CN110661235B

CN110661235B - 接入母联开关两侧ct的母线保护方法

Info

Publication number: CN110661235B
Application number: CN201910995093.9A
Authority: CN
Inventors: 张广嘉; 陈远生; 陆兆沿; 石磊; 马秋杰; 袁露; 韦胜华; 徐硕; 黄梓建
Original assignee: CYG Sunri Co Ltd
Current assignee: CYG Sunri Co Ltd
Priority date: 2019-10-18
Filing date: 2019-10-18
Publication date: 2021-12-28
Anticipated expiration: 2039-10-18
Also published as: CN110661235A

Abstract

一种接入母联开关两侧CT的母线保护方法，包括：两段母线以上保护装置，保护装置采集所有母线电压、母线上所有支路电流及刀闸位置、母联开关两侧的CT电流和开关位置；保护装置自动计算母线保护三相电压、大差电流和每段母线小差电流；计算母联开关自身的母联间隔差流以及母联两侧CT的电流大小；判断母联CT是否发生断线，故障时选择故障母线或母线跳闸；同时新增母联间隔差动保护逻辑，计算母联开关两侧CT的差流、母联两侧CT电流大小情况，根据母线电压开放情况、母联开关差流及两侧电流大小情况选择母联开关或母线跳闸。本发明简单可靠，提高了母线死区故障时保护切除的快速性及准确性。

Description

接入母联开关两侧CT的母线保护方法

技术领域

本发明涉及一种接入母联开关两侧CT的母线保护方法，特别是对于母联死区故障要求快速切除所有母线或先断开母联后再选择故障母线跳闸的情况。

背景技术

母线差动保护的原理主要是根据大差电流判断母线区内外故障，根据小差电流选择故障母线跳闸。对于母联间隔，通常母线保护只接入母联开关一侧CT电流，开关与CT之间发生故障时，存在故障无法快速切除，母线保护先跳正常母线，然后通过死区保护或母联失灵保护再将故障切除的情况。该方案存在故障切除范围扩大，同时故障切除时间较慢特点，对系统安全稳定运行影响极大。大部分工程母联两侧均装设有CT，同时要求故障发生在母联两侧CT之间时，将两段母线同时切除，但缺乏选择性及灵活性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种接入母联开关两侧CT的母线保护方法，要解决的技术问题是母线保护装置同时接入母联开关两侧CT，快速自动识别母联CT断线、母线运行分列并列运行状态、母联死区故障等情况，并根据用户设定，故障时选择快速切除故障母线或故障母联，提高母线保护的可靠性，保证电力系统安全稳定性。

本发明的目的可以这样实现，设计一种接入母联开关两侧CT的母线保护方法，包括：

S1、母线保护装置以恒定采样频率采集母线上连接的所有支路A、B、C三相电流及刀闸位置开入，并得出各个支路所挂接的母线；采集母联开关两侧CT二次A、B、C三相电流及母联开关位置开入；

S2、采用快速傅里叶变换算法分别计算一个周期T内所有母线A、B、C三相差电流、所有母线A、B、C三相制动电流、母线上所有支路的A、B、C三相电流值；母联开关两侧CT的A、B、C三相差流，母联两侧CT的A、B、C三相电流大小值；其中周期T不大于差动动作出口时间；

S3、实时计算所有母线电压、差流、制动电流、各支路电流、母联开关两侧CT的差流、母联两侧CT电流大小，根据母线大差电流判别区内外故障，通过电压开放情况及小差电流选择故障母线跳闸；母线大差电流指除母联和分段开关外所有支路电流所构成的差动回路，某段母线的小差指该段母线上所连接的所有支路(包括母联和分段开关)电流所构成的差动回路，某段母线电压开放情况指该段母线相电压小于相电压开放设定门槛或者母线零序电压大于零序电压开放设定门槛或者母线负序电压大于负序电压开放设定门槛；

S4、设置母联间隔差动保护功能模块，该模块包含：

根据现场是否具备母联两侧CT接入条件进行功能投退，默认退出，若母联两侧CT已接入，则投入该功能；

根据母联开关两侧CT差流及大差电流大小判别母联CT断线，母联CT断线后按相退出母联间隔差动保护功能；

故障时根据母线电压、大差电流大小、母联开关两侧CT差流大小、母联两侧CT电流大小等条件，选择故障母线或母联开关跳闸；

母线正常运行无论分列或并列运行，母联CT电流可实时计入小差电流，故障时通过间隔差动保护功能选择故障母线或母联跳闸，不需通过人为投退分列运行压板然后走小差电流不计入母联CT电流逻辑。

