CN106451331A - 一种3/2接线方式下死区故障导致的误切母线快速恢复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种3/2接线方式下死区故障导致的误切母线快速恢复方法，利用站域信息共享的技术优势，切除死区故障并快速恢复误切母线供电；其包括：根据断路器跳闸信号判断是否启动断路器失灵保护；辨识死区故障；重合故障电流最小的误切断路器以及剩余的误切断路器。通过该方法可以有效区分断路器失灵和死区故障，在不延长故障切除时间的情况下，快速重合误切母线，从而显著提高系统的安全稳定运行水平。
Description
技术领域
本发明涉一种快速恢复方法，具体涉及一种3/2接线方式下死区故障导致的误切母线快速恢复方法。
背景技术
为了保证供电可靠性以及运行灵活性，目前500kV变电站大多采用3/2接线方式。但是，3/2接线方式使用的电流互感器较多，为了节约成本，一般采用在断路器单侧配置保护用电流互感器的方式，这将造成断路器与互感器之间存在保护死区。保护死区内发生故障(以下简称“死区故障”)时，目前主要由死区所在间隔的保护以及断路器失灵保护配合切除。这种做法会使得非故障支路的断路器跳闸，导致正常母线不必要的长时间停运，严重影响系统的安全稳定运行。文献[1]提出引用线路保护动作后、失灵保护动作前故障线路的残压来配合切除死区故障，但该方法通过故障残压判断死区故障与断路器失灵情况，在金属性故障且断路器失灵情况下，可能会将故障误判为死区故障，其有效性尚待商榷；文献[2]引入断路器测量电流与电流互感器的测量电流进行比相以辅助判断死区故障，但引入断路器本身电流则需要增加较多的电流测量元件来测量流过断路器的真实电流大小，同时如何配置测量元件来正确测量流过断路器的电流并未解决，可靠性不高。此外，上述两种方法均不能解决死区故障导致非故障支路断路器跳闸，造成正常母线长时间停运的问题。
参考文献:
[1].刘志学,带有自动重合闸功能的断路器失灵保护.电力自动化设备,2012(01):第147-151页；
[2].刘志学,单鸿旭与李诗华,高压电力系统死区保护的一种实现方法.电工技术,2010(12):第52-54页。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种3/2接线方式下死区故障导致的误切母线快速恢复方法，有效解决了死区故障造成误切母线长期停电的问题，从而提高3/2接线方式的供电可靠性。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
本发明涉及一种3/2接线方式下死区故障导致的误切母线快速恢复方法，所述方法包括以下步骤：：
(1)根据断路器跳闸信号判断是否启动断路器失灵保护；
(2)辨识死区故障；
(3)重合故障电流最小的误切断路器；
(4)重合剩余的误切断路器。
优选的，当接收到所述步骤(1)中任意断路器的跳闸信号时，记录其支路在故障发生时刻的故障电流大小；
所述跳闸信号包括断路器跳闸信号和间隔保护动作信号。
进一步地，所述步骤(1)根据断路器跳闸信号启动断路器失灵保护的判断方法包括，定义发生跳闸的n台断路器为QF1～QFn，其支路在故障发生时刻的电流值记作IQF1(0)、IQF2(0)…IQFn(0)；以及在断路器跳闸后的预设时间Δt内，所述断路器QF1～QFn对应的电流互感器的故障电流IQF1(1)、IQF2(1)…IQFn(1)；
检测发生跳闸的断路器对应的电流互感器故障电流，若在预设时间Δt内未检测到，则退出本次判断；若检测到所述故障电流的存在，则启动断路器失灵保护，切除断路器所接母线上的其它断路器。
进一步地，所述检测发生跳闸的断路器对应的电流互感器故障电流的表达式为：
IQFs(1)<Iset1，s＝1,2,…,n (2)
式中，Iset1为线路无流门槛值，典型值取0.05IN，IN为电流互感器的额定电流；Sflags为有流标识量；
若式(1)成立，则断路器QFs无流，置Sflags为0，否则置Sflagi为1；
若断路器QF1～QFn均无流，即Sflag1～Sflagn均为0，则表示母线发生故障，所有断路器均正确动作，故障被隔离，退出本次操作；
