CN111668819A - 线路保护控制方法和微机保护装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种线路保护控制方法和微机保护装置，该方法应用于微机保护装置，方法用于对供电线路中的断路器进行控制，供电线路中包括断路器以及多个配电变压器，断路器位于多个配电变压器的一次侧线路中；在一个实施例中的方法包括：在断路器处于合闸状态的情况下，监测供电线路的电流；在检测到供电线路的电流达到设定的速断保护定值时，判断供电线路上的电压是否满足跳闸保护条件；在检测到供电线路的电流达到设定的速断保护定值，且供电线路上的电压满足跳闸保护条件时，确定供电线路发生线路故障，并向断路器发送保护跳闸指令，以使断路器根据保护跳闸指令执行跳闸操作。以此可以兼顾送电成功率和对线路的有效保护。

Description

线路保护控制方法和微机保护装置

技术领域

本申请涉及变配电技术领域，具体而言，涉及一种线路保护控制方法和微机保护装置。

背景技术

在一些供电场景下，对于一些较早期建成的企业供电所，供电线路的线路情况复杂，一台断路器控制多台动力配电变压器，有些断路器控制的配电变压器数量多达20台，每台变压器的容量大致在100-2000kVA，各台变压器的容量可能相同，也可能不同。一个断路器所在的供电线路上的变压器的总容量合计约13MVA。

供电线路的线路长达3公里，且采用的架空线路较多，容易出现线路故障。在出现短路故障时，馈线断路器会进行速断或过流等保护跳闸。在断路器进行保护跳闸后，检修人员会对馈线进行修复，操作人员再对馈线进行恢复送电。在理论上处理完短路故障后，需要进行送电的断路器可以被成功合闸，但实际上，断路器容易出现合闸失败现象。

究其原因是：在空投变压器时会诱发数值很大的励磁涌流，励磁涌流比额定电流大5至10倍，比过流保护定值大2至4倍。因为供电线路的馈线变压器数量多，以一个断路器连接20台变压器为例，在断路器合闸的瞬间，20台变压器同时受电产生的励磁涌流大，且超过速断保护定值，所以与断路器关联的保护装置会根据电流已经超过速断保护定值这一情况得出此时应该进行速断跳闸保护的结论，并控制断路器进行跳闸，这也是导致变压器进行继电保护动作的重要原因，这一隐患长期得不到根本解决。

发明内容

本申请的目的在于提供一种线路保护控制方法和微机保护装置，可以兼顾送电成功率和对线路的有效保护。

第一方面，本发明实施例提供一种线路保护控制方法，应用于微机保护装置，所述方法用于对供电线路中的断路器进行控制，所述供电线路中包括所述断路器以及多个配电变压器，所述断路器位于所述多个配电变压器的一次侧线路中；

所述方法包括：

在所述断路器处于合闸状态的情况下，监测所述供电线路的电流；

在检测到所述供电线路的电流达到设定的速断保护定值时，判断所述供电线路上的电压是否满足跳闸保护条件；

在检测到所述供电线路的电流达到设定的所述速断保护定值，且所述供电线路上的电压满足跳闸保护条件时，确定所述供电线路发生线路故障，并向所述断路器发送保护跳闸指令，以使所述断路器根据所述保护跳闸指令执行跳闸操作。

通过上述方法，在同时满足：断路器处于合闸状态、供电线路的电流达到设定的速断保护定值、供电线路上的电压满足跳闸保护条件这三方面条件的情况下，确定供电线路确实需要投入速断保护，并控制断路器进行跳闸操作，实现了故障速断保护，相较于一旦识别到电流过大的情况就控制断路器跳闸的情况，由于结合了三方面进行考虑，所以可以避免因为合闸引起的励磁涌流而误将断路器进行跳闸，并且可以在供电线路真正出现线路故障时及时控制断路器跳闸，实现不误动、不拒动，不仅可以提升一次性送电成功的概率，还可以及时根据确定的线路故障快速投入速断跳闸保护。

在可选的实施方式中，所述方法还包括：

在检测到所述供电线路的电流达到设定的所述速断保护定值时，如果所述供电线路上的电压未满足跳闸保护条件，则确定所述供电线路发生励磁涌流现象；

在确定所述供电线路发生励磁涌流现象时，开始合闸计时；

在合闸计时结束后，根据所述供电线路当前的电流判断所述供电线路是否发生线路故障；

在确定出所述供电线路发生线路故障时，向所述断路器发送保护跳闸指令。

通过上述实现方式可以区分超过速断保护定值的大电流是因为励磁涌流引起的还是线路故障引起的，当确定供电线路发生励磁涌流现象，通过合闸计时的延时等待方式避开励磁涌流最大值，针对电流达到速断保护定值的情况下提供了一种带时延速断保护处理方式，可以提升一次性送电陈功率，降低合闸失败的概率。

