CN106602529A - 一种低压线路成组保护方案 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低压线路成组保护方案，属于电力系统继电保护技术领域。所述低压线路成组保护方案，将多条线路分为一组，并选择其中一条作为主要线路，其余作为次要线路；线路中的电流数据经过电流互感器和合并单元被传送至交换机中，通过交换机以广播方式同时发送给组内线路中的所有保护装置；将主要线路中保护装置的功能模块的分模块，依次分布于次要线路保护装置中，在主要线路中保护装置故障时，由次要线路中保护装置分担执行主要线路中保护装置的功能。本发明实现了主要线路的双重保护，使保护具有选择性，且具有快速性。

Description

一种低压线路成组保护方案

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护技术领域，具体地，特别涉及一种低压线路成组保护方案。

背景技术

变电站是电力系统电能传输与转换的关键节点，其中配置了大量一次设备和二次设备。其中一次设备包括变压器、母线、断路器、线路以及电压和电流互感器等。二次设备包括各种保护和监控装置。现有变电站保护按照分布式原则设计，分为变压器保护、母线保护、线路保护等。以线路保护为例，每个线路保护装置只为一条线路服务，采集线路电流信息，并在线路发生故障时跳开线路开关以隔离故障区域。考虑到经济性，变电站中对于关键的220kV及以上电压等级线路才会配置双重保护，即配置两套保护装置互为备用，而对于低压设备通常只配备一套保护装置。

在现有的低压线路保护中，每个线路仅配置一个保护装置，且每个保护装置仅采集对应一条线路的电压和电流，不掌握其他线路的电压电流信息，因此无法为其他线路提供保护。

例如，如图1所示，一个变电站中的低压线路保护装置A(简称保护A)仅采集线路A的电流，保护装置B仅采集线路B的电流，保护装置C仅采集线路C的电流，各保护装置互不联系也不能相互替代，其信息流程是一对一的相对应关系。因此，当保护装置A故障后会导致线路A失去主保护和近后备保护，而保护装置B和装置C无法提供支援，因此线路A只能依赖其上一级保护提供的远后备保护来切除故障，导致切除故障动作慢且事故范围扩大。

现有的多重保护配置方案，例如给220kV及以上电压等级线路同时配备2套保护装置，给高压直流换流站同时配备3套保护装置，从而保证在某一套保护装置故障后仍然有其他保护装置正常工作并提供保护。该方案成本很高，一般不用于低压线路的保护。

发明内容

鉴于以上问题，本发明的目的是提供一种低压线路成组保护方案，利用智能变电站的通信网与交换机，使各个保护装置相互通信与配合，使保护装置在完成原有保护功能的同时为其他保护装置提供替代保护功能，实现线路的双重保护，使保护具有选择性，以解决现有的低压线路保护中的保护装置故障后，切除故障动作慢且扩大事故范围的问题，且降低成本。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明所述低压线路成组保护方案，包括以下步骤：

(1)将线路分组，且每组包括多条线路，每条线路均配置有保护装置；

(2)在每组线路中选择一条线路作为主要线路，其余作为次要线路；

(3)在次要线路中的保护装置中增加监视模块，且将主要线路中保护装置的功能模块的分模块，依次分布于次要线路的保护装置中；

(4)组内各线路中的电流数据均通过交换机，以广播方式同时发送给组内线路中的所有保护装置；

(5)次要线路中的各保护装置完成对次要线路的保护；

(6)由监视模块监视主要线路中的保护装置是否故障，若无故障，则结束运行；若故障，则执行分布于其中一个次要线路中的所述主要线路中保护装置的功能模块的功能，对主要线路中的电流数据进行处理并将中间结果传送至另一个次要线路中的保护装置中，直至判断出所述主要线路是否保护，从而决定是否跳闸主要线路。

优选的，主要线路中保护装置的功能模块的分模块依次均匀分布于次要线路的保护装置中，以使各个次要线路中保护装置增加的计算量均衡，降低CPU运行负担。

进一步地，主要线路中保护装置的功能模块的分模块包括：接收采样电流数据模块；对电流数据进行数字滤波处理模块；计算基波电流有效值模块；比较电流有效值与保护定值，判断保护装置是否动作模块。

进一步地，优选的，每组线路中的线路个数不超过5条。

优选的，各线路均通过电子式电流互感器采集电流数据，将电流数据传送至合并单元和交换机，通过交换机以广播方式同时发送给组内线路的所有保护装置。

优选的，次要线路的个数为2～4个，以使主要线路中的保护装置中的功能模块的分模块较均匀的分布于各次要线路的保护装置中。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

一、将线路分组，并在组内选择一条作为主要线路，其余作为次要线路，由组内所有次要线路共同为主要线路中保护装置提供后备保护，次要线路执行主要线路中保护装置的功能，使保护具有选择性；