若断路器QFs对应的测量电流IQFs(1)不满足式(1)，即Sflags＝1，则断路器QFs并未隔离故障，执行该断路器QFs的失灵保护。
优选的，所述步骤(2)辨识死区故障包括：获取断路器QFs辅助接点的状态，若该辅助接点处于合位，则表示所述断路器QFs失灵，退出本次程序；若辅助接点处于分位，则为死区故障；具体操作步骤如下：检测断路器QFs辅助接点的状态，将所述断路器QFs的辅助接点状态信号记作SQFs，根据断路器的辅助接点信号判断失灵断路器QFs是否断开；其中，
SQFs＝1表示辅助接点处于合位，即断路器QFs尚未断开；
SQFs＝0表示辅助接点处于分位，即断路器QFs已断开；
通过式(2)辨识死区故障和断路器失灵：
(SQFs＝0)&(Sflags＝1) (2)
若式(2)不满足，断路器QFs辅助接点处于合位，表示该断路器QFs尚未断开，则断路器QFs发生失灵，结束本次流程；
若式(2)满足，边断路器QFs辅助接点处于分位，则表示断路器QFs已经断开，本次故障为死区故障。
优选的，所述步骤(3)重合故障电流最小的误切断路器包括：根据步骤(1)记录的故障电流大小，重合故障发生时故障电流最小的误切断路器，选取IQF1(0)、IQF2(0)…IQFn(0)中故障电流最小的断路器进行重合，其表达式为：
IQFm(0)＝min{IQF1(0)、IQF2(0)…IQFn(0)} (3)
式(3)中，QFm表示故障电流最小的断路器；
检测重合后的断路器QFm电流值，读取断路器QFm的电流IQFm；若IQFm≥Iset2，表示此次辅助接点信息有误，将断路器失灵误判为死区故障，则立即断开断路器QFm，结束本次流程；若IQFm<Iset2，则重合剩余的误切断路器；其中，Iset2为门槛值，所述误切断路器是指除了QFs之外所有被切除的断路器。
优选的，所述步骤(4)重合剩余的误切断路器包括：在故障电流最小的误切断路器重合成功后，依次重合剩余的误切断路器，恢复误切母线的正常供电。
与现有技术相比，本发明达到的有益效果是：
本发明利用站域信息共享，通过引入断路器的分合状态信息以及电流信息识别死区故障，在不延长故障切除时间的情况下，通过重合闸快速恢复误切母线，从而显著提高电网安全稳定运行水平和供电可靠性。
该方法利用站域信息共享的技术优势，可以有效区分断路器失灵和死区故障，在不延长故障切除时间的情况下，快速重合误切母线，从而显著提高系统的安全稳定运行水平。
附图说明
图1为3/2接线方式下死区故障导致误切母线的快速恢复方法流程图；
图2为正常3/2接线方式示意图；
图3为3/2接线方式下死区故障示意图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。
在3/2接线方式下，由于保护和互感器的配置并未完全交叉，导致死区的存在。在发生死区故障时，一般由死区故障所在间隔保护以及断路器失灵保护动作相互配合以实现故障的隔离。这种做法使得非故障支路的断路器跳闸，导致正常母线不必要的长时间停运，严重影响系统的安全稳定运行。
针对上述切除死区故障情况下会导致正常母线误切的缺陷，本发明提出了一种适用于3/2接线方式下死区故障导致误切母线的快速恢复方案。如图1所示，具体操作如下：
(1)根据断路器跳闸信号判断是否启动断路器失灵保护；
检测是否收到断路器跳闸信号或间隔保护动作信号，若没有检测到跳闸信号则退出本次判断；若检测到某断路器的跳闸信号，则执行该断路器失灵保护是否启动的判断；当接收到所述步骤(1)中任意断路器的跳闸信号时，记录其支路在故障发生时刻的故障电流大小；
所述跳闸信号包括断路器跳闸信号和间隔保护动作信号。
所述步骤(1)根据断路器跳闸信号启动断路器失灵保护的判断方法包括，定义发生跳闸的n台断路器为QF1～QFn，其支路在故障发生时刻的电流值记作IQF1(0)、IQF2(0)…IQFn(0)；以及在断路器跳闸后的预设时间Δt内，所述断路器QF1～QFn对应的电流互感器的故障电流IQF1(1)、IQF2(1)…IQFn(1)；
检测发生跳闸的断路器对应的电流互感器故障电流，若在预设时间Δt内未检测到，则退出本次判断；若检测到所述故障电流的存在，则启动断路器失灵保护，切除断路器所接母线上的其它断路器。
所述检测发生跳闸的断路器对应的电流互感器故障电流的表达式为：