在可选的实施方式中，在确定所述供电线路发生励磁涌流现象，并开始合闸计时后，所述方法还包括：

在合闸计时时长达到设定的第一时长时，停止合闸计时；

在合闸计时结束后，确定所述供电线路发生线路故障的实现过程，包括：

在合闸计时结束后判断所述供电线路当前的电流是否达到设定的所述速断保护定值；

在合闸计时结束后，如果检测到所述供电线路当前的电流达到设定的所述速断保护定值，则将为所述断路器设置的带时限速断动作字位设为第一预设值，在所述带时限速断动作字位被设为所述第一预设值时，表示所述供电线路在经过励磁涌流的最大值之后发生了线路故障。

通过上述实现方式，可以识别出供电线路在经过励磁涌流的最大值之后发生的线路故障，基于此可以在不同时刻下实现对于供电线路的不同保护，控制断路器在励磁涌流衰减后进行保护跳闸。

在可选的实施方式中，所述方法还包括：

在确定所述供电线路发生励磁涌流现象时，向所述断路器发送合闸保持指令。

通过该实现方式，可以避免合闸引起的励磁涌流直接触发断路器进行速断保护跳闸。

在可选的实施方式中，所述方法还包括：

在检测到所述供电线路的电流小于设定的所述速断保护定值时，如果检测到所述供电线路的电流满足过流保护跳闸条件或零序保护跳闸条件，则向所述断路器发送保护跳闸指令，以使所述断路器根据所述保护跳闸指令进行跳闸。

通过上述实现方式，提供了另一种线路故障保护方式，可以在电流未超过速断保护定值的情况下，以过流保护或零序保护方式对线路进行保护。

在可选的实施方式中，当检测到所述供电线路的负序电压达到第一电压时，或，检测到所述供电线路的开口三角电压达到第二电压时，表示所述供电线路上的电压满足跳闸保护条件。

通过上述实现方式提供了一种用于确定供电线路上的电压是否满足跳闸保护条件的方式。

在可选的实施方式中，在向所述断路器发送保护跳闸指令之前，所述方法还包括：

在检测到供电合闸操作信号时，向所述断路器发送合闸指令，以使所述断路器根据所述合闸指令进行合闸操作，并进入合闸状态。

通过上述实现方式，微机保护装置可以控制断路器进行合闸，有利于检测断路器的当前状态是否为合闸状态。

在可选的实施方式中，所述方法还包括：

在向所述断路器发送保护跳闸指令时，进行自保持计时；

在自保持计时时长达到设定的返回时长时，停止自保持计时；

在自保持计时结束时，检测所述断路器的当前状态。

通过上述实现方式，可以在断路器有足够的动作时间后才返回状态信息。

在可选的实施方式中，所述方法还包括：

在向所述断路器发送保护跳闸指令时，输出当前的线路故障类型。

通过上述实现方式，可以区分线路故障类型，有利于帮助用户进行故障修复。

第二方面，本发明实施例提供一种微机保护装置，应用于供电线路，所述供电线路包括断路器、互感器以及多个配电变压器；

所述多个配电变压器的一次侧均与所述互感器连接，所述互感器与所述断路器连接，所述断路器用于连接母线；

所述微机保护装置与所述断路器通信连接，所述微机保护装置用于执行前述第一方面所述的方法。

通过上述装置可以执行前述第一方面的方法，可以在不误动、不拒动的情况下对供电线路进行有效保护，有利于提升一次性送电成功率。

第三方面，本发明实施例提供一种微机保护装置，包括：四个跳闸触发模块、或门元件、跳闸处理模块；

所述或门元件的输入端与所述四个跳闸触发模块连接，所述或门元件的输出端与所述跳闸处理模块连接；

所述或门元件，用于在所述四个跳闸触发模块中的任一模块输出保护信号时，触发所述跳闸处理模块输出保护跳闸指令，以使与所述微机保护装置通信连接的断路器根据所述保护跳闸指令进行跳闸操作；

其中，所述四个跳闸触发模块输出保护信号的条件不同，所述四个跳闸触发模块中的第一模块用于：在检测到供电线路的电流达到设定的速断保护定值，且所述供电线路存在负序过电压现象或开口过电压现象时，输出保护信号。

通过上述装置可以执行前述第一方面的方法，可以在不误动、不拒动的情况下对供电线路进行有效保护，可以简单、快捷、合理地提升合闸成功率，提升一次性送电成功率，提升送电效率，缩短送电所需的时间，降低线路故障后恢复供电所需的人力成本和物力成本，有利于确定出故障类型。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一个实例中的一台配电变压器的合闸录波示意图。

图2为本申请实施例提供的一个实例中的6KV变压器出线保护控制原理图。

图3为本申请实施例提供的一种线路保护控制方法的流程图。

图4为本申请实施例提供的一种微机保护装置的逻辑结构示意图。

图5为本申请实施例提供的一种微机保护装置的逻辑结构对比示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

目前，架空的供电线路容易受到树枝触碰线路、线路遭受雷击等影响，馈线断路器会进行速断或过流等保护跳闸。当馈线上的某一台变压器发生短路故障时，断路器会进行速断或过流保护跳闸。当断路器进行保护跳闸后，检修人员对短路故障进行修复，操作人员再对馈线进行恢复送电。理论上处理完毕短路故障之后断路器可以合闸成功，但实际上由于励磁涌流的影响，该馈线的断路器合闸往往不成功，保护装置会报出速断过流保护并控制断路器跳闸。在合闸失败的情况下，需要通知各台配电变压器对应的电工将各台变压器的跌落开关拉开，才能提升线路空载合闸成功率。在线路送电后再通知各配电变压器对应的用户电工将各台变压器逐一恢复送电，即，将各变压器的跌落开关恢复以对各变压器的二次侧送电。从馈线断路器跳闸到完成恢复送电需要的时间长(在一个实例中将耗时4个小时左右才能成功送电)，这会影响用户的用电。

