CN115360676A - 一种基于保护系统逻辑回路状态的母线保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于保护系统逻辑回路状态的母线保护方法，包括以下步骤：获取系统逻辑回路的状态信息，对状态信息进行逻辑判断，当回路有状态信息母线保护闭锁及保护停运时，判定母线保护闭锁；当回路有状态信息母线保护闭锁及施加故障激励量，或发出施加故障激励量及本间隔是检修间隔及本间隔应该跳闸的各断路器均接收到跳闸信号时，判断回路是否发出保护停运，若是，判定母线有拒动风险；当回路发出施加故障激励量及本间隔有任一断路器接收到跳闸信号及保护停运时，判定回路有误动风险。与现有技术相比，本发明具有能够直观高效的获取母线保护状态，便于对压板操作是否会造成母线保护产生误动、拒动或误闭锁风险进行判断。

Description

一种基于保护系统逻辑回路状态的母线保护方法

技术领域

本发明涉及变电回路保护领域，尤其是涉及一种基于保护系统逻辑回路状态的母线保护方法。

背景技术

在现阶段，智能变电站已得到了广泛应用。相比于传统变电站通过电缆连接一、二次设备进行通信，智能变电站根据IEC61850标准，采用光纤传输采样值(SV) 报文、面向通用对象的变电站事件(GOOSE)报文的方式来进行变电站一次设备和二次设备的通信。虚端子的对应关系替代了传统一、二次设备间电缆的连通，软压板的开关状态变化控制了一、二次设备间连接的开通与关断。这就使得保护装置的信号采集，跳闸命令发送等功能依赖于虚端子的准确连接以及压板投退状态的正确设置。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于保护系统逻辑回路状态的母线保护方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于保护系统逻辑回路状态的母线保护方法，包括以下步骤：

获取系统逻辑回路的状态信息，所述的状态信息包括母线保护闭锁、施加故障激励量、本间隔是检修间隔、本间隔应该跳闸的各断路器均接收到跳闸信号、本间隔有任一断路器接收到跳闸信号、保护停运，

对状态信息进行逻辑判断，当回路有状态信息母线保护闭锁及保护停运时，判定母线保护闭锁；当回路有状态信息母线保护闭锁及施加故障激励量，或发出施加故障激励量及本间隔是检修间隔及本间隔应该跳闸的各断路器均接收到跳闸信号时，判断回路是否发出保护停运，若是，判定母线有拒动风险；当回路发出施加故障激励量及本间隔有任一断路器接收到跳闸信号及保护停运时，判定回路有误动风险。

优选地，所述的母线保护闭锁的状态信息的判断方法为：

获取回路的闭锁全部保护的报警信号和各支路的母线保护闭锁信号，当发出闭锁全部保护的报警信号或任一支路发出母线保护锁闭信号时，判断回路发出母线保护闭锁。

优选地，所述的支路发出母线保护闭锁信号的判断方法为：

获取当前支路的合并单元投检修信号、间隔接收压板信号和母线保护装置投检修信号，当当前支路合并单元投检修信号、母线保护装置投检修信号其中之一发出，且当前支路发出间隔接收压板信号，判定当前支路发出母线保护闭锁信号。

优选地，所述的施加故障激励量的状态信息的判断方法为：

获取回路的检修间隔、关联间隔和故障模拟信息，当本间隔是检修间隔或关联间隔，且本间隔进行故障模拟时，判断回路发出施加故障激励量。

优选地，所述的本间隔应该跳闸的各断路器均接收到跳闸信号的状态信息的判断方法为：

获取各支路的跳闸信号和投入状态，当所有支路均有跳闸信号且均投入时，判定本间隔应该跳闸的各断路器均接收到跳闸信号。

优选地，所述的支路有跳闸信号的判断方法为：

获取并判断电压故障信号、母线电压合并单元接收压板信号、母差动动作信号、母线保护装置投检修信号和当前支路的智能终端投检修信号、保护跳闸软压板信号是否都被发出，若是，判定当前支路有跳闸信号。

优选地，所述的母差动动作信号的判断方法为：

获取并判断母线保护闭锁信号、大差电流故障信号都被发出，若是，判断回路有母差动动作信号。

优选地，所述的本间隔有任一断路器接收到跳闸信号的状态信息的判断方法为：

获取各支路的跳闸信号，当任一支路均有跳闸信号时，判定本间隔有任一断路器接收到跳闸信号。

优选地，所述的支路有跳闸信号的判断方法为：

获取并判断电压故障信号、母线电压合并单元接收压板信号、母差动动作信号、母线保护装置投检修信号和当前支路的智能终端投检修信号、保护跳闸软压板信号是否都被发出，若是，判定当前支路有跳闸信号。