IQFs(1)<Iset1，s＝1,2,…,n (3)
式中，Iset1为线路无流门槛值，典型值取0.05IN，IN为电流互感器的额定电流；Sflags为有流标识量；
若式(1)成立，则断路器QFs无流，置Sflags为0，否则置Sflagi为1；
若断路器QF1～QFn均无流，即Sflag1～Sflagn均为0，则表示母线发生故障，所有断路器均正确动作，故障被隔离，退出本次操作；
若断路器QFs对应的测量电流IQFs(1)不满足式(1)，即Sflags＝1，则断路器QFs并未隔离故障，执行该断路器QFs的失灵保护。
(2)辨识死区故障；
获取断路器QFs辅助接点的状态，若该辅助接点处于合位，则表示所述断路器QFs失灵，退出本次程序；若辅助接点处于分位，则为死区故障；具体操作步骤如下：检测断路器QFs辅助接点的状态，将所述断路器QFs的辅助接点状态信号记作SQFs，根据断路器的辅助接点信号判断失灵断路器QFs是否断开；其中，
SQFs＝1表示辅助接点处于合位，即断路器QFs尚未断开；
SQFs＝0表示辅助接点处于分位，即断路器QFs已断开；
通过式(2)辨识死区故障和断路器失灵：
(SQFs＝0)&(Sflags＝1) (2)
若式(2)不满足，断路器QFs辅助接点处于合位，表示该断路器QFs尚未断开，则断路器QFs发生失灵，结束本次流程；
若式(2)满足，边断路器QFs辅助接点处于分位，则表示断路器QFs已经断开，本次故障为死区故障。
(3)重合故障电流最小的误切断路器；
根据步骤(1)记录的故障电流大小，重合故障发生时故障电流最小的误切断路器，选取IQF1(0)、IQF2(0)…IQFn(0)中故障电流最小的断路器进行重合，其表达式为：
IQFm(0)＝min{IQF1(0)、IQF2(0)…IQFn(0)} (3)
式(3)中，QFm表示故障电流最小的断路器；
检测重合后的断路器QFm电流值，读取断路器QFm的电流IQFm；若IQFm≥Iset2，表示此次辅助接点信息有误，将断路器失灵误判为死区故障，则立即断开断路器QFm，结束本次流程；若IQFm<Iset2，则重合剩余的误切断路器；其中，Iset2为门槛值，所述误切断路器是指除了QFs之外所有被切除的断路器。
(4)重合剩余的误切断路器：
在故障电流最小的误切断路器重合成功后，依次重合剩余的误切断路器，恢复误切母线的正常供电。
实施例：
如图2所示为实际应用的正常3/2接线方式，本发明的一种3/2接线方式下死区故障导致误切母线的快速恢复方法实施步骤如下:
(1)正常运行，若保护检测发生到故障，如图3所示，F点发生故障，则按预定的保护配置逻辑进行动作跳闸，即母线I母差保护动作，切除QF1及该侧其它串的所有边断路器，并记录下跳闸前各被切断路器的电流值。
(2)检测边断路器QF1对应的电流互感器CT1是否能到故障电流。这种故障情况下母线Ⅱ依旧会给CT1提供短路电流，故CT1能检测到故障电流，则断路器QF1的失灵保护动作，切除QF2及出线1对侧断路器。同时通过辅助接点检测断路器QF1的开合状态。
(3)通过检测边断路器QF1的辅助接点信息来表征边断路器QF1的开合状态。若边断路器QF1的辅助接点位于合位状态，表明发生断路器失灵故障，结束本次流程。若辅助接点处于跳位状态，则可以判断本次故障情况为死区故障，执行步骤(4)。
(4)根据步骤(1)中记录的各被切断路器的故障电流大小，选取故障电流最小的断路器，假设图2中QF4在跳闸前故障电流最小，则执行该断路器的重合闸功能，即重合断路器QF4，经一段延时Δt后检测断路器QF4的故障电流，若有检测到故障电流存在，则加速断开QF4，结束本次流程；若未检测到故障电流，则进入步骤(5)。
(5)在步骤(4)中故障电流最小的误切断路器QF4重合成功后，继续重合步骤(1)中所切除的除了QF4之外的所有误切断路器，恢复误切母线的正常供电。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，这些变更、修改或者等同替换，其均在其申请待批的权利要求范围之内。
Claims (7)
1.一种3/2接线方式下死区故障导致的误切母线快速恢复方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)根据断路器跳闸信号判断是否启动断路器失灵保护；
