本侧馈线保护装置则起到启动保护信号，而由于有延时模块的存在，在40ms内，本侧馈线保护装置不发出启动保护信号，而在40ms内的时间内，即使二次谐波到来，二次谐波闭锁模块输出“1”的情况下，本侧馈线保护装置不发出启动保护信号，当二次谐波过去，二次谐波闭锁模块输出“0”的情况下后，在40ms的延时下，才最终发出启动保护信号。躲过因为故障电流突变产生的二次谐波闭锁距离保护，最后断路器完成动作切除故障。

还包括与保护插件进行信息交互的接口插件，所述接口插件连接有GPS校时接口、光纤接口、RS232接口、USB接口。

所述延时模块设置有40ms的延时。

交流变换插件接收供电网络二次侧的交流信号并将交流信号转变为弱电信号输入到保护插件。

基于一种全并联供电方式下的牵引变电所馈线保护系统的保护方法，包括以下过程：

步骤S1、全并联线路发生故障时，本侧馈线保护装置、对侧馈线保护装置分别启动；

步骤S2、通过交流变换插件获得供电网络二次侧的交流信号并将交流信号转变为弱电信号输入到A/D转换器；

步骤S3、通过二次谐波闭锁模块根据A/D转换器的信号获得二次谐波含量，根据获得二次谐波含量觉得是否触发二次谐波闭锁信号，若输出二次谐波闭锁信号则转到步骤S6，若没输出二次谐波闭锁信号则转到步骤S7；

步骤S4、通过阻抗距离保护启动模块根据A/D转换器的信号判断是否输出保护启动信号，若输出保护启动信号则转到步骤S6、S7；

步骤S5、本侧馈线保护装置通过开入回路接收对侧馈线保护装置发出的保护启动信号，若接收到对侧馈线保护装置发出保护启动信号时则转到步骤S6、S7；

步骤S6、经过第一与门和第二与门、非门、延时模块和阻抗整定延时模块的逻辑处理，最终不输出保护启动信号；

步骤S7、经过第一与门和第二与门、非门、延时模块和阻抗整定延时模块的逻辑处理，最终输出保护启动信号。

二次谐波闭锁模块根据采样计算出当前电压有效值U、当前采样电流值、当前阻抗值及角度值Ф获得当前采样电流值的二次谐波含量。

以上所述的具体实施方式，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为发明的具体实施方式而已，并不用于限定发明的保护范围，凡在发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种全并联供电方式下的牵引变电所馈线保护系统，其特征在于，包括牵引变电所同一方向的本侧馈线保护装置和对侧馈线保护装置，本侧馈线保护装置和对侧馈线保护装置结构一致均为馈线保护装置；

该馈线保护装置包括交流变换插件、保护插件、信号插件，保护插件接收交流变换插件的信号，保护插件输出保护启动信号给信号插件；

本侧馈线保护装置的保护插件输出保护启动信号通过信号插件送至对侧馈线保护装置的保护插件的开入回路中，

对侧馈线保护装置的保护插件输出保护启动信号通过信号插件送至本侧馈线保护装置的保护插件的开入回路中。

2.根据权利要求1所述的一种全并联供电方式下的牵引变电所馈线保护系统，其特征在于，所述保护插件还包括接收交流变换插件信号的A/D转换器、接收A/D转换器信号的阻抗距离保护启动模块、二次谐波闭锁模块，

阻抗距离保护启动模块用于根据A/D转换器的信号输出保护启动信号；

二次谐波闭锁模块用于根据A/D转换器的信号获得二次谐波含量，当有二次谐波时触发二次谐波闭锁信号，当没有二次谐波时不触发二次谐波闭锁信号。

3.还包括第一与门和第二与门、非门、延时模块和阻抗整定延时模块，其中二次谐波闭锁模块和开入回路同时输入到第一与门，第一与门经过延时模块后进入非门，非门的输出与阻抗距离保护启动模块的输出同时进入第二与门，第二与门的输出进入阻抗整定延时模块，阻抗整定延时模块输出到信号插件。

4.根据权利要求1所述的一种全并联供电方式下的牵引变电所馈线保护系统，其特征在于，还包括与保护插件进行信息交互的接口插件，所述接口插件连接有GPS校时接口、光纤接口、RS232接口、USB接口。

5.根据权利要求1所述的一种全并联供电方式下的牵引变电所馈线保护系统，其特征在于，所述延时模块设置有40ms的延时。

6.根据权利要求1所述的一种全并联供电方式下的牵引变电所馈线保护系统，其特征在于，交流变换插件接收供电网络二次侧的交流信号并将交流信号转变为弱电信号输入到保护插件。

7.基于权利要求1-5中任意一项一种全并联供电方式下的牵引变电所馈线保护系统的方法，其特征在于，包括以下过程：

步骤S1、全并联线路发生故障时，本侧馈线保护装置、对侧馈线保护装置分别启动；

步骤S2、通过交流变换插件获得供电网络二次侧的交流信号并将交流信号转变为弱电信号输入到A/D转换器；

步骤S3、通过二次谐波闭锁模块根据A/D转换器的信号获得二次谐波含量，根据获得二次谐波含量觉得是否触发二次谐波闭锁信号，若输出二次谐波闭锁信号则转到步骤S6，若没输出二次谐波闭锁信号则转到步骤S7；

步骤S4、通过阻抗距离保护启动模块根据A/D转换器的信号判断是否输出保护启动信号，若输出保护启动信号则转到步骤S6、S7；

步骤S5、本侧馈线保护装置通过开入回路接收对侧馈线保护装置发出的保护启动信号，若接收到对侧馈线保护装置发出保护启动信号时则转到步骤S6、S7；

步骤S6、经过第一与门和第二与门、非门、延时模块和阻抗整定延时模块的逻辑处理，最终不输出保护启动信号；

步骤S7、经过第一与门和第二与门、非门、延时模块和阻抗整定延时模块的逻辑处理，最终输出保护启动信号。