CN1093330C

CN1093330C - 母线综合保护方法

Info

Publication number: CN1093330C
Application number: CN99109190A
Authority: CN
Inventors: 韩利海
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-06-22
Filing date: 1999-06-22
Publication date: 2002-10-23
Anticipated expiration: 2019-06-22
Also published as: CN1278116A

Abstract

本发明公开了一种母线综合保护方法，其特征是采用增加动态、定性的智能控制综合保护方法，即解除原母线进线保护的低压启动功能，降低原保护整定电流，以提高母线进线保护的启动灵敏度；保证上一级保护的启动电流大于下一级保护启动电流的1.2倍；利用PLC定性地判别故障区域，并根据当时运行方式选择一种最佳方式来切除故障电流，因而提高了供电可靠性、效益明显。

Description

母线综合保护方法

本发明涉及一种母线的保护方法，尤其是母线综合保护方法。

在我国的供电系统中，6-35KV系统的自动保护装置一般延用三段式继电保护装置，各级负荷线路过电流保护采用不同的定值，并配以相应的时间来尽可能满足保护装置的可靠性、灵敏性、选择性和速动性。但对于电站本身的母线故障都没有采取快速保护措施，而母线故障的概率是不可忽视的，其短路造成的破坏性和影响面比线路短路时大得多。

如图1所示，以德兴铜矿山220KV变电站为例，该站是220/38.5/6.3KV系统，两台主变容量分别为90000KVA和63000KVA，进出线共51条，同样存在着以上的问题。由于该站运行环境恶劣，故障率一直很高。94年10月，该站6KV母线分支因老鼠引起短路，由于保护装置动作延时过长(2.0秒)强大的电流烧毁了该分支母线及附近的隔离开关、穿墙套管，全站停电达6小时；95年8月，311线路因短路电流过大，使302开关触头产生弧短路，也因保护动作迟钝导致一台35KV手车开关、两组35KV电流互感器和35KV部分母线烧毁。

因此，加装母线快速保护意义重大，而常规保护装置无法完成这个任务，其主要存在以下弊病：

1.对于母线进线来说，要保证速动性，就得牺牲选择性，且只通过提高保护启动电流方式来躲开外部线路故障，以兼顾选择性。如图2所示，设母线进线开关保护的速断动作电流为Idzj、延时Tdaj为0秒，出线保护的速断动作电流为Idzc，则6KV母线短路时，只要短路电流大于Idzj，602开关能速断跳闸。为了使线路K点短路时选择性地跳出开关，则短路电流Ik2必须满足：

Idzj＞Ik2＞Idzj

也就是说，如果K2点短路电流大，为了保证选择性就得相应调大602及上一级212、231等开关的保护启动电流，这是有限的，也是不安全的。否则，如果外部短路电流Ik2＞Idzj，就失去了选择性，难免会造成非常正常大面积停电。因此，这种保护方式一般不用。

2.实际应用中，母线进线保护都加了0.5-0.3秒的延时虽然满足了选择性，但违反了母线故障时保护的速动性。设母线进线开关保护延时Tdzj为1.0秒，那么212开关保护的延时应该为1.5秒，一旦母线本身故障短路，由于不能及时切除极大的故障电流，必然会导致难以估量的损失。图2所示，如果运行方式是211经231带2#主变，6KV的II段经631带部分出线，这时的继电保护延时就无法整定了。

不幸的是，以上问题是继电保护所具有痼疾。从理论上来看，可以采用“差动电流保护”来实现对母线的快速保护。但在实际应用中，对于进出线总数多于10条且其电流互感器变化不一的供电系统不适应采用“差动电流保护”。在工作中，我们曾用减小母线进线保护的动作延时、牺牲部分选择性来降低母线短路造成的损失，但代价是：外部线路短路时，越级跳闸次数明显增多，扩大了停电范围，间接损失巨大，实践证明，用传统的继电保护理论无法找到解决上述矛盾的有效方法。

本发明的目的是提供一种保证在母线短路时能无延时地切除故障，又能保证最佳的选择方法，这是我国继电保护装置应该着手解决的问题。

为解决上述任务，本发明利用现代高新技术，结合模糊控制理论而采用的技术方案是：在原来单纯而固定的定量控制基础上，增加动态、定性的智能控制功能，以适应变电系统各种运行方式下的自动控制，具体方法是：

