CN111856213B - 一种环网运行的故障定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种环网运行的故障定位方法。本发明首先在环网运行的电源侧两段母线的联络断路器的保护中增加故障定位功能，所述母线的联络断路器简称母联，当母联保护启动元件动作，快速定位故障的位置，故障发生在环网运行的哪条母线；在母联保护启动的过程中，收到相邻的保护跳母联断路器信号，当确认母联跳开后，快速切除挂接在故障侧母线上的环网线路开关，变环网运行为开环运行方式；本发明利用母联断路器的电流电压量、开关量等信息，实现环网运行的故障快速定位；当母联断路器跳闸后，根据故障定位的结果来联切环网线路，保证环网的安全稳定运行。

Description

一种环网运行的故障定位方法
技术领域
本发明涉及一种环网运行的故障定位方法，属于环网故障检测技术领域。
背景技术
电力系统中区域供电的电力线路一般采用环网布置，开环的运行方式。为提高供电可靠性，在开环点安装备用电源自投装置，当单侧电力消失时，自动投入备用电源，提高供电可靠性。但随着负荷变电站容量的增大，负荷性质重要性加强，局部地区也采用合环方式供电。既可实现负荷均匀分配降低线路损耗，又能提高供电的安全性。对于电网成环网并列运行时(两侧是指变电站的电源侧与负荷侧)，当环网两侧的母线上其它支路故障且该支线断路器拒动或者保护拒动时，电源侧的变压器后备保护因无法定位故障发生在供电母线的哪一侧，造成成环运行的两段母线均跳闸，导致切除故障的范围增大(本只需切除一条母线，此方式会切除两条母线)。
因为存在上述技术问题，因而，大部分电网不允许成环运行。对成环运行的双回线路，必须有应对两条母线失压的技术方案。
发明内容
本发明提供了一种环网运行的故障定位方法，对于环网运行的电网，当发生故障时，快速定位故障发生在哪条母线；在确定故障范围后，根据相关继电保护的动作行为，决定是否需要解环运行的方法。
本发明的技术方案是：一种环网运行的故障定位方法，首先在环网运行的电源侧两段母线的联络断路器的保护中增加故障定位功能，所述母线的联络断路器简称母联，当母联保护启动元件动作，快速定位故障的位置，故障发生在环网运行的哪条母线；在母联保护启动的过程中，收到相邻的保护跳母联断路器信号，当确认母联跳开后，快速切除挂接在故障侧母线上的环网线路开关，变环网运行为开环运行方式。
作为本发明的优选方案，所述故障定位功能的实现由三部分构成：故障检测元件、故障定位元件和解环逻辑。
作为本发明的优选方案，所述故障检测元件用于检测母联电流和电压的幅值和变化值从而检测出发生故障；
所述故障定位元件用于定位故障在哪个供电母线区域，主要采用了零序和相电流方向元件；
所述解环逻辑用于实现联切线路功能。
作为本发明的优选方案，所述增加故障定位功能中，在软件逻辑上，增加故障定位和解环的“允许逻辑”；
所述解环的“允许逻辑”条件为：
(1)进入环网运行工作模式；
(2)母联断路器合位，母线的联络断路器的跳闸位置TWJ＝0，TWJ＝1表征分；TWJ＝0表征合状态；同时检测到母线的联络断路器有流；供电母线有压；
满足条件(1)和(2)的条件，满足运行时间20秒，认定环网运行进入到稳定状态，“允许逻辑”条件满足，“允许逻辑”标志为1，故障定位并联切线路功能自动投入。
作为本发明的优选方案，所述故障定位并联切线路功能的实现包括如下内容：
(1)“允许逻辑”标志为1；
(2)故障检测元件启动；
(3)启动故障定位元件动作，进入到故障定位逻辑；
(4)若收到母联跳闸信号TZ_ML＝1，且母联电流消失，即母联三相电流均小于0.05In，根据故障定位的结果，选择性联跳；
(5)若未收到母联跳闸信号TZ_ML＝0，且电流满足复归条件，故障定位即母联开关无零负序电流，供电母线电压恢复正常；延时500ms后整组复归。
本发明的有益效果是：本发明利用母联断路器的电流电压量、开关量等信息，实现环网运行的故障快速定位；当母联断路器跳闸后，根据故障定位的结果来联切环网线路，保证环网的安全稳定运行。