进一步地，所述母线保护装置采集的电流、母联开关位置和支路刀闸位置为母线上所连接的各支路的二次电流和刀闸位置辅助节点，采集频率恒定不变。

进一步地，母联间隔差动保护将母联CT断线判别优化为大差无差流，母联开关两侧CT差流大于母联CT断线门槛；

A相：[(|Ida,T|<CTset)&(|Idas,T|>CTset)；B、C相判据原理相同；

母联CT断线后，自动退出断线相母联间隔差动保护功能。

进一步地，母联间隔差动保护的母联死区保护逻辑判别；以双母线A相为例，母联间隔差动逻辑判别方法如下：

条件1：母线大差大于差动门槛，|Ida,T|>Idset；

条件2：母联开关两侧CT差流大于差动门槛，|Idas,T|>Idset；

条件3：母联开关靠1母侧CT电流大于差动门槛|Ias1,T|>Idset；

条件4：母联开关靠2母侧CT电流大于差动门槛|Ias2,T|>Idset；

条件1和条件2均满足后，母线保护立即进入母联间隔差动保护跳闸逻辑并闭锁原有小差选择故障母线跳闸逻辑；

若条件3和条件4同时满足；根据死区延时跳母线投退控制字，投入则先跳母联，经可整定的延时选择电流仍大于差动门槛的母联开关CT所在侧母线跳闸；退出，则直接出口跳母联及母线上所有支路；

若条件3满足，条件4不满足；保护选择跳母联及1母上支路；

若条件3不满足，条件4满足；保护选择跳母联及2母上支路；

若条件3和条件4均不满足；先跳母联，同时开放原有小差选择故障母线逻辑。

进一步地，保护装置可取消分列压板投退要求，母联CT可始终计入小差电流，通过母联间隔差动保护功能，自动根据母联间隔差流及两侧CT电流大小自动识别母线分列或并列运行死区故障，并选择故障母线或母联跳闸。

本发明可适用于配置了母联GIS开关或母联开关两侧均安装有CT的工程。也可通过先退出母联间隔差动保护，适用于母联本期仅单侧配置CT的工程。本发明应用于现有母线保护升级改造时，仅需将另外一侧母联CT电流接入母差装置，并升级母线保护软件即可实现。本发明实施简单快捷，同时新增功能与原有母线保护逻辑功能相对独立，功能投退可选择，非常有利于现场推广应用。

附图说明

图1是本发明较佳实施例的一次系统接线示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。

如图1所示的双母线接线，有L1/L2/L3/L4/L5/L6六个支路；L1为母联，L2～L6可定义为线路或变压器支路。

一种接入母联开关两侧CT的母线保护方法步骤如下：

母线保护装置已以恒定采样频率采集母线上所有电压UA1、UB1、UC1、UA2、UB2、UC2、母线上连接的所有支路的A、B、C三相电流:IA1、IA2、IA3、IA4、IA5、IA6,IB1、IB2、IB3、IB4、IB5、IB6,IC1、IC2、IC3、IC4、IC5、IC6，并缓存两个周波，采集母线上所有支路刀闸位置开入，即M1母线刀闸位置开入状态KI1_1、KI2_1、KI3_1、KI4_1、KI5_1、KI6_1和M2母刀闸位置开入状态KI1_2、KI2_2、KI3_2、KI4_2、KI5_2、KI6_2；

假设原采集的IA1、IB1、IC1为母联靠近1母侧的CT电流，则增加母联靠近2母侧的CT电流采集:IAs、IBs、ICs。

根据刀闸状态可知，支路1、2、4、6挂接于M1母线，支路1、3、5挂接于M2母线。

采用快速算法分别计算出：

支路1的：(Ia1,T)，(Ib1,T)，(Ic1,T)

支路1另一侧的(Ias,T)，(Ibs,T)，(Ics,T)

支路2的：(Ia2,T)，(Ic2,T)，(Ic2,T)

支路3的：(Ia3,T)，(Ic3,T)，(Ic3,T)

