CN111463756A - 基于高厂用母线保护和快切装置的保护闭锁联合优化方法 - Google Patents

基于高厂用母线保护和快切装置的保护闭锁联合优化方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于高厂用母线保护和快切装置的保护闭锁联合优化方法,属于发电厂发变组继电保护领域,针对母线保护与快切装置保护不匹配问题,本发明用于解决高压厂用母线保护动作后无法闭锁快切装置,导致快切装置将高压备用断路器合于故障母线缺陷。该方法首先对母线保护的高压工作进线断路器和高压备用进线断路器二次跳闸回路进行优化改造,实现母线保护动作后闭锁快切装置高压备用进线断路器的合闸指令并自保持;同时对快切装置的电压异常闭锁逻辑进行优化,增加母线故障判断逻辑来闭锁快切装置。本发明仅需增加少量二次设备和部分回路改造,修改快切装置的软件逻辑和定值实现,简单易行。

Description

基于高厂用母线保护和快切装置的保护闭锁联合优化方法
技术领域
本发明属于发电厂发变组继电保护领域,涉及发电厂用电系统母线保护动作闭锁厂用电快速切换系统的优化方法,具体为一种基于高厂用母线保护和快切装置的保护闭锁联合优化方法。
背景技术
发电厂高压厂用母线一般是按机组采用共箱封闭单母线分段接线,不接地运行方式。每段高压厂用母线配置一套快切装置,用于高压厂用电源与高压备用电源间快速切换。
发电厂高压厂用电快速切换装置(简称快切装置)是保证发电厂厂用电系统不失电的重要设备,对发电厂乃至整个电力系统的安全稳定运行有着重大影响。
现代电力系统对快切装置的基本要求是安全性、可靠性。其可靠性体现为非高压厂用母线故障时快切装置必须可靠动作,避免重要辅机跳闸等造成机炉停运的事故;安全性体现在当高压厂用母线故障时必须可靠闭锁快切装置,避免将高压备用电源断路器合到故障高压厂用母线上,造成事故再扩大。
一般发电企业厂用母线普遍采用成套封闭装置,可靠程度较高,母线发生故障可能性比较低,因此一般不配置单独的厂用母线保护。当高压厂用母线发生故障时,由其高压厂用变压器的后备保护(高厂变定时限过电流保护、复合电压闭锁过电流保护等)实现对高压厂用母线故障切除,闭锁快切装置,机组失电停运。
在机组正常运行时,一般由本机组高压厂用变压器对高压厂用母线供电,可由运行人员根据需要手动选择切换方式实现高压厂用母线在高压备用电源与高压厂用变电源切换供电。
当机组故障或其他非高压厂用母线故障时,机组停机,通过发变组保护、开关偷跳等方式实现高压厂用工作电源切换至高压备用电源供电。
当机组某段高压厂用母线故障时,发变组后备保护动作,机组停机,同时闭锁快切装置,母线失电,防止将高压备用工作电源误合至故障母线导致事故扩大。
如果机组未配置母线保护,当某段高压厂用母线故障,机组停机,故障母线和正常母线全部失电,对具备FCB功能(快速甩负荷至带厂用电运行模式)的发电机组也因丧失全部厂用电被迫停运,严重影响了机组安全和经济效益。
近年随着新技术的成熟,各发电企业开始对厂用高压母线配置母线保护,用于切除故障母线,不至于由发变组后备保护切除所有厂用电源导致机组停运。目前发电企业较多采用母线弧光保护作为高压厂用母线段的母线保护,一般每段母线配置一套母线保护装置。
母线弧光保护工作原理是母线系统发生故障时会伴随发弧光、电流增大现象,通过光纤转换传输装置将弧光信号传输至母线保护装置,同时伴随故障电流瞬间增大,当两者达到保护动作条件,在发变组后备保护动作前跳开故障母线所有间隔断路器,故障母线停运。
但目前各设备厂和设计院对母线保护配置没有统一技术规范和要求,导致母线保护跳开故障母线段的工作进线断路器,快切装置会按“开关偷跳”模式启动快切,将故障母线段的高压备用变压器合闸,导致事故扩大,严重影响高压备用变压器和其他机组安全运行。
由于母线保护与快切装置间闭锁配合存在严重不匹配现象,导致发电企业对厂用母线保护应用存在顾虑,因此有必要对母线保护与快切装置间闭锁配合进行优化,确保母线保护与快切装置保护闭锁匹配。