如果每次对馈线进行送电都按这样的方法进行处理，会对用户的供电造成较大影响，也需要依赖大量的人力和物力以完成送电任务。

如果采用抑制励磁涌流的原理来提升合闸成功率、一次性送电成功率，会因为产品价格昂贵、耗时长、现有的高压室布局空间有限而难以加入新增设备等原因难以得到推广。

因此，发明人提出以下实施例予以改善，在无需新增硬件设备、无需改变硬件设备之间的连接关系的情况下，通过对断路器的控制原理进行改进，在不影响线路的正常保护的情况下，在不违反继电保护定值的整定原则的情况下，简单、快捷、合理地提升合闸成功率，提升一次性送电成功率，提升送电效率，缩短送电所需的时间，降低线路故障后恢复供电所需的人力成本和物力成本，并且快速确定出故障类型。

请参阅图1，图1为一个实例中关于供电线路的一台配电变压器的合闸录波示意图。在图1中，位于横向虚线上方的波形是三相电流的波形，位于横向虚线下方的波形是三相电压的波形，竖向虚线上的各点是同一时刻的数据。

如图1所示，在一个实例中，从断路器合闸开始到出现励磁涌流最大值的时长约为一个周波的时长(大致在20毫秒)，在此之后的励磁涌流衰减较快。即，在正常合闸情况下，励磁涌流出现最大值后，供电线路的电流将远小于供电线路的保护定值。基于这一思路，本申请实施例提出了通过控制断路器躲避励磁涌流，在等到励磁涌流下降到正常的空载电流后，或等到励磁涌流下降到速断保护定值之下再控制断路器投入线路速断保护或过流保护的方式，并且在线路保护过程中加以故障类型区分，以此实现不误动、不拒动，既可以避开变压器的励磁涌流以增加一次性送电成功的概率，又可以实现对于线路的保护。

本申请实施例的原理为：在供电线路的断路器刚投入合闸时，先让供电线路运行，暂时让断路器保持合闸，躲避由于合闸操作引起的励磁涌流，直到检测到供电线路确实存在线路故障时，才按照相应的保护定值对线路进行保护。即，在确定出供电线路确实存在线路故障时，才向断路器发送保护跳闸指令，以使断路器根据该保护跳闸指令进行保护跳闸操作。

为了区分断路器在合闸的瞬间或合闸一段时间以后，是不是真正的发生了线路故障，也为了用于确定是否真的有必要进行保护跳闸，本申请实施例提供了四种可以通过微机保护装置触发断路器进行保护跳闸的实施条件，在满足该四种实施条件中的任一种条件时，视为有必要对供电线路投入保护跳闸，在满足该四种实施条件中的任一种条件时，可以向供电线路中的断路器发送保护跳闸指令，以使断路器根据保护跳闸指令进行保护跳闸操作。

基于该原理，本申请实施例提供了一种线路保护控制方法和微机保护装置，该线路保护控制方法可以由本申请实施例提供的微机保护装置执行。该微机保护装置是可编程微机保护装置，用于对供电线路进行保护控制。该供电线路中包括断路器以及多个配电变压器，且该断路器位于该多个配电变压器的一次侧线路中。微机保护装置与该断路器通信连接。

在一个应用场景下，为了监测供电线路的电流，供电线路中设置有互感器，多个配电变压器的一次侧均与互感器连接，互感器与断路器连接。断路器用于连接母线。例如断路器可以连接6KV或其他电压等级的母线。供电线路中的互感器可包括电流互感器和零序互感器(参见图2所示的6KV变压器出线保护控制原理图)，基于电流互感器可以检测供电线路的三相电流，基于专用的零序互感器可以检测电流不平衡现象。本领域技术人员可以基于各互感器的变比设置断路器的保护定值。

在图2中，DL表示主回路中的断路器，1LH、2LH表示电流互感器的两个绕组(有三相)，3LH表示零序互感器的绕组，G表示接地开关，BYQ表示变压器(图2仅示出了一个)。+KM、-KM表示控制回路中的控制小母线，1ZZK表示直流空气开关，1n表示微机保护装置，OUT101、OUT102、OUT301分别表示微机保护装置提供的遥控合闸出口、遥控跳闸出口、保护出口，OUT101、OUT102、OUT301可视为逻辑开关，通过OUT301这一保护出口可以向断路器下发保护跳闸指令，1LP表示压板。通过1QK这一模式切换开关可以选择断路器的状态切换操作模式(手动或遥控)，通过1KK这一手动操控开关可以控制断路器进行手动合闸或手动跳闸。YW表示断路器的一个辅助开关。4n表示一个操作箱，可用于在手动触发或遥控触发或微机保护装置触发的情况下，驱动断路器的合闸回路或跳闸回路动作。XK表示合闸回路中的一个蓄能开关，HQ表示合闸回路的合闸线圈，TQ表示跳闸回路的跳闸线圈。在断路器的合闸线圈得电时可进行合闸操作，在断路器的跳闸线圈得电时可进行跳闸操作。合闸线圈与跳闸线圈之间为联动关系，断路器根据线圈的得电变化切换合闸操作、跳闸操作。