支路4的：(Ia4,T)，(Ic4,T)，(Ic4,T)

支路5的：(Ia5,T)，(Ic5,T)，(Ic5,T)

支路6的：(Ia6,T)，(Ic6,T)，(Ic6,T)

1母的：(Ua1,T)，(Ub1,T)，(Uc1,T)

|3U01,T|＝|∑[(Ua1,T)，(Ub1,T)，(Uc1,T)]|

|U21,T|＝|∑[(Ua1,T)，(Ub1,T)*e^120°，(Uc1,T)*e^240°]|/3

2母的：(Ua1,T)，(Ub1,T)，(Uc1,T)

|3U02,T|＝|∑[(Ua2,T)，(Ub2,T)，(Uc2,T)]|

|U22,T|＝|∑[(Ua2,T)，(Ub2,T)*e^120°，(Uc2,T)*e^240°]|/3

大差差电流：

|Ida,T|＝|∑[(Ia2,T),(Ia3,T),(Ia4,T),(Ia5,T),(Ia6,T)]|

|Idb,T|＝|∑[(b2,T),(Ib3,T),(Ib4,T),(Ib5,T),(Ib6,T)]|

|Idc,T|＝|∑[(Ic2,T),(Ic3,T),(Ic4,T),(Ic5,T),(Ic6,T)]|

大差制动电流：

|Ira,T|＝∑[|(Ia2,T)|,|(Ia3,T)|,|(Ia4,T)|,|(Ia5,T)|,|(Ia6,T)|]

|Irb,T|＝∑[|(Ib2,T)|,|(Ib3,T)|,|(Ib4,T)|,|(Ib5,T)|,|(Ib6,T)|]

|Irc,T|＝∑[|(Ic2,T)|,|(Ic3,T)|,|(Ic4,T)|,|(Ic5,T)|,|(Ic6,T)|]

1母小差差电流：

|Ida1,T|＝|∑[(Ia1,T),(Ia2,T),(Ia4,T),(Ia6,T)]|

|Idb1,T|＝|∑[(b1,T),(Ib2,T),(Ib4,T),(Ib6,T)]|

|Idc1,T|＝|∑[(Ic1,T),(Ic2,T),(Ic4,T),(Ic6,T)]|

1母小差制动电流：

|Ira,T|＝∑[|(Ia1,T)|,|(Ia2,T)|,|(Ia4,T)|,|(Ia6,T)|]

|Irb,T|＝∑[|(Ib1,T)|,|(Ib2,T)|,|(Ib4,T)|,|(Ib6,T)|]

|Irc,T|＝∑[|(Ic1,T)|,|(Ic2,T)|,|(Ic4,T)|,|(Ic6,T)|]

2母小差差电流：

|Ida,2T|＝|∑[(Ia1,T),(Ia3,T),(Ia5,T)]|

|Idb2,T|＝|∑[(b1,T),(Ib3,T),(Ib5,T)]|

|Idc2,T|＝|∑[(Ic1,T),(Ic3,T),(Ic5,T)]|

2母小差制动电流：

|Ira2,T|＝∑[|(Ia1,T)|,|(Ia3,T)|,|(Ia5,T)|]

|Irb2,T|＝∑[|(Ib1,T)|,|(Ib3,T)|,|(Ib5,T)|]

|Irc2,T|＝∑[|(Ic1,T)|,|(Ic3,T)|,|(Ic5,T)|]

新增母联间隔差流：

|Idas,T|＝|∑[(Ia1,T),(Ias,T)]|

|Idbs,T|＝|∑[(b1,T),(Ibs,T)]|

|Idcs,T|＝|∑[(Ic1,T),(Ics,T)|

保护装置实时计算并判断上述差流大于差动设定门槛(Idset)判据的情况；并形成对应条件判据。以A相为例，B、C相类似。条件判据如下：

条件1：A相大差比率差动满足

(|Ida,T|>Idset)&(|Ida,T|>K|Ira,T|)

条件2：A相1母小差比率差动满足

(|Ida1,T|>Idset)&(|Ida1,T|>K|Ira1,T|)

条件3：A相2母小差比率差动满足

(|Ida2,T|>Idset)&(|Ida2,T|>K|Ira2,T|)

条件4：A相母联间隔差流满足

|Idas,T|>Idset)