优选地，所述的母差动动作信号的判断方法为：

获取并判断母线保护闭锁信号、大差电流故障信号都被发出，若是，判断回路有母差动动作信号。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)本发明能够有效获取运维检修中需要进行的不同压板操作组合导致的母线保护逻辑回路状态变化，可以通过故障模拟的方式判断压板操作是否会造成母线保护产生误动、拒动或误闭锁风险，获取效果好，准确性高，避免因为检修操作失误等行为造成隔离不充分、造成误动/拒动风险

(2)本发明的状态信息及信号的获取，基于保护装置的信号采集、跳闸命令发送等功能无需依赖于虚端子的准确连接以及压板投退状态，过继电保护基本原理进行母线保护，并且仅使用能够影响保护动作与闭锁的虚端子与压板，因此可以应用于不同厂家生产的、使用不同保护原理的母线保护装置，具有良好的复用性。

附图说明

图1为本发明的保护状态确定逻辑图；

图2为本发明的母线保护闭锁确定逻辑图；

图3为本发明的支路母线保护闭锁信号确定逻辑图；

图4为本发明的施加故障激励量确定逻辑图；

图5为本发明的本间隔应该跳闸的各断路器均接收到跳闸信号的确定逻辑图；

图6为本发明的本间隔有任一断路器接收到跳闸信号；

图7为本发明的支路母线跳闸信号确定逻辑图；

图8为本发明的母差动动作信号确定逻辑图；

图9为本发明的母线差动电流故障信号的产生逻辑图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。注意，以下的实施方式的说明只是实质上的例示，本发明并不意在对其适用物或其用途进行限定，且本发明并不限定于以下的实施方式。

实施例

一种基于保护系统逻辑回路状态的母线保护方法，该保护方法为仿真方法，在电力系统仿真软件中根据实际电力系统运行状况建立仿真模型，如图1所示，即母线保护的状态确定，仿真模型根据下述步骤进行母线状态的判断和保护：

获取系统逻辑回路的状态信息，所述的状态信息包括母线保护闭锁、施加故障激励量、本间隔是检修间隔、本间隔应该跳闸的各断路器均接收到跳闸信号、本间隔有任一断路器接收到跳闸信号、保护停运，

对状态信息进行逻辑判断，当回路有状态信息母线保护闭锁及保护停运时，判定母线保护闭锁；当回路有状态信息母线保护闭锁及施加故障激励量，或发出施加故障激励量及本间隔是检修间隔及本间隔应该跳闸的各断路器均接收到跳闸信号时，判断回路是否发出保护停运，若是，判定母线有拒动风险；当回路发出施加故障激励量及本间隔有任一断路器接收到跳闸信号及保护停运时，判定回路有误动风险。

其中，仿真模型获取各状态信息的判断逻辑如下。

如图2、3所示为母线保护闭锁信号的产生逻辑，其建模的原则为：SV压板投入且合并单元和保护装置的检修状态不一致。如图2所示，母线保护闭锁的状态信息的判断方法为：

获取回路的闭锁全部保护的报警信号和各支路的母线保护闭锁信号，当发出闭锁全部保护的报警信号或任一支路发出母线保护锁闭信号时，判断回路发出母线保护闭锁。其中，如图3所示，支路发出母线保护闭锁信号的判断方法为：获取当前支路的合并单元投检修信号、间隔接收压板信号和母线保护装置投检修信号，当当前支路合并单元投检修信号、母线保护装置投检修信号其中之一发出，且当前支路发出间隔接收压板信号，判定当前支路发出母线保护闭锁信号。

母线相连的每一条线路的合并单元同母线保护装置的检修状态不一致都可能导致母线保护闭锁。将各个支路合并单元同母线保护检修状态不一致产生的闭锁信号(即“母线保护闭锁6”-“母线保护闭锁13”)做或门得到最终的“母线保护闭锁”。

以双母线不分段接线形式的母线保护为例，母线差动电流故障信号的产生逻辑如图9所示，母线差动保护中，差流故障的产生主要有如下3个情况：(1)一次设备的母线区内故障，造成母线保护感知到差流故障，在仿真模型中体现为“施加故障激励信号”。(2)差流计算中缺失某一路本该参与计算的电流信号，造成母线保护感知到差流故障，在仿真模型中体现为“支路投入状态”为真，但“间隔接收压板”为假。(3)停电支路的间隔接收压板未退出，停电支路施加故障激励量，导致母线保护感知到差流故障，在仿真模型中体现为“支路投入状态”为假，“间隔接收压板”为真，支路的“执行二次操作校验”为真。

