CN107634506A - 一种变电站过电流保护方法及装置和系统 - Google Patents

Abstract

一种变电站过电流保护方法及装置和系统，当线路发生故障时，通过站内电力电子装置实现对短路电流大小的控制，包括：获取当前线路的电流值；判断当前线路的电流值是否达到第一保护阈值，第一保护阈值位于电力电子装置的额定电流值与电力电子装置的安全电流阈值之间；若当前线路的电流值达到预设的第一保护阈值，则减小当前线路的输出电压值，使当前线路的电流值不超过第一保护阈值；当该保护与常规保护配合时，则控制当前线路的输出电压值，使得当前线路的电流值大于第二保护阈值但仍不超过第一保护阈值，从而使保护装置在其保护反应时间内执行保护动作，第二保护阈值为保护装置可靠动作的电流值，且第二保护阈值小于第一保护阈值。

Description

一种变电站过电流保护方法及装置和系统

技术领域

本发明涉及电力系统自动化技术领域，具体涉及一种变电站过电流保护方法及装置和系统。

背景技术

变电站是电力系统中不可缺少的重要组成部分，由变压器、开闭电路的开关设备、汇集电流的母线、计量和控制用互感器、仪表、继电保护装置、防雷保护装置和调度通信装置以及配有无功补偿设备和高阻抗设备等各种装置组成，在电力系统中起到变换电压、接受和分配电能、控制电力流向以及调整电压的电力设施的作用。

随着电力电子技术的发展，电力电子装置在变电站中得到大量应用，由于电力电子装置受所用各种器件性能的影响，承受过电压、过电流的能力比较弱，例如，常规变压器通常可在几倍的额定电流下工作几秒钟或几分钟，而在相同条件下电力电子器件只需0.1秒甚至更短时间就已损坏，故在变电站系统发生短路故障时，由于电力电子装置短路电流耐受能力低，所需保护动作的时间较常规保护装置更加快速，在某些情况下由于与常规保护配合问题，无法满足保护的选择性，增大故障影响范围。为了减小故障影响范围，同时保护电力电子装置安全，现有解决方案一般采用加速熔断器的电力电子装置的过电流保护或采用故障电流限制装置，但由于快速熔断器价格较高、更换麻烦，且其熔断时间较长，不能保证电力电子装置过电流保护的可靠性与快速性，并且价格较高，而采用故障电流限制装置，同样增大了系统的保护成本。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于通过电力电子装置实现对短路电流大小的控制，提供一种快速有效的变电站过电流保护方法。并在与常规保护配合时，克服电力电子装置与常规保护的时间配合问题，避免保护无法满足选择性而使变电站故障影响范围增大的缺陷。

有鉴于此，本发明提供一种变电站过电流保护方法，所述变电站内设置有电力电子装置，当线路发生故障时，通过电力电子装置实现对短路电流大小的控制，包括：

获取当前线路的电流值；

判断所述当前线路的电流值是否达到第一保护阈值，所述第一保护阈值位于所述电力电子装置的额定电流值与所述电力电子装置的安全电流阈值之间；

若所述当前线路的电流值达到预设的第一保护阈值，则

减小所述当前线路的输出电压值，使所述当前线路的电流值不超过所述第一保护阈值。

进一步地，所述变电站的线路连接保护装置，所述方法还包括：

控制所述当前线路的输出电压值，使得所述当前线路的电流值大于第二保护阈值但仍不超过所述第一保护阈值，从而使所述保护装置在其保护反应时间内执行保护动作，所述第二保护阈值为保护装置可靠动作的电流值，且所述第二保护阈值小于所述第一保护阈值。控制所述当前线路的输出电压值，使得所述当前线路的电流值大于第二保护阈值但仍不超过所述第一保护阈值，从而使所述保护装置在其保护反应时间内执行保护动作，所述第二保护阈值为保护装置可靠动作的电流值，且所述第二保护阈值小于所述第一保护阈值。

进一步地，在减小所述当前线路的输出电压值，使所述当前线路的电流值不超过所述第一保护阈值的步骤之后，通过判断所述当前线路的电流值是否大于所述第二保护阈值，若是，则使所述保护装置在其保护反应时间内执行保护动作；若否，则增大所述当前线路的输出电压值直至所述当前线路的电流值大于第二保护阈值，使所述保护装置在其保护反应时间内执行保护动作。

进一步地，所述使得所述当前线路的电流值大于第二保护阈值但仍不超过所述第一保护阈值的步骤中进一步包括：保持所述当前线路的电流值不变或者通过缓慢增大所述当前线路的电流值。

