CN110994563B

CN110994563B - 一种馈线电流保护功能配置方法

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Publication number: CN110994563B
Application number: CN201910751001.2A
Authority: CN
Inventors: 涂其华; 金昌平
Original assignee: Wuhan Suge Xunlian Electric Power Technology Co ltd
Current assignee: Wuhan Suge Xunlian Electric Power Technology Co ltd
Priority date: 2019-08-14
Filing date: 2019-08-14
Publication date: 2022-05-20
Anticipated expiration: 2039-08-14
Also published as: CN110994563A

Abstract

一种馈线电流保护功能配置方法，属于配电网技术领域。通过本配置方案，与配网馈线中具备合闸速断功能的分段开关配合，可实现配网保护的选择性。新型配置开关具有“快‑快‑慢”的动作特点，既保证了故障时保护切除故障的快速性，又可以与分段开关速动保护配合，准确隔离故障，实现配网保护的选择性。既能用于变电站内保护装置，也可用于配网中的开关保护配置。用于变电站开关保护配置时，能通过一次重合闸完成故障隔离；当用于分段开关保护时，该功能开关可先于变电站出线开关动作，实现故障隔离，减少变电站内出线开关动作次数，并能保证开关前端线路不受后端故障线路影响，提高供电可靠性。

Description

一种馈线电流保护功能配置方法

技术领域

本发明涉及一种馈线电流保护功能配置方法，属于配电网技术领域。通过本配置方案，与配网馈线中具备合闸速断功能的分段开关配合，可实现配网保护的选择性，能应用于变电站内保护装置及线路分段开关的保护配置，既保证了故障时保护切除故障的快速性，又可以与分段开关速断保护配合，准确隔离故障，实现配网保护的选择性。

背景技术

配电网自动化改造是当今配网发展的主流趋势，其主要目的是通过配网设备信息的采集快速判断并隔离故障区域，达到缩小停电范围、减少停电时长的目的。但是，不论馈线自动化模式选择集中型还是就地型，线路发生故障时都需要变电站出线开关第一时间动作断开故障，然后通过馈线终端自身逻辑或主站后台判别隔离故障。配网中的继电保护往往由于时间配合的关系，不能保证选择性。本配置方案可以保证配网线路电流保护的选择性而不失快速性或选择性，过流保护范围内故障能就地隔离，速断故障能保证变电站开关一次重合闸成功，配网开关完成故障隔离，能有效的缩小停电范围，提高故障隔离的效率，为配网自动化改造及建设提供一种新的选项。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种馈线电流保护功能配置方法，通过对变电站出线开关保护装置或智能终端保护功能的配置优化，至多通过出线开关一次重合闸便可完成故障隔离，且不需更改出线开关速断延时；对于线路分段开关保护功能的优化配置，当故障电流处在过流定值保护区域时，可以起到由线路分段开关代替变电站出线开关动作达到故障隔离的作用，以避免出线开关动作导致停电区域的扩大；同时，通过对智能终端保护功能的优化配置，可以减小后端线路故障停电对重点负荷区域的影响，提高供电可靠性。

本发明是一种馈线电流保护功能配置方法，属于配电网技术领域，既能用于变电站出线开关保护装置，也可用于配网中的分段开关保护配置，通过对保护装置或线路智能终端保护功能的优化配置，形成一种新颖的开关保护配置类型，达到缩小停电范围、缩短停电时长的作用；用于变电站开关时，可通过一次重合闸完成故障隔离；用于线路分段开关时，可由分段开关代替出线开关动作完成故障隔离，其特征在于：

1、变电站开关线路保护装置配置优化。

在线路保护装置常规保护基础上，新增Z时域动作条件，定义Z时域为变电站出线开关重合闸成功后持续的一个可以整定的时间段。Z时域以外的时间为非Z时域，对变电站出线开关的保护功能配置进行时域性划分，Z时域闭锁速断保护，非Z时域调用线路保护装置常规保护功能(速断及过流等)。

所述变电站出线开关保护功能的优化配置，其特征在于：与配备电压-时间型控制功能及合闸速断功能的分段开关相配合，在不更改出线开关速断延时的情况下，就能通过出线开关一次重合闸完成故障隔离。

