CN112383031B - 一种用于变电站用功率源系统的开关保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于变电站用功率源系统的开关保护方法，包括：在每一线路组设置每一开关保护装置，该开关保护组装置包括：第一电流采集模块、分励脱扣器、主控模块和第一电动操作模块；第一电流采集模块采集流经馈出线的电流，并将馈出线的电流发送到主控模块；主控模块根据馈出线的电流判断馈出线是否故障；若馈出线故障，则主控模块控制故障的馈出线上的分励脱扣器跳开对应的第二开关；第一级线路组对应的主控模块控制第一电动操作模块闭锁功率源的输出端的第一开关。本发明可快速切除故障馈出线，避免功率源输出闭锁和开关越级跳闸。

Description

一种用于变电站用功率源系统的开关保护方法

技术领域

本发明涉及开关保护技术领域，尤其涉及一种用于变电站用功率源系统的开关保护方法。

背景技术

变电站用功率源系统为监控系统计算机、测控设备、继电保护装置、安全自动装置、事故照明、应急功率源及断路器分/合闸操作等重要设备及相关操作提供功率源，是变电站的重要组成部分。

变电站用功率源系统中的交流不间断功率源系统(UPS)和直流功率源系统，普遍采用了晶闸管(SCR)、双极型功率晶体管(GTR)、金氧半场效晶体管(MOSFET)或绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等电力电子器件。这些电力电子器件的短路耐受时间较短，短时输出过电流即可能导致器件因功率损耗而烧毁。因此，以电力电子器件为核心的功率源都设计有输出限流保护电路，在输出过流或短路故障发生时，只要检测到短路电流达到电力电子器件的重复峰值电流，即刻关闭输出驱动，待电流下降后撤销驱动闭锁，继续对外输出功率。如果输出过流或短路故障不能消除，此过程会反复数次，然后由软件驱动程序关闭功率源的输出。

电力电子功率源的馈出线保护，一般是通过空气开关的电磁脱扣特性和热脱扣特性来实现。电磁脱扣的原理，是当电流足够大时，产生的磁场力克服反力弹簧，吸合衔铁打击牵引杆，从而带动机构动作切断电路。热脱扣的原理，是电流经过脱扣器热元件，热元件受热变形至一定程度，打击牵引杆，从而带动机构动作切断电路。

电力电子功率源的馈出线一般采用辐射状接线方式，即功率源为馈线柜母线供电，从馈线柜母线接出若干回分支馈线到各个用电负荷。根据具体工程的需要，也可能采用两级分支子馈线的辐射状接线方式，即功率源为主馈线屏(第Ⅰ级)母线供电，从主馈线屏母线接出若干回分支馈线到分馈线屏(第Ⅱ级)母线，再从分馈线屏母线接出若干回分支馈线到用电负荷。

在实际运行中，电力电子功率源的馈出线保护存在如下问题：

当馈出线发生过流或短路故障时，在功率源输出限流保护电路的控制作用下，电力电子功率源的输出电流一般不足以使空气开关发生脱扣动作，即使短路电流达到了空气开关的脱扣条件，其脱扣响应速度也通常需要数秒到数十秒，远低于功率源输出限流保护的响应速度。当某一回馈出线发生短路故障时，本回馈线的空气开关不能及时跳开，而电力电子功率源已闭锁功率输出，从而导致整条母线失压，引发停电范围扩大事故。

对于多级分支子馈线接线方式，各级空气开关需要按一定的阶梯差别合理地进行选型与配置，但在实际运行中，因为生产厂家、型号规格、生产批次甚至产品个体特性的差异，各级空气开关在动作时间、分断能力、限流能力、保护特性、使用寿命等指标上，很难达到设计上的级差配合要求。当馈出线发生过流或短路故障时，上下级空气开关同时动作，越级跳闸，从而导致停电范围扩大的事故也时有发生。

