CN111130076A - 一种区域选择性联锁的保护方法、保护装置和保护系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种区域选择性联锁的保护方法、保护装置和保护系统。本发明通过利用CAN总线“低延时”、“端对端”的特性，通过CAN总线将各个保护装置挂接在一起，配置每个保护装置所处的线路等级、支路编号，根据配置信息产生广播闭锁命令，根据配置信息和接收到的闭锁命令来控制保护装置闭锁出口、解锁出口等。本发明无需临近保护装置之间动作时限根据需要任意设置，无需顾及末端动作时限低于高等级时限，一级时限可设置零，三级可设置较大时限，能保证整个不越级跳闸，实现复杂区域选择性连锁保护。且电流动作时间可达到零延时保护动作较快。
Description
技术领域
本发明属于电力检测、控制技术领域，具体涉及一种区域选择性联锁的保护方法、保护装置和保护系统。
背景技术
在低压配电系统中，为了确保上下级间配合的选择性，上级断路器通常配备带短延时的三段保护。从而在发生短路短延时故障时，故障点上方的配电系统在短延时期间不可避免受到短路电流的冲击，且当下级回路短路电流超过上级断路器的顺动整定值时，将使上下级断路器同时进入瞬动状态，从而可能发生无选择性的越级跳闸现象。区域选择性联锁便可解决该问题。
区域选择性联锁是一种提高配电系统选择性保护性能措施。通过电网中各级断路器控制器之间的数据信息交换实现保护装置动作配合，确保离故障电最近的断路器瞬时分段，从而缩短清除故障所需要的时间，降低短路或接地故障对电气设备造成的危害程度。
传统区域选择性联锁保护采用硬接线方式，三级保护采用时间延时方式解决，其工作原理图如图1所示，该系统为三级配电网络。第二级断路器QF1、QF2、QF3和第一级主断路器QF联锁，第三级断路器QF4、QF5和上级断路器QF1联锁，三级断路器的3时间分别设置为0.4s. 0.2s.0.1s。
当A点发生故障时，QF4检测到故障电流，可瞬时动作，同时QF4向QF1发出等待命使QF1的瞬动元件锁定，并进0.2s短延时，QF1也检测到故障电流，向QF发出等待命令，QF进入0.4短延时。当B点发生故障时，QF1检测到故障电流，向QF发出等待命令，使QF的瞬动元件锁定并进入0.4s短延时，同时由于QF1未收到下级发送的等待命令，QF1短延时将不会启动，QF1瞬时脱扣切除故障。当C点发生故障时，由于QF未收到下级发送的等待命令，QF断路器将瞬时脱扣，线路将不再承受0.4s的短路电流冲击。从而降低了短路电流对导体和电气设备的热应力和机械应力，提高了电缆和电气设备的使用寿命。
该种方法定制时限设置较为死板、固定、不灵活，需要根据等级进行设置，末端动作时限需要低于高等级时限。
发明内容
本发明提供了一种区域选择性联锁的保护方法、保护装置和保护系统，用以解决现有的区域选择性联锁的保护方法的时限设置不灵活的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案包括：
一种区域选择性联锁的保护方法，包括如下步骤：
1）根据保护装置所处线路位置，设置各个保护装置的配置信息，所述配置信息包括线路等级、各等级的支路编号；
2）若有保护装置检测到故障，则该保护装置向CAN总线以广播命令方式发出短时闭锁命令；
3）各个保护装置从CAN总线接收所述短时闭锁命令，根据自身的配置信息判断是否存在从下级、对应支路发送的短时闭锁命令：
若存在，则执行所述短时闭锁命令，在第一设定延时时间内处于闭锁出口状态；
若不存在且该保护装置非最高级，则该保护装置判断在第一设定延时时间内是否有其他类型的保护逻辑投入，若有，则向CAN总线以广播命令方式发出闭锁出口命令，使处于该保护装置上级、对应支路的保护装置在第二设定延时时间内处于闭锁出口状态。
