CN111799764B - 防止同名单相故障零序保护拒动的方法、装置及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电力系统继电器保护技术领域，具体公开了一种防止多回线同名单相故障零序保护拒动的方法，其中，包括：当主变零序保护装置检测到故障信号时，主变零序保护装置向线路零序保护装置发送零序保护启动信号；所述线路零序保护装置根据零序保护启动信号分析当前线路零序电流与零序启动电流之间的关系以及分析故障信号类型，并根据分析结果做出相应的跳闸动作。本发明还提供一种防止多回线同名单相故障零序保护拒动的装置及小电阻接地系统的保护系统。本发明提供的防止多回线同名单相故障零序保护拒动的方法能够解决电网在小电阻接地方式下，发生多回线同名单相故障造成线路零序电流保护拒动，最终造成变压器零序保护越级跳闸的问题。

Description

防止同名单相故障零序保护拒动的方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及电力系统继电器保护技术领域，尤其涉及一种防止多回线同名单相故障零序保护拒动的方法、防止多回线同名单相故障零序保护拒动的装置及小电阻接地系统的保护系统。
背景技术
当前，随着电缆线路的增加，市区逐步改造为小电阻接地系统。小电阻接地系统在线路单相故障下不能长时间运行，需要通过线路零序电流保护经延时快速跳开故障线路开关。若故障线路开关未能跳开，则应通过该侧变压器零序电流保护经延时跳开变压器该侧开关。为此，线路零序保护的定值和时间与变压器零序保护的定值和时间在整定上应保证配合。典型变电站接线如图1所示，当某条线路发生单相接地故障，该线路零序电流保护应动作跳开开关切除故障。若故障切除失败，则由变压器零序保护动作跳开开关切除故障。
当两条线路发生单相接地短路，且接地相为同一相时，流过每条线路的零序电流将减少，且两条线路零序电流可能存在差异，差异大小由负荷决定，可能差异较大。而流过变压器零序保护的电流为两条线路零序保护电流之和，这就由于存在两条线路分流破坏了原有的定值配合关系，可能导致：
(1)一回线路到达零序保护定值，另一回线路未到达零序保护定值，最终零序电流大的保护先跳闸，变压器保护可能早于另一回线路跳闸前跳闸。
(2)两回线路均未到达其零序保护定值，但变压器保护到达零序保护定值，最终造成变压器早于两条故障线路跳闸。
这两种情况都会造成变压器零序保护早于线路零序保护跳闸，造成停电范围扩大。(原本只需两回线路停电，现在可能造成1条或两条母线停电，多条无需停电线路发生停电)发生三回线同名相同时接地故障可能性较小(一般电杆或铁塔上是两条线并架)，若发生三回线以上故障，情况相同，且发生变压器零序保护直接跳闸的可能性更大。
发明内容
本发明提供了一种防止多回线同名单相故障零序保护拒动的方法、防止多回线同名单相故障零序保护拒动的装置及小电阻接地系统的保护系统，解决相关技术中存在的主变零序保护越级跳闸的问题。
作为本发明的第一个方面，提供一种防止多回线同名单相故障零序保护拒动的方法，其中，应用于小电阻接地系统的保护系统中，所述小电阻接地系统的保护系统包括设置在母线上的主变零序保护装置和设置在线路上的线路零序保护装置，所述线路零序保护装置与所述主变零序保护装置通信连接，所述防止多回线同名单相故障零序保护拒动的方法包括：
当所述主变零序保护装置检测到故障信号时，所述主变零序保护装置向所述线路零序保护装置发送零序保护启动信号；
所述线路零序保护装置根据所述零序保护启动信号分析当前线路零序电流与零序启动电流之间的关系以及分析故障信号类型，并根据分析结果做出相应的跳闸动作。
进一步地，所述线路零序保护装置上设置零序特殊段延时时间、线路保护零序I段、线路保护零序特殊I段、线路保护零序II段和线路保护零序特殊II段，所述线路保护零序I段、所述线路保护零序II段、线路保护零序特殊I段和线路保护零序特殊II段均包括时间定值和电流定值。