因此，如何快速准确隔离故障馈出线，有效避免因电力电子功率源输出短路闭锁导致的功率输出关闭，实现站用功率源系统层级上的馈线开关保护级差配合，防止出现停电范围扩大，成为本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种用于变电站用功率源系统的开关保护方法，以解决现有技术无法快速准确隔离故障馈出线，不能有效避免因电力电子功率源输出短路闭锁导致的功率输出关闭的问题。

本发明实施例公开如下的技术方案：

一种用于变电站用功率源系统的开关保护方法，所述变电站用功率源系统包括：至少一功率源、至少一第一开关和至少一级线路组，每级所述线路组包括：母线、至少一馈出线和至少一第二开关，所述母线通过每一所述第二开关连接每一所述馈出线，当所述线路组为第一级线路组时，每一所述功率源的输出端通过每一所述第一开关连接所述第一级线路组的母线，当所述线路组不为所述第一级线路组时，一所述线路组的母线连接上一级所述线路组一所述馈出线，所述开关保护方法包括：在每一所述线路组设置每一开关保护装置，其中，所述开关保护组装置包括：至少一第一电流采集模块、至少一分励脱扣器和主控模块；所述母线和每一所述第二开关之间连接每一所述第一电流采集模块的输入端，每一所述第一电流采集模块的输出端连接所述主控模块，每一所述分励脱扣器连接所述主控模块，每一所述分励脱扣器设置在每一所述第二开关处，当所述开关保护装置用于所述第一级线路组时，所述开关保护装置还包括：至少一第一电动操作模块，每一所述第一电动操作模块连接所述主控模块，每一所述第一电动操作模块设置在每一所述第一开关处；所述第一电流采集模块采集流经所述馈出线的电流，并将所述馈出线的电流发送到所述主控模块；所述主控模块根据所述馈出线的电流判断所述馈出线是否故障；若所述馈出线故障，则所述主控模块控制故障的所述馈出线上的所述分励脱扣器跳开对应的所述第二开关；所述第一级线路组对应的所述主控模块控制所述第一电动操作模块闭锁所述功率源的输出端的所述第一开关。

进一步，所述主控模块包括：至少一跳闸开出接点，每一所述跳闸开出接点连接每一所述分励脱扣器；所述控制故障的所述馈出线上的所述分励脱扣器跳开对应的所述第二开关的步骤，包括：所述主控模块控制故障的所述馈出线的跳闸开出接点闭合，向故障的所述馈出线的所述分励脱扣器输出跳闸信号，使所述分励脱扣器跳开对应的所述第二开关。

进一步，所述主控模块包括：至少一第一闭锁开出接点，当所述开关保护装置用于所述第一级线路组时，每一所述第一闭锁开出接点连接每一所述第一电动操作模块；所述闭锁所述功率源的输出端的所述第一开关的步骤，包括：若故障的所述馈出线属于所述第一级线路组，则所述第一级线路组对应的所述主控模块控制对应的所述第一闭锁开出接点闭合，向对应的所述第一电动操作模块发出闭锁信号，使所述第一电动操作模块闭锁所述功率源的输出端的所述第一开关。

进一步，所述主控模块包括：次级闭锁信号接收单元，所述次级闭锁信号接收单元连接下一级所述开关保护装置的所述第一闭锁开出接点；所述闭锁所述功率源的输出端的所述第一开关的步骤，包括：若故障的所述馈出线不属于所述第一级线路组，则从故障的所述馈出线所属的线路组对应的所述开关保护装置开始，下一级的所述开关保护装置的所述主控模块控制所述第一闭锁开出接点闭合，向上一级的所述开关保护装置的所述次级闭锁信号接收单元发出闭锁信号，使上一级的所述开关保护装置的所述第一闭锁开出接点闭合，直到所述第一级线路组对应的所述开关保护装置的所述次级闭锁信号接收单元接收到所述闭锁信号；所述第一级线路组对应的所述主控模块根据所述闭锁信号控制所述第一闭锁开出接点闭合，向对应的所述第一电动操作模块发出闭锁信号，使所述第一电动操作模块闭锁所述功率源的输出端的所述第一开关。