进一步的，步骤3）中，若不存在且该保护装置为最高级，则控制该保护装置的断路器跳开。
进一步的，步骤3）中，向CAN总线以广播命令方式发出闭锁出口命令后，若在第二设定延时时间内，该保护装置检测到故障消除，则向CAN总线以广播方式发出解锁出口命令，使处于该保护装置上级、对应支路的保护装置解锁出口。
进一步的，步骤2）中，保护装置通过检测本线路电流是否越限来判断是否发生故障。
本发明还提供了一种区域选择性联锁的保护系统，包括多个保护装置，各个保护装置均连接至CAN总线：保护装置实施如下方法：
1）根据保护装置所处线路位置，设置各个保护装置的配置信息，所述配置信息包括线路等级、各等级的支路编号；
2）若有保护装置检测到故障，则该保护装置向CAN总线以广播命令方式发出短时闭锁命令；
3）各个保护装置从CAN总线接收所述短时闭锁命令，根据自身的配置信息判断是否存在从下级、对应支路发送的短时闭锁命令：
若存在，则执行所述短时闭锁命令，在第一设定延时时间内处于闭锁出口状态；
若不存在且该保护装置非最高级，则该保护装置判断在第一设定延时时间内是否有其他类型的保护逻辑投入，若有，则向CAN总线以广播命令方式发出闭锁出口命令，使处于该保护装置上级、对应支路的保护装置在第二设定延时时间内处于闭锁出口状态。
进一步的，步骤3）中，若不存在且该保护装置为最高级，则控制该保护装置所处节点的断路器跳开。
进一步的，步骤3）中，向CAN总线以广播命令方式发出闭锁出口命令后，若在第二设定延时时间内，该保护装置检测到故障消除，则向CAN总线以广播方式发出解锁出口命令，使处于该保护装置上级的保护装置解锁出口。
本发明还提供了一种区域选择性联锁的保护装置，该保护装置具有用于连接至CAN总线的CAN接口；保护装置用于：
1）根据保护装置所处线路位置，设置各个保护装置的配置信息，所述配置信息包括线路等级、各等级的支路编号；2）若有保护装置检测到故障，则该保护装置向CAN总线以广播命令方式发出短时闭锁命令；3）各个保护装置从CAN总线接收所述短时闭锁命令，根据自身的配置信息判断是否存在从下级、对应支路发送的短时闭锁命令：若存在，则执行所述短时闭锁命令，在第一设定延时时间内处于闭锁出口状态；若不存在且该保护装置非最高级，则该保护装置判断在第一设定延时时间内是否有其他类型的保护逻辑投入，若有，则向CAN总线以广播命令方式发出闭锁出口命令，使处于该保护装置上级、对应支路的保护装置在第二设定延时时间内处于闭锁出口状态。
进一步的，若不存在且该保护装置为最高级，所述保护装置用于控制所述节点的断路器跳开。
进一步的，向CAN总线以广播命令方式发出闭锁出口命令后，若在第二设定延时时间内，该保护装置检测到故障消除，该保护装置用于向CAN总线以广播方式发出解锁出口命令，使处于该保护装置上级的保护装置解锁出口。
本发明的有益效果为：本发明通过利用CAN总线“低延时”、“端对端”的特性，通过CAN总线将各个保护装置挂接在一起，配置每个保护装置所处的线路等级、支路编号，根据配置信息产生广播闭锁命令，根据配置信息和接收到的闭锁命令来控制保护装置闭锁出口、解锁出口等。本发明无需临近保护装置之间动作时限根据需要任意设置，无需顾及末端动作时限低于高等级时限，一级时限可设置零，三级可设置较大时限，能保证整个不越级跳闸，实现复杂区域选择性连锁保护。且电流动作时间可达到零延时保护动作较快。
附图说明
图1为现有技术的传统区域选择性联锁保护的原理图。
具体实施方式
系统实施例：
该实施例提供了一种区域选择性联锁的保护系统，针对如图1所示的区域选择性联锁的保护系统，增加了CAN总线，使保护系统中各个保护装置均连接至CAN总线。