如图4所示，施加故障激励量建模的原则为：在本间隔进行故障模拟时，如果本间隔属于关联间隔或检修间隔，则“施加故障激励量”为真，具体施加故障激励量的状态信息的判断方法为：

获取回路的检修间隔、关联间隔和故障模拟信息，当本间隔是检修间隔或关联间隔，且本间隔进行故障模拟时，判断回路发出施加故障激励量。

母线保护的状态确定逻辑如图1、图5、图6所示，本模型中未考虑远后备保护，即忽略本间隔未进行故障模拟且产生跳闸出口的情况。如图5所示，本间隔应该跳闸的各断路器均接收到跳闸信号的状态信息的判断方法为：

获取各支路的跳闸信号和投入状态，当所有支路均有跳闸信号且均投入时，判定本间隔应该跳闸的各断路器均接收到跳闸信号。

如图6所示，所述的本间隔有任一断路器接收到跳闸信号的状态信息的判断方法为：

获取各支路的跳闸信号，当任一支路均有跳闸信号时，判定本间隔有任一断路器接收到跳闸信号。

其中，如图7、8所示，为母线保护主体逻辑，主要描述动作信号的产生及其出口情况，具体地，支路有跳闸信号的判断方法为：

获取并判断电压故障信号、母线电压合并单元接收压板信号、母差动动作信号、母线保护装置投检修信号和当前支路的智能终端投检修信号、保护跳闸软压板信号是否都被发出，若是，判定当前支路有跳闸信号。母差动动作信号的判断方法为：

获取并判断母线保护闭锁信号、大差电流故障信号都被发出，若是，判断回路有母差动动作信号。

本实施例中，本发明首先基于继电保护基本原理对智能变电站母线保护的逻辑回路进行简化。然后针对智能变电站中母线保护装置动作、闭锁等功能提取其逻辑回路与相关压板进行建模。最后，在此基础上构建完成能够直观展现不同压板操作组合下逻辑回路状态变化情况的智能变电站母线保护仿真模型。

继电保护基本原理是指：电流保护、距离保护、差动保护等类型的继电保护装置的保护动作原理。继电保护装置的动作过程在实质上是保护装置根据接收到的 SV信号进行一系列的逻辑判断后得到动作信号，进而传递到对应的智能终端并产生跳闸出口的过程。

智能变电站母线保护的逻辑回路是指：智能变电站母线保护装置中基于采样值、压板状态进行逻辑判断以使得动作、闭锁等规定的动作得以正确执行的回路。

对智能变电站母线保护逻辑回路进行的简化是指：在仿真中不关注实际保护装置具体的整定参数值，而是由合并单元模型直接发出数字信号代替实际情况下包含具体数值信息的电压、电流信号。合并单元发送的故障激励信号值为1时表示系统处于故障状态；值为0时表示系统处于正常状态，即没有故障。如果经过母线保护模型的逻辑回路后，有跳闸信号成功到达了智能终端并出口，则认为保护产生动作。

母线保护装置动作、闭锁等功能的相关压板是指：影响母线保护装置完成保护动作、保护闭锁等动作的压板，包括检修硬压板、跳闸出口压板、SV采样值压板等。不同压板操作组合是指：在运维检修任务前，进行的一系列压板开通与关断操作，以使得保护装置处在安全状态，避免其受到运维检修的影响进而产生误动、拒动或误闭锁。

逻辑回路状态变化是指：母线保护装置的误动、拒动或误闭锁状态。

本发明提出的母线保护仿真模型是通过简化继电保护装置的保护动作过程并将其抽象成信号流通模型构建而成。按照母线保护中的信号流通关系以及各个压板对于信号流通的影响构建完整的母线保护仿真模型。

母线保护的逻辑功能与线路保护关系密切，因此本发明提出的母线保护仿真模型包括了线路间隔的相关压板。

此外，保护装置需至少正常接收一路电流SV信号，才能成功感知到差流。

具体地，本发明实施时，以220kV母线保护A装置消缺为例，说明使用本发明提出的母线保护仿真方法判断母线保护装置状态的实施过程。

表1为母线保护A装置消缺需要进行的操作组合。检修间隔为220kV母线间隔，关联间隔为线路8间隔、线路9间隔、线路10间隔、主变间隔。按照正常运行时的压板状态设置仿真系统中各个压板的初始值。