进一步，所述开关保护装置还包括：至少一第二电动操作模块，每一所述第二电动操作模块连接所述主控模块，每一所述第二电动操作模块设置在每一所述第二开关处，所述主控模块包括：至少一第二闭锁开出接点，每一所述第二闭锁开出接点连接每一所述第二电动操作模块；所述开关保护方法还包括：若上一级的所述开关保护装置不对应所述第一级线路组，则上一级的所述开关保护装置的所述主控模块根据所述闭锁信号还控制每一所述第二闭锁开出接点闭合，驱动对应的每一所述第二电动操作模块闭锁每一所述第二开关。

进一步，所述判断所述馈出线是否故障的步骤包括：若所述馈出线的电流大于过流定值，并且持续时间大于过流延时定值，则所述主控模块判断所述馈出线出现过流故障。

进一步，所述判断所述馈出线是否故障的步骤包括：若所述馈出线的电流的突变量大于突变阈值，并且突变时刻具有工频特征时，则所述主控模块判断所述馈出线出现短路故障。

进一步：所述工频特征为连续n个所述突变时刻间隔均为10ms。

本发明实施例的用于变电站用功率源系统的开关保护方法，能够准确识别功率源输出短路电流特性，快速判断并切除故障馈出线，从而准确隔离故障馈出线，避免电力电子功率源输出闭锁和空气开关越级跳闸，防止因电力电子功率源输出闭锁和馈出线空气开关越级跳闸导致的停电范围扩大事故。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一优选实施例的变电站用功率源系统的结构示意图；

图2是本发明另一优选实施例的变电站用功率源系统的结构示意图；

图3是本发明一优选实施例的用于变电站用功率源系统的开关保护方法的流程图；

图4是本发明一优选实施例的用于变电站用功率源系统的开关保护装置的结构框图；

图5是本发明另一优选实施例的用于变电站用功率源系统的开关保护装置的结构框图；

图6是本发明实施例1的用于变电站用功率源系统的开关保护装置配置示意图；

图7是本发明实施例1的用于变电站用功率源系统的开关保护装置配置的跳闸回路和闭锁回路的原理示意图；

图8是本发明实施例2的用于变电站用功率源系统的开关保护装置配置示意图；

图9是本发明实施例2的用于变电站用功率源系统的开关保护装置配置的跳闸回路和闭锁回路的原理示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和2所示，本发明实施例的变电站用功率源系统包括：至少一功率源1、至少一第一开关2和至少一级线路组。每级线路组包括：母线3、至少一馈出线4和至少一第二开关5。母线3通过每一第二开关5连接每一馈出线4。上述的第一开关2和第二开关5均为空气开关。如图1所示，当线路组为第一级线路组时，每一功率源1的输出端通过每一第一开关2连接第一级线路组的母线3。如图2所示，当线路组不为第一级线路组时，一线路组的母线3连接上一级线路组一馈出线4。应当理解的是，当线路组不为第一级线路组时，本级线路组可以包括多个线路组。应当理解的是，上一级线路组的馈出线4可以连接有下一级线路组，也可以未连接下一级线路组。当一线路组的馈出线4连接另一线路组的母线3时，这两个线路组构成本发明实施例所述的上下级线路组。无论线路组为哪一级，每级的每一线路组对应每一开关保护装置。

本发明实施例公开了一种用于变电站用功率源系统的开关保护方法。具体的，如图3所示，该开关保护方法的具体过程如下：

步骤S1：在每一线路组设置每一开关保护装置。

具体的，如图4和5所示，本发明实施例的开关保护装置包括：至少一第一电流采集模块6、至少一分励脱扣器7和主控模块8。第一电流采集模块6的数量与对应该开关保护装置的线路组的馈出线4的数量相同。分励脱扣器7与对应该开关保护装置的线路组的第二开关5的数量相同。母线3和每一第二开关5之间连接每一第一电流采集模块6的输入端，每一第一电流采集模块6的输出端连接主控模块8。第一电流采集模块6用于采集流经馈出线4的电流，并将流经馈出线4的电流发送到主控模块8。每一分励脱扣器7连接主控模块8。每一分励脱扣器7设置在每一第二开关5处，用于驱动每一第二开关5跳开。分励脱扣器7的动作速度快，可快速隔离故障馈出线。当开关保护装置用于第一级线路组时，开关保护装置还包括：第一电动操作模块9。第一电动操作模块9与第一开关2的数量相同。每一第一电动操作模块9连接主控模块8。每一第一电动操作模块9设置在每一第一开关2处，用于驱动每一第一开关2通断。