该微机保护装置作为断路器的控制者，可以向断路器发送指令，断路器作为微机保护装置的执行者，用于根据微机保护装置下发的指令进行合闸操作或跳闸操作。

下面将介绍本申请实施例提供的线路保护控制方法，该方法针对四种实施条件提供了四种保护实施方式，分别是：不带时延的即时速断保护(但需要同时满足三方面条件才执行)、带时延的速断保护、零序保护、过流保护。其中，前两者是针对检测到供电线路的任一相电流达到速断保护定值时可以执行的方法，后两者是针对供电线路的电流小于速断保护定值这一情况下采用的保护方式。

请参阅图3和图4，图3为本申请实施例提供的一种线路保护控制方法的流程图。该方法由微机保护装置执行，图4为本申请实施例提供的一种可以执行该方法的微机保护装置的逻辑结构示意图。关于该微机保护装置中的各个模块/元件，可以通过编写程序的方式实现各个模块/元件之间的逻辑连接关系，以及可以通过编写程序的方式实现各个模块/元件的功能。

如图3所示，该方法包括步骤S11-S13。其中，S13是针对电流达到速断保护定值的情况下提供的一种即时执行(即，不带时延)的速断保护处理方式。

S11：在断路器处于合闸状态的情况下，监测供电线路的电流。

其中，在监测供电线路的电流时，还可以监测供电线路的电压。

在一个应用场景下，在进行合闸供电时，微机保护装置可以获取到供电合闸操作信号，供电合闸操作信号可以是用户在以手动合闸或者遥控合闸等合闸操作形式进行合闸时产生的。微机保护装置在检测到供电合闸操作信号时，可向断路器发送合闸指令，以使断路器根据该合闸指令进行合闸操作。如果排除人为执行的手动跳闸操作或遥控跳闸操作，断路器在未接收到来自微机保护装置下发的保护跳闸指令的情况下将保持合闸状态。微机保护装置可以随时检测断路器的当前状态是不是合闸状态，并在确定断路器处于合闸状态时，根据设定的采样周期获取供电线路的电流、电压，以此尽可能实现对于供电线路的实时监测。

S12：在检测到供电线路的电流达到设定的速断保护定值时，判断供电线路上的电压是否满足跳闸保护条件。

其中，供电线路的电流包括三相电流。在S12中，供电线路的电流达到设定的速断保护定值是指三相电流中的任一相电流达到设定的速断保护定值的情况。

在本申请实施例中，当检测到供电线路的负序电压达到第一电压时，或，检测到供电线路的开口三角电压达到第二电压时，表示供电线路上的电压满足跳闸保护条件。

由于在断路器合闸的瞬间，线路设备正常情况下只有正序电压，没有负序及不平衡电压，而在线路发生单相接地时，会产生开口三角电压3V0，也有负序电压V2，如果线路发生两相或三相短路，会产生负序电压V2。因此，针对不同的过电压情况，设定两种过电压定值：第一电压、第二电压。第一电压作为负序过电压定值，第二电压作为开口过电压定值或不平衡电压定值。

在一个实例中，设置负序过电压字位59Q1(参阅图4)、开口(不平衡)过电压字位59S1描述对应的过电压情况，并将第一电压设为6V，将第二电压设为30V。在检测到合闸字位为1，且59Q1置1(V2≥6V或3V2≥18V)时，视为供电线路的电压满足跳闸保护条件。在检测到合闸字位52A为1，且59S1置1(3V0≥30V)时，视为供电线路的电压满足跳闸保护条件。

S13：在检测到供电线路的电流达到设定的速断保护定值，且供电线路上的电压满足跳闸保护条件时，确定供电线路发生线路故障，并向断路器发送保护跳闸指令，以使断路器根据保护跳闸指令执行跳闸操作。

在上述S11-S13的方法中，结合了三方面条件对供电线路进行保护跳闸判断。该三方面条件分别为：条件1——断路器处于合闸状态；条件2——供电线路的电流达到设定的速断保护定值；条件3——供电线路上的电压满足跳闸保护条件。在任意时刻下，只要检测到供电线路同时满足该三方面条件，即可视为供电线路确实发生了线路故障，满足四种实施条件中的其中一种实施条件，此时有必要向断路器发送保护跳闸指令，以此控制断路器进行保护跳闸操作。当这三方面都满足时，视为可以按照速断保护的保护级别进行线路保护。相较于一旦识别到电流过大的情况就控制断路器跳闸的情况，由于结合了三方面进行考虑，所以可以避免因为合闸引起的励磁涌流而误将断路器进行跳闸，并且可以在供电线路真正出现线路故障时及时控制断路器跳闸，实现不误动、不拒动。

