CN114204527A - 一种变电站直流系统跳闸回路一点接地防误跳方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防止直流系统跳闸回路一点接地造成开关误跳的防误跳方法，特别适用于直流系统具有很大分布电容的场合。利用在跳闸回路一点接地时负极对地电压上升(电压绝对值减小，此时正极对地电压同时上升)的特点，用快速电子开关将直流负母线对地电容存储的电荷快速的放掉，将直流正母线对地电容快速的充满，以消除母线对地电容充放电经过跳闸线圈形成回路，造成误跳闸的可能。

Description

一种变电站直流系统跳闸回路一点接地防误跳方法

技术领域：

本发明涉及一种防止直流系统跳闸回路一点接地造成开关误跳的防误跳方法，属于变电站直流系统故障检测预防领域。

背景技术：

随着科学技术的进步与发展，我国电力事业的发展也取得了举世瞩目的成就，变电站越来越采用无人值守的方式，而变电站的直流系统也越来越趋于数字化，自动化。而科技进步也给直流系统提出了越来越高的要求。变电站直流系统是自动装置，高压断路器分合闸机构，控制保护装置，通讯，事故照明的重要电源，其性能和质量直接关系到电网的稳定运行和设备安全，目前很多变电站为无人值班变电站，直流系统安全运行与维护方便等的要求也越来越高。现在的文献中主流说法是变电站直流系统一点接地是可以带故障运行一段时间的，只要及时找出接地点并消缺就可以，但是在跳闸回路一点接地时，由于直流正负母线都有对地电容，正极对地电容充电，负极对地电容放电，充放电电流都经过跳闸线圈，所以在对地电容足够大，对地电压足够高的场合，就极其容易造成开关跳闸。当然，现在的跳闸回路也采取了措施，如提高继电器的跳闸电压等，但是当直流系统正极发生绝缘破坏时，负极电压的绝对值会大幅升高，这时再发生跳闸回路一点接地，就很容易造成开关误动作了。

发明内容：

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种能消除变电站直流系统跳闸回路一点接地容易引起开关误动作的方法，如图1所示：1 Ud为直流系统电压源电压，2 R1，3 R2为直流系统正负极母线对地等效电阻，4 C1，5 C2为直流系统正负极母线对地等效电容，7 TJ为保护动作节点，9 TQ为跳闸出口继电器，f为直流系统跳闸回路一点接地点(故障接地点)，8 Rg为故障接地点接地电阻(可为0)，U1为跳闸出口继电器TQ线圈两端电压，6 DZKG为电子组合开关(开通关断时间很短，为微妙级，如IGBT或IGBT与一电阻的串联)。当f点发生一点接地时，电容5 C2做为储能元件，通过大地，接地点f，8 Rg，9跳闸出口继电器TQ跳闸线圈，形成放电回路；电源1 Ud，电容4 C1，接地点f，8 Rg，以及9 TQ形成给4 C1的充电回路。如果电容4 C1，5 C2容值足够大，4 C1能够容纳的电荷足够多，充电时间足够长，5 C2储存的电荷足够多，放电时间足够长，同时加在9 TQ两端电压U1足够高，就会导致9跳闸继电器TQ动作。

本文就是利用在f点发生单点接地故障时，4 C1充电，5 C2放电，造成直流系统负母线对地电压绝对值快速降低，逐渐接近于绝对值远小于一半Ud的一个电压值的特性，在直流负母线对地电压绝对值快速下降一个数值后(同时直流正母线对地电压快速上升一个数值)，快速启动6 DZKG将5 C2储存的电荷放掉，使4 C1快速充电从而使得此时加在9 TQ两端的电压U1迅速下落，加在9 TQ线圈两端的电压U1超过9 TQ启动电压最小值UT的时间很短暂，不满足动作时间长度。使得9 TQ不会误动作。

在跳闸线圈一点接地时，如果6 DZKG不导通，保持断开状态，U1变化如图2所示，其中U1(0)为f点接地的起始时刻t0对应的U1电压，UT为9 TQ线圈能够启动的电压下限，t1为U1降到UT对应的时刻。从图中可以看出，如果U1(0)超过UT，t0与t1之间的时间间隔超过9TQ的动作时间，那么9继电器就会动作。根据图1所示电容充放电回路可以计算出此时图1的放电时间常数为(R1//R2//R)*(C1+C2)，R为9 TQ内阻与8 Rg的和。