条件5：母联靠1母侧A相电流大于差流门槛

|Ia1,T|>Idset)

条件6：母联靠2母侧A相电流大于差流门槛

|Ia1,T|>Idset)

条件7：1母电压开放

(|MIN[(Ua1,T)，(Ub1,T)，(Uc1,T)]|<Uset)||(|3U01,T|>3U0set)||(|U21,T|>U2set)

条件8：2母电压开放

(|MIN[(Ua2,T)，(Ub2,T)，(Uc2,T)]|<Uset)||(|3U01,T|>3U0set)||(|U21,T|>U2set)

上述式中K为比率系数，一般装置固化为0.3，Idset为比率差动门槛，根据该工程系统运行情况计算后整定。Uset为相电压开放定值，3U0set为零序电压开放定值，U2set为负序电压开放定值。

根据上述条件判别是否成立形成如下3种情况：

情况1：条件1不满足，条件4满足；此时报母联CT断线告警，同时退出母联间隔差动保护。

情况2：条件4不满足，不进入母联间隔差动保护逻辑。按原有母线差动保护逻辑执行，根据大差判别区内外故障，根据小差选择故障母线。

情况3：条件1和条件4均满足，此时闭锁原小差选择故障母线逻辑，保护进入母联间隔差动保护逻辑。该情况针对母联死区故障，此时

1)条件5、6均满足；根据母联死区延时投退控制字选择故障母线跳闸。

a)控制字退出，条件7满足则跳1母，条件8满足则跳2母，都满足则1、2母全跳。控制字投入，则先跳母联；

b)控制字投入，先跳母联，经整定的延时后，若条件5和条件7都满足则跳1母，条件6和条件8都满足则跳2母；

2)条件5满足，条件6不满足；若条件7满足则出口跳1母，条件7不满足则出口跳母联。

3)条件5不满足，条件6满足；若条件8满足则出口跳2母，条件8不满足则出口跳母联。

4)条件5和6均不满足，退出母联间隔差动保护，开放根据小差选择故障母线逻辑。

B、C相逻辑判别方法与A相一致。至此，一种接入母联开关两侧CT的母线保护方法运行过程中装置采集及故障判别、跳闸信息选择全部完成。

本实施例中，母线保护装置采用长园深瑞继保自动化有限公司的Zynq7000型母线保护装置，采样频率为1200Hz，CPU采用Cortex-A9处理器，用BP-2C保护软件V2.00实现。

本发明提供了一种接入母联开关两侧CT的母线保护方法，解决了母联CT电流是否要计入母线小差电流，并列和分列运行时母联死区故障时，可快速准确选择故障母线跳闸问题，并可根据不同应用场合需求，选择并列死区故障时瞬时切除所有母线还是先跳母联延时切除故障母线，极大的提高母线保护的可靠性，保证电力系统安全稳定性。本发明可适用于配置了母联GIS开关或母联开关两侧均安装有CT的工程。也可通过先退出母联间隔差动保护，适用于母联本期仅单侧配置CT的工程。本发明应用于现有母线保护升级改造时，仅需将另外一侧母联CT电流接入母差装置，并升级母线保护软件即可实现。本发明实施简单快捷，同时新增功能与原有母线保护逻辑功能相对独立，功能投退可选择，非常有利于现场推广应用。

Claims

1.一种接入母联开关两侧CT的母线保护方法，其特征在于，包括：

S3、实时计算所有母线电压、差流、制动电流、各支路电流、母联开关两侧CT的差流、母联两侧CT电流大小，根据母线大差电流判别区内外故障，通过电压开放情况及小差电流选择故障母线跳闸；

S4、设置母联间隔差动保护功能模块，该模块包含：

故障时根据母线电压、大差电流大小、母联开关两侧CT差流大小、母联两侧CT电流大小的条件，选择故障母线或母联开关跳闸；

3.根据权利要求1所述的接入母联开关两侧CT的母线保护方法，其特征在于：所述母线保护装置采集的电流、母联开关位置和支路刀闸位置为母线上所连接的各支路的二次电流和刀闸位置辅助节点，采集频率恒定不变。

4.根据权利要求1所述的接入母联开关两侧CT的母线保护方法，其特征在于，母联间隔差动保护将母联CT断线判别优化为大差无差流，母联开关两侧CT差流大于母联CT断线门槛；