CN112531654B - 一种网络化站域失灵保护实现方法及装置 - Google Patents

一种网络化站域失灵保护实现方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种网络化站域失灵保护实现方法及装置，该方法包括如下步骤：对变电站内线路、主变及母线节点进行编号，每个断路器需编号并与相邻节点进行关联；站域失灵装置通过SV网络采集变电站内流过已编号断路器的电流；变电站内已编号断路器对应的保护装置通过GOOSE网络发布已编号断路器的故障电流方向和跳闸信号；站域失灵装置通过已编号断路器的跳闸信号及电流特征判断断路器是否失灵，断路器失灵判别具备CT电流拖尾识别判据；通过已编号断路器的跳闸信号及故障电流方向判定故障区间，确定失灵需跳的相邻断路器，通过GOOSE网络发布跳闸信号，进行故障隔离。本发明可实现110kV及以下电压等级站域范围的断路器失灵保护。

Description

一种网络化站域失灵保护实现方法及装置
技术领域
本发明涉及一种网络化站域失灵保护实现方法及装置，适用于具备SV组网采样和GOOSE组网条件的智能变电站，属于电力系统继电保护技术领域。
背景技术
智能变电站作为智能电网的重要支撑点，继电保护作为智能变电站重要的二次设备之一，它对保证电力系统安全可靠运行起着至关重要的作用。失灵保护作为继电保护的重要组成部分，是继电保护隔离故障的最后一道防线。失灵保护一旦动作，停电范围广，影响范围大。若失灵保护不正确动作将严重影响电网的安全运行。另一方面，随着特高压直流工程快速发展，受端交流系统故障切除时间过长会导致多回特高压直流同时连续换相失败。
传统的失灵保护按电压等级配置，500kV及以上电压等级主接线形式一般为一个半断路器接线，失灵保护配置在断路器保护中；220kV电压等级一般配置在线路保护、母线保护、变压器保护中，通过保护之间信息交互实现失灵保护；110kV及以下电压等级一般不配置断路器失灵保护，断路器失灵后靠上一级切除故障，动作时间长，影响当前电网安全稳定运行。随着智能变电站的发展，一些从站域层面解决失灵的技术和方案被提出，方案主要采用主子机模式，子机负责采样，主机负责计算。
对于站域失灵保护，专利公布号为CN 110445104 A的发明专利申请提出了一种站域失灵保护方法及装置。专利提出设置主子机模式，进行站域失灵保护信息采集及故障判别。具体方法为：先判断本断路器是否有跳闸开入，若有且相邻断路器有跳闸开入或位置变化，则通过拓扑结构判定故障间隔，计算故障间隔差流，若差流大于内部定值，则封本间隔CT，利用本断路器另一非故障间隔形成新的差动元件。
随着技术的发展，SV采样及GOOSE通讯技术越来越成熟，并在智能变电站得到广泛应用。目前智能变电站一般配置站域保护，具备SV组网、GOOSE组网的条件。
发明内容
现有技术的缺点为：现有技术采用主从式，主要通过计算差动电流判定故障间隔和非故障间隔，需要设置各个间隔的模拟量数据采集单元即子机实现各间隔的模拟量采集，通过主机进行同步后实现差动电流的计算，其数据采集设备多，数据量大；因各间隔模拟量可能存在常规和数字化同时接入的方式，主机数据同步难度大，保护计算量大，且易受模拟量数据异常的影响。
本发明的目的在于，提出一种基于SV网采，GOOSE组网的站域失灵保护实现方法及站域失灵保护装置。站域失灵保护装置通过SV组网采集间隔电流，与变电站内保护装置通过GOOSE网络组网连接；以节点编号为基础关联断路器，通过与节点的关联，识别相邻断路器；站域失灵保护装置通过GOOSE网络与间隔保护装置实现信息交互，获取断路器的跳闸信息及故障电流方向，结合电流判据(电流判据具备CT电流拖尾识别功能)判断断路器是否失灵，以缩短失灵保护动作时间，判断出断路器失灵后向装置发布失灵跳闸命令。