(2)辨识死区故障；
(3)重合故障电流最小的误切断路器；
(4)重合剩余的误切断路器。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当接收到所述步骤(1)中任意断路器的跳闸信号时，记录其支路在故障发生时刻的故障电流大小；
所述跳闸信号包括断路器跳闸信号和间隔保护动作信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)根据断路器跳闸信号启动断路器失灵保护的判断方法包括，定义发生跳闸的n台断路器为QF1～QFn，其支路在故障发生时刻的电流值记作IQF1(0)、IQF2(0)…IQFn(0)；以及在断路器跳闸后的预设时间Δt内，所述断路器QF1～QFn对应的电流互感器的故障电流IQF1(1)、IQF2(1)…IQFn(1)；
检测发生跳闸的断路器对应的电流互感器故障电流，若在预设时间Δt内未检测到，则退出本次判断；若检测到所述故障电流的存在，则启动断路器失灵保护，切除断路器所接母线上的其它断路器。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述检测发生跳闸的断路器对应的电流互感器故障电流的表达式为：
IQFs(1)<Iset1，s＝1,2,…,n (1)
式中，Iset1为线路无流门槛值，典型值取0.05IN，IN为电流互感器的额定电流；Sflags为有流标识量；
若式(1)成立，则断路器QFs无流，置Sflags为0，否则置Sflagi为1；
若断路器QF1～QFn均无流，即Sflag1～Sflagn均为0，则表示母线发生故障，所有断路器均正确动作，故障被隔离，退出本次操作；
若断路器QFs对应的测量电流IQFs(1)不满足式(1)，即Sflags＝1，则断路器QFs并未隔离故障，执行该断路器QFs的失灵保护。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)辨识死区故障包括：获取断路器QFs辅助接点的状态，若该辅助接点处于合位，则表示所述断路器QFs失灵，退出本次程序；若辅助接点处于分位，则为死区故障；具体操作步骤如下：检测断路器QFs辅助接点的状态，将所述断路器QFs的辅助接点状态信号记作SQFs，根据断路器的辅助接点信号判断失灵断路器QFs是否断开；其中，
SQFs＝1表示辅助接点处于合位，即断路器QFs尚未断开；
SQFs＝0表示辅助接点处于分位，即断路器QFs已断开；
通过式(2)辨识死区故障和断路器失灵：
(SQFs＝0)&(Sflags＝1) (2)
若式(2)不满足，断路器QFs辅助接点处于合位，表示该断路器QFs尚未断开，则断路器QFs发生失灵，结束本次流程；
若式(2)满足，边断路器QFs辅助接点处于分位，则表示断路器QFs已经断开，本次故障为死区故障。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)重合故障电流最小的误切断路器包括：根据步骤(1)记录的故障电流大小，重合故障发生时故障电流最小的误切断路器，选取IQF1(0)、IQF2(0)…IQFn(0)中故障电流最小的断路器进行重合，其表达式为：
IQFm(0)＝min{IQF1(0)、IQF2(0)…IQFn(0)} (3)
式(3)中，QFm表示故障电流最小的断路器；
检测重合后的断路器QFm电流值，读取断路器QFm的电流IQFm；若IQFm≥Iset2，表示此次辅助接点信息有误，将断路器失灵误判为死区故障，则立即断开断路器QFm，结束本次流程；若IQFm<Iset2，则重合剩余的误切断路器；其中，Iset2为门槛值，所述误切断路器是指除了QFs之外所有被切除的断路器。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)重合剩余的误切断路器包括：在故障电流最小的误切断路器重合成功后，依次重合剩余的误切断路器，恢复误切母线的正常供电。
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