该系统可实现一种区域选择性联锁的保护方法，下面对该方法进行详细说明。
步骤一，如图1所示，每个断路器由保护装置控制，共用6个保护装置，保护装置之间通过CAN通讯线连接，保证装置之间可以端对端通讯，端对端延时不超过5ms。
步骤二，根据保护装置所处线路位置，设置各个保护装置的配置信息，区域性选择保护闭锁压板打开，这里的配置信号包括线路等级、各等级的支路编号。如图1，可以分别设置为一级、二级、三级。二级支路进行编号：1、2、3，用于区分下一等级是处于哪个支路，哪个支路需要闭锁。比如QF4节点的保护装置，等级是三级，二级支路编号是1，三级支路编号也是1。节点QF4发生故障，QF和QF1闭锁，不能越级跳闸；QF节点的保护装置，其等级是一级，QF1、QF2、QF3节点的保护装置，所处等级为二级。一级的优先级高于二级，二级的优先级高于三级。
步骤三，处于较低等级保护装置向总线发广播命令，此命令分为：短时闭锁命令、闭锁出口命令和解锁出口命令，同时根据用户设置保护动作时间，传输闭锁时间，等待该等级动作后，上等级跳闸出口闭锁。具体可保护以下几种情况：
1、在三级区域发生故障
例如，当A点发生接地故障，此时QF4节点、QF1节点和QF节点的保护装置均能检测到该故障信息，各保护装置自动统计保护装置压板投入以及最小电流定值，并在5ms计算周期迅速检测对应线路电流是否越限，如有越限，以广播命令方式向CAN总线迅速发出短时闭锁命令，并告诉其闭锁时间（为第一设定延时时间，可设置为40ms）。
除QF节点、QF1节点和QF4节点以外其他节点的保护装置均能接收到该短时闭锁命令，但不执行该短时闭锁命令。
QF节点的保护装置能接收到比其优先级低的QF4节点和QF1节点的保护装置发送的短时闭锁命令，则QF节点的保护装置执行该短时闭锁命令，在40ms之内，所有保护逻辑不动作。
QF1节点的保护装置能接收到比其优先级低的QF4节点的保护装置发送的短时闭锁命令，则QF1节点的保护装置执行该短时闭锁命令，在40ms之内，所有保护逻辑不动作。
QF4节点的保护装置接收不到其下级发送的短时闭锁命令，且QF4非最高级，则此时，QF4节点的保护装置，在40ms内确认是否有其他类型的保护逻辑投入（比如：发现过负荷保护电流定值大于设置值，并且过负荷保护延时1秒等），若发现有，则QF4节点的保护装置以广播命令方式发送闭锁出口命令，同时告诉上级保护装置的闭锁时间是1秒（即第二设定延时时间），直至等待QF4跳开。QF节点和QF1节点的保护装置接收该闭锁出口命令，在1秒内继电器不出口，使QF和QF1所有保护逻辑不动作。如果在该1s过程中（例如过负荷保护0.5秒时候）发现电流低于设定定值，说明故障消除，则QF4节点的保护装置向CAN总线以广播方式发出解锁出口命令，防止QF和QF1节点的保护装置有故障不动作。
2、在二级区域发生故障
例如，当B点发生故障，此时QF1节点和QF节点的保护装置均能检测到该故障信息，各保护装置自动统计保护装置压板投入以及最小电流定值，并在5ms计算周期迅速检测对应线路电流是否越限，如有越限，以广播命令方式向CAN总线迅速发出短时闭锁命令，并告诉其闭锁时间（为第一设定延时时间，可设置为40ms）。
除QF节点、QF1节点以外其他节点的保护装置均能接收到该短时闭锁命令，但不执行该短时闭锁命令。
QF节点的保护装置能接收到比其优先级低的QF4节点和QF1节点的保护装置发送的短时闭锁命令，则QF节点的保护装置执行该短时闭锁命令，在40ms之内，所有保护逻辑不动作。