本发明具体采用如下技术方案：一种网络化站域失灵保护实现方法，包括如下步骤：
步骤SS1：对变电站内线路、主变及母线节点进行编号，每个断路器需编号并与相邻节点进行关联；
步骤SS2：通过SV网络采集变电站内流过已编号断路器的电流；
步骤SS3：变电站内已编号断路器对应的保护装置通过GOOSE网络发布已编号断路器的跳闸信号；
步骤SS4：通过已编号断路器的跳闸信号及电流特征判断断路器是否失灵，断路器失灵判别具备CT电流拖尾识别判据；通过已编号断路器的跳闸信号及故障电流方向判定故障区间，确定失灵需跳的相邻断路器，通过GOOSE网络发布跳闸信号，进行故障隔离。
作为一种较佳的实施例，所述步骤SS1具体包括：对变电站内线路、主变及母线节点进行编号，每个断路器编号并与相邻节点通过定值或其他方式进行关联，通过关联，获知与同一节点连接的所有断路器。
作为一种较佳的实施例，所述步骤SS1具体包括：断路器编号由两端节点编号确定，变电站内已编号的断路器按节点被划分为若干个区间，每个断路器必包含在两个节点区间内。
作为一种较佳的实施例，所述步骤SS3：保护装置计算断路器电流方向性，定义正方向为1，反方向为2，无方向为0，因每个断路器连接两个节点，保护装置需计算两组方向，每组方向应包含A相、B相、C相方向，保护装置启动后计算断路器间隔的故障电流方向，未启动或无电流时上送无方向。
作为一种较佳的实施例，所述步骤SS4具体包括：若保护装置收到某个节点相连的所有断路器中至少2个断路器的跳闸信号，则确定此节点为故障区间；如果只收到某个节点相连的所有断路器中某一个断路器的跳闸信号，则通过每个间隔的故障电流方向判断故障区间；若此节点所有断路器的电流方向性全为正方向或无方向，且至少1个正方向，则此节点为故障区间；若此节点所有断路器的电流方向性有一个反方向则为非故障区间。
本发明提出一种网络化站域失灵保护实现装置，包括：
编号关联模块，用于执行：对变电站内线路、主变及母线节点进行编号，每个断路器需编号并与相邻节点进行关联；
电流采集模块，用于执行：通过SV网络采集变电站内流过已编号断路器的电流；
信号订阅模块，用于执行：订阅变电站内已编号断路器对应的保护装置通过GOOSE网络发布已编号断路器的跳闸信号及两组电流方向信号；
失灵判别模块，用于执行：通过已编号断路器的跳闸信号及电流特征判断断路器是否失灵，断路器失灵判别具备CT电流拖尾识别判据；通过已编号断路器的跳闸信号及故障电流方向判定故障区间，确定失灵需跳的相邻断路器，通过GOOSE网络发布跳闸信号，进行故障隔离。
作为一种较佳的实施例，所述编号关联模块具体用于执行：对变电站内线路、主变及母线节点进行编号，每个断路器编号并与相邻节点通过定值或其他方式进行关联，通过关联，获知与同一节点连接的所有断路器。
作为一种较佳的实施例，所述编号关联模块还用于执行：断路器编号由两端节点编号确定，变电站内已编号的断路器按节点被划分为若干个区间，每个断路器必包含在两个节点区间内。
作为一种较佳的实施例，所述跳闸信号发布模块用于执行：保护装置计算断路器电流方向性，定义正方向为1，反方向为2，无方向为0，因每个断路器连接两个节点，保护装置需计算两组方向，每组方向应包含A相、B相、C相方向，保护装置启动后计算断路器间隔的故障电流方向，未启动或无电流时上送无方向。
作为一种较佳的实施例，所述失灵判别模块具体用于执行：若保护装置收到某个节点相连的所有断路器中至少2个断路器的跳闸信号，则确定此节点为故障区间；如果只收到某个节点相连的所有断路器中某一个断路器的跳闸信号，则通过每个间隔的故障电流方向判断故障区间；若此节点所有断路器的电流方向性全为正方向或无方向，且至少1个正方向，则此节点为故障区间；若此节点所有断路器的电流方向性有一个反方向则为非故障区间。