在本申请实施例中，如果检测到前述的三方面条件中只满足了条件1和条件2，却未满足条件3，则可以确定供电线路发生励磁涌流现象。该应用场景下的执行步骤包括S14-S17(参阅图3)。S14-S17的方法是针对电流达到速断保护定值的情况下提供的一种带时延速断保护处理方式。

S14：在检测到供电线路的电流达到设定的速断保护定值时，如果供电线路上的电压未满足跳闸保护条件，则确定供电线路发生励磁涌流现象。此时不会立刻向断路器发送跳闸指令。

可选地，在确定供电线路发生励磁涌流现象时，可以向断路器发送合闸保持指令，以使断路器能够根据该合闸保持指令暂时保持合闸，直到微机保护装置判定出线路故障并向断路器发送保护跳闸指令。

S15：基于S14，在确定供电线路发生励磁涌流现象时，开始合闸计时。

在本申请实施例中，在确定供电线路发生励磁涌流现象时，将开始合闸计时，并在合闸计时时长达到设定的第一时长时，停止合闸计时。

其中，为了避免因合闸计时而错过对于线路故障的识别检测，在合闸计时期间，可继续根据采集到的电流进行电流检测、可继续根据采集到的电压进行电压检测。如果在合闸计时期间，检测到同时满足前述三方面条件(1)、(2)、(3)的情况(即如果在合闸计时期间检测到了能够满足步骤S13的线路情况)，则认为在躲避励磁涌流的期间内发生了线路故障，向断路器发送保护跳闸指令。而如果在合闸计时期间检测到电流明显减小了，且小于了设定的所有与电流相关的保护定值，则不会向断路器发送跳闸指令。设定的所有与电流相关的保护定值包括：速断保护定值、过流保护定值、零序保护定值，过流保护定值小于速断保护定值，零序保护定值小于速断保护定值。

本领域技术人员可以根据图1所示的励磁涌流波形变化规律设定用于躲避励磁涌流最大值的第一时长。

在一个实例中，将速断保护定值设为30.8A，第一时长设为20毫秒，当任何时刻检测到供电线路的任一相电流大于或等于定值30.8A时(即50P1P≥30.8A时)，进行合闸计时以实现20毫秒的延时，以此避免一旦检测到超过30.8A的电流就让断路器跳闸的情况。经过20毫秒的延时设置以躲避励磁涌流峰值，使得原本不带延时的速断保护变成带延时的速断保护，以计时等待方式实现了不误动。

S16：基于S15的合闸计时，在合闸计时结束后，根据供电线路当前的电流判断供电线路是否发生线路故障。

S17：基于S16的判断结果，在确定出供电线路发生线路故障时，向断路器发送保护跳闸指令。

在合闸计时结束后，可以根据供电线路当前的电流判断供电线路是否发生线路故障。在确定出供电线路发生线路故障时，向断路器发送保护跳闸指令。

其中，在合闸计时结束后确定供电线路发生线路故障的实现过程，可包括：在合闸计时结束后判断供电线路当前的电流是否达到设定的速断保护定值。在合闸计时结束后，如果检测到供电线路当前的电流达到设定的速断保护定值，则将为断路器设置的带时限速断动作字位设为第一预设值(即，50P1T置1)。在带时限速断动作字位被设为第一预设值时(即50P1T为1时)，表示供电线路在经过励磁涌流的最大值之后发生了线路故障。此时向断路器发送保护跳闸指令，以使断路器跳闸。

上述实施方式通过在检测到大电流时以计时等待的方式先让断路器暂时保持合闸，等待励磁涌流衰减一段时间后再判断线路是不是还存在大电流，以在仍然检测到大电流时认为线路存在故障并控制断路器跳闸，一方面可以在合适的时机对供电线路进行保护，另一方面，由于计时初、计时结束之间的时间差较短(励磁涌流衰减快)，相邻两次发送跳闸保护指令的时间差较短，可以作为对步骤S13的后备保护。

在本申请实施例中，在检测到供电线路的电流小于设定的速断保护定值时，将不会以速断保护的方式启动速断保护，但如果检测到供电线路的电流满足过流保护跳闸条件(50P2T置1时)或零序保护跳闸条件(50N1T置1时)，则向断路器发送保护跳闸指令，以使断路器根据保护跳闸指令进行跳闸。此时微机保护装置可以根据触发保护的实施条件确定当前是哪一种故障类型，并输出故障提示。

其中，当检测到供电线路的电流小于速断保护定值，但大于或等于设定的过流保护定值时，等待过流保护的元件动作延时结束，延时结束时视为满足过流保护跳闸条件(50P2T置1)，向断路器发送用于实现过流保护的保护跳闸指令，以使断路器进行过流保护跳闸。

当检测到供电线路的电流小于速断保护定值，但大于或等于设定的零序保护定值时，等待零序保护的元件动作延时结束，延时结束时视为满足零序保护跳闸条件(50N1T置1)，向断路器发送用于实现零序保护的保护跳闸指令，以使断路器进行零序保护跳闸。

