CN116231597B - 一种实现继电保护闭锁及防止继电保护拒动的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种实现继电保护闭锁及防止继电保护拒动的方法，包括以下步骤：通过母线，串联安装下一级馈线侧开关柜、本级进线侧开关柜和上一级馈线侧开关柜；本级进线侧开关柜配置逻辑与模块、电流检测模块和延时模块。本发明提供的一种实现继电保护闭锁及防止继电保护拒动的方法，采用硬接线或软接线方式，优选采用软接线方式，实现下一级开关柜继电保护装置过流保护动作闭锁本级进线开关柜继电保护装置方式，从而缩短本级进线开关柜继电保护装置过流保护动作时限，以提高继电保护的速动性和选择性，同时利用断路器失灵保护功能进一步提高本发明方法的可靠性。
Description
技术领域
本发明属于继电保护闭锁技术领域，具体涉及一种实现继电保护闭锁及防止继电保护拒动的方法。
背景技术
抽水蓄能电站10kV厂用电系统由进线侧开关柜、母线以及馈线侧开关柜组成。母线的馈线侧开关柜(下一级)和进线侧开关柜(上一级)需要配置继电保护装置。传统的继电保护装置采用图1所示的过流保护整定方法，其原理为：当下一级馈线侧开关柜检测到馈线发生短路故障时，触发过流保护动作，即：闭合下一级出口继电器，使下一级馈线侧开关柜断路器跳闸断开，从而将故障的设备或线路从电力系统中切除。同时，如果上一级进线侧开关柜检测到馈线侧发生短路故障时，触发过流保护动作，即：上一级进线侧开关柜经过最小动作时间T，闭合上一级出口继电器，使上一级进线侧开关柜断路器跳闸断开，从而将故障的设备或线路从电力系统中切除。结合图2，最小动作时间T＝Δt2+Δt3+Δt4；其中，Δt2—防误动时间；Δt3—下一级出口继电器闭合固有时间；Δt4—下一级断路器分断固有时间。也就是说，当上一级进线侧开关柜检测到馈线侧发生短路故障时，并不立即闭合上一级出口继电器，而是经过最小动作时间T才闭合上一级出口继电器，原因为：防止下一级馈线侧开关柜馈线故障时，过流保护动作跳开下一级馈线侧断路器期间发生上一级进线侧开关柜过流保护动作跳开进线侧开关柜断路器而导致故障停电范围扩大。图2中Δt1—继电保护装置固有时间。
对于水电站10kV厂用电系统，采用以上继电保护方法，即：整定值+动作时限方法，上一级进线侧开关柜检测到馈线侧发生短路故障时，经过最小动作时间T延时，才进行动作，降低了继电保护的速动性。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种实现继电保护闭锁及防止继电保护拒动的方法，可有效解决上述问题。
本发明采用的技术方案如下：
本发明提供一种实现继电保护闭锁及防止继电保护拒动的方法，包括以下步骤：
步骤1，通过母线，串联安装下一级馈线侧开关柜、本级进线侧开关柜和上一级馈线侧开关柜；
步骤2，本级进线侧开关柜配置逻辑与模块、电流检测模块和延时模块；电流检测模块实时检测是否发生短路故障；
所述逻辑与模块的第一输入端与所述电流检测模块连接；所述逻辑与模块的第二输入端为取反操作端，该取反操作端通过开关连接到下一级馈线侧开关柜的保护动作闭锁信号发出端；
所述逻辑与模块对以下两种条件进行逻辑与运算：条件(1)电流检测模块检测到发生短路故障，为真值1；否则为假值0；条件(2)如果接收到下一级馈线侧开关柜的保护动作闭锁信号时，对该保护动作闭锁信号取反操作，得到假值0；否则，如果没有接收到下一级馈线侧开关柜的保护动作闭锁信号时，进行取反操作，得到真值1；当所述逻辑与模块运算结果为真值1时，向所述延时模块输出保护动作闭锁解除指令，经过预设定的最小延时时间T，本级进线侧开关柜同时执行以下操作：操作(1)闭合本级出口继电器，使本级进线侧开关柜断路器跳闸断开；操作(2)向上一级馈线侧开关柜发出保护动作闭锁信号；当所述逻辑与模块运算结果为假值0时，则不进行操作(1)和操作(2)。