具体的，主控模块8包括：至少一跳闸开出接点81。跳闸开出接点81与分励脱扣器7的数量相同。每一跳闸开出接点81连接每一分励脱扣器7。主控模块8包括：至少一第一闭锁开出接点82。当该开关保护装置用于第一级线路组时，每一第一闭锁开出接点82连接每一第一电动操作模块9。

优选的，该开关保护装置还包括：至少一第二电动操作模块10。第二电动操作模块10和第二开关5的数量相同。每一第二电动操作模块10连接主控模块8。每一第二电动操作模块10设置在每一第二开关5处，用于驱动每一第二开关5导通。

优选的，主控模块8包括：次级闭锁信号接收单元83和至少一第二闭锁开出接点84。次级闭锁信号接收单元83连接下一级开关保护装置的第一闭锁开出接点82。即当开关保护装置不对应第一级线路组时，第一闭锁开出接点82不会与第一电动操作模块9连接(因此，图5中用虚线表示两者连接关系)，而是与上一级的开关保护装置的次级闭锁信号接收单元83连接，此时该开关保护装置的第一闭锁开出接点82的数量为一个。每一第二闭锁开出接点84连接每一第二电动操作模块10。其中，下一级每一开关保护装置对应下一级每一线路组。

优选的，当开关保护装置用于第一级线路组时，开关保护装置还包括：至少一第二电流采集模块11。每一功率源1的输出端和每一第一开关2之间连接每一第二电流采集模块11的输入端。每一第二电流采集模块11的输出端连接主控模块8。第二电流采集模块11可采集功率源1输出的电流，并将该电流值发送到主控模块8。主控模块8可根据该电流值判断是否出现异常，从而进行相应的报警和对相应开关动作的控制。

优选的，该开关保护装置还包括：电压采集模块12。电压采集模块12的输入端连接母线3(应当理解的是，该母线3为该开关保护装置对应的线路组的母线3)。电压采集模块12的输出端连接主控模块8。电压采集模块12用于采集母线3上的电压，并将电压值发送到主控模块8。主控模块8可根据电压值判断是否出现异常，从而进行相应的报警和对相应开关动作的控制。

优选的，该开关保护装置还包括：开关状态采集模块13。每一第二开关5处各设置一开关状态采集模块13。当开关保护装置用于第一级线路组时，每一第一开关2处也设置一开关状态采集模块13。开关状态采集模块13连接主控模块8。开关状态采集模块13用于采集连接的第一开关2或第二开关5的状态(断开或导通)，并将该状态发送到主控模块8，由主控模块8判断当前状态是否异常，从而进行相应的报警和对相应开关动作的控制。

优选的，该开关保护装置还包括：告警模块14。告警模块14与主控模块8连接。当主控模块8判断所在线路组的馈出线4故障，功率源1的输出端的电流值异常，母线3的电压异常，第一开关2的状态异常，第二开关5的状态异常等等异常情况时，主控模块8可控制告警模块14告警，以提示工作人员。

优选的，该开关保护装置还包括：显示模块15。显示模块15与主控模块8连接。显示模块15可显示主控模块8发送的各种数据，例如，电压电流值、开关量输入输出状态、运行告警事件等信息。