在跳闸线圈一点接地时，如果6 DZKG导通，那么U1的变化曲线就如图3所示。其中U1(0)为f点接地的起始时刻t0对应的U1电压，UT为9 TQ线圈能够启动的电压下限，t1为U1降到UT对应的时刻。图中的kg点为6 DZKG开通时对应的时刻。在6 DZKG开通前，图1示意电路放电时间常数为(R1//R2//R)*(C1+C2)，R为9 TQ内阻与8 Rg之和；在6 DZKG开通后，图1示意电路放电时间常数为(R1//R2//R3//R)*(C1+C2)，R3为电子开关的内阻。从上述时间常数的算式可以看出，6 DZKG开通后的时间常数明显变小了，U1下降的更快，从图中可以看出图3中kg点后的曲线在图2中曲线的下面，也很容易看出图3中t0与t1之间的时间远小于图2中数值，这也就表示出了在6电子开关动作后，4 C1的充电速度，5 C2的放电速度都远大于没有投入6电子开关时。这样加在9 TQ线圈上的电压超过UT的时间就大大缩短了，只要t0与t1之间的时间间隔足够短。9 TQ就不会误跳。

f点发生短路时，6 DZKG闭合信号由控制器控制发出，由于6电子开关开通时回路中多少会存在电感，电感的存在使得回路中会以电流的形式来存储电能，如果不对流过6DZKG的电流进行提前关断，则电容5 C2两端电压降到0V时，6 DZKG中的电流仍然存在，电容就会反向充电。同样，电容4 C1也会造成过充电，所以不要等负极母线电压绝对值降到为零，就要关断6电子开关，所以6电子开关这里采用直流断路器技术，在电流不为零时照样可以关断，这里可以采取负极直流母线对地电压绝对值降到电压额定值百分之六十时候关断6电子开关DZKG。

为了限制流过6 DZKG的电流，可以在6电子开关里的电子器件上串联一个限流电阻，如1Ω电阻。这样可以将电流限制在一个不大的数值，利于6电子开关断开。6电子开关可以选用IGBT，MOSFET等。

本发明的主要创新点为在变电站直流系统电路里，在直流负母线与地之间加入一个6电子开关，在直流系统跳闸回路一点接地后，快速将6电子开关导通，降低整个回路的时间常数，使得正极母线对地电容的充电时间，负极母线对地电容的放电时间大大缩短，使得加在跳闸继电器上超过动作电压的时间大大缩短，使得继电器不再误动作。

附图说明：

图1为直流系统跳闸回路一点接地电路示意图

1 Ud直流系统电压源电压2 R1直流系统正极母线对地等效电阻3 R2直流系统负极母线对地等效电阻4 C1直流系统正极母线对地等效电容5 C2直流系统负极母线对地等效电容6 DZKG电子组合开关7 TJ保护动作节点8 Rg故障接地点接地电阻9 TQ跳闸出口继电器

图2为U1随时间变化曲线图(DZKG没有投入时)

图3为U1随时间变化曲线图(DZKG投入时)

具体实施例：

为使本发明实施的目的，技术方案和优点更清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述，显然，所描述的本发明实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明中的实施例，本领域人员在没有做出创新性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。

具体实施例如下：在220V的直流系统下，如图1，在变电站直流系统的负母线与地之间加一6电子开关，6电子开关采用直流断路器形式。6开关器件采用IGBT或者MOSFET(也可以采用其他类型的开关器件)。电流流向为大地流向负母线，6电子开关关断时的吸收能量器件采用TVS管。直流断路器和一个1Ω电阻串联，用来限流。

6电子开关的开通受一台控制系统的控制，导通判据为负母线对地电压绝对值在5毫秒内突然下降3V，同时正极母线对地电压上升3V，即刻导通6 DZKG。6电子开关断开采取的判据为直流负母线对地电压绝对值下降到额定值的60％。控制系统能够采集直流系统正负母线的对地电压数值。

Claims (4)

1.一种能消除变电站直流系统跳闸回路一点接地容易引起开关误动作的方法，利用在跳闸回路一点接地时负极对地电压上升(电压绝对值减小，此时正极对地电压绝对值同时上升)的特点，用快速电子开关将直流负母线对地电容存储的电荷快速的放掉，将直流正母线对地电容快速的充满，以消除母线对地电容充放电经过跳闸线圈形成回路，造成误跳闸的可能。

2.根据权利要求1，快速电子开关安装在变电站直流系统负极母线与大地之间，在接地点接地后，负极对地电压上升(绝对值减小，此时正极对地电压绝对值同时上升)，系统检测装置检测到这一情况后迅速投入快速电子开关，电子开关导通，将直流系统负极对地等效电容上的电荷快速放掉，将直流系统正极对地等效电容快速充满，从而让加在跳闸继电器线圈上的电压快速回落，从而避免继电器误跳。

3.根据权利要求1，快速电子开关采用半导体器件或者其他形式的可高速开断的开关器件，快速电子开关可采用直流断路器形式，可带电流关断，电子开关内串联电阻以进行限流，避免电流无限增大，防止断开电流困难。

4.根据权利要求2，系统检测装置可以快速的检测母线的对地电压，当系统负极母线对地电压绝对值快速减小一个数值后(正极对地电压绝对值同时上升一个数值)，快速电子开关快速的投入导通，当直流负极母线对地电压绝对值下降到一个小于跳闸继电器动作门槛电压数值时，快速电子开关快速关断，使得直流系统正极对地等效电容不至于过充电，直流系统负极对地等效电容不至于反向充电。

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