进一步地，所述线路零序保护装置根据所述零序保护启动信号分析当前线路零序电流与零序启动电流之间的关系以及分析故障信号类型，并根据分析结果做出相应的跳闸动作，包括：
当线路零序保护装置根据所述零序保护启动信号且当前线路零序电流大于所述零序启动电流时，所述线路零序保护装置控制线路跳闸。
进一步地，所述当线路零序保护装置根据所述零序保护启动信号且当前线路零序电流大于所述零序启动电流时，所述线路零序保护装置口控制输出跳闸信号，包括：
当所述故障信号为多向异名相单相故障信号时，则判断当前线路零序电流是否大于所述线路保护零序特殊II段的电流定值；
若当前线路零序电流是否满足所述线路保护零序特殊II段的电流定值，则所述线路零序保护装置控制当前线路延时所述零序特殊段延时时间后跳闸。
进一步地，所述当线路零序保护装置根据所述零序保护启动信号且当前线路零序电流大于所述零序启动电流时，所述线路零序保护装置口控制输出跳闸信号，包括：
当所述故障信号为多向异名相单相故障信号时，判断是否所有线路零序电流均大于所述线路保护零序特殊II段的电流定值；
若其中一条所述线路零序电流小于所述线路保护零序特殊II段的电流定值，则所述线路零序保护装置控制其他线路延时所述零序特殊段延时时间后跳闸；
当其中一条线路零序电流大于所述线路保护零序特殊I段的电流定值时，则所述线路零序保护装置控制该线路延时预设时间后跳闸。
进一步地，当所述故障信号为单相接地故障信号时，判断当前线路零序电流分别与所述线路保护零序I段的电流定值和所述线路保护零序II段的电流定值的关系；
若当前线路零序电流大于所述线路保护零序II段的电流定值且小于所述线路保护零序I段的电流定值，则所述线路零序保护装置控制当前线路延时所述零序特殊段延时时间和预设时间后跳闸。
进一步地，所述线路保护零序特殊II段的电流定值满足以下公式：
Figure BDA0002575596510000021
其中，I0tszd2表示所述线路保护零序II段的电流定值；I0zd2表示线路保护零序II段的电流定值；Ibph表示最大不平衡符合电流，Kts表示关系系数，且Kts＜1；kbph表示可靠系数，且1.1≤kbph≤1.2。
作为本发明的另一个方面，提供一种防止多回线同名单相故障零序保护拒动的装置，其中，包括存储器和处理器，所述存储器与所述处理器通信连接，所述存储器用于存储计算机指令，所述处理器用于加载并执行所述计算机指令以实现前文所述的防止多回线同名单相故障零序保护拒动的方法。
作为本发明的另一个方面，提供一种小电阻接地系统的保护系统，其中，包括：主变零序保护装置、线路零序保护装置和前文所述的防止多回线同名单相故障零序保护拒动的装置，所述线路零序保护装置和主变零序保护装置均与所述防止多回线同名单相故障零序保护拒动的装置通信连接。
本发明提供的防止多回线同名单相故障零序保护拒动的方法，能够解决电网在小电阻接地方式下，发生多回线同名单相故障，由于多回线路零序电流分流造成线路零序电流保护拒动，最终造成变压器零序保护越级跳闸的问题。该防止多回线同名单相故障零序保护拒动的方法不降低变压器零序保护的速动性(变压器零序保护跳闸时间保持不变)，也不会降低线路零序保护的可靠性(不使用直接降低线路零序保护定值的方法，这样不会造成由于不平衡负荷导致的误动风险上升)。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为现有技术的变电站接线示意图。
图2为本发明提供的防止多回线同名单相故障零序保护拒动的方法的流程图。
图3为本发明提供的主变零序启动信号传输图。