步骤S2：第一电流采集模块采集流经馈出线的电流，并将馈出线的电流发送到主控模块。

步骤S3：主控模块根据馈出线的电流判断馈出线是否故障。

具体的，该步骤包括两种情况：

(1)若馈出线的电流大于过流定值，并且持续时间大于过流延时定值，则主控模块判断馈出线出现过流故障。

其中，过流定值和过流延时定值均可根据经验设置。

(2)若馈出线的电流的突变量大于突变阈值，并且突变时刻具有工频特征时，则主控模块判断馈出线出现短路故障。

其中，工频特征为连续n个突变时刻间隔均为10ms。突变阈值和数量n均可根据经验设置。该突变量可通过相邻两个采样时刻的电流值相减得到。

步骤S4：若馈出线故障，则主控模块控制故障的馈出线上的分励脱扣器跳开对应的第二开关。

具体的，主控模块控制故障的馈出线的跳闸开出接点闭合，向故障的馈出线的分励脱扣器输出跳闸信号，使分励脱扣器跳开对应的第二开关。

通过该步骤，哪一馈出线出现故障，则该馈出线将被准确且快速地切除，使该馈出线隔离，避免停电范围扩大。

步骤S5：第一级线路组对应的主控模块控制第一电动操作模块闭锁功率源的输出端的第一开关。

具体的，该步骤包括两种情况：

1、第一种情况是故障的馈出线属于第一级线路组，则该步骤的过程如下：

第一级线路组对应的主控模块控制第一闭锁开出接点闭合，向对应的第一电动操作模块发出闭锁信号，使第一电动操作模块闭锁功率源的输出端的第一开关。

在第一级线路组的馈出线故障的情况下，该步骤通过第一级线路组对应的主控模块直接发出闭锁信号闭锁第一开关。

2、第一种情况是故障的馈出线不属于第一级线路组，则该步骤的过程如下：

(1)从故障的馈出线所属的线路组对应的开关保护装置开始，下一级的开关保护装置的主控模块控制第一闭锁开出接点闭合，向上一级的开关保护装置的次级闭锁信号接收单元发出闭锁信号，使上一级的开关保护装置的第一闭锁开出接点闭合，直到第一级线路组对应的开关保护装置的次级闭锁信号接收单元接收到闭锁信号。

(2)第一级线路组对应的主控模块根据闭锁信号控制第一闭锁开出接点闭合，向对应的第一电动操作模块发出闭锁信号，使第一电动操作模块闭锁功率源的输出端的第一开关。

在非第一级线路组的馈出线故障的情况下，该步骤通过故障馈出线所在的开关保护装置逐级上传闭锁信号到第一级线路组对应的开关保护装置，使第一级线路组对应的开关保护装置根据接收到的闭锁信号闭锁第一开关。

通过本步骤，当馈出线出现故障时，触发了电力电子功率源的输出限流保护，保证系统不间断供电，维持其它各馈出线的正常运行。

此外，该开关保护方法还包括：

若上一级的开关保护装置不对应第一级线路组，则上一级的开关保护装置的主控模块根据闭锁信号还控制每一第二闭锁开出接点闭合，驱动对应的每一第二电动操作模块闭锁每一第二开关。

通过该步骤，使得故障馈出线上级的正常馈出线保持运行。

下面通过具体实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

图6是变电站站用交流不间断电源系统(UPS)的一种典型应用配置，只有第一级线路组。其中功率源UPS1和功率源UPS2为两台配置相同的电力电子功率源。第一开关Q1和第一开关Q2为功率源输出端空气开关。正常运行时，第一开关Q1和第一开关Q2中仅有一个处于闭合状态。各馈出线L11～L18为辐射型联接，均联接在同一条母线B1上，第二开关Q11～Q18分别为各馈出线L11～L18的空气开关。

在功率源UPS1输出端LH1处和功率源UPS2输出端LH2处分别装设第二电流采集模块C1和C2，采集功率源UPS1和UPS2输出的总电流。在母线B1和第二开关Q11～Q18之间的各馈出线L11～L18处，分别装设第一电流采集模块C11～C18，获得各馈出线L11～L18的电流。具体的，LH11～LH18分别为各馈出线L11～L18的第一电流采集模块C11～C18的装设位置。采集到的各个电流值输入到主控模块MC1。

在功率源UPS1输出端的第一开关Q1处装设第一电动操作模块M1，功率源UPS2输出端的第一开关Q2处装设第一电动操作模块M2。在各馈出线L11～L18的第二开关Q11～Q18处分别装设分励脱扣器T11～T18。