在本申请实施例中，微机保护装置在每一次向断路器发送保护跳闸指令时，将进行自保持计时。在自保持计时时长达到设定的返回时长时，停止自保持计时。在自保持计时结束时，检测断路器的当前状态。

在一个实例中，自保持计时的时长可以是0.2秒。通过自保持计时，可以保证断路器有足够的动作时间才返回状态信息，用于得到断路器的当前状态。

为了表示断路器的合闸位置或表示断路器的当前状态，可以为断路器设置合闸字位52A。在一个实例中，在合闸字位52A为1时，表示断路器处于合闸状态，在合闸字位52A为0时，表示断路器处于跳闸状态。在断路器切换状态时，合闸字位52A的值随之改变，微机保护装置通过检测合闸字位52A即可得知当前的断路器是否处于合闸状态。

可选地，在微机保护装置向断路器发送保护跳闸指令时，可以输出当前的线路故障类型。其中，每一种跳闸保护条件对应一种故障类型。

为了区分线路故障类型，可预先为每种故障类型分别设置保护定值和元件动作延时。为了确定是否需要启动速断跳闸保护，本申请实施例中可以设置速断保护定值、合闸计时时限以及用于确定过电压情况的过电压定值(第一电压、第二电压)。通过比较检测到的供电线路的电流与设定的各个电流保护定值的大小，可以得知供电线路是否存在电流过大的现象，通过比较检测到的供电线路的电压与设定的各个过电压定值的大小，可以得知供电线路是否存在过电压现象，当检测到出现过电压现象时，视为供电线路上的电压满足跳闸保护条件。为了检测供电线路是否需要启动零序保护、过流保护，可以为零序保护预先设定零序保护定值、零序保护的元件动作延时，为过流保护预先设定过流保护定值、过流保护的元件动作延时。

为了区分线路故障类型，还设置了一些中间变量，包括带时限速断动作字位50P1T、带时限过流动作字位50P2T和带时限零序动作字位50N1T。50P1T置1可以表示需要触发断路器进行速断保护，50P2T置1可以表示需要触发断路器进行过流保护，通过50N1T置1可以表示需要触发断路器进行零序保护。当需要输出故障类型时，通过这些字位的值即可得知当前的供电线路具体发生了哪种故障。当50N1T或50P2T或50N1T置1时，将触发保护跳闸逻辑字位TR和保护跳闸动作字位TRIP置1(即，TRIP＝50P1T OR 50P2T OR 50N1T)，TR置1时将驱动一用于进行自保持计时的计时器(SV01)启动，并触发微机保护装置的保护出口OUT301动作，用以驱动断路器跳闸。在TR、TRIP置1时可以触发用于故障警示作用的信号灯发出指定光，也可以向指定的终端设备发送遥信报文，从而实现故障提示。每一种故障类型对应一种遥信报文。

下面将对比图4、图5对本申请实施例提供的微机保护装置的控制逻辑结构进行介绍。

图5是未考虑电压值条件、未考虑合闸状态、未考虑速断延时情况的一种逻辑结构示意图。图5的处理逻辑为：在速断保护定值元件(字位表示为50P1T，合闸计时为0秒)或带时限过流定值元件(字位表示为50P2T)或带时限零序保护元件(字位表示为50N1T)这三个元件中，任一个元件的动作值到达之后，立即启动保护，保护跳闸逻辑字位TR、保护跳闸动作字位TRIP置1启动，计时器元件字位SV01置1启动，计时器字位动作元件PU延时0秒，返回元件DO保持延时0.20S(保证断路器有足够的动作时间才返回)；保护动作出口元件启动TOUT301置1去驱动跳闸回路进行跳闸，完成对线路的保护。

图5所示结构的保护逻辑为：50P1P＝30.80A(速断保护定值)，50P1TD＝0.00秒(元件动作延时，也就是速断保护启动后延时0S启动断路器进行跳闸)，50P1TC＝1(逻辑控制)。50P2P＝XA(过流保护定值为XA)，50P2TD＝0.5秒(元件动作延时，也就是过流保护启动后延时0.5S启动断路器进行跳闸)，50P2TC＝1(逻辑控制)。50N1P＝XA(零序保护定值为XA)，50N1TD＝0.5秒(元件动作延时，也就是零序保护启动后延时0.5S启动)，50N1TC＝1(逻辑控制)。TRIP＝50P1T OR 50P2T OR 50N1T(保护跳闸逻辑)。SV01T＝TRIP(计时器逻辑)，SV01PU＝0.00秒(动作延时)。SV01DO＝0.20秒(返回延时，保证断路器有足够的动作时间才返回)。OUT301＝SV01T(保护动作出口)。50P1P、50P2P、50N1P分别表示速断定值启动字位、带时限过流启动字位、带时限零序启动字位。

在按图5所示逻辑结构启动速断保护时会存在的问题是：当断路器在合闸的瞬间，线路上的变压器励磁涌流很大，且远超过设定的速断保护定值，而且当速断保护不带时延的情况下，线路断路器无法正常合闸，会出现一合闸便速断保护跳闸的现象。以速断保护的启动参数为：30.8A，0秒，电流互感比为400/5A为例，将速断保护定值换算为一次侧的电流保护定值：30.8*400/5＝2464A，元件动作延时0秒，如果断路器连接的20台配电变压器同时受电，产生的励磁涌流达到6250～10000A，将远超过保护定值2464A，会在每次合上断路器时进行保护跳闸，造成合闸失败。而如果结合本申请实施例提供的前述原理和图4所示的微机保护装置对线路进行保护，则可以实现不误动、不拒动。