本发明所达到的有益效果：第一，本发明的实现方法及装置可实现110kV及以下电压等级站域范围的断路器失灵保护。第二，本发明的方法不受变电站电压等级及拓扑限制，只需将站内需要配置断路器失灵保护的一次拓扑部分通过节点和断路器编号规则编号并关联，即可在站域失灵保护中实现断路器的失灵保护。第三，本发明的方法可独立设置站域失灵保护装置也可集成在智能变电站的站域保护中。第四，本发明方法采用跳闸信号结合电流方向判别故障区间，计算量小。第五，本发明的方法通过站域失灵保护装置在判断失灵时应具备防CT电流拖尾判据，在失灵动作时间上较传统失灵保护有所减少。
附图说明
图1是本发明的优选实施例的节点区间划分示意图；
图2是本发明的节点2故障示意图；
图3是本发明的节点7故障示意图；
图4是本发明的一种网络化站域失灵保护实现方法的流程图；
图5是本发明的相电流正方向示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1：如图1和4所示，本发明提出一种网络化站域失灵保护实现方法，包括如下步骤：
步骤SS1：对变电站内线路、主变及母线节点进行编号，每个断路器需编号并与相邻节点进行关联；
步骤SS2：站域失灵装置通过SV网络采集变电站内流过已编号断路器的电流；
步骤SS3：站域失灵装置订阅变电站内已编号断路器对应的保护装置通过GOOSE网络发布已编号断路器的跳闸信号及电流方向信号；
步骤SS4：通过已编号断路器的跳闸信号及电流特征判断断路器是否失灵，断路器失灵判别具备CT电流拖尾识别判据；通过已编号断路器的跳闸信号及故障电流方向判定故障区间，确定失灵需跳的相邻断路器，通过GOOSE网络发布跳闸信号，进行故障隔离。
可选的，所述步骤SS1具体包括：对变电站内线路、主变及母线节点进行编号，每个断路器编号并与相邻节点通过定值或其他方式进行关联，通过关联，获知与同一节点连接的所有断路器。
可选的，所述步骤SS1具体包括：断路器编号由两端节点编号确定，变电站内已编号的断路器按节点被划分为若干个区间，每个断路器必包含在两个节点区间内。
可选的，所述步骤SS3：保护装置计算断路器电流方向性，定义正方向为1，反方向为2，无方向为0，因每个断路器连接两个节点，保护装置需计算两组方向，每组方向应包含A相、B相、C相方向，保护装置启动后计算断路器间隔的故障电流方向，未启动或无电流时上送无方向。
可选的，所述步骤SS4具体包括：若保护装置收到某个节点相连的所有断路器中至少2个断路器的跳闸信号，则确定此节点为故障区间；如果只收到某个节点相连的所有断路器中某一个断路器的跳闸信号，则通过每个间隔的故障电流方向判断故障区间；若此节点所有断路器的电流方向性全为正方向或无方向，且至少1个正方向，则此节点为故障区间；若此节点所有断路器的电流方向性有一个反方向则为非故障区间。
实施例2：本发明提出一种网络化站域失灵保护实现装置，包括：
编号关联模块，用于执行：对变电站内线路、主变及母线节点进行编号，每个断路器需编号并与相邻节点进行关联；
电流采集模块，用于执行：通过SV网络采集变电站内流过已编号断路器的电流；
信号订阅模块，用于执行：订阅变电站内已编号断路器对应的保护装置通过GOOSE网络发布已编号断路器的跳闸信号及两组电流方向信号；
失灵判别模块，用于执行：通过已编号断路器的跳闸信号及电流特征判断断路器是否失灵，断路器失灵判别具备CT电流拖尾识别判据；通过已编号断路器的跳闸信号及故障电流方向判定故障区间，确定失灵需跳的相邻断路器，通过GOOSE网络发布跳闸信号，进行故障隔离。
作为一种较佳的实施例，所述编号关联模块具体用于执行：对变电站内线路、主变及母线节点进行编号，每个断路器编号并与相邻节点通过定值或其他方式进行关联，通过关联，获知与同一节点连接的所有断路器。
作为一种较佳的实施例，所述编号关联模块还用于执行：断路器编号由两端节点编号确定，变电站内已编号的断路器按节点被划分为若干个区间，每个断路器必包含在两个节点区间内。