附图说明
图1为本发明环网运行的连接示意图；
图2为本发明中故障检测元件逻辑框图；
图3为本发明中故障定位元件逻辑框图；
图4为本发明中解环逻辑框图。
具体实施方式
实施例1：如图1-4所示，一种环网运行的故障定位方法，本发明的故障定位方法适用于环网供电线路的电源端的母联断路器保护中。电源端的主接线形式可以是单母分段或双母线接线。母联断路器处于闭合状态，两条母线并列运行。本发明的方法采用以下连接结构，并作如下设定：
1、双回线构成的环网运行线路的定义：
1)电源的系统侧S变电站，供电母线Ⅰ母和供电母线Ⅱ母通过母联断路器(ML)接接(ML可以是双母线接线的母联，也可是单母分段接线的分段断路器)。ML处于合位，两条母线处于并列运行状态。同时要求，两段母线必须有独立的电源供给。
2)两条线路L1和L2同时供给负荷变电站A站。L1和L2分别接于A站的两条母线。
3)在A站，两条母线为母线分段接线，13DL为分段断路器。13DL在运行过程处于合位。
4)在S站，L1\L3\L5接于I母(还可以有多条线路，假设均为奇数号)，L2\L4\L6接于II母(还可以有多条线路，假设均为偶数号)。L1和L2构成将S站和A站环网运行。
2、本发明一种环网运行的故障定位方法；
首先在环网运行的电源侧两段母线的联络断路器的保护中增加故障定位功能，所述母线的联络断路器简称母联，当母联保护启动元件动作，快速定位故障的位置，故障发生在环网运行的哪条母线；在母联保护启动的过程中，收到相邻的保护跳母联断路器信号，当确认母联跳开后，快速切除挂接在故障侧母线上的环网线路开关，变环网运行为开环运行方式。
1)由L1和L2构成的环网运行线路，在电源侧的母联断路器的继电保护中配置故障定位功能。
2)所述故障定位功能的实现由三部分构成：故障检测元件、故障定位元件和解环逻辑。所述故障检测元件用于检测母联电流和电压的幅值和变化值从而检测出发生故障；所述故障定位元件用于定位故障在哪个供电母线区域，主要采用了零序和相电流方向元件；所述解环逻辑用于实现联切线路功能。
3)母联继电保护装置接入abc三相电流(Ia/Ib/Ic)，电流正方向定义为从I母指向II母，同时接入I母电压(Ua/Ub/Uc)。
4)母联断路器(ML)的跳闸位置TWJ。TWJ＝1表征分；TWJ＝0表征合状态。
5)母联断路器(ML)的跳闸信号定义为TZ_ML。当TZ_ML＝1时，表征有电源侧后备保护跳母联断路器；当TWJ由0变为1，确认母联已跳开。
6)故障检测元件的逻辑如图2。故障检测元件检测母联电流和电压的幅值和变化值。
相电流突变量的元件：ΔIΦ>1.25ΔIT+0.1IN，检测三相电流的突变量，ΔIT为浮动门槛。
相过流启动元件判据：IΦ>1.2IN；
零序过流启动元件：3I0>0.1IN；
7)故障定位元件的逻辑如图3。故障定位逻辑主要定位故障在I母区域还是在II母区域。主要采用了零序和相电流方向元件。
8)解环逻辑如图4。
作为本发明的优选方案，本故障定位方法为增加在传统断路器保护中的附件功能，为确保是否需要故障定位并联切线路，需要用户选择性投入；同时，所述增加故障定位功能中，在软件逻辑上，增加故障定位和解环的“允许逻辑”；
所述解环的“允许逻辑”条件为：
(1)投入“故障联切”功能硬压板，进入环网运行工作模式；
(2)母联断路器合位，母线的联络断路器的跳闸位置TWJ＝0，TWJ＝1表征分；TWJ＝0表征合状态；同时检测到母线的联络断路器有流；供电母线I母有压；
满足条件(1)和(2)的条件，满足运行时间20秒，认定环网运行进入到稳定状态，“允许逻辑”条件满足，“允许逻辑”标志为1，故障定位并联切线路功能自动投入。
作为本发明的优选方案，所述故障定位并联切线路功能的实现包括如下内容：
(1)“允许逻辑”标志为1；
(2)故障检测元件启动；故障检测元件逻辑如图2；
(3)启动故障定位元件动作，进入到故障定位逻辑；故障定位逻辑如图3；