请再次参阅图4，如果以图4所示的逻辑结构进行线路保护，则可以保障在线路断路器合闸后，让线路先运行，当线路上确实发生短路、设备故障时，根据各种保护定值对线路投入跳闸保护。

如图4所示，该微机保护装置包括：四个跳闸触发模块(对应图4中“Or”左边的四条支路)、或门元件(图4中的“Or”)、跳闸处理模块(对应图4中“Or”右边的所有元件)。或门元件的输入端与四个跳闸触发模块连接，或门元件的输出端与跳闸处理模块连接。

其中，四个跳闸触发模块均用于向或门元件输出保护信号，或门元件用于在四个跳闸触发模块中的任一模块输出保护信号时，触发跳闸处理模块输出保护跳闸指令，以使与微机保护装置通信连接的断路器根据保护跳闸指令进行跳闸操作。

其中，四个跳闸触发模块输出保护信号的条件各不相同。为便于描述，将四个跳闸触发模块分别记为第一模块、第二模块、第三模块、第四模块。

第一模块、或门元件、跳闸处理模块三者构成的逻辑线路用于实现前述方法中的S13。第一模块包括：不带延时功能的速断定值检测模块(字位表示为50P1P)、合闸检测模块(字位表示为52A)和一个或门元件，该或门元件的输入端与两个电压检测模块连接。该或门元件、合闸检测模块、不带延时功能的速断定值检测模块这三者的输出端均与一个与门元件连接。当确定出发生负序过电压或开口过电压，且通过合闸检测模块确定断路器处于合闸状态，且供电线路的电流大于速断保护定值时，通过该与门元件输出保护信号。即，第一模块用于在检测到供电线路的电流达到设定的速断保护定值，且供电线路存在负序过电压现象或开口过电压现象时，输出保护信号。

第二模块、或门元件、跳闸处理模块三者构成的逻辑线路用于实现前述方法中的S14-S17。第二模块包括：带有计时功能的速断定值检测模块(字位表示为50P1P，50P1TD＝0.02s)和速断动作模块(字位表示为50P1T)。带有计时功能的速断定值检测模块用于在检测到供电线路的电流达到设定的速断保护定值时，进行合闸计时。速断动作模块用于在合闸计时结束后重新检测到供电线路的电流达到设定的速断保护定值时，输出保护信号(例如置1时输出保护信号)。即，第二模块用于在根据供电线路的电流和电压确定出供电线路出现励磁涌流现象时，等待合闸计时结束，并在合闸计时结束后重新检测到供电线路的电流达到设定的速断保护定值时，输出保护信号。

第三模块、或门元件、跳闸处理模块三者构成的逻辑线路用于实现前述方法中的过流保护。第三模块包括带时限的过流保护启动元件(字位表示为50P2T)，用于在检测到供电线路的电流满足过流保护条件时，输出保护信号。其中，该过流保护启动元件用于在检测到供电线路的电流满足过流保护定值后，延时0.5秒后输出保护信号。

第四模块、或门元件、跳闸处理模块三者构成的逻辑线路用于实现前述方法中的零序保护。第四模块包括带时限的零序保护启动元件(字位表示为50N1T)，用于在检测到供电线路的电流满足零序保护条件时，输出保护信号。其中，该零序保护启动元件用于在检测到供电线路的电流满足零序保护定值后，延时0.5秒后输出保护信号。

在跳闸处理模块中可以设置跳闸处理逻辑。在跳闸处理模块中，当跳闸触发元件(字位表示为TR)被或门元件触发时，启动计时器SV01进行计时(计时结束时返回断路器的动作信息)，并且保护出口OUT301输出保护跳闸指令。通过一提示出口可以输出用于指示线路故障类型的消息，也可以驱动相应故障类型下的警示灯进行灯光警示。

在图4所示的逻辑结构下，通过增加速断保护时限(即合闸计时)，可以避免因合闸引起的励磁涌流误跳闸，在检测到线路的任一相电流大于或等于速断保护定值时，各个元件的按序动作过程可包括：50P1P置1，经过0.02S的延时，50P1T字位置1(如果当前的电流仍然大于保护定值)，或门(Or)置1，TR置1，SV01置1(变位后保持0.2S后返回)，保护出口OUT301动作置1，驱动跳闸断路器动作，该保护过程作为带时限的速断保护，亦可作为步骤S13这一故障速断保护方式的后备保护。在TR置1时，TRIP置1，驱动电压信号回路或驱动电流信号回路亮灯，以及向监控系统发送报文进行报警。