优选的，电流检测模块检测是否发生短路故障，具体为：
电流检测模块检测三相电流值；如果三相电流值均大于预设定的电流整定值，则得出发生短路故障的结论；否则，得出未发生短路故障的结论。
优选的，下一级馈线侧开关柜的保护动作闭锁信号，通过硬接线或软接线的方式，连接到本级进线侧开关柜的逻辑与模块的取反操作端。
优选的，当采有硬接线方式时，下一级馈线侧开关柜的出口继电器输出端，通过线缆连接到本级进线侧开关柜的逻辑与模块的取反操作端，因此，当下一级馈线侧开关柜的出口继电器动作时，同时触发向本级进线侧开关柜的逻辑与模块输出保护动作闭锁信号。
优选的，当采有硬接线方式时，本级进线侧开关柜的最小延时时间T＝Δt2+Δt3；其中，Δt2—防误动时间；Δt3—下一级出口继电器闭合固有时间。
优选的，当采有软接线的方式时，下一级馈线侧开关柜的逻辑与模块的输出端，通过网络连接到本级进线侧开关柜的逻辑与模块的取反操作端，因此，当下一级馈线侧开关柜的逻辑与模块运算结果为真值1时，同时触发向本级进线侧开关柜的逻辑与模块输出保护动作闭锁信号。
优选的，当采有软接线的方式时，本级进线侧开关柜的最小延时时间T＝Δt2；其中，Δt2—防误动时间。
优选的，还包括：
步骤3，继电保护装置的失灵保护功能，具体为：
当下一级馈线侧开关柜的馈线发生短路故障，同时下一级馈线侧开关柜的断路器失灵时，将下一级馈线侧开关柜的断路器失灵信息，通过网络通信方式，传输到本级进线侧开关柜，解除对本级进线侧开关柜的闭锁保护，因此，当本级进线侧开关柜接收到来自于下一级馈线侧开关柜的断路器失灵信息时，同时执行以下操作：操作(1)闭合本级出口继电器，使本级进线侧开关柜断路器跳闸断开；操作(2)向上一级馈线侧开关柜发出保护动作闭锁信号。
优选的，下一级馈线侧开关柜的断路器失灵信息，采用最高优先级报文，传输到本级进线侧开关柜。
本发明提供的一种实现继电保护闭锁及防止继电保护拒动的方法具有以下优点：
本发明提供的一种实现继电保护闭锁及防止继电保护拒动的方法，采用硬接线或软接线方式，优选采用软接线方式，实现下一级开关柜继电保护装置过流保护动作闭锁本级进线开关柜继电保护装置方式，从而缩短本级进线开关柜继电保护装置过流保护动作时限，以提高继电保护的速动性和选择性，同时利用断路器失灵保护功能进一步提高本发明方法的可靠性。
附图说明
图1为现有技术提供的供电系统过流保护整定的动作逻辑图；
图2为现有技术提供的供电系统过流保护整定的时序图；
图3为本发明提供的一种实现继电保护闭锁及防止继电保护拒动的方法的动作逻辑图；
图4为本发明提供的硬线闭锁保护时序图；
图5为本发明提供的网络闭锁保护时序图；
图6为本发明提供的供电系统简图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种实现继电保护闭锁及防止继电保护拒动的方法，包括以下步骤：
步骤1，通过母线，串联安装下一级馈线侧开关柜、本级进线侧开关柜和上一级馈线侧开关柜；
