CN109038522B - 一种基于goose机制的串联多级供电配电网电流保护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于GOOSE机制的串联多级供电配电网电流保护方法，通过在各个配电室之间进、出线处配置纵联差动保护作为主保护、过电流保护作为后备保护，在各个配电室内的馈线处配置过电流保护，能够准确、快速地判断故障区段并迅速切除故障，实现了保护功能的选择性和速动性，可有效解决当前配电网故障后因保护装置无选择性动作而扩大停电范围、影响故障查找、延误故障处理的问题；且同一配电室内的保护装置采用光纤通讯网以GOOSE报文机制进行信息交互，传递的GOOSE信号分为3类：GOOSE闭锁电流保护信号、GOOSE开放电流保护信号和GOOSE开放失灵保护信号；该通信方式替代了传统的智能电子设备之间硬接线的通信方式，为逻辑节点间的通信提供了快速且高效可靠的方法。
Description
技术领域
本发明属于电力系统继电保护及其自动化控制领域，具体是一种基于GOOSE机制的串联多级供电配电网电流保护方法。
背景技术
当前电力系统中用户遭受的停电与电压骤降问题大多数是由中压配电网故障引起的，而配电网保护是在现有网架条件下减少故障影响、提高供电质量的根本性措施。一直以来配电网保护方案强调保证电网的运行安全与服从上一级主变压器保护的需要，其配置与整定配合比较简单。目前一些地区配电网在线路中串联多级开闭站、配电室，由于各站之间的电缆距离短、阻抗小，发生短路故障时各处故障电流差别不大，导致各级保护间难以配合，无法实现故障情况下的选择性，遇有故障保护经常越级跳闸，普遍存在扩大事故影响范围、严重影响故障查找和供电恢复的问题。
鉴于这种问题，有必要研究一种继电保护方法，既能有效解决当前配网结构下保护的非选择性引发的故障范围扩大、供电可靠性降低、故障查找困难等现实问题，同时又能很好地满足未来配电网短距离、多串联复杂网架结构下保护的选择性和速动性。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种基于GOOSE机制的串联多级供电配电网电流保护方法，用于准确判断故障位置并有选择性地快速切除故障，同时还可以满足未来配电网短距离、多串联的复杂网架结构。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种基于GOOSE机制的串联多级供电配电网电流保护方法，包括以下步骤：
步骤A，在多个配电室之间的进线、出线处配置纵联差动保护作为主保护、过电流保护作为后备保护，在各配电室内的馈线处配置过电流保护；
步骤B，同一配电室内的保护装置采用光纤通讯网以GOOSE报文机制进行信息交互，所述光纤通讯网传递的GOOSE信号包括3种信号：GOOSE闭锁电流保护信号、GOOSE开放电流保护信号和GOOSE开放失灵保护信号；
步骤C，当电网某一处发生故障时，由最靠近故障点的保护装置依次往上级开关的保护装置发送GOOSE闭锁电流保护信号，上级开关的保护装置收到GOOSE闭锁电流保护信号后闭锁自身过流保护不出口动作，最靠近故障点的保护装置由于未接收到GOOSE闭锁电流保护信号直接出口跳闸快速切除故障，以确保各级保护装置区外故障可靠不动，区内故障可靠快速切除；
步骤D，当电网某一处发生故障时，若最靠近故障点的保护装置发生自检异常，将闭锁自身保护功能，并向上级开关的保护装置发送GOOSE开放电流保护信号，上级开关的保护装置接收到GOOSE开放电流保护信号后延时出口跳闸切除故障；
步骤E，当电网某一处发生故障时，若最靠近故障点的保护装置正确出口动作，但由于断路器失灵而无法切除故障，则由该最靠近故障点的保护装置向上级开关的保护装置发送GOOSE开放失灵保护信号，上级开关的保护装置接收到GOOSE开放失灵保护信号后立即出口跳开上级开关切除故障。
具体地，步骤A中，所述纵联差动保护和过电流保护可以由一台保护装置实现，也可以由两台装置实现，考虑成本因素通常配置为单装置实现纵联差动保护和过电流保护一体化保护。
具体地，步骤B中，所述的GOOSE报文机制是IEC61850的一个全新应用，GOOSE服务是以高速P2P通信为基础的，它替代了传统的智能电子设备之间硬接线的通信方式，为逻辑节点间的通信提供了快速且高效可靠的方法。
具体地，步骤C中，若故障发生在上一级配电室出线和本级配电室进线之间，则由最靠近故障点装置的纵联差动保护功能出口动作；若故障发生在其他位置，则由最靠近故障点装置的过电流保护功能出口动作。
具体地，步骤D中，所述自检异常包括：采样AD自检异常、光纤通道异常、出口回路自检异常、RAM自检异常、保护定值区异常和内部电源异常；一旦发生自检异常，保护装置将立即闭锁保护出口，同时点亮异常告警灯。