如图7所示，将主控模块MC1的跳闸开出接点K11～K18分别与分励脱扣器T11～T18连接，组成馈出线保护跳闸回路。将主控模块MC1的第一闭锁开出接点BLK1和BLK2分别与第一电动操作模块M1和M2连接，组成功率源输出跳闸闭锁回路。

假设正常运行时闭合的功率源是UPS1，以馈出线L11发生故障为例，主控模块MC1在判断出馈出线L11发生过流或短路故障，并且触发功率源输出限流保护时，闭合该馈出线L11的跳闸开出接点K11，驱动装设在馈出线L11的第二开关Q11处的分励脱扣器T11动作，通过分励脱扣器T11快速跳开该馈出线L11的第二开关Q11。在电力电子功率源的软件程序关闭功率输出之前，从系统中隔离故障的馈出线L11，从而避免功率源UPS1输出闭锁。同时，主控模块MC1开出闭锁信号到第一闭锁开出接点BLK1，使第一闭锁开出接点BLK1闭合，驱动功率源UPS1输出端的第一开关Q1处的第一电动操作模块M1动作，使第一电动操作模块M1闭锁功率源UPS1输出端的第一开关Q1，保证系统不间断供电，维持其它各馈出线L12～L18的正常运行。

实施例2

如图8所示，馈出线为两级分支子馈线辐射状接线方式。第一级线路组位于主馈线屏。第二级线路组位于分馈线屏。功率源UPS1连接第一级线路组的母线B1，母线B1连接各馈出线L11～L13。功率源UPS1的输出端连接第一开关Q1，其为空气开关。馈出线L11～L13上连接第二开关Q11～Q13，其为空气开关。馈出线L11连接第二级线路组的母线B2。母线B2连接各馈出线L21～L22。各馈出线L21～L22上连接第二开关Q21～Q22。

具体的，第一级线路组对应的开关保护装置在功率源UPS1的输出端LH1处装设第二电流采集模块C1，采集功率源UPS1输出的总电流。在各馈出线L11～L13的第一开关Q1处装设第一电流采集模块C11～C13，采集馈出线L11～L13的电流。具体的，LH11～LH13分别为馈出线L11～L13的第一电流采集模块C11～C13的装设位置。采集到的各个电流值输入到第一级线路组对应的开关保护装置的主控模块MC1。

在功率源UPS1输出端的第一开关Q1处装设第一级线路组对应的开关保护装置的第一电动操作模块M1。在各馈出线L11～L13的第二开关Q11～Q13处分别装设第一级线路组对应的开关保护装置的分励脱扣器T11～T13和第二电动操作模块M11～M13。

如图9所示，将主控模块MC1的第一跳闸开出接点1-K11～1-K13分别与装设在各馈出线L11～L13的第二开关Q11～Q13处的分励脱扣器T11～T13组成馈出线保护跳闸回路。将主控模块MC1的第一闭锁开出接点1-BLK1与装设在功率源UPS1输出端的第一开关Q1处的第一电动操作模块M1组成功率源输出跳闸闭锁回路。将主控模块MC1的第二闭锁开出接点1-BLK11～1-BLK13分别与装设在各馈出线L11～L13的第二开关Q11～Q13处的第二电动操作模块M11～M13组成各馈出线L11～L13的跳闸闭锁回路。

第二级线路组对应的开关保护装置在各馈出线L21～L22的第二开关Q21～Q22处分别装设第一电流采集模块C21～C23，采集各馈出线L21～L22的电流。具体的，LH21～LH22为各馈出线L21～L22的第一电流采集模块C21～C22的装设位置。采集到的各个电流值输入到第二级线路组对应的开关保护装置的主控模块MC2。