线路出现永久性故障时，开关动作过程如下：

步骤(1)：由变电站出线开关速断或过流保护动作(非Z时域)，切断故障电流，线路分段开关失压分闸；

步骤(2)：出线开关重合闸动作，若重合于故障线路，则进入步骤(3)；否则，进入步骤(4)；

步骤(3)：出线开关后加速速断动作(非Z时域)；

步骤(4)：出线开关重合闸成功，调用Z时域保护功能配置，线路分段开关依次有压合闸，直至合于故障线段分段开关合闸速断隔离故障。

从上述动作过程可以看出，Z时域时闭锁速断保护，在线路分段开关合闸速断动作时，能有效避免变电站出线开关的二次分闸。出线开关保护装置优化配置后，具备“快-快-慢”的动作特点：线路出现故障后，由出线开关速断或过流动作，快于线路分段开关；出线开关若重合闸于故障线路时，则由后加速快速切除故障；当故障在分段开关后端线路时，出线开关慢于分段开关动作，由分段开关速断隔离。

2、线路中的分段开关配置优化。

在具备电压-时间型控制功能及合闸速断功能的配网自动化终端上，定义Z时域为分段开关单侧有压合闸成功且开关双侧在有压状态下的一个可以整定的时间段，有压合闸不成功则不存在Z时域概念。非Z时域调用速断保护、Z时域调用延时过流保护功能，能通过与线路上其它分段开关的保护配合完成故障隔离。在下文的描述中，把具备上述新型保护功能配置的开关简述为新型开关。相对于同一分段开关而言，X、Y、Z时域是三个依次连续的时间段(定值设置T_Y<T_X<T_Z)，且整定应满足：T_Z>Tmax+T_Y，其中，Tmax为新型开关合闸后通过有压合闸依次送电至各末端线路的最大时间，TY为末端开关Y时域时间值。

所述的分段开关非Z时域投入速断保护功能，其特征在于：

通过非Z时域速断保护的投入，使得新型开关先于变电站出线开关动作，有效避免停电区域的扩大。当新型开关后端线路出现故障时，首先由新型开关代替变电站出线开关快速保护动作，保证在出线开关动作前切断故障电流。由于出线开关未动作，新型开关前端线路仍然带电，该开关跳开后便开始有压合闸计时，有压合闸后Y时域内开放速断保护，保证故障在新型开关后端线路时第一时间切除，再次避免变电站出线开关动作。

所述的分段开关Z时域投入延时过流保护，其特征在于：

新型开关在有压合闸后Y时域内未流过故障电流，则进入Z时域计时，说明故障在下个分段开关及后端线路。处于Z时域的新型开关自动调用延时过流保护功能，当后端线路开关有压合闸于故障线路时，由后端开关Y时域速断动作隔离故障，Z时域的延时配置可以保证新型开关不动作，由故障线路段的上级开关保护动作直接切除故障，有效的减少停电时间和缩小停电范围。

新型配置开关同样具有“快-快-慢”的动作特点，当故障出现在新型开关后端线路时由该开关快速隔离(非Z时域)、故障在新型开关与下一级分段开关之间时，Y时域内(非Z时域)快速隔离，完成紧后端故障的隔离，Z时域时与后端开关的快速动作配合，完成远后端的隔离故障。

本发明通过不同时域(Z时域及非Z时域)的保护功能配合，设计了一种馈线电流保护功能配置方法，通过与馈线中具备合闸速断功能的分段开关配合，可实现配网保护的选择性，且至多通过一次重合闸便可完成故障隔离。当新型保护配置同时应用于出线开关及分段开关时，根据Z时域及非Z时域时不同保护功能的调用，线路过流故障时可以保证变电站出线开关不动作，由分段开关完成故障隔离，减少变电站内出线开关动作次数，并能保证开关前端线路不受后端故障线路影响，提高供电可靠性；当线路发生速断故障时，能通过一次重合闸完成故障隔离。

附图说明

图1为配网典型单辐射网架结构的开关状态示意图。

图2为图1中DL1是新型开关时L3线路过流故障后的开关状态示意图。

图3为图1中L3线路故障隔离完成后的开关状态示意图。

图4为图1在传统模式下L3线路过流故障后的开关状态示意图。

图5为图1中DLA、DL2是新型开关时L3线路过流故障后的开关状态示意图。

图6为环网带分支网架结构的开关状态示意图。

图7为图6中DLA、DL4为新型开关时L6线路过流故障后的开关状态示意图。

图8为图6中DLA、DL4为新型开关时L6线路速断故障后的开关状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述，以下实施案例仅用于更加清楚的说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

定义X时域为有压合闸的延时时间，Y时域为有压合闸后检失压或故障电流的时间；DLA、DLB为变电站出线开关，为简化下文过程陈述，设变电站出线开关DLA仅配置速断、过流和重合闸功能，重合闸时间设为1s，X时间设为1s，Y时间设为0.6s，Z时间设为25s，各应用场合终端均具备电压-时间型控制及合闸速断功能。根据开关应用场合的不同，选择投入的保护有所不同，如下表1所示。