作为一种较佳的实施例，所述跳闸信号发布模块用于执行：保护装置计算断路器电流方向性，定义正方向为1，反方向为2，无方向为0，因每个断路器连接两个节点，保护装置需计算两组方向，每组方向应包含A相、B相、C相方向，保护装置启动后计算断路器间隔的故障电流方向，未启动或无电流时上送无方向。
作为一种较佳的实施例，所述失灵判别模块具体用于执行：若保护装置收到某个节点相连的所有断路器中至少2个断路器的跳闸信号，则确定此节点为故障区间；如果只收到某个节点相连的所有断路器中某一个断路器的跳闸信号，则通过每个间隔的故障电流方向判断故障区间；若此节点所有断路器的电流方向性全为正方向或无方向，且至少1个正方向，则此节点为故障区间；若此节点所有断路器的电流方向性有一个反方向则为非故障区间。
本发明首先对变电站内的节点编号，站内每个断路器可通过站域保护装置参数整定方式与节点关联，与相同节点关联的断路器称为这个节点的区间。站域失灵保护装置通过SV网络采集每个断路器的电流，通过GOOSE网络和保护装置信息交互。站域失灵保护装置订阅站内保护装置对每个断路器的跳闸信号，订阅保护装置计算的电流方向，此方向应以指向断路器两端的节点为正，故每个断路器对应的保护装置应上送两组电流方向。
本发明的网络化站域失灵保护实现装置，包含存储器和处理器，具备SV网采功能，具备GOOSE组网功能，具备人机交互功能。网络化站域失灵保护实现装置有两种实现方式：一是独立的站域失灵保护装置，装置应至少包括装置机箱、液晶及总线插件、电源插件、过程层插件(实现SV网络采样、GOOSE网络跳闸)、CPU插件；二是将本发明的方法集成在站域保护装置中实现。
如图4所示。故障发生时，若某个节点区间内有两个及以上的断路器有跳闸信号，则可确定此节点为故障节点；若仅有一个断路器有跳闸信号，则通过此断路器所在的两个节点区间内所有断路器上送的电流方向信号判断故障发生在哪个节点区间。方向判别按相别分别判断。若节点内所有断路器电流方向为正方向或无方向且至少有一个断路器间隔方向为正，则为故障节点区间；节点内至少有1个反方向则为非故障节点区间。故障节点区间确定后，站域失灵保护装置判断此节点内发跳闸信号的断路器是否发生失灵，若某断路器发生失灵，则向此断路器的另一个节点区间内所有断路器发失灵跳闸信号，实现隔离。以下举例说明：
如图2所示，F1处发生故障，则节点2区间0102,0203断路器均应收到保护装置的跳闸信号，节点1区间和节点3区间仅有一台断路器收到跳闸信号，其余节点区间无断路器跳闸信号，可以确定故障区间为节点2区间。如图3所示，F2处发生故障，仅0307断路器收到跳闸信号，可以确定故障区间是节点3区间或节点7区间。辅助电流方向判据，0203指向节点3的电流为正方向，0307指向节点3的方向为反方向，判为区外，则故障区间不是节点3区间，故判断节点7区间为故障区间。站域失灵保护装置判定故障区间后，依据步骤5判断有跳闸信号的断路器是否失灵，并向此断路器的另一个节点区间的断路器发跳闸信号。如图2所示，判定节点2区间为故障区间，若0203断路器失灵，则向0203连接的另一节点即节点3所有断路器发失灵跳闸信号；若0102失灵，则向0102连接的另一节点即节点1所有断路器发失灵跳闸信号，因节点1仅存在0102一个断路器，0102断路器需通过线路保护用收到的失灵跳闸信号远跳对侧，所有具备远跳功能的支路均按此方式处理，实现故障隔离。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (6)

1.一种网络化站域失灵保护实现方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤SS1：对变电站内线路、主变及母线节点进行编号，每个断路器需编号并与相邻节点进行关联；