图4为本发明提供的防止多回线同名单相故障零序保护拒动的方法的功能逻辑框图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本领域技术人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包括，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本实施例中提供了一种防止多回线同名单相故障零序保护拒动的方法，图2是根据本发明实施例提供的流程图，如图2所示，应用于小电阻接地系统的保护系统中，所述小电阻接地系统的保护系统包括设置在母线上的主变零序保护装置和设置在线路上的线路零序保护装置，所述线路零序保护装置与所述主变零序保护装置通信连接，所述防止多回线同名单相故障零序保护拒动的方法包括：
S110、当所述主变零序保护装置检测到故障信号时，所述主变零序保护装置向所述线路零序保护装置发送零序保护启动信号；
S120、所述线路零序保护装置根据所述零序保护启动信号分析当前线路零序电流与零序启动电流之间的关系以及分析故障信号类型，并根据分析结果做出相应的跳闸动作。
本发明实施例提供的防止多回线同名单相故障零序保护拒动的方法，能够解决电网在小电阻接地方式下，发生多回线同名单相故障，由于多回线路零序电流分流造成线路零序电流保护拒动，最终造成变压器零序保护越级跳闸的问题。该防止多回线同名单相故障零序保护拒动的方法不降低变压器零序保护的速动性(变压器零序保护跳闸时间保持不变)，也不会降低线路零序保护的可靠性(不使用直接降低线路零序保护定值的方法，这样不会造成由于不平衡负荷导致的误动风险上升)。
需要说明的是，主变零序保护装置在发生故障启动后，将启动信息传送至线路零序保护装置，在智能变电站中传送优先在站控层MMS网络，不具备条件时也可采用电缆传送。站控层MMS网络传输采用GOOSE组播报文方式时，符合DL/T860《变电站通信网络和系统》标准，通过虚端子订阅，所有连接于站控层的线路零序保护装置均能收到变压器零序保护启动GOOSE信号，如图3所示。
具体地，所述线路零序保护装置上设置零序特殊段延时时间、线路保护零序I段、线路保护零序特殊I段、线路保护零序II段和线路保护零序特殊II段，所述线路保护零序I段、所述线路保护零序II段、线路保护零序特殊I段和线路保护零序特殊II段均包括时间定值和电流定值。
需要说明的是，在线路零序保护中，加入两段特殊段，设置零序特殊段延时Tts，时间建议与零序I段定值相同。其中线路保护零序特殊I段用于线路故障主变零序保护启动后加速跳闸，定值可取线路零序II段保护定值。零序特殊II段用于多回线同名相单相故障线路零序保护可靠跳闸，所述线路保护零序特殊II段的电流定值满足以下公式：
Figure BDA0002575596510000041
其中，I0tszd2表示所述线路保护零序II段的电流定值；I0zd2表示线路保护零序II段的电流定值；Ibph表示最大不平衡符合电流，Kts表示关系系数，且Kts＜1；kbph表示可靠系数，且1.1≤kbph≤1.2。
优选地，Kts选取0.5。
具体地，所述线路零序保护装置根据所述零序保护启动信号分析当前线路零序电流与零序启动电流之间的关系以及分析故障信号类型，并根据分析结果做出相应的跳闸动作，包括：
当线路零序保护装置根据所述零序保护启动信号且当前线路零序电流大于所述零序启动电流时，所述线路零序保护装置控制线路跳闸。
具体地，所述当线路零序保护装置根据所述零序保护启动信号且当前线路零序电流大于所述零序启动电流时，所述线路零序保护装置口控制输出跳闸信号，包括：
当所述故障信号为多向异名相单相故障信号时，则判断当前线路零序电流是否大于所述线路保护零序特殊II段的电流定值；
若当前线路零序电流是否满足所述线路保护零序特殊II段的电流定值，则所述线路零序保护装置控制当前线路延时所述零序特殊段延时时间后跳闸。