表1不同应用场合开关类型的保护配置情况

开关类型速断保护过流保护分段开关Y时域/新型开关(出线)非Z时域全时域新型开关(分段)非Z时域Z时域

为进一步阐述上述方法，用以下实施案例进行说明。

1、新型开关应用于变电站出线开关。

一种馈线电流保护功能配置方法，如图1所示，根据不同开关安装场合设置：DLA为新型保护配置开关，闭锁Z时域速断保护功能，DL1、DL2、DL3为分段开关，L1～L4为配网分段线路。

当L3线路发生永久性故障时，开关动作过程如下：

步骤(1)：DLA保护动作，DL1、DL2、DL3失压分闸；

步骤(2)：1s后，DLA重合闸成功并进入Z时域计时，DL1开始有压合闸计时；

步骤(3)：2s后，DL1有压合闸，DL2开始有压合闸计时；

步骤(4)：3s后，DL2有压合闸于故障线路L3速断跳闸，并进入合闸闭锁状态。

从上述动作过程可以看出，步骤(4)中DL2速断跳闸时，DLA因处于Z时域闭锁速断保护，故障电流未达到过流保护定值延时时间而不动作。一方面，有效的防止了DLA跳闸引起的L1、L2线路再次失电，减小故障线路对非故障区域用户的影响；另一方面，确保了线路永久性故障时只需DLA一次重合闸，便能通过与分段开关的配合完成故障隔离。

2、新型开关应用于配网线路主干线分段开关。

如图1所示，设置DL1为新型保护配置开关，DL2、DL3为分段开关，L1～L4为配网分段线路。

对于DL1开关，应用场合为新型开关，具备Z时域的过流保护及非Z时域的速断保护功能。当L3线路发生永久性故障，故障电流在DLA过流保护范围内，开关动作过程如下：

步骤(1)：DL1先于变电站开关跳闸并开始有压合闸计时，DL2、DL3失压分闸，如图2所示；

步骤(2)：1s后，DL1有压合闸，DL2开始有压合闸计时；

步骤(3)：1.6s后DL1进入Z时域；

步骤(4)：2s后，DL2合闸于故障线路L3速断跳闸，并进入合闸闭锁状态，如图3所示。

从上述动作过程中可以看出，DL1非Z时域配置速断保护后，在线路发生过流故障时，DL1可以先于DLA动作；同时，DL2合闸于L3线路速断跳闸时，因DL1在Z时域内开放延时保护功能，直接由DL2动作进行故障隔离，有效的避免了DL1再次跳闸引起的线路L2失电，造成故障区域的扩大。

而在传统模式的情况下，如图1所示，开关配置如下：DL1、DL2、DL3设置为分段开关；当L3线路出现永久性故障(过流)时，开关动作过程如下：

步骤(1)：DLA保护跳闸，DL1、DL2、DL3失压分闸，如图4所示；

步骤(2)：1s后，DLA重合闸，DL1开始有压合闸计时；

步骤(3)：2s后，DL1有压合闸，DL2开始有压合闸计时；

步骤(4)：3s后，DL2有压合闸于故障线路L3，Y时间内速断动作隔离故障，DL2进入合闸闭锁状态。

通过上述两种情况下(过流保护)开关动作过程可以看出，在传统模式下故障隔离需要3s，而加入新型保护配置后故障隔离只需2s。新型保护配置功能的投入，可以有效避免变电站出线开关动作，直接由新型开关DL1保护跳闸实行故障隔离，将停电区域局限在DL1后端线路；同时，Z时域调用的延时保护，使得DL1未因DL2开关后端线路故障而再次引起跳闸，减少了DL1的分闸次数，缩短送电时长。而当故障电流达到速断保护定值时，DLA需两次重合闸完成故障隔离。

3、新型开关应用于变电站出线开关及配网线路主干线分段开关。

如图1，设L2线路为重点负荷区域，对供电可靠性要求较高，为避免因后端线路故障引起整条线路跳闸，可以根据应用场合选择设置DLA、DL2为新型开关，则其它开关应用场合设置为：DL1、DL3为分段开关。当L3线路出现永久性故障(过流)时，开关动作过程如下：