二、次要线路中的保护装置能采集主要线路中的电流数据，并监视主要线路中保护装置是否正常工作；

三、主要线路正常工作时，次要线路中保护装置仅仅起监视作用而不替代主要线路中保护装置执行保护功能，所以，次要线路中保护装置基本不增加负担；

四、组内多条次要线路的保护装置共同分担主要线路中保护装置的计算及保护功能，使得每条次要线路中保护装置增加的负担较小，使保护具有快速性，延迟小于电流后备保护；

附图说明

图1是现有低压线路的保护配置方案；

图2是本发明所述低压线路的成组保护配置方案；

图3是现有低压线路中保护装置的模块图；

图4是本发明所述低压线路的成组保护装置模块及流程图。

具体实施方式

现结合附图对本发明做进一步详细的说明，以便于本发明更加清楚和易于理解。

现以三条线路作为一组，对本发明所述低压线路成组保护方案做详细说明，分别为线路A、线路B和线路C。其中，线路A中配置有保护装置A(简称保护A)，线路B中配置有保护装置B(简称保护B)，线路C中配置有保护装置C(简称保护C)。选择组内线路中的其中一条作为主要线路，其余作为次要线路，本实施例中，选择线路A作为主要线路，线路B和线路C作为次要线路。其中，主要线路的选择可以根据现场实际需要而定，可以为带有重要负荷的线路或者故障率较高的线路，以实现对此主要线路的双重保护。

图2是本发明所述低压线路的成组保护配置方案，如图2所示，组内线路配置中包括：电流互感器，且电流互感器为电子式电流互感器，合并单元，交换机和保护装置。线路A的电流数据经过电流互感器采集之后，传送至合并单元A；线路B的电流数据经过电流互感器采集之后，传送至合并单元B；线路C的电流数据经过电流互感器采集之后，传送至合并单元C。合并单元A、合并单元B及合并单元C采集到的各线路中的电流数据均传送至共用的交换机中，且交换机与各线路中的保护装置连接，由交换机通过广播方式将接收的电流数据同时发送给组内线路的保护A、保护B和保护C。同时，保护A、保护B和保护C通过交换机进行通信监视保护装置是否正常工作。其中，交换机可以连接多组线路，但是，每条线路的电流数据只传送给同组内线路的保护装置。因此，每条线路中的电流互感器采集的电流数据可以传送至同组内线路中的任何一个保护装置中，且每一个保护装置都能接收到同组内所有线路的电流数据，且各个保护装置之间可以通过通信网交流信息，以了解线路中保护装置是否发生故障。

低压线路中保护装置包括监控程序和保护程序两大部分，其中，监控程序包括实现键盘显示、插件调试和整定设置等功能的程序；保护程序是指保护装置所必需的线路保护功能程序。图3是现有低压线路中保护装置的模块图，如图3所示，以保护装置A为例，保护程序可以分解为四个基本功能模块：

分模块A1：接收采样电流数据模块；

分模块A2：对电流数据进行数字滤波处理模块；

分模块A3：计算基波电流有效值模块；

分模块A4：将电流有效值与保护定值比较，判断保护装置A是否动作，是否跳闸线路A模块。

同理，在线路B中的保护装置B中的功能模块具有分模块B1、B2、B3和B4，在线路C中的保护装置C中的功能模块具有分模块C1、C2、C3和C4，这些分模块的运行可以实现保护装置对相应线路的保护。

此外，如图4所示，在线路B中的保护B中增加监视模块B5，监视模块B5的功能是监视保护A是否故障；在线路C中的保护C中增加监视模块C5，监视模块C5的功能是监视保护A是否故障。将主要线路A中保护A的功能模块的四个分模块依次均匀分布于次要线路B和次要线路C中，以使保护B和保护C均匀分担保护A的计算和保护功能，使保护B和保护C增加的负担较小。所以，在保护B中增加保护A中的分模块A1和A2，在保护C中增加保护A中的分模块A3和A4，由保护B和保护C共同执行保护A中功能模块的功能。

所以，当以三条线路为一组，线路A作为主要线路，线路B和线路C作为次要线路时，线路A中保护A的功能模块包括分模块A1、A2、A3和A4，线路B中保护B的功能模块包括分模块B1、B2、B3、B4、B5、A1和A2，线路C中保护C的功能模块包括分模块C1、C2、C3、C4、C5、A3和A4。

保护B在执行完分模块B1至B4的功能之后，完成对线路B的保护，由监视模块B5监视保护A是否出现故障，若保护A未出现故障，则结束运行，此时保护B只起到监视保护A状态的作用而不替代保护A执行功能，并不增加保护B的负担，且不会影响保护B本身的性能；若监视到保护A出现故障，则保护B执行分模块A1和A2的功能，将线路A的电流数据进行处理并将中间结果传送至保护C中。