具体地，步骤E中，所述断路器失灵的判断方法为：保护装置出口跳闸动作后，开关经延时一直为合位，即判断为断路器失灵。
具体地，所述纵联差动保护通过专用光纤通道在上下级配电室的进、出线之间传递GOOSE闭锁电流保护信号、GOOSE开放电流保护信号和GOOSE开放失灵保护信号。
进一步地，上级配电室出线端的保护装置为主端，本级配电室进线端的保护装置为从端，主端保护装置只接收从端保护装置发送的GOOSE闭锁电流保护信号、GOOSE开放电流保护信号和GOOSE开放失灵保护信号，并不向从端保护装置发送任何信号；从端保护装置只发送所述3种GOOSE信号。
进一步地，同一配电室内进线处的保护装置只接收馈线和出线处保护装置发送的GOOSE信号，并不向馈线和出线处的保护装置发送GOOSE信号。
具体地，同一配电室内的保护装置配置有过程层GOOSE虚端子，所述GOOSE虚端子包括配置在馈线和出线处保护装置内的发送虚端子和配置在进线处保护装置内的接收虚端子；所述发送虚端子和接收虚端子通过SCD工具连接。
具体地，所述配电室进、出线处的保护装置配置有两段式过流保护，其中第一段过流经下级配电室的保护装置向本级配电室的保护装置发送的GOOSE闭锁电流保护信号闭锁，即下级配电室在延时时间内接收不到GOOSE闭锁电流保护信号将出口跳闸动作；第二段过流经下级配电室的保护装置向本级配电室的保护装置发送的GOOSE开放电流保护信号投入，即当本级配电室的保护装置接收到开放电流保护信号、且电流值超过保护阈值时，本级配电室的保护装置将延时出口跳闸动作。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)本发明通过在多个配电室之间的进线、出线处配置纵联差动保护作为主保护，在各配电室内的馈线处配置过电流保护作为后备保护；能够准确、快速地判断故障区段并迅速切除故障，实现了保护功能的选择性和速动性，可有效解决当前配电网故障后因保护装置无选择性动作而扩大停电范围、影响故障查找、延误故障处理的问题；(2)本发明的通信方式是基于GOOSE报文机制，以高速P2P通信为基础的，替代了传统的智能电子设备之间硬接线的通信方式，为逻辑节点间的通信提供了快速且高效可靠的方法。
附图说明
图1为本发明串联多级供电配电网架构图；
图2为本发明配电室基于GOOSE机制的网络化保护组网结构图；
图3为实施例中以两级配电室为例的GOOSE信号传递机制示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明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条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，同一电压等级中压配电网由主网引一回线逐级分成若干个配电室，每个配电室带若干条馈线，呈单向辐射状；本实施例提供了一种基于GOOSE机制的串联多级供电配电网电流保护方法，包括如下步骤：
步骤A，在多个配电室之间的进线、出线处配置纵联差动保护作为主保护、过电流保护作为后备保护，在各配电室内的馈线处配置过电流保护；
步骤B，同一配电室内的保护装置采用光纤通讯网以GOOSE报文机制进行信息交互，所述光纤通讯网传递的GOOSE信号包括3种信号：GOOSE闭锁电流保护信号、GOOSE开放电流保护信号和GOOSE开放失灵保护信号；
步骤C，当电网某一处发生故障时，由最靠近故障点的保护装置依次往上级开关的保护装置发送GOOSE闭锁电流保护信号，上级开关的保护装置收到GOOSE闭锁电流保护信号后闭锁自身过流保护不出口动作，最靠近故障点的保护装置由于未接收到GOOSE闭锁电流保护信号直接出口跳闸快速切除故障，以确保各级保护装置区外故障可靠不动，区内故障可靠快速切除；
步骤D，当电网某一处发生故障时，若最靠近故障点的保护装置发生自检异常，将闭锁自身保护功能，并向上级开关的保护装置发送GOOSE开放电流保护信号，上级开关的保护装置接收到GOOSE开放电流保护信号后延时出口跳闸切除故障；
步骤E，当电网某一处发生故障时，若最靠近故障点的保护装置正确出口动作，但由于断路器失灵而无法切除故障，则由该最靠近故障点的保护装置向上级开关的保护装置发送GOOSE开放失灵保护信号，上级开关的保护装置接收到GOOSE开放失灵保护信号后立即出口跳开上级开关切除故障。
具体地，如图2所示，同一配电室内的保护装置采用光纤通讯网以GOOSE报文机制进行信息交互，传递的GOOSE信号分为3类：GOOSE闭锁电流保护信号、GOOSE开放电流保护信号、GOOSE开放失灵保护信号。