步骤(1)：DL2开关速断跳闸并进入有压合闸计时，DL3失压分闸，如图5所示；

步骤(2)：1s后，DL2有压合闸于故障线路，速断动作并进入合闸闭锁状态。

由上述动作过程可以看出，L1、L2线路供电未受后端线路故障影响，故障隔离时间只需1s(相比传统模式下3s)；线路发生故障时，变电站出线开关、临近电源侧配网开关的跳闸只会增大停电范围、延长停电时间，并造成对系统电网的冲击；新型配置开关的设置，有效的提高了L2线路的供电可靠性。

当L3线路出现永久性故障，DLA速断保护动作时，开关动作过程如下：

步骤(1)：DLA、DL2开关速断跳闸，DL1、DL3失压分闸；

步骤(2)：1s后，DLA重合闸成功并进入Z时域，DL1开始有压合闸计时；

步骤(3)：2s后，DL1有压合闸，DL2开始有压合闸计时；

步骤(4)：3s后，DL2有压合闸于故障线路，速断跳闸并进入合闸闭锁状态。

从上述动作过程中可以看出，步骤(2)中DLA重合闸后进入Z时域，闭锁速断保护功能，在步骤(4)中避免了再次速断动作；若DLA保护功能未进行优化配置，则需要二次重合闸或人工送电，完成非故障区域的正常供电，而加入新型保护配置后，可以通过一次重合闸完成故障隔离，并能有效避免L1、L2线路的再次失电。

4、新型开关应用于配网分支线路分段开关。

如图6，新型开关安装在分支线路首端，开关配置如下：DL1、DL2(联络开关)、DL3、DL5为分段开关，DLA、DL4为新型保护配置开关，L1～L7为配网分段线路。L6线路发生永久性故障(过流)时，开关动作过程如下：

步骤(1)：DL4速断跳闸并开始有压合闸计时，DL5失压分闸，如图7所示；

步骤(2)：1s后，DL4合闸于故障线路速断隔离故障，并进入合闸闭锁状态。

L6线路发生永久性故障(速断)时，开关动作过程如下：

步骤(1)：DLA、DL4速断保护动作，DL1、DL5失压分闸，DL2开始有压合闸计时，如图8所示；

步骤(3)：2s后，DL1有压合闸，DL2有压合闸计时停止，DL4开始有压合闸计时；

步骤(4)：3s后，DL4有压合闸于故障线路速断跳闸，并进入合闸闭锁状态，完成故障隔离。

由上述动作过程可以看出，新型开关应用于分支开关首端，线路发生过流故障时，Z时域保护判别的投入，能将停电范围仅局限于L6、L7等分支线路，不影响主干线的正常运行；当DLA速断保护动作时，则能通过一次重合闸完成故障隔离，满足非故障区域的正常供电。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的专业人员，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出改进和变形，这些改进和变形应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种馈线电流保护功能配置方法，其特征在于：能应用于变电站出线开关保护装置及配网分段开关智能终端；

用于出线开关时，与配备电压-时间与型控制功能及合闸速断功能的线路分段开关相配合，不更改出线开关速断延时，就能通过出线开关一次重合闸完成故障隔离；具体配置方法为：

在线路保护装置常规保护基础上，新增Z时域动作条件，定义Z时域为变电站出线开关重合闸成功后持续的一个可以整定的时间段；Z时域以外的时间为非Z时域，对变电站出线开关的保护功能配置进行时域性划分，Z时域闭锁速断保护，非Z时域调用线路保护装置常规保护功能，所述常规保护功能包括速断和过流；

用于分段开关时，在线路发生过流故障的情况下，能由分段开关代替出线开关动作完成故障隔离；具体配置方法为：

在具备电压-时间型控制功能及合闸速断功能的配网自动化终端上，定义Z时域为分段开关单侧有压合闸成功且开关双侧在有压状态下的一个可以整定的时间段，有压合闸不成功则不存在Z时域概念；非Z时域调用速断保护、Z时域调用延时过流保护功能，能通过与线路上其它分段开关的保护配合完成故障隔离；

相对于同一分段开关而言，X、Y、Z时域是三个依次连续的时间段，定值设置T_Y<T_X<T_Z，且整定应满足：T_Z>T_max+T_Y，其中，T_max为配置后的分段开关合闸后通过有压合闸依次送电至各末端线路的最大时间，T_Y为末端开关Y时域时间值。

2.根据权利要求1所述的一种馈线电流保护功能配置方法，其特征在于：当所述馈线电流保护功能配置方法同时应用于出线开关及分段开关时，根据Z时域及非Z时域时不同保护功能的调用，线路过流故障时可以保证变电站出线开关不动作，由分段开关完成故障隔离；线路发生速断故障时，能通过一次重合闸完成故障隔离。