参考图6，为本发明提供的供电系统简图，示出下一级馈线侧开关柜、本级进线侧开关柜和上一级馈线侧开关柜之间的连接顺序关系。本发明中，为描述方便，本级进线侧开关柜是指用于介绍其继电保护原理的开关柜，而本级进线侧开关柜的下一级级联的开关柜，称为下一级馈线侧开关柜；本级进线侧开关柜的上一级级联的开关柜，称为上一级馈线侧开关柜。也就是说，下一级馈线侧开关柜、本级进线侧开关柜和上一级馈线侧开关柜，为自下向上串联的三个开关柜。同样的，对于本级进线侧开关柜，其具有的出口继电器称为本级出口继电器，其具有的断路器称为本级进线侧开关柜断路器。也就是说，本发明中，凡涉及到本级这个词时，具有特定含义，代表本级进线侧开关柜以及其具有的相关器件，从而与下一级和上一级区分。
另外，本发明中，下一级、本级和上一级为相对概念，仅用于表示开关柜的级联顺序。实际应用中，也可以采用其他描述方式，例如，采用第一级、第二级和第三级，分别替换下一级、本级和上一级；或者，采用下一级，上一级，上一级的上一级，分别替换下一级、本级和上一级等，实现原理完全相同。此种方案，仍然在本发明保护范围内。
另外，本发明中，进线和馈线为相对概念，也可以统一将全文中的进线替换为馈线，将馈线替换为进线，实现原理和效果与替换前完全相同。此种方案，仍然在本发明保护范围内。
步骤2，本级进线侧开关柜配置逻辑与模块、电流检测模块和延时模块；电流检测模块实时检测是否发生短路故障；
所述逻辑与模块的第一输入端与所述电流检测模块连接；所述逻辑与模块的第二输入端为取反操作端，该取反操作端通过开关连接到下一级馈线侧开关柜的保护动作闭锁信号发出端；
所述逻辑与模块对以下两种条件进行逻辑与运算：条件(1)电流检测模块检测到发生短路故障，为真值1；否则为假值0；条件(2)如果接收到下一级馈线侧开关柜的保护动作闭锁信号时，对该保护动作闭锁信号取反操作，得到假值0；否则，如果没有接收到下一级馈线侧开关柜的保护动作闭锁信号时，进行取反操作，得到真值1；当所述逻辑与模块运算结果为真值1时，向所述延时模块输出保护动作闭锁解除指令，经过预设定的最小延时时间T，本级进线侧开关柜同时执行以下操作：操作(1)闭合本级出口继电器，使本级进线侧开关柜断路器跳闸断开；操作(2)向上一级馈线侧开关柜发出保护动作闭锁信号；当所述逻辑与模块运算结果为假值0时，则不进行操作(1)和操作(2)。
本发明中，下一级馈线侧开关柜的保护动作闭锁信号，通过硬接线或软接线的方式，连接到本级进线侧开关柜的逻辑与模块的取反操作端。
下面对这两种方式分别介绍：
(一)硬接线方式
当采用硬接线方式时，下一级馈线侧开关柜的出口继电器输出端，通过线缆连接到本级进线侧开关柜的逻辑与模块的取反操作端，因此，当下一级馈线侧开关柜的出口继电器动作时，同时触发向本级进线侧开关柜的逻辑与模块输出保护动作闭锁信号。
当采用硬接线方式时，本级进线侧开关柜的最小延时时间T＝Δt2+Δt3；其中，Δt2—防误动时间；Δt3—下一级出口继电器闭合固有时间。
(二)软接线方式
当采用软接线的方式时，下一级馈线侧开关柜的逻辑与模块的输出端，通过网络连接到本级进线侧开关柜的逻辑与模块的取反操作端，因此，当下一级馈线侧开关柜的逻辑与模块运算结果为真值1时，同时触发向本级进线侧开关柜的逻辑与模块输出保护动作闭锁信号。
当采用软接线的方式时，本级进线侧开关柜的最小延时时间T＝Δt2；其中，Δt2—防误动时间。
因此，本发明提供两种实施方案，实现闭锁过流保护，方案一：采用硬接点(电缆连接)闭锁过流保护；方案二：采用软接点(网络通信，光缆连接)闭锁过流保护。
当采用方案一时，需要将下一级10kV开关柜继电保护装置中过流保护动作闭锁信号(无源接点)通过电缆送到本级10kV开关柜继电保护装置的闭锁元件接口，闭锁本级10kV开关柜过流继电保护装置动作输出。
本级开关柜继电保护装置最小动作时间T比传统的无闭锁保护的最小动作时间小，如图4所示，T等于Δt2+Δt3。
