CN107039954A - 一种电力网络式智能保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力网络式智能保护装置，由信号采集模块，通信模块、网络模块、出口控制模块及CUP控制模块组成保护单元，若干保护单元接入串并联线路，CUP控制模块进行串并联线路故障判别时，利用“判定故障电流方向与装置动作行为”相结合作为判据，本保护判据主要表现在与电路中电阻和电流大小均无关，只判定故障电流方向和装置动作行为，从而实现故障判定的实时性、准确性，实现了哪里有故障切除哪里，最大可能的保证无故障线路的正常供电，解决了多点供电、并联供电、多级联供电等复杂供电中存在的保护配置难，定值整定难，故障点不易确定等问题引起的不正确动作行为，缩小故障影响范围，保障正常线路的可靠供电。

Description

一种电力网络式智能保护装置

技术领域

本发明属于电气技术应用领域，具体涉及一种电力网络式智能保护装置。

背景技术

电流差动保护的原理是在20世纪初提出的，迄今为止，已有约90年的历史，它是最理想的保护原理，被誉为具有绝对选择性的快速保护，因为其选择性不是靠延时，不是靠方向，不是靠定值，而是根据基尔霍夫定律：流向一个结点的电流之和为零。

电流差动保护虽然有以上优点，但是传统的全电流差动保护主要有几点不足：一是在内部故障时动作性能将受到负荷电流的影响，表现为一般状况会降低保护的灵敏度，内部高阻故障或高阻故障伴有大负荷送出时将导致保护拒动；二是线路的分布电容，特别是高压、超高压的长距离线路的分布电容将会影响电流差动判据的测量准确性，表现为空载合闸和外部故障时分布电容电流将导致保护误动；三是电流差动保护一般用于单条线路，对于复杂电路的供电线路连接方式，因数据不能实时同步等原因，不能有效应用，目前仅有三端差动的应用，多端差动目前还处于研究阶段。

现有的电流差动保护对于多点供电、并联供电、多级联供电等复杂供电中存在的保护配置复杂，装置数量多，定值整定难等问题无法解决。在复杂供电中如何达到哪里有故障切除哪里，最大可能的保证无故障线路的正常供电是目前亟需解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种电力网络式智能保护装置，以解决多点供电、并联供电、级联供电等复杂供电中存在的保护配置难，定值整定难，故障点不易确定等问题，实现哪里有故障切除哪里，最大可能的保证无故障线路的正常供电。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种电力网络式智能保护装置，其中，所述电力网络式智能保护装置由若干组保护单元组成，所述保护单元包括：信号采集模块，通信模块、网络模块、出口控制模块及CUP控制模块，所述信号采集模块输入端接入所述串并联线路供电端，用于采集所述串并联线路负荷电流和电压；所述信号采集模块输出端连接CUP控制模块，所述CUP控制模块用于接收信号采集模块数据，同时对网络模块进行调配及控制，并进行线路故障判别、发出相应指令；所述网络模块与所述通信模块和CUP控制模块电连接，用于依据CUP控制模块发出的控制指令，将装置动作行为发送到网上，并从网上获得相邻单元的信息故障电流方向和装置动作行为，智能选择、判断故障位置；所述出口控制模块与CUP控制模块电连接用于控制本单元开关闭合。

进一步的改进在于，所述CUP控制模块进行串并联线路故障判别时是根据自身所在保护单元动作行为与相邻保护单元动作行为结合判定线路故障点。

需要特别说明的是根据保护单元动作行为与相邻保护单元动作行为结合判定线路故障点，本质是利用“判定故障电流方向与故障动作行为方向”两者结合作为判据，本保护判据主要表现在与电路中电阻和电流大小均无关，只判定故障电流方向和装置动作行为，实现故障判定的实时性、准确性，这是目前各种制动方法所不具备的。

进一步改进在于，可根据区域网络通道模式选择联网模式，所述通信模块包括载波通信模块、光纤、网线等现有电力通讯模式。

相对于现有技术，本发明具有以下优点：采用“网络保护的原理和通讯技术”相结合的思想，由信号采集模块，通信模块、网络模块、出口控制模块及CUP控制模块组成保护单元，若干保护单元接入串并联线路，CUP控制模块进行串并联线路故障判别时，利用“判定故障电流方向与故障动作行为方向”两者结合作为判据，本保护判据主要表现在与电路中电阻和电流大小均无关，只判定故障电流方向和装置动作行为，实现故障判定的实时性、准确性，这是目前各种制动方法所不具备的，实现了哪里有故障切除哪里，最大可能的保证无故障线路的正常供电，解决了多点供电、并联供电、多级联供电等复杂供电中存在的保护配置难，定值整定难，故障点不易确定等问题。

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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1本发明电力网络式智能保护装置的结构示意图；

图2本发明光纤作为传输介质一种实施方式；

图3本发明网络式保护装置一种实施例线路原理框图；

图4本发明故障判定的一种实施例。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，提供了一种电力网络式智能保护装置，其中，所述电力网络式智能保护装置由若干组保护单元组成，所述保护单元包括：信号采集模块11，通信模块12、网络模块13、出口控制模块14及CUP控制模块10，所述信号采集模块11输入端接入所述串并联线路供电端，用于采集所述串并联线路负荷电流和电压；所述信号采集模块11输出端连接CUP控制模块10，所述CUP控制模块10用于接收信号采集模块11数据，同时对网络模块13进行调配及控制，并进行线路故障判别、发出相应指令；所述网络模块13与所述通信模块12和CUP控制模块10电连接，用于依据CUP控制模块10发出的控制指令，发出控制动作并将动作行为发送到网上，并从网上获得相邻单元的信息故障电流方向和装置动作行为，智能选择、判断故障位置；所述出口控制模块14与CUP控制模块10电连接用于控制本单元开关闭合。所述CUP控制模块12进行串并联线路故障判别时是根据自身所在保护单元动作行为与相邻保护单元动作行为结合判定线路故障点。