具体地，同一配电室内的保护装置配置有过程层GOOSE虚端子，所述GOOSE虚端子包括配置在馈线和出线处保护装置内的发送虚端子和配置在进线处保护装置内的接收虚端子；所述发送虚端子和接收虚端子通过SCD工具连接。
进一步地，同一配电室内进线处的保护装置只接收馈线和出线处保护装置发送的GOOSE信号，并不向馈线和出线处的保护装置发送GOOSE信号。
具体地，主出线和第一级配电室进线以及各个配电室之间进、出线保护装置利用其专用光纤通道传送GOOSE闭锁电流保护信号、GOOSE开放电流保护信号和GOOSE开放失灵保护信号；
进一步地，上级配电室出线端的保护装置为主端，本级配电室进线端的保护装置为从端，主端保护装置只接收从端保护装置发送的GOOSE闭锁电流保护信号、GOOSE开放电流保护信号和GOOSE开放失灵保护信号，并不向从端保护装置发送任何信号；从端保护装置只发送所述3种GOOSE信号。
具体地，所述配电室进、出线处的保护装置配置有两段式过流保护，其中第一段过流经下级配电室的保护装置向本级配电室的保护装置发送的GOOSE闭锁电流保护信号闭锁，即下级配电室在延时时间内接收不到GOOSE闭锁电流保护信号将出口跳闸动作；第二段过流经下级配电室的保护装置向本级配电室的保护装置发送的GOOSE开放电流保护信号投入，即当本级配电室的保护装置接收到开放电流保护信号、且电流值超过保护阈值时，本级配电室的保护装置将延时出口跳闸动作。
具体地，电网某一处发生故障时，最靠近故障点的保护装置依次往上级开关的相应保护装置发送GOOSE闭锁电流保护信号，上级保护装置收到GOOSE闭锁电流保护信号后闭锁其过流保护不会出口动作，而最靠近故障点的保护装置由于没有收到相应闭锁信号直接出口跳闸快速切除故障。如图3所示，若K4处发生故障，最靠近故障点的保护装置M2-1往上级开关的相应保护装置M2-0发送GOOSE闭锁电流保护信号，保护装置M2-0向保护装置M1-1发送GOOSE闭锁电流保护信号，保护装置M1-1向保护装置M1-0发送GOOSE闭锁电流保护信号，这样保护装置M1-0、M1-1、M2-0均不会动作导致越级跳闸，而保护装置M2-1由于没有收到GOOSE闭锁电流保护信号，将由纵联光差保护0ms瞬时动作出口。若K3处发生故障，最靠近故障点的保护装置M2-0往上级开关的相应保护装置M1-1发送GOOSE闭锁电流保护信号，保护装置M1-1向保护装置M1-0发送GOOSE闭锁电流保护信号，这样保护装置M1-0、M1-1均不会动作导致越级跳闸，而保护装置M2-0由于没有收到GOOSE闭锁电流保护信号，将由过流一段保护延时动作出口，延时时间通常为30-50ms。若K2处发生故障，最靠近故障点的保护装置M1-N往上级开关的相应保护装置M1-0发送GOOSE闭锁电流保护信号，这样保护装置M1-0不会动作导致越级跳闸，而保护装置M1-N由于没有收到GOOSE闭锁电流保护信号，将由过电流保护延时动作出口。K1处故障同K4处故障，这里不再赘述。
具体地，当电网某一处发生故障时，若最靠近故障点的保护装置发生自检异常，将闭锁自身保护功能，并向上级开关的保护装置发送GOOSE开放电流保护信号，上级开关的保护装置接收到GOOSE开放电流保护信号后延时出口跳闸切除故障；
进一步地，所述自检异常包括：采样AD自检异常、光纤通道异常、出口回路自检异常、RAM自检异常、保护定制区异常和内部电源异常；一旦发生自检异常，保护装置将立即闭锁保护出口，同时点亮异常告警灯；
具体地，若K2处发生故障,正常应由保护装置M1-N出口跳闸，若保护装置M1-N自检异常，将向上级开关的相应保护装置M1-0发送GOOSE开放电流保护信号，保护装置M1-0的过流二段将延时动作出口，延时时间通常为80-100ms。
具体地，当电网某一处发生故障时，若最靠近故障点的保护装置正确出口动作，但由于断路器失灵而无法切除故障，则由该最靠近故障点的保护装置向上级开关的保护装置发送GOOSE开放失灵保护信号，上级开关的保护装置接收到GOOSE开放失灵保护信号后立即出口跳开上级开关切除故障；所述断路器失灵的判断方法为：保护装置出口跳闸动作后，开关经延时一直为合位，即判断为断路器失灵，该延时通常为120～150ms。
具体地，如图3所示，若K1处发生故障，最靠近故障点的保护装置M1-1应动作切除故障，若该出线断路器失灵导致故障无法切除，保护装置M1-1断路器失灵保护经延时判出失灵故障将向上级保护装置M1-0发送GOOSE开放失灵保护信号，保护装置M1-0接收到该信号后立即动作，跳开进线开关切除故障。