进一步地，所述控制所述当前线路的输出电压值的过程中，通过电力电子装置控制当前线路的输出电压值。

相应地，本发明提供一种变电站过电流保护装置，包括：

电流值获取模块，用于获取当前线路的电流值；

控制模块，包括：判断单元和处理单元，其中所述处理单元包括：第一处理子单元和第二处理子单元；

其中，所述判断单元，用于判断所述电流值是否达到第一保护阈值，所述第一保护阈值位于所述电力电子装置的额定电流值与所述电力电子装置的安全阈值之间；所述处理单元，用于若所述判断单元的判断结果为所述当前线路的电流值达到预设的第一保护阈值，则减小所述当前线路的输出电压值，使所述当前线路的电流值不超过所述第一保护阈值。

进一步地，所述处理单元，还用于

控制所述当前线路的输出电压值，使得所述当前线路的电流值大于第二保护阈值但仍不超过所述第一保护阈值，从而使所述保护装置在其保护反应时间内执行保护动作，所述第二保护阈值为保护装置可靠动作的电流值，且所述第二保护阈值小于所述第一保护阈值。

进一步地，所述第一处理子单元，用于判断所述当前线路的电流值是否大于所述第二保护阈值，若是，则使所述保护装置在其保护反应时间内执行保护动作；若否，则增大所述当前线路的输出电压值直至所述当前线路的电流值大于第二保护阈值，使所述保护装置在其保护反应时间内执行保护动作。

进一步地，所述第二处理子单元，用于保持所述当前线路的电流值不变或者缓慢增大所述当前线路的电流值。

相应地，一种变电站过电流保护系统，包括：

电力电子装置，设置在所述变电站内；

保护装置，与所述变电站的线路连接；

电流值检测装置，用于检测当前线路电流值；

如上述所述的变电站过电流保护装置。

本发明提供的一种变电站过电流保护方法及装置和系统，通过电力电子装置实现对短路电流大小的控制，当与保护装置配合时，通过当前线路的电流值与预设的电力电子装置的第一保护阈值以及预设的保护装置的第二保护阈值的大小进行比较，第二保护阈值小于第一保护阈值，当电流值达到电力电子装置的第一保护阈值，减小当前线路的输出电压值，使当前线路的电流值不超过第一保护阈值，控制当前线路的输出电压值，直至当前线路的电流值大于第二保护阈值但仍不超过所述第一保护阈值，从而使保护装置在其保护反应时间内执行保护动作，继而电力电子装置控制恢复当前线路电压，快速有效地检测并保护变电站过电流，解决了变电站系统在发生线路短路故障时，电力电子装置的短路电流耐受能力低，保护动作迅速，致使保护装置不能及时执行保护动作，使变电站故障影响范围增大的问题。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为本发明实施例1提供的一种变电站过电流保护方法的流程图；

图2为本发明实施例2提供的一种变电站过电流保护装置的结构示意图；

图3为本发明实施例3提供的一种变电站过电流保护系统的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

本发明实施例提供的一种变电站过电流保护方法，如图1所示，该方法包括：

S1，获取当前线路电流值。当前线路电流值通过电流值获取模块得到，电流值获取模块可以是集成在电力电子装置中，也可以是一个与电力电子装置连接的电流获取装置。

S2，判断电流值是否达到预设的第一保护阈值。若未达到，则转步骤S1，继续检测当前线路电流值；若达到，则转到步骤S3，第一保护阈值位于电力电子装置的额定电流值与安全电流阈值之间，具体地，第一保护阈值可以通过如下公式计算：I₁+(I₂-I₁)*a，其中，I₁为电力电子装置的额定电流值，I₂电力电子装置的安全阈值，a为安全系数，a的值为0-1，安全系数a的优选范围为0.3-0.5，本发明实施例优选0.5，使电力电子装置的第一保护阈值的位于电力电子装置的额定阈值与安全阈值之间，有效地保证了保护装置过电流保护的及时性和安全性，防止由于过电流损坏变电站装置，保护装置可以是常规的继电保护装置。

S3，减小当前线路的输出电压值。使当前线路的电流值不超过第一保护阈值，控制当前线路的输出电压值，使得当前线路的电流值大于第二保护阈值但仍不超过第一保护阈值，具体地，根据发生短路的线路，短路阻抗近似不变，通过减小当前线路的输出电压值，当前线路的电流值也会随之下降，保护了电力电子装置不会发生过电流损坏，当前线路电压值减小可以由电力电子装置控制实现，也可以由其他电压控制装置控制，本实施例优选由电力电子装置控制电压值，保证了控制的快速性且节省短路保护成本。