具体地，所述当线路零序保护装置根据所述零序保护启动信号且当前线路零序电流大于所述零序启动电流时，所述线路零序保护装置口控制输出跳闸信号，包括：
当所述故障信号为多向异名相单相故障信号时，判断是否所有线路零序电流均大于所述线路保护零序特殊II段的电流定值；
若其中一条所述线路零序电流小于所述线路保护零序特殊II段的电流定值，则所述线路零序保护装置控制其他线路延时所述零序特殊段延时时间后跳闸；
当其中一条线路零序电流大于所述线路保护零序特殊I段的电流定值时，则所述线路零序保护装置控制该线路延时预设时间后跳闸。
具体地，当所述故障信号为单相接地故障信号时，判断当前线路零序电流分别与所述线路保护零序I段的电流定值和所述线路保护零序II段的电流定值的关系；
若当前线路零序电流大于所述线路保护零序II段的电流定值且小于所述线路保护零序I段的电流定值，则所述线路零序保护装置控制当前线路延时所述零序特殊段延时时间和预设时间后跳闸。
当线路零序电流I0大于零序启动电流I0tsad，则开放零序特殊段出口跳闸，建议零序启动电流I0tsqd与零序特殊II段定值I0zd2取值相同。如图4所示，动作逻辑如下：
(1)当电网发生多向异名相单相故障，零序特殊II段投入，则判断零序电流I0是否满足零序特殊II段定值I0tszd2(若方向功能投入则同时判断方向是否为正方向)，若定值满足、方向正确(若方向投入)且1号主变零序或2号主变零序保护启动，则经零序特殊延时Tts跳开。
(2)当电网发生多向异名相单相故障，且1号主变零序或2号主变零序保护启动，其中一条线路零序电流小于零序特殊II段定值I0tszd2时，该线路无法立即出口跳闸，由其他线路经零序特殊延时Tts先跳闸，跳闸后该线路零序电流将显著增大，其值大于零序特殊1段定值I0tszd1，此时1号主变零序或2号主变零序保护启动不返回，则延时50ms该线路出口跳闸。
(3)当电网某条线路发生单相接地故障但故障电流较小，零序电流超过零序Ⅱ段定值I0zd2，但达不到零序Ⅰ段定值I0zd1时，此时若投入零序特殊Ⅰ段且1号主变零序或2号主变零序保护启动经零序特殊延时Tts不返回，则再延时50ms该线路出口跳闸，可以加速零序保护动作。
综上，本发明实施例提供的防止多回线同名单相故障零序保护拒动的方法具有以下优点：
①仅对线路保护装置硬件和软件进行少量更改，不改变现有变电站保护系统配置结构即可达到防止零序保护拒动的目的。
②新方法不降低变压器零序保护的速动性(变压器零序保护跳闸时间保持不变)，也不会降低线路零序保护的可靠性(不使用直接降低线路零序保护定值的方法，这样不会造成由于不平衡负荷导致的误动风险上升)。
③同时在线路单相接地故障电流较小的情况下还可以缩短线路故障零序保护动作时间，加速跳闸。(通常线路零序电流较小情况下，零序Ⅰ段无法动作，只能零序Ⅱ段动作，跳闸时间较长)。
作为本发明的另一实施例，提供一种防止多回线同名单相故障零序保护拒动的装置，其中，包括存储器和处理器，所述存储器与所述处理器通信连接，所述存储器用于存储计算机指令，所述处理器用于加载并执行所述计算机指令以实现前文所述的防止多回线同名单相故障零序保护拒动的方法。
作为本发明的另一实施例，提供一种小电阻接地系统的保护系统，其中，包括：主变零序保护装置、线路零序保护装置和前文所述的防止多回线同名单相故障零序保护拒动的装置，所述线路零序保护装置和主变零序保护装置均与所述防止多回线同名单相故障零序保护拒动的装置通信连接。
需要说明的是，关于本发明实施例提供的小电阻接地系统的保护系统的具体工作原理可以参照前文的防止多回线同名单相故障零序保护拒动的方法的描述，此处不再赘述。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种防止多回线同名单相故障零序保护拒动的方法，其特征在于，应用于小电阻接地系统的保护系统中，所述小电阻接地系统的保护系统包括设置在母线上的主变零序保护装置和设置在线路上的线路零序保护装置，所述线路零序保护装置与所述主变零序保护装置通信连接，所述防止多回线同名单相故障零序保护拒动的方法包括：