发明内容
针对母线保护与快切装置保护不匹配问题,本发明提供一种基于高厂用母线保护和快切装置的保护闭锁联合优化方法,用于解决高压厂用母线保护动作后无法闭锁快切装置,导致快切装置将高压备用断路器合于故障母线缺陷。该方法首先对母线保护的高压工作进线断路器和高压备用进线断路器二次跳闸回路进行优化改造,实现母线保护动作后闭锁快切装置高压备用进线断路器的合闸指令并自保持;同时对快切装置的电压异常闭锁逻辑进行优化,增加母线故障判断逻辑来闭锁快切装置。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是:一种基于高厂用母线保护和快切装置的保护闭锁联合优化方法,其特征是,步骤如下:
S1:对母线保护跳高压工作电源进线断路器和高压备用电源进线断路器二次回路优化改造;
S1.1:在母线保护装置的出口跳闸至高压厂用工作进线断路器的二次跳闸回路接入lockout1继电器;将lockout1继电器一副常开输出接点与快切装置的高压厂用工作进线断路器二次跳闸回路并联后,接入高压厂用工作进线断路器的二次跳闸回路,实现高压厂用工作进线断路器跳闸并自保持;将lockout1继电器一副常闭输出接点与快切装置的高压备用进线断路器二次合闸回路串联后接入高压备用进线断路器的二次合闸回路,实现母线保护动作后高压备用进线断路器二次合闸回路断开,不会合闸并自保持;
S1.2:在母线保护装置出口跳闸至高压备用进线断路器的二次跳闸回路接入lockout2继电器;将lockout2继电器的一副常开输出接点与快切装置的高压备用进线断路器二次跳闸指令并联,接入高压备用进线断路器的二次跳闸回路,实现高压备用进线断路器跳闸并自保持;将lockout2继电器的一副常闭输出接点与快切装置的高压厂用工作进线断路器二次合闸回路串联后,接入高压厂用工作进线断路器的二次合闸回路,实现母线保护动作后高压厂用工作进线断路器二次合闸回路断开,不会合闸并自保持;
S2:优化母线保护至快切装置闭锁二次回路,实现母线保护动作后去闭锁快切装置;将厂用母线保护装置的二次跳闸指令并联接入快切装置的发变组“保护闭锁”输入通道;
S3:优化快切装置闭锁逻辑,实现快切装置自动判断母线故障闭锁快切装置;
S3.1:对快切装置的“电压异常”闭锁逻辑进行优化,改为“高压备用进线任一相PT<0.7Un”,作为快切装置闭锁条件;
S3.2:增加“母线故障”逻辑闭锁判断,将“高压工作进线任一相PT<0.7Un”、“厂用母线进线任一相PT<0.7Un”、“高压工作进线断路器任一相CT>1.2Ie”三条件同时成立,作为母线故障判断条件,快切装置自动闭锁。
S1.1、S1.2中,在厂用母线保护的高压厂用工作电源断路器/高压备用进线断路器二次跳闸回路中各接入lockout继电器,将lockout继电器的一副常开输出接点并联接入对应的工作/备用进线断路器的快切装置二次跳闸回路,实现母线保护动作后对应的工作/备用进线断路器都及时能跳闸;将lockout继电器一副常闭输出接点串联接入对应的备用/工作进线断路器的快切装置二次合闸回路,实现母线保护动作后备用/工作进线断路器二次合闸回路断开,可靠闭锁备用/工作进线断路器二次合闸回路。
本发明与现有技术相比,具有以下优点和效果:
本发明首先对母线保护的高压工作进线断路器和高压备用进线断路器二次跳闸回路进行优化,实现母线保护动作后闭锁快切装置的高压备用进线断路器合闸指令并自保持。母线保护动作后利用lockout继电器的自保持特性,一方面通过lockout的常开输出节点并联实现高压厂用工作断路器跳闸回路信号自保持,另一方面通过lockout的常闭输出节点串联断开快切装置的“合高压备用进线断路器”二次合闸回路并自保持,从根本上解决了母线保护动作后高压厂用母线误合至高压备用进线断路器的可能性,具有高度安全可靠性。
本发明将厂用母线保护装置的二次跳闸指令并联接入快切装置的发变组“保护闭锁”输入通道,实现母线保护动作,外部母线保护指令可靠闭锁快切保护装置,防止快切装置误动作,实现了和母线保护的密切配合。
