CN107147092A - 一个半主接线变电站线路故障断路器失灵保护实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一个半主接线变电站,采用站域保护方式实现线路故障断路器失灵保护,控制停电范围的实现方法，所述的方法包括步骤：实时采集断路器的三相电流；对变电站与被保护断路器相关的母线保护、线路保护、变压器保护的跳闸信号分别进行采样；计算断路器的三相电流；本发明通过区分不同故障情况下的断路器失灵情况，来控制断路器保护跳闸范围，安全性高。该结果可以应用到站域断路器失灵保护判别中，结合自适应重合闸技术的应用，能够在线路故障情况下控制断路器失灵保护的永跳范围，给线路瞬时故障提供恢复机会，且不对系统造成第二次合闸冲击，在线路瞬时故障断路器失灵时无代价保证了故障线路自动恢复供电，提高大电网电力系统的安全性。

Description

一个半主接线变电站线路故障断路器失灵保护实现方法

技术领域

本发明属于电力系统继电保护领域，具体涉及基于现场已有保护(母线保护、线路保护、变压器保护)跳闸信号划分故障区域，识别线路故障断路器失灵，不对故障线路执行永跳，利用线路保护自适应或自动重合闸实现故障线路自动恢复供电的方法。

背景技术

电网发生故障，而断路器拒动或死区故障时，需要依靠断路器失灵保护动作和死区保护切除故障。目前，电力系统的断路器失灵保护获取变电站内其他保护跳闸信号，但对跳闸信号不做区分，即不论母线保护跳闸、变压器保护跳闸，还是线路保护跳闸，均执行失灵断路器相关电气连接的所有断路器永跳切除故障。当发生线路故障断路器失灵时，由于断路器失灵保护永跳关联的线路开关，同时给线路保护自动重合闸放电，即使故障线路发生的是瞬时故障，也失去了重合闸恢复故障线路及相关母线供电的机会。

统计表明，220kV～500kV线路，80％以上的线路故障是瞬时接地故障，若失灵保护不永跳故障故障线路两侧开关，则重合成功是大概率事件，从而保住线路及关联串母线供电。尤其是对于降低事故级别，缩小停电范围，提高系统稳定性具有重要意义。

发明内容

本发明的目的：通过获得变电站内主保护跳闸信号，识别线路故障断路器失灵的情况，在此情况下，本失灵保护不对线路保护正确跳开的开关永跳，发挥线路保护自适应或自动重合闸功能，实现线路瞬时故障时，故障线路自动恢复供电，从而降低事故级别，缩小停电范围，提高系统稳定性。

为实现上述发明目的，本申请采用以下技术方案。

一种一个半主接线变电站线路故障断路器失灵保护实现方法，其特征在于，所述失灵保护实现方法包括以下步骤：

步骤1：实时采集整个变电站每个断路器的三相电流；

步骤2：对整个变电站内线路保护、母线保护、变压器保护的保护跳闸信号进行采样；

步骤3：根据步骤1所采集的断路器的三相电流和步骤2所采样的保护跳闸信号判断故障区域；

步骤4：当判定为线路故障时，利用保护跳闸后断路器电流大小和波形特征、判断当前线路故障后失灵的断路器；

步骤5：根据断路器失灵判别结果，执行相应的跳闸策略，跳开相应断路器，将线路故障彻底隔离；同时，不对故障线路其他断路器发永跳命令；

步骤6：故障隔离后，线路重合闸延时到，执行线路重合闸，恢复故障线路及关联母线供电。

本发明进一步包括以下优选方案：

在步骤2中，所述保护跳闸信号，包括母线保护跳闸信号、线路保护跳闸信号、变压器保护跳闸信号，三类保护跳闸信号采用不同的开关量接点分别接入。

在步骤4中，所述的故障线路故障后失灵断路器，需要识别边断路器失灵和中断路器失灵两种情况，断路器失灵判据如下:

该断路器的电流大于预设的电流失灵门槛值，且电流波形符合交变电流特征时，则认为该断路器在线路故障后失灵；

其中，所述电流失灵门槛值为取值范围为0.06In～2In，In为故障线路CT二次额定电流值；

满足以下任一条件则认为电流波形不符合交变电流特征，否则认为电流波形符合交变电流特征:电流采样值不过零点超过22ms；或者电流采样值不过零点,且采样值绝对值持续变小超过15ms。

在步骤5中，当根据步骤4判断线路故障失灵断路器为边断路器时：

跳闸策略为永跳该断路器关联的母线各边断路器，不跳故障线路其他侧断路器；

当根据步骤4判断线路故障失灵断路器为中断路器时：

跳闸策略为永跳故障线路关联的本串另一回线路或变压器的断路器，不跳故障线路其他侧断路器。

在步骤6中，当故障线路隔离后，线路保护重合闸功能并没有被放电，当重合闸延时到后，执行线路重合闸。

以上方案结合自适应重合闸,保证永久性故障时不执行重合闸,避免对系统的二次冲击。

本发明具有以下有益的技术效果：

本发明利用变电站全站信息的综合判别方法，突破了传统断路器保护对故障区域识别的无选择性，对线路故障断路器失灵情况下跳闸永跳关联断路器的无选择性。单相接地瞬时故障，且断路器失灵情况下，故障隔离可以使大部分接地故障立即恢复，此时重合成功能够保住传统断路器失灵保护动作会切除的线路及关联母线，缩小停电范围，对降低事故级别，减少恢复性操作，缩短年停电时间具有重要意义。

附图说明

图1是一个半主接线变电站示意图；

图2是一个半主接线变电站线路故障断路器失灵保护实现方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步详细介绍。

如图1所示,一个半主接线变电站接线图，图中F1点为线路L1线路故障，F2点位中开关死区故障，属于线路保护动作范围，F3点为边开关5011死区故障，属于母线保护动作范围，F4点为母线故障.以下结合附图2所示一个半主接线变电站线路故障断路器失灵保护实现方法流程示意图，按步骤介绍技术实现方法。

步骤1：实时采集500kV甲变电站第1串I母边开关5011、中开关5012、II母边开关5013,第2串I母边开关5021、中开关5022、II母边开关5023的三相电流,作为开关失灵判别的电气量输入；

步骤2：实时采集500kV甲变电站内L1、L2线路保护跳闸信号,I母、II母母线保护跳闸信号,变压器T1保护跳闸信号,作为外部保护跳闸启动开关失灵判别的开关量信号。

步骤3：实时计算以上断路器的三相电流,并监视以上保护的动作信号确定故障发生的区域,当收到线路保护跳闸信号,结合电流量判据,确认发生线路短路故障；当收到变压器保护跳闸信号,结合电流量判据,确认发生变压器区内短路故障；当收到母线保护跳闸信号,结合电流量判据,确认发生母线短路故障。

以下条件均满足，判定为线路故障：

收到线路保护跳闸信号；该线路保护跳闸信号无异常，即未发生持续10s以上的节点粘连情况；该线路各侧电流任意一组发生突变量启动。

步骤4：确认故障类型后,监视跳闸范围内应切除的开关电流,判断当前线路故障后失灵的断路器。断路器失灵判据如下:

该断路器的电流大于预设的电流失灵门槛值，且电流波形符合交变电流特征，则认为该断路器为线路故障后的失灵断路器。其中，所述电流失灵门槛值为取值范围为0.06In～2In，In为故障线路CT二次额定电流值，可按躲过最大负荷电流整定。

满足以下任一条件则认为电流波形不符合交变电流特征，否则认为电流波形符合交边电流特征，1:电流采样值不过零点超过22ms；2:电流采样值不过零点,且采样值绝对值持续变小超过15ms。

例如当发生F1或F2点短路故障时(其中F2点为中开关死区),收到L1线路保护动作信号,甲站应跳开的断路器为5011、5012,若在标准跳闸时间内(500kV开关切除时间不超过60ms,加上30ms的电流判别返回时间,该时间可取90ms),监视计算5011或5012的电流未如期切除,则认为L1线路故障开关失灵。