保护C在执行完分模块C1至C4的功能之后，完成对线路C的保护，由监视模块C5监视保护A是否出现故障，若保护A未出现故障，则结束运行，此时保护C只起到监视保护A状态的作用而不替代保护A执行功能，并不增加保护C的负担，且不会影响保护C本身的性能；若监视模块C5监视到保护A出现故障，则保护C执行分模块A3和A4的功能，利用保护B传送的中间结果，计算线路A的电流有效值并判断是否跳闸线路A，对主要线路A起到双重保护作用。

由于在保护B和保护C中均增加了分模块，在保护A出现故障时，保护B和保护C分担执行保护A相关功能模块的分模块的功能，对线路A中的电流数据进行处理和计算，并进行逻辑判断，所以，保护B和保护C的保护程序部分各增加约50％的计算量，但是现有CPU器件一般有能力承担此部分计算量。

综上，当线路A出现故障，且所有保护装置均正常工作时，保护A执行分模块A1至A4的功能，独立完成对线路A的保护功能，决定是否跳闸线路A。保护B先完成本身对线路B的保护功能模块的分模块B1至B4的功能，然后运行监视模块B5检测到保护A工作正常，则不执行保护A相关功能模块的分模块A1和A2的功能。保护C先完成本身对线路C的保护功能模块的分模块C1至C4的功能，然后运行监视模块C5检测到保护A工作正常，则不执行保护A相关功能模块的分模块A3和A4的功能。

当线路A出现故障，且保护A也出现故障时，保护A失去作用。保护B先完成本身对线路B的保护功能模块的分模块B1至B4的功能，然后运行监视模块B5检测到保护A出现故障，则利用线路A的电流数据完成对应保护A功能模块的分模块A1和A2的功能，并将中间结果传送给保护C。保护C先完成本身对线路C的保护功能模块的分模块C1至C4的功能，然后运行监视模块C5检测到保护A出现故障，则利用保护B送来的中间结果继续计算，完成对应保护A功能模块的分模块A3和A4的功能，并替代保护A决定是否跳闸线路A。由于保护C需要等待保护B送来中间结果再执行分模块A3和A4的功能，判断是否跳闸线路A，大约需要两倍的主保护动作时间，即相对于保护A工作正常时会延迟动作几ms到十几ms，该延迟远远小于电流远后备保护的500ms级差，因此本发明低压线路成组保护方案仍具有快速性。

此外，由于保护B和保护C是利用线路A的电流数据执行分模块A1至A4的功能，计算结果同保护A正常时计算结果相同，需要跳闸时都是跳闸线路A，因此保护具有选择性。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种低压线路成组保护方案，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将线路分组，且每组包括多条线路，每条线路均配置有保护装置；

(2)在每组线路中选择一条线路作为主要线路，其余作为次要线路；

(3)在所述次要线路中的保护装置中增加监视模块，且将所述主要线路中保护装置的功能模块的分模块，依次分布于所述次要线路的保护装置中；

(4)组内各线路中的电流数据均通过交换机，以广播方式同时发送给组内线路中的所有保护装置；

(5)所述次要线路中的各保护装置完成对所述次要线路的保护；

(6)由所述监视模块监视所述主要线路中的保护装置是否故障，若无故障，则结束运行；若故障，则执行分布于其中一个次要线路中的所述主要线路中保护装置的功能模块的功能，对所述主要线路中的电流数据进行处理并将中间结果传送至另一个次要线路中的保护装置中，直至判断出所述主要线路是否保护，从而决定是否跳闸所述主要线路。

2.根据权利要求1所述的低压线路成组保护方案，其特征在于，所述主要线路中保护装置的功能模块的分模块依次均匀分布于所述次要线路的保护装置中。

3.根据权利要求1所述的低压线路成组保护方案，其特征在于，所述主要线路中保护装置的功能模块的分模块包括：接收采样电流数据模块；对所述电流数据进行数字滤波处理模块；计算基波电流有效值模块；比较所述电流有效值与保护定值，判断所述保护装置是否动作模块。

4.根据权利要求3所述的低压线路成组保护方案，其特征在于，每组线路中的线路个数不超过5条。

5.根据权利要求1所述的低压线路成组保护方案，其特征在于，所述线路均通过电子式电流互感器采集电流数据，所述电流数据传送至合并单元和交换机，通过所述交换机以广播方式同时发送给组内线路的所有保护装置。

6.根据权利要求1所述的低压线路成组保护方案，其特征在于，所述次要线路的个数为2～4个。