S4，判断当前线路电流值是否不超过第一保护阈值。若否，则执行步骤S3；若是，执行步骤S5。

S5，控制当前线路的输出电压值。变电站的线路连接保护装置，使得当前线路的电流值大于第二保护阈值但仍不超过第一保护阈值，从而使保护装置在其保护反应时间内执行保护动作，第二保护阈值为保护装置可靠动作的电流值，且第二保护阈值小于第一保护阈值。

S6，判断当前线路的电流值是否超过第二保护阈值。若否，执行步骤S7；若是，执行步骤S8。

S7，增大当前线路的输出电压值直至超过第二保护阈值。通过增大当前线路的输出电压直至超过第二保护装置，继而执行步骤S8。

S8，保护装置执行过电流保护动作。若当前线路的电流值超过第二保护阈值，使保护装置在其保护反应时间内执行保护动作，继而切断故障线路，电力电子装置控制恢复当前线路电压。由于保护装置进行过电流保护需要一定的反应时间，故当前线路的电流值超过第二保护阈值时，可以通过保持当前线路的电流值不变或者通过缓慢增大当前线路的电流值的方式，使得保护装置在其反应时间内执行保护动作，具体地，当当前线路的电流值超过第二保护阈值，可以通过保持当前线路的电压值不变，继而使得当前线路的电流值不变，直至保护装置执行保护动作，故障被切除；或者当当前线路的电流值超过第二保护阈值，通过缓慢增大当前线路的电流值的并控制不断缓慢增大的当前线路的电流值，直至当前线路的电流值大于第二保护阈值但仍不超过第一保护阈值，使得保护装置有足够的保护反应时间执行保护动作。

本实施例提供的变电站过电流保护方法，通过当前线路的电流值与预设的电力电子装置的第一保护阈值以及预设的保护装置的第二保护阈值进行比较，当短路电流值达到电力电子装置的第一保护阈值，减小当前线路的输出电压值，使当前线路的电流值不超过第一保护阈值继而通过判断当前线路的电流值是否大于第二保护阈值，若是，则使保护装置在其保护反应时间内执行保护动作；若否，则增大当前线路的输出电压值直至当前线路的电流值大于第二保护阈值，使保护装置在其保护反应时间内执行保护动作，解决了变电站系统在发生线路短路故障时，电力电子装置的短路电流耐受能力低，保护动作迅速，致使保护装置不能及时先于电力电子装置执行保护动作，使变电站故障影响范围增大的问题。

实施例2

本发明实施例提供的一种变电站过电流保护装置，图2示出了该装置的结构示意图，包括：电流值获取模块1、控制模块2、判断单元21、处理单元22、第一处理子单元221以及第二处理子单元222。

其中，电流值获取模块1，用于获取当前线路的电流值；

控制模块2，包括：判断单元21、处理单元22，其中，处理单元22包括第一处理子单元221和第二处理子单元222；

判断单元21，用于判断电流值是否达到第一保护阈值，第一保护阈值位于电力电子装置的额定电流值与电力电子装置的安全电流阈值之间；

处理单元22，用于若判断单元的判断结果为当前线路的电流值达到预设的第一保护阈值，则减小当前线路的输出电压值，使当前线路的电流值不超过第一保护阈值；还用于控制当前线路的输出电压值，使得当前线路的电流值大于第二保护阈值但仍不超过第一保护阈值，从而使保护装置在其保护反应时间内执行保护动作，第二保护阈值为保护装置可靠动作的电流值，且第二保护阈值小于第一保护阈值。

第一处理子单元221，用于判断当前线路的电流值是否大于第二保护阈值，若是，则使保护装置在其保护反应时间内执行保护动作；若否，则增大当前线路的输出电压值直至当前线路的电流值大于第二保护阈值，使保护装置在其保护反应时间内执行保护动作。

第二处理子单元222，用于保持当前线路的电流值不变或者缓慢增大所述当前线路的电流值。

本发明实施例提供的变电站过电流保护装置，通过电流值获取模块获取当前线路的电流值，通过判断单元判断电流值是否达到第一保护阈值，若电流值达到预设的第一保护阈值，则减小当前线路的输出电压值，使当前线路的电流值减小至不超过第一保护阈值，控制当前线路的输出电压值，直至当前线路的电流值超过第二保护阈值，使保护装置执行保护动作，解决了保护装置不能及时先于电力电子装置执行保护动作，使变电站故障影响范围增大的问题。

实施例3

相应地，本发明实施例还提供一种使用上述变电站过电流保护装置的变电站过电流保护系统，如图3所示，包括：变电站1、电力电子装置2、保护装置3、电流值检测装置4、控制装置5以及电流获取装置6；