当采用方案二时，抽水蓄能电站10kV厂用电系统的控制保护，采用基于IEC61850通信协议中的GOOSE网络传输方式闭锁本级开关柜过流保护，可进一步缩小最小延迟时间T，提高10kV厂用电保护的速动性。
本级开关柜继电保护装置最小动作时间T，T等于Δt2，比传统方案和方案一最小动作时间小，动作时序如图5所示。
因此，采用本发明的10kV厂用电系统继电保护方法，不仅提高了继电保护的速动性，而且成功实现了继电保护的选择性。特别是采用本发明的方案二软接线方式，其速动性相较于硬接线方式更好。
另外，如果出现下一级开关柜馈线短路故障其断路器失灵情况，10kV厂用电系统继电保护采用本发明方式，闭锁了本级开关柜继电保护，将会造成本级开关柜继电保护被闭锁而拒动，从而导致停电范围扩大，同时由于设备承受短路电流时间过长而加重损坏。为了防止下一级开关柜馈线发生故障时出现断路器失灵而导致本级开关柜继电保护装置被闭锁而发生拒动情况，本发明还提供继电保护装置的失灵保护功能，利用方案二的同一网络，将下一级开关柜断路器失灵信息(GOOSE+最高优先级报文)以通信方式送至本级开关柜继电保护装置解除闭锁，同时跳开本级开关柜断路器，并解除故障，保证10kV厂用电系统的安全可靠运行。
具体方法如下：
步骤3，继电保护装置的失灵保护功能，具体为：
当下一级馈线侧开关柜的馈线发生短路故障，同时下一级馈线侧开关柜的断路器失灵时，将下一级馈线侧开关柜的断路器失灵信息，通过网络通信方式，传输到本级进线侧开关柜，解除对本级进线侧开关柜的闭锁保护，因此，当本级进线侧开关柜接收到来自于下一级馈线侧开关柜的断路器失灵信息时，同时执行以下操作：操作(1)闭合本级出口继电器，使本级进线侧开关柜断路器跳闸断开；操作(2)向上一级馈线侧开关柜发出保护动作闭锁信号。
作为一种优选方式，下一级馈线侧开关柜的断路器失灵信息，采用最高优先级报文，传输到本级进线侧开关柜。
丰宁抽水蓄能电站10kV厂用电系统供电网络级差数最大达4级，原上下级差之间整定时间延时0.2s，采用闭锁保护后，级差时间整定调整到0.1s，最终4级级差累积时间由0.8s减少到0.4s。采用本发明软接线方式明显提高了10kV厂用电系统继电保护的速动性。
经检测，抽水蓄能电站10kV厂用电系统继电保护采用本发明软接线方式时，即各开关柜继电保护信息交换采用光纤连接网络化设计。通过基于IEC61850通信协议以GOOSE报文方式实时信息传输，实现了过流保护闭锁+动作时限方式的软件化闭锁。为防止下一级开关柜断路器失灵导致本级开关柜继电保护装置拒动，造成停电面积扩大。在方案二的基础上，利用同一网络，将下一级开关柜断路器失灵信息以通信方式送至本级开关柜继电保护装置解除闭锁，并跳开本级开关柜断路器，保证了采用软接收方式的继电保护运行的安全可靠。
因此，本发明提供的一种实现继电保护闭锁及防止继电保护拒动的方法，采用硬接线或软接线方式，优选采用软接线方式，实现下一级开关柜继电保护装置过流保护动作闭锁本级开关柜继电保护装置方式，从而缩短本级开关柜继电保护装置过流保护动作时限，以提高继电保护的速动性和选择性，同时利用断路器失灵保护功能进一步提高本发明方法的可靠性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种实现继电保护闭锁及防止继电保护拒动的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，通过母线，串联安装下一级馈线侧开关柜、本级进线侧开关柜和上一级馈线侧开关柜；