本发明基于GOOSE机制的电流保护方法是在传统的电流保护原理及功能不变的基础上，通过将站间各保护装置联网，将保护装置的动作信息、异常信息等在保护装置之间通过光纤进行直接快速传输、共享，各节点的保护装置经过故障范围比选和逻辑判断，从而准确、快速的判断出故障区段，迅速切除故障，确保全线速动，保护无死区。
在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是以上描述仅是本发明的较佳实施例而已，本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (4)
1.一种基于GOOSE机制的串联多级供电配电网电流保护方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A，在多个配电室之间的进线、出线处配置纵联差动保护作为主保护、过电流保护作为后备保护，在各配电室内的馈线处配置过电流保护；
步骤B，同一配电室内的保护装置采用光纤通讯网以GOOSE报文机制进行信息交互，所述光纤通讯网传递的GOOSE信号包括3种信号：GOOSE闭锁电流保护信号、GOOSE开放电流保护信号和GOOSE开放失灵保护信号；
步骤C，当电网某一处发生故障时，由最靠近故障点的保护装置依次往上级开关的保护装置发送GOOSE闭锁电流保护信号，上级开关的保护装置收到GOOSE闭锁电流保护信号后闭锁自身过流保护不出口动作，最靠近故障点的保护装置由于未接收到GOOSE闭锁电流保护信号直接出口跳闸快速切除故障，以确保各级保护装置区外故障可靠不动，区内故障可靠快速切除；若故障发生在上一级配电室出线和本级配电室进线之间，则由最靠近故障点装置的纵联差动保护功能出口动作；若故障发生在其他位置，则由最靠近故障点装置的过电流保护功能出口动作；
步骤D，当电网某一处发生故障时，若最靠近故障点的保护装置发生自检异常，将闭锁自身保护功能，并向上级开关的保护装置发送GOOSE开放电流保护信号，上级开关的保护装置接收到GOOSE开放电流保护信号后延时出口跳闸切除故障；所述自检异常包括：采样AD自检异常、光纤通道异常、出口回路自检异常、RAM自检异常、保护定值区异常和内部电源异常；一旦发生自检异常，保护装置将立即闭锁保护出口，同时点亮异常告警灯；
步骤E，当电网某一处发生故障时，若最靠近故障点的保护装置正确出口动作，但由于断路器失灵而无法切除故障，则由该最靠近故障点的保护装置向上级开关的保护装置发送GOOSE开放失灵保护信号，上级开关的保护装置接收到GOOSE开放失灵保护信号后立即出口跳开上级开关切除故障；所述断路器失灵的判断方法为：保护装置出口跳闸动作后，开关经延时一直为合位，即判断为断路器失灵；
步骤A至D中，所述配电室进、出线处的保护装置配置有两段式过流保护，其中第一段过流经下级配电室的保护装置向本级配电室的保护装置发送的GOOSE闭锁电流保护信号闭锁，即下级配电室在延时时间内接收不到GOOSE闭锁电流保护信号将出口跳闸动作；第二段过流经下级配电室的保护装置向本级配电室的保护装置发送的GOOSE开放电流保护信号投入，即当本级配电室的保护装置接收到开放电流保护信号、且电流值超过保护阈值时，本级配电室的保护装置将延时出口跳闸动作；同一配电室内进线处的保护装置只接收馈线和出线处保护装置发送的GOOSE信号，并不向馈线和出线处的保护装置发送GOOSE信号。
2.根据权利要求1所述的一种基于GOOSE机制的串联多级供电配电网电流保护方法，其特征在于，所述纵联差动保护通过专用光纤通道在上下级配电室的进、出线之间传递GOOSE闭锁电流保护信号、GOOSE开放电流保护信号和GOOSE开放失灵保护信号。
3.根据权利要求1所述的一种基于GOOSE机制的串联多级供电配电网电流保护方法，其特征在于，上级配电室出线端的保护装置为主端，本级配电室进线端的保护装置为从端，主端保护装置只接收从端保护装置发送的GOOSE闭锁电流保护信号、GOOSE开放电流保护信号和GOOSE开放失灵保护信号，并不向从端保护装置发送任何信号；从端保护装置只发送所述3种GOOSE信号。
4.根据权利要求1所述的一种基于GOOSE机制的串联多级供电配电网电流保护方法，其特征在于，同一配电室内的保护装置配置有过程层GOOSE虚端子，所述GOOSE虚端子包括配置在馈线和出线处保护装置内的发送虚端子和配置在进线处保护装置内的接收虚端子；所述发送虚端子和接收虚端子通过SCD工具连接。
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| GR01 | Patent grant | ||
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