CN110350499B - 用于输配电网络的多端允许式方向纵联保护方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于输配电网络的多端允许式方向纵联保护方法及装置，1）确定多端输配电线路保护区域；2）判断是区外短路还是区内短路，如果区外短路，则进入步骤3），如果区外短路则进入步骤4）；3）近短路故障侧的保护元件功率方向为负，近短路故障侧保护元件不向区域内的其它保护元件发送允许信号；其他保护元件均向区域内的保护元件发送允许信号；4）区域内的保护元件功率方向均为正，区域内的保护元件相互发送允许信号。可以实时采集多端线路各端的功率方向，通过实时采集多端线路各端的功率方向，判断各端功率方向的正负，区分是否发生区内、区外短路，以达到多端输配电线路发生区内故障快速隔离故障、区外短路可靠不动作的目的。

Description

用于输配电网络的多端允许式方向纵联保护方法及装置
技术领域
本发明涉及的是输配电网络保护领域，尤其是一种用于输配电网络的多端允许式方向纵联保护方法及装置。
背景技术
随着太阳能、风能可再生能源的发展，有大规模的分布式电源接入电力系统，电网密度越来越大，T 型或多端的分布式电厂（包括风电场） 联络线越来越多地出现在电网框架结构中，系统配置的传统的继电保护装置面临巨大挑战。因此，研究多端输配电线路发生故障后保护的可靠性、选择性、快速性、灵敏性具有十分重要的意义。
目前，T型或多端输配电线路大多采用电流差动保护作为主要的保护配置，采用距离保护作为后备保护。配电电路多采用阶段式距离保护或电流保护作为主保护。但差动保护原理应用在多端系统中时，受差动保护同步对时间要求的限制，目前最多应用在四端网络中。而距离保护或电流保护作为主保护时，I段（速动段）不能保护全长，II段延时较长，III段作为后备保护时，延时时间较长，快速性较差。
发明内容
本发明提供了一种用于输配电网络的多端允许式方向纵联保护方法及装置，可以实时采集多端线路各端的功率方向，通过实时采集多端线路各端的功率方向，通过判断各端功率方向的正负，能够正确区分多端线路是否发生区内、区外短路，并促使保护元件动作，以达到多端输配电线路发生区内故障快速隔离故障、区外短路可靠不动作的目的。
本发明是通过如下方案实现的：一种用于输配电网络的多端允许式方向纵联保护方法，包括如下步骤：1）确定多端输配电线路保护区域，将区域内的的保护元件建立通信；2）发现短路时，判断是区外短路还是区内短路，如果区外短路，则进入步骤3），如果区外短路则进入步骤4）；3）近短路故障侧的保护元件功率方向为负，近短路故障侧保护元件不向区域内的其它保护元件发送允许信号；其他保护元件均向区域内的保护元件发送允许信号；4）区域内的保护元件功率方向均为正，区域内的保护元件相互发送允许信号。这样可以快速的传递信号，保证各个保护元件均能及时的动作，快速隔离故障。
在判断是区外短路还是区内短路时，如果发生短路时，区域内各个保护元件的功率方向均为正，则为区内短路；如果有保护元件的功率方向为负，则为区外短路，且此功率方向为负的保护元件就是近短路故障侧。通过判断各端功率方向的正负，能够正确区分多端线路是否发生区内、区外短路。
只有当保护元件本身功率方向为正且收到对侧传来的允许信号时才能动作，即保护元件本身功率为正，且收到除自身外所有区域内保护元件的允许信号，保护元件才动作，跳闸；在区外短路故障时，非短路故障侧的保护元件，均未收到短路故障侧的保护元件的允许信号，故非故障侧的保护元件不动作，短路故障侧的保护元件收到所有非故障侧的保护元件的允许信号，但短路故障侧的保护元件功率方向为负，故短路故障侧的保护元件不动作。区内短路时，各保护元件功率方向为正，且均收到区域内的其他保护元件的允许信号，则各保护元件动作于跳闸，快速隔离故障。