步骤2，本级进线侧开关柜配置逻辑与模块、电流检测模块和延时模块；电流检测模块实时检测是否发生短路故障；
所述逻辑与模块的第一输入端与所述电流检测模块连接；所述逻辑与模块的第二输入端为取反操作端，该取反操作端通过开关连接到下一级馈线侧开关柜的保护动作闭锁信号发出端；
所述逻辑与模块对以下两种条件进行逻辑与运算：条件(1)电流检测模块检测到发生短路故障，为真值1；否则为假值0；条件(2)如果接收到下一级馈线侧开关柜的保护动作闭锁信号时，对该保护动作闭锁信号取反操作，得到假值0；否则，如果没有接收到下一级馈线侧开关柜的保护动作闭锁信号时，进行取反操作，得到真值1；当所述逻辑与模块运算结果为真值1时，向所述延时模块输出保护动作闭锁解除指令，经过预设定的最小延时时间T，本级进线侧开关柜同时执行以下操作：操作(1)闭合本级出口继电器，使本级进线侧开关柜断路器跳闸断开；操作(2)向上一级馈线侧开关柜发出保护动作闭锁信号；当所述逻辑与模块运算结果为假值0时，则不进行操作(1)和操作(2)；
还包括：
步骤3，继电保护装置的失灵保护功能，具体为：
当下一级馈线侧开关柜的馈线发生短路故障，同时下一级馈线侧开关柜的断路器失灵时，将下一级馈线侧开关柜的断路器失灵信息，通过网络通信方式，传输到本级进线侧开关柜，解除对本级进线侧开关柜的闭锁保护，因此，当本级进线侧开关柜接收到来自于下一级馈线侧开关柜的断路器失灵信息时，同时执行以下操作：操作(1)闭合本级出口继电器，使本级进线侧开关柜断路器跳闸断开；操作(2)向上一级馈线侧开关柜发出保护动作闭锁信号。
2.根据权利要求1所述的一种实现继电保护闭锁及防止继电保护拒动的方法，其特征在于，电流检测模块检测是否发生短路故障，具体为：
电流检测模块检测三相电流值；如果三相电流值均大于预设定的电流整定值，则得出发生短路故障的结论；否则，得出未发生短路故障的结论。
3.根据权利要求1所述的一种实现继电保护闭锁及防止继电保护拒动的方法，其特征在于，下一级馈线侧开关柜的保护动作闭锁信号，通过硬接线或软接线的方式，连接到本级进线侧开关柜的逻辑与模块的取反操作端。
4.根据权利要求3所述的一种实现继电保护闭锁及防止继电保护拒动的方法，其特征在于，当采有硬接线方式时，下一级馈线侧开关柜的出口继电器输出端，通过线缆连接到本级进线侧开关柜的逻辑与模块的取反操作端，因此，当下一级馈线侧开关柜的出口继电器动作时，同时触发向本级进线侧开关柜的逻辑与模块输出保护动作闭锁信号。
5.根据权利要求4所述的一种实现继电保护闭锁及防止继电保护拒动的方法，其特征在于，当采有硬接线方式时，本级进线侧开关柜的最小延时时间T＝Δt2+Δt3；其中，Δt2-防误动时间；Δt3-下一级出口继电器闭合固有时间。
6.根据权利要求3所述的一种实现继电保护闭锁及防止继电保护拒动的方法，其特征在于，当采有软接线的方式时，下一级馈线侧开关柜的逻辑与模块的输出端，通过网络连接到本级进线侧开关柜的逻辑与模块的取反操作端，因此，当下一级馈线侧开关柜的逻辑与模块运算结果为真值1时，同时触发向本级进线侧开关柜的逻辑与模块输出保护动作闭锁信号。
7.根据权利要求6所述的一种实现继电保护闭锁及防止继电保护拒动的方法，其特征在于，当采有软接线的方式时，本级进线侧开关柜的最小延时时间T＝Δt2；其中，Δt2-防误动时间。
8.根据权利要求1所述的一种实现继电保护闭锁及防止继电保护拒动的方法，其特征在于，下一级馈线侧开关柜的断路器失灵信息，采用最高优先级报文，传输到本级进线侧开关柜。
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