表1母线保护A装置消缺的安措操作

对检修间隔进行故障模拟。依次执行完成表1中的操作，并在本间隔IED任一检修压板投入后设置母线保护仿真模型的“本间隔进行故障模拟”信号为真，并校验检修间隔以及关联间隔的误动风险。之后对关联间隔进行故障模拟。设置关联间隔对应的“本间隔进行故障模拟”为真，依次执行完成表1中的操作。经过校验可以发现，在操作过程中，检修间隔、关联间隔均不存在误动、拒动以及误闭锁的情况。

上述实施方式仅为例举，不表示对本发明范围的限定。这些实施方式还能以其它各种方式来实施，且能在不脱离本发明技术思想的范围内作各种省略、置换、变更。

Claims (10)

1.一种基于保护系统逻辑回路状态的母线保护方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取系统逻辑回路的状态信息，所述的状态信息包括母线保护闭锁、施加故障激励量、本间隔是检修间隔、本间隔应该跳闸的各断路器均接收到跳闸信号、本间隔有任一断路器接收到跳闸信号、保护停运，

对状态信息进行逻辑判断，当回路有状态信息母线保护闭锁及保护停运时，判定母线保护闭锁；当回路有状态信息母线保护闭锁及施加故障激励量，或发出施加故障激励量及本间隔是检修间隔及本间隔应该跳闸的各断路器均接收到跳闸信号时，判断回路是否发出保护停运，若是，判定母线有拒动风险；当回路发出施加故障激励量及本间隔有任一断路器接收到跳闸信号及保护停运时，判定回路有误动风险。

2.根据权利要求1所述的一种基于保护系统逻辑回路状态的母线保护方法，其特征在于，所述的母线保护闭锁的状态信息的判断方法为：

获取回路的闭锁全部保护的报警信号和各支路的母线保护闭锁信号，当发出闭锁全部保护的报警信号或任一支路发出母线保护锁闭信号时，判断回路发出母线保护闭锁。

3.根据权利要求2所述的一种基于保护系统逻辑回路状态的母线保护方法，其特征在于，所述的支路发出母线保护闭锁信号的判断方法为：

获取当前支路的合并单元投检修信号、间隔接收压板信号和母线保护装置投检修信号，当当前支路合并单元投检修信号、母线保护装置投检修信号其中之一发出，且当前支路发出间隔接收压板信号，判定当前支路发出母线保护闭锁信号。

4.根据权利要求1所述的一种基于保护系统逻辑回路状态的母线保护方法，其特征在于，所述的施加故障激励量的状态信息的判断方法为：

获取回路的检修间隔、关联间隔和故障模拟信息，当本间隔是检修间隔或关联间隔，且本间隔进行故障模拟时，判断回路发出施加故障激励量。

5.根据权利要求1所述的一种基于保护系统逻辑回路状态的母线保护方法，其特征在于，所述的本间隔应该跳闸的各断路器均接收到跳闸信号的状态信息的判断方法为：

获取各支路的跳闸信号和投入状态，当所有支路均有跳闸信号且均投入时，判定本间隔应该跳闸的各断路器均接收到跳闸信号。

6.根据权利要求5中所述的一种基于保护系统逻辑回路状态的母线保护方法，其特征在于，所述的支路有跳闸信号的判断方法为：

获取并判断电压故障信号、母线电压合并单元接收压板信号、母差动动作信号、母线保护装置投检修信号和当前支路的智能终端投检修信号、保护跳闸软压板信号是否都被发出，若是，判定当前支路有跳闸信号。

7.根据权利要求6所述的一种基于保护系统逻辑回路状态的母线保护方法，其特征在于，所述的母差动动作信号的判断方法为：

获取并判断母线保护闭锁信号、大差电流故障信号都被发出，若是，判断回路有母差动动作信号。

8.根据权利要求1所述的一种基于保护系统逻辑回路状态的母线保护方法，其特征在于，所述的本间隔有任一断路器接收到跳闸信号的状态信息的判断方法为：

获取各支路的跳闸信号，当任一支路均有跳闸信号时，判定本间隔有任一断路器接收到跳闸信号。

9.根据权利要求8中所述的一种基于保护系统逻辑回路状态的母线保护方法，其特征在于，所述的支路有跳闸信号的判断方法为：

获取并判断电压故障信号、母线电压合并单元接收压板信号、母差动动作信号、母线保护装置投检修信号和当前支路的智能终端投检修信号、保护跳闸软压板信号是否都被发出，若是，判定当前支路有跳闸信号。

10.根据权利要求9所述的一种基于保护系统逻辑回路状态的母线保护方法，其特征在于，所述的母差动动作信号的判断方法为：

获取并判断母线保护闭锁信号、大差电流故障信号都被发出，若是，判断回路有母差动动作信号。

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