如图2所示，需要特别说明的是，在一种改进的实施方式中，使用光纤作为传输介质，抗干扰能力更强，数据传输速率也更高，各保护单元从网络实时抓取有关信息，实时判断各自动作行为，从而快速切除故障，隔离故障点，保证无故障线路正常供电。

如图3所示，本发明电力网络式保护装置线路原理框图，在一种实施方式中，CUP控制模块端口包括AD输入模块、出口跳闸模块、通信接口模块、和调试接口，同时设置故障跳闸指示灯，用以显示故障线路，起到故障指示的作用。

如表1所示，为采用图1所示的实施方式，10KV进行仿真的结果，对10KV系统故障类型考虑了两相接地短路，两相短路，三相接地，三相短路等四种，每个故障点都考虑了上述四种故障方式。对各种相间故障过渡电阻影响很小，本发明提出的基于故障电流启动保护和方向选择的网络保护均可靠动作，准确切除故障点。

表1 10KV仿真结果

如表2所示，为采用图1所示的实施方式，400V（TN系统）进行仿真的结果，对400V系统故障类型考虑了单相接地，两相接地短路，两相短路，三相接地，三相短路等五种，每个故障点都考虑了上述五种故障方式。

表2 400V仿真结果

针对本发明提出的根据自身所在保护单元动作行为与相邻保护单元动作行为结合判定线路故障点保护新原理，做了大量的仿真实验，通过对仿真数据分析，以及与其它保护原理相比较，得出了本发明判定线路故障点不受过渡电阻大小和故障电流大小的影响，外部故障可根据动作行为准确判断故障点。

如图4结合表3所示，下面结合一种实施例详细说明本发明所述线路故障判定依据，本实施例我们有如下约定：有故障电流，电流正方向，保护行为标志1；有故障电流，电流反方向，保护行为标志0；无故障电流，保护行为标志0；负荷开关保护动作条件，有故障电流动作；保护根据判断结果，确定保护是主保护、后备保护；本实施例电流正方向的确定，定义电流顺时针为正方向，实际实施时也可根据实际接线进行调整。

当线路中存在故障时，如：故障点在4位置，S开关有故障电流，电流正方向，保护行为标志1，判定S开关左右两侧的开关动作行为和电流方向，如果S左侧开关启动1个开关，S右侧启动1个开关，且均判定有故障电流，电流正方向，则S开关转入后备。

如故障点在3位置，S开关保护装置有故障电流，电流正方向，保护行为标志1，S左侧保护装置启动一个，且电流方向为正，S左保护动作行为标志1，S右侧保护装置启动一个，且电流方向为反，保护动作行为标志0，S开关保护装置动作，跳开S开关；同样S右侧保护装置依据故障判定，跳开S右侧开关，切除故障3。

同理所有故障都是先判定S开关左右两侧开关启动数量即S开关左右两侧的开关动作行为，再判定S开关左右两侧的开关电流方向，S开关根据故障电流方向与相邻开关故障动作启动行为来判定故障点位置，并实时上传自身动作行为，邻近保护单元实时判定，发出指令切除故障点。

表3 故障判定表

综上所述，本发明一种电力网络式智能保护装置，采用“网络保护的原理和通讯技术”的结合的思想，由信号采集模块，通信模块、网络模块、出口控制模块及CUP控制模块组成保护单元，若干保护单元接入串并联线路，CUP控制模块进行串并联线路故障判别时，利用“判定故障电流方向与装置动作行为”两者结合作为判据，本保护判据主要表现在与电路中电阻和电流大小均无关，只判定故障电流方向和装置动作行为，实现故障判定的实时性、准确性，这是目前各种制动方法所不具备的，实现了哪里有故障切除哪里，最大可能的保证无故障线路的正常供电，解决了多点供电、并联供电、多级联供电等复杂供电中存在的保护配置难，定值整定难，故障点不易确定等问题。

以上结合附图对本发明所提出的方法进行了示例性描述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (3)

1.一种电力网络式智能保护装置，其特征在于，所述电力网络式智能保护装置由若干组保护单元组成，所述保护单元包括：信号采集模块，通信模块、网络模块、出口控制模块及CUP控制模块，所述信号采集模块输入端接入所述串并联线路供电端，用于采集所述串并联线路负荷电流和电压；所述信号采集模块输出端连接CUP控制模块，所述CUP控制模块用于接收信号采集模块数据，同时对网络模块进行调配及控制，并进行线路故障判别、发出相应指令；所述网络模块与所述通信模块和CUP控制模块电连接，用于依据CUP控制模块发出的控制指令，发出控制动作并将动作行为发送到网上，并从网上获得相邻单元的信息故障电流方向和装置动作行为，智能选择、判断故障位置；所述出口控制模块与CUP控制模块电连接用于控制本单元开关闭合。

2.根据权利要求1所述的一种电力网络式智能保护装置，其特征在于，所述CUP控制模块进行串并联线路故障判别时是根据本保护单元动作行为与相邻保护单元动作行为结合判定线路故障点。

3.根据权利要求1所述的一种电力网络式智能保护装置，其特征在于，所述通信模块可包括载波通信模块、光纤、网线等现有电力通讯模式。