(4)若收到母联跳闸信号(TZ_ML＝1)，且母联电流消失(母联三相电流均小于0.05In)，根据故障定位的结果，选择性联跳；若故障定位的区域为I母区域，则联跳1DL；若故障定位的区域为II母区域，则联跳2DL；
(5)若未收到母联跳闸信号(TZ_ML＝0)，且电流满足复归条件(母联开关无零负序电流，供电母线I母电压恢复正常)，延时500ms后整组复归。
为了更好的说明本发明的方法，现举例如下具体说明：
如图1所示，电源侧为单母分段的主接线，由L1和L2连接到负荷变电站A。两侧的母联开关均处于并列运行状态。变压器B1挂于电源侧Ⅰ母、变压器B2挂于电源侧Ⅱ母。
当S站I母上其他线路(L3/L5)发生故障，当对应的断路器或继电保护拒动，导致故障不能切除。此时，ML的保护的故障检测元件动作，触发故障定位功能，定位逻辑确认故障发生在I母区域。当ML断路器接收到跳闸信号，TZ_ML＝1.当ML断路器跳开TWJ＝1，解环逻辑根据故障定位结果，跳开1DL，将II母与故障隔离，保留II母正常运行。
当S站II母上其他线路(L4/L6)发生故障，当对应的断路器或继电保护拒动，导致故障不能切除。此时，ML的保护的故障检测元件动作，触发故障定位功能，定位逻辑确认故障发生在II母区域。当ML断路器接收到跳闸信号，TZ_ML＝1.当ML断路器跳开TWJ＝1，解环逻辑根据故障定位结果，跳开2DL，将I母与故障隔离，保留I母正常运行。
上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (2)

1.一种环网运行的故障定位方法，其特征在于，首先在环网运行的电源侧两段母线的联络断路器的保护中增加故障定位功能，所述母线的联络断路器简称母联，当母联保护启动元件动作，快速定位故障的位置，故障发生在环网运行的哪条母线；在母联保护启动的过程中，收到相邻的保护跳母联断路器信号，当确认母联跳开后，快速切除挂接在故障侧母线上的环网线路开关，变环网运行为开环运行方式；
所述增加故障定位功能中，在软件逻辑上，增加故障定位和解环的“允许逻辑”；
所述解环的“允许逻辑”条件为：
(1)进入环网运行工作模式；
(2)母联断路器合位，母线的联络断路器的跳闸位置TWJ＝0，同时检测到母线的联络断路器有流；供电母线有压；
满足条件(1)和(2)的条件，满足运行时间20秒，认定环网运行进入到稳定状态，“允许逻辑”条件满足，“允许逻辑”标志为1，故障定位并联切线路功能自动投入；
所述故障定位并联切线路功能的实现包括如下内容：
(1)“允许逻辑”标志为1；
(2)故障检测元件启动；
(3)启动故障定位元件动作，进入到故障定位逻辑；
(4)若收到母联跳闸信号TZ_ML＝1，且母联电流消失，即母联三相电流均小于0.05IN，根据故障定位的结果，选择性联跳；
(5)若未收到母联跳闸信号TZ_ML＝0，且电流满足复归条件，故障定位即母联开关无零负序电流，供电母线电压恢复正常；延时500ms后整组复归；
所述故障定位功能的实现由三部分构成：故障检测元件、故障定位元件和解环逻辑；
母联断路器(ML)的跳闸位置TWJ；TWJ＝1表征分；TWJ＝0表征合状态；
母联断路器(ML)的跳闸信号定义为TZ_ML；当TZ_ML＝1时，表征有电源侧后备保护跳母联断路器；当TWJ由0变为1，确认母联已跳开；
故障检测元件检测母联电流和电压的幅值和变化值:
相电流突变量的元件：ΔIΦ＞1.25ΔIT+0.1IN，检测三相电流的突变量，ΔIT为浮动门槛；
相过流启动元件判据：IΦ＞1.2IN；
零序过流启动元件：3I0＞0.1IN。
2.根据权利要求1所述的环网运行的故障定位方法，其特征在于：所述故障检测元件用于检测母联电流和电压的幅值和变化值从而检测出发生故障；
所述故障定位元件用于定位故障在哪个供电母线区域，主要采用了零序和相电流方向元件；
所述解环逻辑用于实现联切线路功能。
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