当所述主变零序保护装置检测到故障信号时，所述主变零序保护装置向所述线路零序保护装置发送零序保护启动信号；
所述线路零序保护装置根据所述零序保护启动信号分析当前线路零序电流与零序启动电流之间的关系以及分析故障信号类型，并根据分析结果做出相应的跳闸动作；
其中，所述线路零序保护装置上设置零序特殊段延时时间、线路保护零序Ⅰ段、线路保护零序特殊Ⅰ段、线路保护零序Ⅱ段和线路保护零序特殊Ⅱ段，所述线路保护零序Ⅰ段、所述线路保护零序Ⅱ段、线路保护零序特殊Ⅰ段和线路保护零序特殊Ⅱ段均包括时间定值和电流定值；
其中，所述线路零序保护装置根据所述零序保护启动信号分析当前线路零序电流与零序启动电流之间的关系以及分析故障信号类型，并根据分析结果做出相应的跳闸动作，包括：
当线路零序保护装置根据所述零序保护启动信号且当前线路零序电流大于所述零序启动电流时，所述线路零序保护装置控制线路跳闸；
其中，所述当线路零序保护装置根据所述零序保护启动信号且当前线路零序电流大于所述零序启动电流时，所述线路零序保护装置口控制输出跳闸信号，包括：
当所述故障信号为多向异名相单相故障信号时，则判断当前线路零序电流是否大于所述线路保护零序特殊Ⅱ段的电流定值；
若当前线路零序电流是否满足所述线路保护零序特殊Ⅱ段的电流定值，则所述线路零序保护装置控制当前线路延时所述零序特殊段延时时间后跳闸；
其中，所述当线路零序保护装置根据所述零序保护启动信号且当前线路零序电流大于所述零序启动电流时，所述线路零序保护装置口控制输出跳闸信号，包括：
当所述故障信号为多向异名相单相故障信号时，判断是否所有线路零序电流均大于所述线路保护零序特殊Ⅱ段的电流定值；
若其中一条所述线路零序电流小于所述线路保护零序特殊Ⅱ段的电流定值，则所述线路零序保护装置控制其他线路延时所述零序特殊段延时时间后跳闸；
当其中一条线路零序电流大于所述线路保护零序特殊Ⅰ段的电流定值时，则所述线路零序保护装置控制该线路延时预设时间后跳闸；
其中，当所述故障信号为单相接地故障信号时，判断当前线路零序电流分别与所述线路保护零序Ⅰ段的电流定值和所述线路保护零序Ⅱ段的电流定值的关系；
若当前线路零序电流大于所述线路保护零序Ⅱ段的电流定值且小于所述线路保护零序Ⅰ段的电流定值，则所述线路零序保护装置控制当前线路延时所述零序特殊段延时时间和预设时间后跳闸。
2.根据权利要求1所述的防止多回线同名单相故障零序保护拒动的方法，其特征在于，所述线路保护零序特殊Ⅱ段的电流定值满足以下公式：
Figure FDA0003653385690000021
其中，I0tszd2表示所述线路保护零序Ⅱ段的电流定值；I0zd2表示线路保护零序Ⅱ段的电流定值；Ibph表示最大不平衡符合电流，Kts表示关系系数，且Kts＜1；kbph表示可靠系数，且1.1≤kbph≤1.2。
3.一种防止多回线同名单相故障零序保护拒动的装置，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器与所述处理器通信连接，所述存储器用于存储计算机指令，所述处理器用于加载并执行所述计算机指令以实现权利要求1或2所述的防止多回线同名单相故障零序保护拒动的方法。
4.一种小电阻接地系统的保护系统，其特征在于，包括：主变零序保护装置、线路零序保护装置和权利要求3所述的防止多回线同名单相故障零序保护拒动的装置，所述线路零序保护装置和主变零序保护装置均与所述防止多回线同名单相故障零序保护拒动的装置通信连接。
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