QF1节点的保护装置接收不到其下级发送的短时闭锁命令，且QF1非最高级，则此时，QF1节点的保护装置，在40ms内确认是否有设置保护逻辑投入（比如：发现过过流I段保护电流定值大于设置值，并且过负荷保护延时0.1秒），若发现有，则QF1节点的保护装置广播发送闭锁出口命令，同时告诉上级的保护装置闭锁时间是0.1秒（即第二设定延时时间），直至等待QF1跳开。QF节点的保护装置接收该闭锁出口命令，在1秒内继电器不出口，使QF1所有保护逻辑不动作。如果在该0.1s过程中（例如过负荷保护0.05秒时候）发现电流低于设定定值，说明故障消除，则QF1节点的保护装置向CAN总线以广播方式发出解锁出口命令，防止QF节点的保护装置有故障不动作。
3、在三级区域发生故障
例如，当C点发生故障时，由于QF节点的保护装置未接收到下级发送的短时闭锁命令，且由于QF节点的保护装置所处优先级最高，此时QF断路器将瞬时脱扣。
整体来看，该系统利用CAN总线的“低延时”的特性，其电流动作时间达到零延时，最低误差5ms，保护动作更快，处于一级最低延时是0.4S，二级最低时延0.2S，采用该系统各个等级最快动作时间均能达到零时延。定值时限设置更加灵活，不再根据等级仅限0.1s、0.2s、0.4s设置，临近保护装置之间动作时限根据需要任意设置，无需顾及末端动作时限低于高等级时限，一级时限可设置零，三级可设置较大时限，也能保证整个不越级跳闸，实现复杂区域选择性连锁保护。而且，该系统利用CAN总线的端对端通讯，布线更简单，只需布置通讯线，无需额外加总线，保护装置之间可以相互通报，自动识别保护装置闭锁或者自动发送命令，同时也可以实现后台监控数据传输。进一步的，该系统投入多个过流保护逻辑，本装置保护逻辑之间，以及与临近装置之间保护逻辑设置无需考虑，装置自动协调之间关系，更加智能。
方法实施例：
该实施例提供了一种区域选择性联锁的保护方法，该方法已在系统实施例中做了详细介绍，这里不再赘述。
装置实施例：
该实施例提供了一种区域选择性联锁的保护装置，该保护装置为系统实施例中保护系统中的保护装置，其功能和作用在系统实施例中做了详细介绍，这里不再赘述。
Claims (10)
1.一种区域选择性联锁的保护方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）根据保护装置所处线路位置，设置各个保护装置的配置信息，所述配置信息包括线路等级、各等级的支路编号；
2）若有保护装置检测到故障，则该保护装置向CAN总线以广播命令方式发出短时闭锁命令；
3）各个保护装置从CAN总线接收所述短时闭锁命令，根据自身的配置信息判断是否存在从下级、对应支路发送的短时闭锁命令：
若存在，则执行所述短时闭锁命令，在第一设定延时时间内处于闭锁出口状态；
若不存在且该保护装置非最高级，则该保护装置判断在第一设定延时时间内是否有其他类型的保护逻辑投入，若有，则向CAN总线以广播命令方式发出闭锁出口命令，使处于该保护装置上级、对应支路的保护装置在第二设定延时时间内处于闭锁出口状态。
2.根据权利要求1所述的区域选择性联锁的保护方法，其特征在于，步骤3）中，若不存在且该保护装置为最高级，则控制该保护装置的断路器跳开。
3.根据权利要求1所述的区域选择性联锁的保护方法，其特征在于，步骤3）中，向CAN总线以广播命令方式发出闭锁出口命令后，若在第二设定延时时间内，该保护装置检测到故障消除，则向CAN总线以广播方式发出解锁出口命令，使处于该保护装置上级、对应支路的保护装置解锁出口。
4.根据权利要求1~3任一项所述的区域选择性联锁的保护方法，其特征在于，步骤2）中，保护装置通过检测本线路电流是否越限来判断是否发生故障。
5.一种区域选择性联锁的保护系统，其特征在于，包括多个保护装置，各个保护装置均连接至CAN总线：保护装置实施如下方法：
1）根据保护装置所处线路位置，设置各个保护装置的配置信息，所述配置信息包括线路等级、各等级的支路编号；