在加入电压值条件、合闸状态判断的情况下，各个元件执行故障速断保护时的动作过程可包括：检测到线路的任一相电流大于或等于速度保护定值(此时会进行合闸计时)，同时检测到50P1P置1，且52A置1，且59Q1和59S1这两个字位中存在一个字位置1的情况下，与门(And)置1，或门(Or)置1，TR置1，SV01的T字位置1(变位后保持0.2S后返回)，保护出口OUT301动作置1，驱动跳闸断路器动作，该保护过程即为故障速断保护。在TR置1时，TRIP置1，驱动电压信号回路或驱动电流信号回路亮灯，以及向监控系统发送报文进行报警。需要说明的是，第二模块的逻辑功能只在线路真正处于故障状态时进行速断保护，在正常合闸操作时，逻辑与门字位不会置1。

可以理解的是，本文中的具体数值是可以根据实际需要进行设定的，例如第一时长可以是20毫秒以外的其他非零值，各个保护定值的具体值和元件动作延时可以根据实际需要进行设定。在其他实施例中，可以将置1触发的方式更改为置0或其他值触发。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，各逻辑器件可以另外的方式呈现。另一点，所讨论的相互之间的连接可以是通过一些通信接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

另外，作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。再者，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

需要说明的是，功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以用软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种线路保护控制方法，其特征在于，应用于微机保护装置，所述方法用于对供电线路中的断路器进行控制，所述供电线路中包括所述断路器以及多个配电变压器，所述断路器位于所述多个配电变压器的一次侧线路中；

所述方法包括：

在所述断路器处于合闸状态的情况下，监测所述供电线路的电流；

在检测到所述供电线路的电流达到设定的速断保护定值时，判断所述供电线路上的电压是否满足跳闸保护条件；

在检测到所述供电线路的电流达到设定的所述速断保护定值，且所述供电线路上的电压满足跳闸保护条件时，确定所述供电线路发生线路故障，并向所述断路器发送保护跳闸指令，以使所述断路器根据所述保护跳闸指令执行跳闸操作。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在检测到所述供电线路的电流达到设定的所述速断保护定值时，如果所述供电线路上的电压未满足跳闸保护条件，则确定所述供电线路发生励磁涌流现象；

在确定所述供电线路发生励磁涌流现象时，开始合闸计时；

在合闸计时结束后，根据所述供电线路当前的电流判断所述供电线路是否发生线路故障；

在确定出所述供电线路发生线路故障时，向所述断路器发送保护跳闸指令。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在确定所述供电线路发生励磁涌流现象，并开始合闸计时后，所述方法还包括：

在合闸计时时长达到设定的第一时长时，停止合闸计时；

在合闸计时结束后，确定所述供电线路发生线路故障的实现过程，包括：

在合闸计时结束后判断所述供电线路当前的电流是否达到设定的所述速断保护定值；

在合闸计时结束后，如果检测到所述供电线路当前的电流达到设定的所述速断保护定值，则将为所述断路器设置的带时限速断动作字位设为第一预设值，在所述带时限速断动作字位被设为所述第一预设值时，表示所述供电线路在经过励磁涌流的最大值之后发生了线路故障。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在确定所述供电线路发生励磁涌流现象时，向所述断路器发送合闸保持指令。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在检测到所述供电线路的电流小于设定的所述速断保护定值时，如果检测到所述供电线路的电流满足过流保护跳闸条件或零序保护跳闸条件，则向所述断路器发送保护跳闸指令，以使所述断路器根据所述保护跳闸指令进行跳闸。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当检测到所述供电线路的负序电压达到第一电压时，或，检测到所述供电线路的开口三角电压达到第二电压时，表示所述供电线路上的电压满足跳闸保护条件。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在向所述断路器发送保护跳闸指令之前，所述方法还包括：

在检测到供电合闸操作信号时，向所述断路器发送合闸指令，以使所述断路器根据所述合闸指令进行合闸操作，并进入合闸状态。

8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在向所述断路器发送保护跳闸指令时，进行自保持计时；

在自保持计时时长达到设定的返回时长时，停止自保持计时；

在自保持计时结束时，检测所述断路器的当前状态。

9.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在向所述断路器发送保护跳闸指令时，输出当前的线路故障类型。

10.一种微机保护装置，其特征在于，应用于供电线路，所述供电线路包括断路器、互感器以及多个配电变压器；

所述多个配电变压器的一次侧均与所述互感器连接，所述互感器与所述断路器连接，所述断路器用于连接母线；

所述微机保护装置与所述断路器通信连接，所述微机保护装置用于执行权利要求1-9任一项所述的方法。

11.一种微机保护装置，其特征在于，包括：四个跳闸触发模块、或门元件、跳闸处理模块；

所述或门元件的输入端与所述四个跳闸触发模块连接，所述或门元件的输出端与所述跳闸处理模块连接；

所述或门元件，用于在所述四个跳闸触发模块中的任一模块输出保护信号时，触发所述跳闸处理模块输出保护跳闸指令，以使与所述微机保护装置通信连接的断路器根据所述保护跳闸指令进行跳闸操作；

其中，所述四个跳闸触发模块输出保护信号的条件不同，所述四个跳闸触发模块中的第一模块用于：在检测到供电线路的电流达到设定的速断保护定值，且所述供电线路存在负序过电压现象或开口过电压现象时，输出保护信号。

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