一种用于输配电网络的多端允许式方向纵联保护装置，包括多端线路上的各端保护元件，各保护元件之间相互通信；所述的保护元件包括功率正方向元件KW+、功率负方向启动停信元件KW-、低定值电流启动发信元件KA1、瞬时动作延时返回元件t1、门电路Y1、门电路Y2、收发信元件、电压传感器TV、电流传感器TA；
所述的功率正方向元件KW+分别与电压传感器TV、电流传感器TA连接，功率负方向启动停信元件KW-分别与电压传感器TV、电流传感器TA连接，低定值电流启动发信元件KA1与电流传感器TA连接，功率正方向元件KW+和低定值电流启动发信元件KA1分别与门电路Y1连接，门电路Y1通过瞬时动作延时返回元件t1与收发信元件连接，功率负方向启动停信元件KW-与收发信元件连接，门电路Y1与门电路Y2连接，收发信元件与门电路Y2连接，门电路Y2输出跳闸信号。这样可以及时的检测功率方向，为是否跳闸动作做准备。
本发明的有益效果为：（1）本发明通过实时采集多端线路各端功率方向，能够快速可靠的判断是否发生区内区外短路，区内短路可靠动作于跳闸，区外短路可靠不动作；（2）本发明可广泛用于多端输电线路，作为差动保护的后备保护；（3）本发明可广泛用于多端配电线路，作为主保护使用。
附图说明
图1为本发明的流程图。
图2为本发明具体实施方式的区外短路示意图。
图3为本发明具体实施方式的区外短路允许信号示意图。
图4为本发明具体实施方式的区内短路示意图。
图5为本发明具体实施方式的区内短路允许信号示意图。
图6为保护元件的电气原理图。
具体实施方式
为清楚说明本方案，下面结合附图对本方案进行进一步的阐述。
通过附图可以看出，本方案的用于输配电网络的三端闭锁式方向纵联保护方法，采用三端输配电线路，步骤如下：1）确定三端输配电线路保护区域，将区域内的的保护元件1、2、3建立相互通信；2）发现短路时，判断区域内各个保护元件的功率方向均为正，则为区内短路；如果有保护元件的功率方向为负，则为区外短路，且此功率方向为负的保护元件就是近短路故障侧，如果区外短路，则进入步骤3），如果区外短路则进入步骤4）；3）近短路故障侧的保护元件2功率方向为负，图2中短路故障为k1处，近短路故障侧保护元件2不向区域内的其它保护元件1、3发送允许信号；保护元件1、2功率方向为正，保护元件1向保护元件2和3发送允许信号，保护元件2向保护元件1和3发送允许信号，4）区域内的保护元件1、2、3功率方向均为正，区域内的保护元件1、2、3相互发送允许信号。
当线路正常运行时，流过各端保护的电流为正常负荷电流，所有保护均不启动，无允许信号发出，在多端线路内部发生短路时，流过的电流为短路电流，此时各端保护都启动，如果为区内短路时，各保护元件1、2、3功率方向均为正，且均收到区域内的其他保护元件的允许信号，则各保护元件1、2、3动作于跳闸。区外短路时，非短路故障侧的保护元件1、3，均未收到短路故障侧的保护元件2的允许信号，故非故障侧的保护元件1、3不动作，短路故障侧的保护元件2收到所有非故障侧的保护元件1、3的允许信号，但短路故障侧的保护元件2功率方向为负，故短路故障侧的保护元件2不动作。
一种用于上述方法的输配电网络的多端允许式方向纵联保护装置，包括多端线路上的各端保护元件，各保护元件之间相互通信；所述的保护元件包括功率正方向元件KW+、功率负方向启动停信元件KW-、低定值电流启动发信元件KA1、瞬时动作延时返回元件t1、门电路Y1、门电路Y2、收发信元件、电压传感器TV、电流传感器TA；所述的功率正方向元件KW+分别与电压传感器TV、电流传感器TA连接，功率负方向启动停信元件KW-分别与电压传感器TV、电流传感器TA连接，低定值电流启动发信元件KA1与电流传感器TA连接，功率正方向元件KW+和低定值电流启动发信元件KA1分别与门电路Y1连接，门电路Y1通过瞬时动作延时返回元件t1与收发信元件连接，功率负方向启动停信元件KW-与收发信元件连接，门电路Y1与门电路Y2连接，收发信元件与门电路Y2连接，门电路Y2输出跳闸信号。