本发明对快切装置的闭锁逻辑进行改造,来综合判断母线故障并闭锁快切装置。通过对高压工作进线PT、母线PT及高压工作进线CT在母线故障发生时的变化趋势,实现快切装置内部逻辑快速判断出母线故障闭锁快切装置,实现了和母线保护闭锁的配合。
本发明从母线保护装置和快切装置的分、合闸工作/备用电源断路器二次回路和快切装置内部逻辑改造,实现了母线保护和快切装置闭锁的完全配合。
通过本发明的实施,当一段厂用母线故障时,能确保故障母线可靠切除,故障段快切装置可靠闭锁,机组正常母线段继续运行,机组FCB功能发挥作用,无需机组停机,具有较高的经济效益。
本发明仅需增加少量二次设备和部分回路改造,修改快切装置的软件逻辑和定值实现,简单易行。成本几乎可以忽略不计。本发明已在项目现场实施仿真应用,根据项目仿真试验结果成功实现厂用母线保护和快切装置保护闭锁完全匹配。
附图说明
图1为现有技术中发电厂厂用电快切系统示意图;
图2为现有技术发电厂快切装置外部输入信号闭锁快切装置逻辑示意图;
图3为现有技术发电厂快切装置故障闭锁逻辑判断示意图;
图4为现有技术中发电厂厂用电母线保护跳闸示意图;
图5为本发明中基于厂用母线保护的快切装置闭锁保护优化方法流程图;
图6为本发明厂用电母线保护跳闸二次回路改造示意图;
图7为本发明发电厂快切装置增加母线保护闭锁快切装置逻辑示意图;
图8为本发明发电厂快切装置逻辑判断改造闭锁装置示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明,以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例。
发电厂高压厂用母线、快切装置接线原理如图1~3所示。机组高压厂用电未配置母线保护,当高压厂用母线故障时,由发变组后备保护动作,跳高压厂用工作进线断路器,发变组保护闭锁快切装置,机组因厂用电全部丧失停机。
如图4所示,当高压厂用母线配置母线保护动作后,发出跳闸脉冲跳开故障母线的所有断路器,实现该故障母线全停。故障母线失电,快切装置按“开关偷跳”模式启动,发“合高压备用进线断路器”指令合高压备用工作电源断路器,造成事故扩大,严重影响发电机组、设备安全运行。
本实施例中,一种基于高厂用母线保护和快切装置的保护闭锁联合优化方法,其流程图如图5所示。通过对高压厂用母线保护的高压工作进线断路器/高压备用进线断路器的二次跳闸回路改造和快切装置内部控制逻辑优化,解决高压厂用母线保护与快切装置间保护闭锁配合问题。具体实施步骤如下:
如图6所示,在母线保护装置出口跳闸至高压厂用工作进线断路器的二次跳闸路接入lockout1继电器;将lockout1继电器输出端的一副常开输出接点与快切装置的高压厂用工作进线断路器二次跳闸回路并联后,接入高压厂用工作进线断路器的二次跳闸回路;将lockout1继电器的一副常闭输出接点与快切装置的高压备用进线断路器二次合闸回路串联后,接入高压备用进线断路器的二次合闸回路。对母线保护装置出口跳闸至高压备用进线断路器二次跳闸回路进行改造,接入lockout2继电器;将lockout2继电器的一副常开输出接点与快切装置的高压备用进线断路器二次跳闸回路并联,接入高压备用进线断路器的二次跳闸回路;将lockout2继电器的一副常闭输出接点与快切装置的高压厂用工作进线断路器二次合闸回路串联后,接入高压厂用工作进线断路器的二次合闸回路。
如图7所示,将高压厂用母线保护装置的一副输出常开接点并联接入快切装置的发变组“保护闭锁”输入通道。
将高压厂用工作进线PT三相电压、高压备用进线PT三相电压、厂用母线PT三相电压、高压工作进线断路器CT的三相电流接入快切装置。