2）若有保护装置检测到故障，则该保护装置向CAN总线以广播命令方式发出短时闭锁命令；
3）各个保护装置从CAN总线接收所述短时闭锁命令，根据自身的配置信息判断是否存在从下级、对应支路发送的短时闭锁命令：
若存在，则执行所述短时闭锁命令，在第一设定延时时间内处于闭锁出口状态；
若不存在且该保护装置非最高级，则该保护装置判断在第一设定延时时间内是否有其他类型的保护逻辑投入，若有，则向CAN总线以广播命令方式发出闭锁出口命令，使处于该保护装置上级、对应支路的保护装置在第二设定延时时间内处于闭锁出口状态。
6.根据权利要求5所述的区域选择性联锁的保护系统，其特征在于，步骤3）中，若不存在且该保护装置为最高级，则控制该保护装置所处节点的断路器跳开。
7.根据权利要求5所述的区域选择性联锁的保护系统，其特征在于，步骤3）中，向CAN总线以广播命令方式发出闭锁出口命令后，若在第二设定延时时间内，该保护装置检测到故障消除，则向CAN总线以广播方式发出解锁出口命令，使处于该保护装置上级的保护装置解锁出口。
8.一种区域选择性联锁的保护装置，其特征在于，该保护装置具有用于连接至CAN总线的CAN接口；保护装置用于：
1）根据保护装置所处线路位置，设置各个保护装置的配置信息，所述配置信息包括线路等级、各等级的支路编号；
2）若有保护装置检测到故障，则该保护装置向CAN总线以广播命令方式发出短时闭锁命令；
3）各个保护装置从CAN总线接收所述短时闭锁命令，根据自身的配置信息判断是否存在从下级、对应支路发送的短时闭锁命令：
若存在，则执行所述短时闭锁命令，在第一设定延时时间内处于闭锁出口状态；
若不存在且该保护装置非最高级，则该保护装置判断在第一设定延时时间内是否有其他类型的保护逻辑投入，若有，则向CAN总线以广播命令方式发出闭锁出口命令，使处于该保护装置上级、对应支路的保护装置在第二设定延时时间内处于闭锁出口状态。
9.根据权利要求8所述的区域选择性联锁的保护装置，其特征在于，若不存在且该保护装置为最高级，所述保护装置用于控制所述节点的断路器跳开。
10.根据权利要求8所述的区域选择性联锁的保护装置，其特征在于，向CAN总线以广播命令方式发出闭锁出口命令后，若在第二设定延时时间内，该保护装置检测到故障消除，该保护装置用于向CAN总线以广播方式发出解锁出口命令，使处于该保护装置上级的保护装置解锁出口。
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Effective date of registration: 20221209 Address after: 461000 first floor, sennirui Industrial Park, Yongxing East Road, urban-rural integration demonstration zone, Xuchang City, Henan Province Patentee after: Xuchang Zhongkesennirui Technology Co.,Ltd. Patentee after: HENAN SENIOR ELECTRIC Co.,Ltd. Address before: 461000 first floor, sennirui Industrial Park, Yongxing East Road, urban-rural integration demonstration zone, Xuchang City, Henan Province Patentee before: Xuchang Zhongkesennirui Technology Co.,Ltd. |