在馈出线L21的第二开关Q21处装设第二级线路组对应的开关保护装置的分励脱扣器T21，将主控模块MC2的跳闸开出接点2-K11与分励脱扣器T21组成馈出线L21的保护跳闸回路。在馈出线L22的第二开关Q22处装设第二级线路组对应的开关保护装置的分励脱扣器T22，将主控模块MC2的跳闸开出接点2-K12与分励脱扣器T22组成馈出线L22的保护跳闸回路。将主控模块MC2的第一闭锁开出接点2-BLK1与主控模块MC1的次级闭锁信号接收单元S1连接，从而将闭锁信号输出到主控模块MC1的次级闭锁信号接收单元S1，通过第一级线路组对应的开关保护装置实现第一开关Q1和第二开关Q11～Q13的闭锁。

以馈出线L11发生故障为例，主控模块MC1判断出馈出线L11发生过流或短路故障并且触发了功率源输出限流保护，同时来自于该馈出线L11的下一级的第一闭锁开出接点2-BLK1未开入次级闭锁信号，则闭合该馈出线L11的跳闸开出接点1-K11，驱动装设在馈出线L11的第二开关Q11处的分励脱扣器T11动作，通过分励脱扣器T11快速跳开该馈出线L11的第二开关Q11。在电力电子功率源的软件程序关闭功率输出之前，从系统中隔离故障的馈出线L11，从而避免功率源UPS1输出闭锁。同时，主控模块MC1开出闭锁信号到第一闭锁开出接点1-BLK1，使第一闭锁开出接点1-BLK1闭合，驱动功率源UPS1输出端的第一开关Q1处的第一电动操作模块M1动作，使第一电动操作模块M1闭锁功率源UPS1输出端的第一开关Q1，保证功率源UPS1不间断供电，维持其它各馈出线L12～L13的正常运行。

以支路馈出线L21发生故障为例，第二线路组对应的开关保护装置的主控模块MC2判断出馈出线L21发生过流或短路故障，则闭合该馈出线L21的跳闸开出接点2-K11，驱动装设在馈出线L21的第二开关Q21处的分励脱扣器T21动作，通过分励脱扣器T21快速跳开该馈出线L21的第二开关Q21，从系统中隔离故障的馈出线L21。同时主控模块MC2开出闭锁信号到第一闭锁开出接点2-BLK1，使第一闭锁开出接点2-BLK1闭合，从而将闭锁信号输出到上一级开关保护装置的主控模块MC1的次级闭锁信号接收单元S1。主控模块MC1开出闭锁信号到第一闭锁开出接点1-BLK1和第二闭锁开出接点1-BLK11～1-BLK13，使第一闭锁开出接点1-BLK1和第二闭锁开出接点1-BLK11～1-BLK13闭合，以闭锁功率源UPS1的输出端的第一开关Q1和各馈出线L11～L13的第二开关Q11～Q13，从而保证功率源UPS1不间断供电，维持其它各馈出线L11～L13及其支路馈出线的正常运行。

综上，本发明实施例的用于变电站用功率源系统的开关保护方法，能够准确识别功率源输出短路电流特性，快速判断并切除故障馈出线，从而准确隔离故障馈出线，避免电力电子功率源输出闭锁和空气开关越级跳闸，防止因电力电子功率源输出闭锁和馈出线空气开关越级跳闸导致的停电范围扩大事故。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种用于变电站用功率源系统的开关保护方法，所述变电站用功率源系统包括：至少一功率源、至少一第一开关和至少一级线路组，每级所述线路组包括：母线、至少一馈出线和至少一第二开关，所述母线通过每一所述第二开关连接每一所述馈出线，当所述线路组为第一级线路组时，每一所述功率源的输出端通过每一所述第一开关连接所述第一级线路组的母线，当所述线路组不为所述第一级线路组时，一所述线路组的母线连接上一级所述线路组一所述馈出线，其特征在于，所述开关保护方法包括：

在每一所述线路组设置每一开关保护装置，其中，所述开关保护组装置包括：至少一第一电流采集模块、至少一分励脱扣器和主控模块；所述母线和每一所述第二开关之间连接每一所述第一电流采集模块的输入端，每一所述第一电流采集模块的输出端连接所述主控模块，每一所述分励脱扣器连接所述主控模块，每一所述分励脱扣器设置在每一所述第二开关处，当所述开关保护装置用于所述第一级线路组时，所述开关保护装置还包括：至少一第一电动操作模块，每一所述第一电动操作模块连接所述主控模块，每一所述第一电动操作模块设置在每一所述第一开关处；