如图8所示,对快切装置的“电压异常”闭锁逻辑进行改造,并增加“母线故障”闭锁逻辑。将“高压备用进线PT<0.7Un”,作为快切装置闭锁条件。判断一般封闭高压厂用母线发生的母线故障绝大多数是单相接地故障,不接地系统发生母线单相接地故障时,故障点相电压降至0,非故障相电压升至线电压,故障点相电流迅速增大;母线发生故障时,厂用母线工作进线PT、厂用母线PT故障相电压降至0,厂用母线工作进线电流迅速增大;而高压负载发生故障时,由于故障远离高压母线,厂用母线工作进线PT、厂用母线PT母线电压降低幅度较小,工作故障相电流有所增大,因此通过综合判断高压工作进线PT、母线PT及高压工作进线CT变化趋势,将“高压工作进线PT<0.7Un”、“厂用母线进线PT<0.7Un”、“高压工作进线断路器CT>1.2Ie”三条件同时满足,作为母线故障判断条件,快切装置自动闭锁。因此当快切装置检测到上述条件成立时,立即闭锁快切装置。
本发明采用的方法能够在高压厂用母线故障下,实现母线保护成功动作切除故障母线,同时故障段母线快切装置可靠闭锁,避免了高压备用进线断路器误合故障母线运行,减少事故,避免全机组失电停机。
虽然本发明已以实施例公开如上,但其并非用以限定本发明的保护范围,任何熟悉该项技术的技术人员,在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰,均应属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于高厂用母线保护和快切装置的保护闭锁联合优化方法,其特征是,步骤如下:
S1:对母线保护跳高压工作电源进线断路器和高压备用电源进线断路器二次回路优化改造;
S1.1:在母线保护装置的出口跳闸至高压厂用工作进线断路器的二次跳闸回路接入lockout1继电器;将lockout1继电器一副常开输出接点与快切装置的高压厂用工作进线断路器二次跳闸回路并联后,接入高压厂用工作进线断路器的二次跳闸回路,实现高压厂用工作进线断路器跳闸并自保持;将lockout1继电器一副常闭输出接点与快切装置的高压备用进线断路器二次合闸回路串联后接入高压备用进线断路器的二次合闸回路,实现母线保护动作后高压备用进线断路器二次合闸回路断开,不会合闸并自保持;
S1.2:在母线保护装置出口跳闸至高压备用进线断路器的二次跳闸回路接入lockout2继电器;将lockout2继电器的一副常开输出接点与快切装置的高压备用进线断路器二次跳闸指令并联,接入高压备用进线断路器的二次跳闸回路,实现高压备用进线断路器跳闸并自保持;将lockout2继电器的一副常闭输出接点与快切装置的高压厂用工作进线断路器二次合闸回路串联后,接入高压厂用工作进线断路器的二次合闸回路,实现母线保护动作后高压厂用工作进线断路器二次合闸回路断开,不会合闸并自保持;
S2:优化母线保护至快切装置闭锁二次回路,实现母线保护动作后去闭锁快切装置;将厂用母线保护装置的二次跳闸指令并联接入快切装置的发变组“保护闭锁”输入通道;
S3:优化快切装置闭锁逻辑,实现快切装置自动判断母线故障闭锁快切装置;
S3.1:对快切装置的“电压异常”闭锁逻辑进行优化,改为“高压备用进线任一相PT<0.7Un”,作为快切装置闭锁条件;
S3.2:增加“母线故障”逻辑闭锁判断,将“高压工作进线任一相PT<0.7Un”、“厂用母线进线任一相PT<0.7Un”、“高压工作进线断路器任一相CT>1.2Ie”三条件同时成立,作为母线故障判断条件,快切装置自动闭锁。
2.根据权利要求1所述的基于高厂用母线保护和快切装置的保护闭锁联合优化方法,其特征是,S1.1、S1.2中,在厂用母线保护的高压厂用工作电源断路器/高压备用进线断路器二次跳闸回路中各接入lockout继电器,将lockout继电器的一副常开输出接点并联接入对应的工作/备用进线断路器的快切装置二次跳闸回路,实现母线保护动作后对应的工作/备用进线断路器都及时能跳闸;将lockout继电器一副常闭输出接点串联接入对应的备用/工作进线断路器的快切装置二次合闸回路,实现母线保护动作后备用/工作进线断路器二次合闸回路断开,可靠闭锁备用/工作进线断路器二次合闸回路。
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