当发生F3或F4点短路故障时,收到I母母线路保护动作信号,甲站应跳开的断路器为5011、5021以及乙站关联开关,若在标准跳闸时间内(同上),监视计算5011或5021的电流未如期切除,则认为母线故障开关失灵。

步骤5：当发生L1线路故障,I母边开关5011开关失灵时,扩大切除I母所有边开关5011、5021,此时不永跳已经切除的甲站5012开关以及乙站关联开关,不闭锁L1线路保护重合闸。

当发生L1线路故障,中开关5012开关失灵时,扩大切除II母边开关5013,补跳5012,跳开变压器各侧开关,图中为3501,此时不永跳已经切除的甲站5011开关以及乙站关联开关,不闭锁L1线路保护重合闸。

步骤6：瞬时故障的情况下,保护动作断开电源后,故障点电弧熄灭,绝缘强度重新恢复,故障自行消除,线路重合闸延时到，执行线路重合闸，恢复L1线路,恢复甲站I母及关联乙站母线供电。

以上描述仅仅借助于实施细节提供本发明的实现方法。对于本领域的技术人员是显而易见的，本发明不限于上面提供的实施细节，可以在不脱离本发明特征的情况下以另外的实施细节实现。因此，提供的实施细节应当被认为是说明性的，而不是限制性的。因此，实现和使用本发明的可能性是由所附的权利要求限定。因而，由权利要求确定的实现本发明的各种选择包括等效实施细节也属于本发明的范围。

Claims (5)

1.一种一个半主接线变电站线路故障断路器失灵保护实现方法，其特征在于，所述失灵保护实现方法包括以下步骤：

步骤1：实时采集整个变电站每个断路器的三相电流；

步骤2：对整个变电站内线路保护、母线保护、变压器保护的保护跳闸信号进行采样；

步骤3：根据步骤1所采集的断路器的三相电流和步骤2所采样的保护跳闸信号判断故障区域；

步骤4：当判定为线路故障时，利用保护跳闸后断路器电流大小和波形特征、判断当前线路故障后失灵的断路器；

步骤5：根据断路器失灵判别结果，执行相应的跳闸策略，跳开相应断路器，将线路故障彻底隔离；同时，不对故障线路其他断路器发永跳命令；

步骤6：故障隔离后，线路重合闸延时到，执行线路重合闸，恢复故障线路及关联母线供电。

2.根据权利要求1所述的线路故障断路器失灵保护实现方法，其特征在于：

在步骤2中，所述保护跳闸信号，包括母线保护跳闸信号、线路保护跳闸信号、变压器保护跳闸信号，三类保护跳闸信号采用不同的开关量接点分别接入。

3.根据权利要求1所述的线路故障断路器失灵保护实现方法，其特征在于：

在步骤4中，所述的故障线路故障后失灵断路器，需要识别边断路器失灵和中断路器失灵两种情况，断路器失灵判据如下:

该断路器的电流大于预设的电流失灵门槛值，且电流波形符合交变电流特征时，则认为该断路器在线路故障后失灵；

其中，所述电流失灵门槛值取值范围为0.06In～2In，In为故障线路CT二次额定电流值；

满足以下任一条件则认为电流波形不符合交变电流特征，否则认为电流波形符合交变电流特征:电流采样值不过零点超过22ms；或者电流采样值不过零点,且采样值绝对值持续变小超过15ms。

4.根据权利要求3所述的线路故障断路器失灵保护实现方法，其特征在于：

在步骤5中，当根据步骤4判断线路故障失灵断路器为边断路器时：

跳闸策略为永跳该断路器关联的母线各边断路器，不跳故障线路其他侧断路器；

当根据步骤4判断线路故障失灵断路器为中断路器时：

跳闸策略为永跳故障线路关联的本串另一回线路或变压器的断路器，不跳故障线路其他侧断路器。

5.根据权利要求1所述的线路故障断路器失灵保护实现方法，其特征在于：

在步骤6中，当故障线路隔离后，线路保护重合闸功能并没有被放电，当重合闸延时到后，执行线路重合闸。