所述第一电流采集模块采集流经所述馈出线的电流，并将所述馈出线的电流发送到所述主控模块；

所述主控模块根据所述馈出线的电流判断所述馈出线是否故障；

若所述馈出线故障，则所述主控模块控制故障的所述馈出线上的所述分励脱扣器跳开对应的所述第二开关；

所述第一级线路组对应的所述主控模块控制所述第一电动操作模块闭锁所述功率源的输出端的所述第一开关；

所述主控模块包括：至少一第一闭锁开出接点和次级闭锁信号接收单元；当所述开关保护装置用于所述第一级线路组时，每一所述第一闭锁开出接点连接每一所述第一电动操作模块；所述次级闭锁信号接收单元连接下一级所述开关保护装置的所述第一闭锁开出接点；

所述开关保护装置还包括：至少一第二电动操作模块，每一所述第二电动操作模块连接所述主控模块，每一所述第二电动操作模块设置在每一所述第二开关处，所述主控模块包括：至少一第二闭锁开出接点，每一所述第二闭锁开出接点连接每一所述第二电动操作模块；

所述闭锁所述功率源的输出端的所述第一开关的步骤，包括：

若故障的所述馈出线不属于所述第一级线路组，则从故障的所述馈出线所属的线路组对应的所述开关保护装置开始，下一级的所述开关保护装置的所述主控模块控制所述第一闭锁开出接点闭合，向上一级的所述开关保护装置的所述次级闭锁信号接收单元发出闭锁信号，使上一级的所述开关保护装置的所述第一闭锁开出接点闭合，直到所述第一级线路组对应的所述开关保护装置的所述次级闭锁信号接收单元接收到所述闭锁信号；

所述第一级线路组对应的所述主控模块根据所述闭锁信号控制对应的所述第一闭锁开出接点闭合，向对应的所述第一电动操作模块发出闭锁信号，使所述第一电动操作模块闭锁所述功率源的输出端的所述第一开关；

所述开关保护方法还包括：

若上一级的所述开关保护装置不对应所述第一级线路组，则上一级的所述开关保护装置的所述主控模块根据所述闭锁信号还控制每一所述第二闭锁开出接点闭合，驱动对应的每一所述第二电动操作模块闭锁每一所述第二开关；

所述判断所述馈出线是否故障的步骤包括：

若所述馈出线的电流的突变量大于突变阈值，并且突变时刻具有工频特征时，则所述主控模块判断所述馈出线出现短路故障；

所述工频特征为连续n个所述突变时刻间隔均为10ms。

2.根据权利要求1所述的用于变电站用功率源系统的开关保护方法，其特征在于，所述主控模块包括：至少一跳闸开出接点，每一所述跳闸开出接点连接每一所述分励脱扣器；

所述控制故障的所述馈出线上的所述分励脱扣器跳开对应的所述第二开关的步骤，包括：

所述主控模块控制故障的所述馈出线的跳闸开出接点闭合，向故障的所述馈出线的所述分励脱扣器输出跳闸信号，使所述分励脱扣器跳开对应的所述第二开关。

3.根据权利要求1所述的用于变电站用功率源系统的开关保护方法，其特征在于，

所述闭锁所述功率源的输出端的所述第一开关的步骤，还包括：

若故障的所述馈出线属于所述第一级线路组，则所述第一级线路组对应的所述主控模块控制所述第一闭锁开出接点闭合，向对应的所述第一电动操作模块发出闭锁信号，使所述第一电动操作模块闭锁所述功率源的输出端的所述第一开关。

4.根据权利要求1所述的用于变电站用功率源系统的开关保护方法，其特征在于，所述判断所述馈出线是否故障的步骤包括：

若所述馈出线的电流大于过流定值，并且持续时间大于过流延时定值，则所述主控模块判断所述馈出线出现过流故障。

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