其中，电力电子装置2，设置在变电站1内，保护装置3，与变电站1的线路连接，电流值检测装置4，检测当前线路电流值，电流值获取装置6，获取当前线路的电流值。

具体地，电流值检测装置4、电流值获取装置6、控制装置5可以集成在电力电子装置2中，也可以将电流检测装置4、电流值获取装置6、控制装置5与电力电子装置2分别连接于变电站1中，其中，可以将电流值获取装置6集成在电流值检测装置4中，本实施例优选电流值获取装置6集成在电流检测装置4中，电流检测装置4与控制装置5集成在电力电子装置2中，使变电站布局更加简洁且节约成本，保护装置3可以包括保险丝保护、继电器保护、断路器保护等方法。

上述实施例提供的变电站过电流保护系统，通过电流值检测装置检测当前线路电流值，电力电子装置控制当前线路的输出电压值，直至保护装置执行过电流保护动作，有效地减小了过电流故障影响范围，实现了变电站的电力电子装置与保护装置之间的线路过电流保护配合动作。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种变电站过电流保护方法，所述变电站内设置有电力电子装置，当线路发生故障时，通过电力电子装置实现对短路电流大小的控制，其特征在于，包括：

获取当前线路的电流值；

判断所述当前线路的电流值是否达到第一保护阈值，所述第一保护阈值位于所述电力电子装置的额定电流值与所述电力电子装置的安全电流阈值之间；

若所述当前线路的电流值达到预设的第一保护阈值，则

减小所述当前线路的输出电压值，使所述当前线路的电流值不超过所述第一保护阈值。

2.根据权利要求1所述的变电站过电流保护方法，其特征在于，所述变电站的线路配置保护装置，所述方法还包括：

控制所述当前线路的输出电压值，使得所述当前线路的电流值大于第二保护阈值但仍不超过所述第一保护阈值，从而使所述保护装置在其保护反应时间内执行保护动作，所述第二保护阈值为保护装置可靠动作的电流值，且所述第二保护阈值小于所述第一保护阈值。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的变电站过电流保护方法，其特征在于，在减小所述当前线路的输出电压值，使所述当前线路的电流值不超过所述第一保护阈值的步骤之后，

通过判断所述当前线路的电流值是否大于所述第二保护阈值，若是，则使所述保护装置在其保护反应时间内执行保护动作；若否，则增大所述当前线路的输出电压值直至所述当前线路的电流值大于第二保护阈值，使所述保护装置在其保护反应时间内执行保护动作。

4.根据权利要求3所述的变电站过电流保护方法，其特征在于，所述使得所述当前线路的电流值大于第二保护阈值但仍不超过所述第一保护阈值的步骤中，进一步包括：

保持所述当前线路的电流值不变或者通过缓慢增大所述当前线路的电流值。

5.根据权利要求1-4任一项所述的变电站过电流保护方法，其特征在于，所述控制所述当前线路的输出电压值的过程中，通过电力电子装置控制当前线路的输出电压值。

6.一种变电站过电流保护装置，其特征在于，包括：

电流值获取模块，用于获取当前线路的电流值；

控制模块，包括：判断单元和处理单元，其中所述处理单元包括第一处理子单元和第二处理子单元，其中，

所述判断单元，用于判断所述电流值是否达到第一保护阈值，所述第一保护阈值位于所述电力电子装置的额定电流值与所述电力电子装置的安全阈值之间；

所述处理单元，用于若所述判断单元的判断结果为所述当前线路的电流值达到预设的第一保护阈值，则减小所述当前线路的输出电压值，使所述当前线路的电流值不超过所述第一保护阈值。

7.根据权利要求6所述的变电站过电流保护装置，其特征在于，所述处理单元，还用于

控制所述当前线路的输出电压值，使得所述当前线路的电流值大于第二保护阈值但仍不超过所述第一保护阈值，从而使所述保护装置在其保护反应时间内执行保护动作，所述第二保护阈值为保护装置可靠动作的电流值，且所述第二保护阈值小于所述第一保护阈值。

8.根据权利要求6或7中任一项所述的变电站过电流保护装置，其特征在于，所述第一处理子单元，用于

判断所述当前线路的电流值是否大于所述第二保护阈值，若是，则使所述保护装置在其保护反应时间内执行保护动作；若否，则增大所述当前线路的输出电压值直至所述当前线路的电流值大于第二保护阈值，使所述保护装置在其保护反应时间内执行保护动作。

9.根据权利要求8所述的变电站过电流保护装置，其特征在于，所述第二处理子单元，用于

保持所述当前线路的电流值不变或者缓慢增大所述当前线路的电流值。

10.一种变电站过电流保护系统，其特征在于，包括：

电力电子装置，设置在所述变电站内；

保护装置，与所述变电站的线路连接；

电流值检测装置，用于检测当前线路电流值；

如权利要求6-9所述的变电站过电流保护装置。