一、解除原母线进线保护的低电压启动功能，降低原保护整定电流，以提高母线进线保护的启动灵敏度。

二、保证上一级保护的启动电流大于下一级保护启动电流的1.2倍。

三、利用PLC对各进出线保护进行循环检测，发现有故障电流时，PLC定性地判别故障区域，并根据当时运行方式，选择一种最佳方式来切除故障电流。

在程序设计中，我们规定PLC在0.1秒以内完成故障区域判别及跳闸控制全过程，如果遇到外部保护拒动，则在0.3秒内完成一级后备保护的启动，另外，原保护装置没有解除，而成了母线保护的二级后备保护，因而可靠性大大提高。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明：

图1是德兴铜矿大山220KV变电站主接线系统图；

图2是短路点示意图，图中1是I段6KV母线，2是I段出线开关，3是II段6KV母线，4是II段出线开关，5是IK2短路电流；

图3是35KV母线保护示意图，图中6是母线进线开关，7是II段35KV母线，8是II段出线开关，9是331母联，10是I段35KV母线，11是I段出线开关，12是IKZ短路电流；

图4是302开关控制梯形图，图中13是302跳闸命令；

图5是331开关控制梯形图。

首先，我们来完成母线保护功能，参考图3，设电源由302供II段母线，又经331带I段母线，两母线都有负荷。这时我们希望各开关保护的功能达到：K1点短路时，302能速断跳闸；K3点短路时，331能速断跳闸、302延时0.25秒；K2点短路时，331延时0.25。起到一级电流开关保护作为下一级的后备保护作用，从效果上来看完成了3KV母线保护的功能。具体做法是：任何一级保护测到故障电流，都发一脉冲信号给上一级电源开关控制装置，其宽度设定为本开关的跳闸固有时间+下一级发来的脉宽时间，故障电流消失则立即停发信号；本级保护装置的跳闸时间设为下一级负荷侧发来的脉宽时间，如果没有收到下一级发来信号，则立即发跳闸命令。如图3，331自动装置测到故障电流后，立即发一信号给302，同时等待311发来的信号消失后发本开关的跳闸命令，此时，311若没有收到311发来的T311信号，则定性判断短路点为K3，速断331，从而达到快速成保护母线的目的。

我们利用可编程序控制器(以下简称PLC)来实现以下功能。设图3中311、331、312、302分别代表各开关的故障电流信号，T311、T331、T312、T302为其固有分闸时间，下面参见图4和图5，这是我们用梯形图来描述302、331跳闸控制的功能图。

在两台主变并联运行时，母联开关如有短路电流能通过，则无条件地立即跳闸，以减小短路电流和加快故障切除时间。

以上只是局部控制原理，在现场应用中，我们经过长期地研究和反复地实验，考虑了诸多因素的影响和所有运行方式，综合了线路和主变压器保护，终于开发一套性能完善的基于母线保护的智能综合控制方法。并在上述技术方案中已做完整的描述。

本母线综合保护方法在德兴铜矿使用了5年，快速切除过多次不同性质的短路电流，大大提高其供电可靠性，经济效益非常明显。

本发明除了具有一般变配电系统的保护特性外，还可根据某变电站的具体特点进行了功能扩展，适应于多线圈变压、多母线系统、多电压等级的联动保护。运行非常可靠，控制极其准确，彻底解决了电力系统自动保护装置的灵敏性、可靠性、选择性和速动性的统一性问题。

该母线保护方法及其装置可靠性高，通用性强，硬件成本低，软件自行开发，安装方面，易于推广，特别适用于企业变配电系统的技术改造。

Claims

1.一种母线综合保护方法，其特征是：在原来单纯而固定的量控制基础上，增加动态、定性的智能控制功能，以适应变电系统各种运行方式下的自动控制，具体作法是：

a.解除原母线进线保护的低电压启动功能，降低原保护整定电流，以提高母线进线保护的启动灵敏度；

b.保证上一级保护的启动电流大于下一级保护启动电流的1.2倍；

c.利用可编程序控制器对各进出线保护进行循环检测，发现有故障电流时，可编程序控制器定性地判别故障区域，并根据当时运行方式，选择一种最佳方式来切除电流。

2.根据权利要求1所述的一种母线综合保护方法，其特征是：所述可编程序控制器在0.1秒以内完成故障区域判别及跳闸控制全过程，如果遇到外部保护推动，则在0.3秒内完成一级后备保护起动，来解除的原保护装置成为一母线保护的二级后备保护。