步骤SS2：通过SV网络采集变电站内流过已编号断路器的电流；
步骤SS3：变电站内已编号断路器对应的保护装置通过GOOSE网络发布已编号断路器的跳闸信号及电流方向信号；
步骤SS4：通过已编号断路器的跳闸信号及电流特征判断断路器是否失灵，断路器失灵判别具备CT电流拖尾识别判据；通过已编号断路器的跳闸信号及故障电流方向判定故障区间，确定失灵需跳的相邻断路器，通过GOOSE网络发布跳闸信号，进行故障隔离；
所述步骤SS3：保护装置计算断路器电流方向性，以指向节点为正方向，定义正方向为1，反方向为2，无方向为0；因每个断路器连接两个节点，保护装置需计算两组方向，每组方向应包含A相、B相、C相方向，保护装置启动后计算断路器间隔的故障电流方向，未启动或无电流时上送无方向；
所述步骤SS4具体包括：若保护装置收到某个节点相连的所有断路器中至少2个断路器的跳闸信号，则确定此节点为故障区间；如果只收到某个节点相连的所有断路器中某一个断路器的跳闸信号，则通过每个间隔的故障电流方向判断故障区间；若此节点所有断路器的电流方向性全为正方向或无方向，且至少1个正方向，则此节点为故障区间；若此节点所有断路器的电流方向性有一个反方向则为非故障区间。
2.根据权利要求1所述的一种网络化站域失灵保护实现方法，其特征在于，所述步骤SS1具体包括：对变电站内线路、主变及母线节点进行编号，每个断路器编号并与相邻节点通过定值或其他方式进行关联，通过关联，获知与同一节点连接的所有断路器。
3.根据权利要求2所述的一种网络化站域失灵保护实现方法，其特征在于，所述步骤SS1具体包括：断路器编号由两端节点编号确定，变电站内已编号的断路器按节点被划分为若干个区间，每个断路器必包含在两个节点区间内。
4.一种网络化站域失灵保护实现装置，其特征在于，包括：
编号关联模块，用于执行：对变电站内线路、主变及母线节点进行编号，每个断路器需编号并与相邻节点进行关联；
电流采集模块，用于执行：通过SV网络采集变电站内流过已编号断路器的电流；
信号订阅模块，用于执行：订阅变电站内已编号断路器对应的保护装置通过GOOSE网络发布已编号断路器的跳闸信号及两组电流方向信号；
失灵判别模块，用于执行：通过已编号断路器的跳闸信号及电流特征判断断路器是否失灵，断路器失灵判别具备CT电流拖尾识别判据；通过已编号断路器的跳闸信号及故障电流方向判定故障区间，确定失灵需跳的相邻断路器，通过GOOSE网络发布跳闸信号，进行故障隔离；
所述信号订阅模块用于执行：订阅保护装置计算断路器电流方向性，定义正方向为1，反方向为2，无方向为0；因每个断路器连接两个节点，保护装置需计算两组方向，每组方向应包含A相、B相、C相方向，保护装置启动后计算断路器间隔的故障电流方向，未启动或无电流时上送无方向；
所述失灵判别模块具体用于执行：若保护装置收到某个节点相连的所有断路器中至少2个断路器的跳闸信号，则确定此节点为故障区间；如果只收到某个节点相连的所有断路器中某一个断路器的跳闸信号，则通过每个间隔的故障电流方向判断故障区间；若此节点所有断路器的电流方向性全为正方向或无方向，且至少1个正方向，则此节点为故障区间；若此节点所有断路器的电流方向性有一个反方向则为非故障区间。
5.根据权利要求4所述的一种网络化站域失灵保护实现装置，其特征在于，所述编号关联模块具体用于执行：对变电站内线路、主变及母线节点进行编号，每个断路器编号并与相邻节点通过定值或其他方式进行关联，通过关联，获知与同一节点连接的所有断路器。
6.根据权利要求5所述的一种网络化站域失灵保护实现装置，其特征在于，所述编号关联模块还用于执行：断路器编号由两端节点编号确定，变电站内已编号的断路器按节点被划分为若干个区间，每个断路器必包含在两个节点区间内。
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