装置工作时，如果区内短路，各端的保护元件的启动发信元件KA1最初都启动发信，由于各端功率方向都为正，正方向元件KW+动作后准备跳闸并继续发信，经t2延时后，收到来自其余N-1端的允许信号，动作于跳闸。当内部故障被切除前，保护不停地发允许信号给其余各端，直到其余各端的保护Y2元件动作，保护跳闸。如果外部短路。，，对于近故障侧的保护元件，启动元件KA1启动发信后，由于功率方向为负，功率负方向元件KW-动作，马上启动停信，Y1元件不动作，Y2的两个输入条件都不满足，保护1不动作于跳闸。对于其余各端的保护，若元件KA1灵敏度高，保护可能启动，KA1启动后先启动发信机发出允许信号，但由于收不到来自保护1的允许信号，只有一个输入条件满足，保护不会作用于跳闸。当外部故障被切除后，保护1的启动元件KA1、功率正方向元件KW+立即返回，其余各端保护也立即返回，保护1经t1延时后停止发信，其余各端保护正方向元件KW+即使返回慢，也能确保在外部故障切除时可靠允许。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (1)

1.一种用于输配电网络的多端允许式方向纵联保护方法，其特征在于：包括多端线路上的各端保护元件，各保护元件之间相互通信；
所述的保护元件包括功率正方向元件KW+、功率负方向启动停信元件KW-、低定值电流启动发信元件KA1、瞬时动作延时返回元件t1、门电路Y1、门电路Y2、收发信元件、电压传感器TV、电流传感器TA；
所述的功率正方向元件KW+分别与电压传感器TV、电流传感器TA连接，功率负方向启动停信元件KW-分别与电压传感器TV、电流传感器TA连接，低定值电流启动发信元件KA1与电流传感器TA连接，功率正方向元件KW+和低定值电流启动发信元件KA1分别与门电路Y1连接，门电路Y1通过瞬时动作延时返回元件t1与收发信元件连接，功率负方向启动停信元件KW-与收发信元件连接，门电路Y1与门电路Y2连接，收发信元件与门电路Y2连接，门电路Y2输出跳闸信号；
步骤如下：
1）确定多端输配电线路保护区域，将区域内的的保护元件建立通信；
2）发现短路时，判断是区外短路还是区内短路，如果区外短路，则进入步骤3），如果区内短路，则进入步骤4）；判断是区外短路还是区内短路时，如果发生短路时，区域内各个保护元件的功率方向均为正，则为区内短路；如果有保护元件的功率方向为负，则为区外短路，且此功率方向为负的保护元件就是近短路故障侧；
3）近短路故障侧的保护元件功率方向为负，近短路故障侧保护元件不向区域内的其它保护元件发送允许信号；其他保护元件均向区域内的保护元件发送允许信号；
4）区域内的保护元件功率方向均为正，区域内的保护元件相互发送允许信号；
只有当保护元件本身功率方向为正且收到对侧传来的允许信号时才能动作，即保护元件本身功率为正，且收到除自身外所有区域内保护元件的允许信号，保护元件才动作，跳闸；区外短路时，非短路故障侧的保护元件，均未收到短路故障侧的保护元件的允许信号，故非故障侧的保护元件不动作，短路故障侧的保护元件收到所有非故障侧的保护元件的允许信号，但短路故障侧的保护元件功率方向为负，故短路故障侧的保护元件不动作；区内短路时，各保护元件功率方向为正，且均收到区域内的其他保护元件的允许信号，则各保护元件动作于跳闸。
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