CN116544878A - 一种自适应主变倒送电保护方法和系统 - Google Patents

一种自适应主变倒送电保护方法和系统 Download PDF

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CN116544878A CN202310416864.0A CN202310416864A CN116544878A CN 116544878 A CN116544878 A CN 116544878A CN 202310416864 A CN202310416864 A CN 202310416864A CN 116544878 A CN116544878 A CN 116544878A
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汤津茂
郭玉恒
张方虎
张家平
周瑜
周春
王成业
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Abstract

本发明提供了一种自适应主变倒送电保护方法和系统，包括：当发电机停机时，根据主变的工况，确定主变倒送电保护模式；当主变处于充电过程状态时，确定使用第一主变倒送电保护模式；当主变处于充电完成进行倒送电运行状态时，确定使用第二主变倒送电保护模式；当处于第一主变倒送电保护模式时，主变三相电流最大值大于主变倒送电保护过流定值且持续时间超过长延时定值后，输出长延时段出口跳闸信号；当处于第二主变倒送电保护模式时，主变三相电流最大值大于主变倒送电保护过流定值且持续时间超过短延时定值后，输出短延时段出口跳闸信号；以兼顾主变倒送电保护的可靠性及灵敏性，自动适应主变充电及倒送电运行方式，提高设备运行可靠性。

Description

一种自适应主变倒送电保护方法和系统
技术领域
本发明涉及继电保护技术领域，具体而言，涉及一种自适应主变倒送电保护方法和系统。
背景技术
主变倒送电运行方式常见于设置有发电机出口断路器(GCB)的机组中，在机组停机备用时，由系统经主变倒送电,提供电站厂用电。针对该运行方式，主变配置了倒送电保护，以确保在该运行方式下主变故障点能被快速切除。常规的主变倒送电保护，仅引入了主变三相电流量和发电机出口断路器(GCB)位置节点信号。当GCB断开时，主变倒送电保护自动投入；当GCB合上时，主变倒送电保护自动退出。主变倒送电保护投入状态下，主变三相电流最大值超过整定定值时，主变倒送电保护动作跳开主变高压侧开关。主变倒送电保护通常按与主变倒送电时连接于主变高压侧母线上对侧线路的后备保护定值相配合整定，但在进行充电时，主变会产生较大的励磁涌流，最大可达额定电流的6～8倍。因此，主变充电时励磁涌流极易造成主变倒送电保护误动作，从而导致主变充电不成功。为避免主变充电时保护异常动作跳闸，通常不得不临时退出倒送电保护或通过延长倒送电保护动作整定时间，以躲过励磁涌流影响，而这又会导致主变充电过程中失去快速保护，给设备安全带来一定隐患。
有鉴于此，本发明提出了一种自适应主变倒送电保护方法和系统，兼顾主变倒送电保护的可靠性及灵敏性，自动适应主变充电及倒送电运行方式，确保主变倒送电保护的执行过程可以规避主变充电励磁涌流对主变倒送电保护的影响，提高设备运行可靠性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自适应主变倒送电保护方法，包括：当发电机停机时，根据主变的工况，确定主变倒送电保护模式；所述主变的工况包括主变处于充电过程状态或主变处于充电完成进行倒送电运行状态；当主变处于充电过程状态时，确定使用第一主变倒送电保护模式；其中，所述第一主变倒送电保护模式选择长延时；当主变处于充电完成进行倒送电运行状态时，确定使用第二主变倒送电保护模式；其中，所述第二主变倒送电保护模式选择短延时；所述长延时的时长大于所述短延时的时长；当处于所述第一主变倒送电保护模式时，主变三相电流最大值大于主变倒送电保护过流定值且持续时间超过长延时定值后，输出长延时段出口跳闸信号，停止主变倒送电；当处于所述第二主变倒送电保护模式时，主变三相电流最大值大于主变倒送电保护过流定值且持续时间超过短延时定值后，输出短延时段出口跳闸信号，停止主变倒送电。
进一步的，还包括：判断主变三相电流最大值是否大于主变倒送电保护过流定值，若是，则重复确定主变倒送电保护模式，并根据重新确定的主变倒送电保护模式执行主变倒送电保护。
进一步的，还包括：获取主变的工况；其中，获取主变的工况包括：在发电机出口断路器分位信号到达的前提下，判断主变高压侧断路器合位延时定值是否到达；若否，则判断主变处于充电过程状态；若是，则判断主变处于充电完成进行倒送电运行状态。
进一步的，所述主变高压侧断路器合位延时定值记为TR，所述长延时定值记为TL，所述短延时定值记为TS；其中，TR、TL和TS的关系满足TR＞TL＞TS。
进一步的，所述短延时定值设置为0.3～0.5秒；所述主变高压侧断路器合位延时定值设置为5～10秒。
进一步的，所述长延时定值按大于主变励磁涌流衰减至过电流定值的时间周期设置。
本发明的目的在于提供一种自适应主变倒送电保护系统，包括主变倒送电保护模式确定模块、主变倒送电保护模式切换模块、第一动作模块和第二动作模块；所述主变倒送电保护模式确定模块用于当发电机停机时，根据主变的工况，确定主变倒送电保护模式；所述主变的工况包括主变处于充电过程状态或主变处于充电完成进行倒送电运行状态；所述主变倒送电保护模式切换模块用于当主变处于充电过程状态时，确定使用第一主变倒送电保护模式；其中，所述第一主变倒送电保护模式选择长延时；当主变处于充电完成进行倒送电运行状态时，确定使用第二主变倒送电保护模式；其中，所述第二主变倒送电保护模式选择短延时；所述长延时的时长大于所述短延时的时长；所述第一动作模块用于当处于所述第一主变倒送电保护模式时，主变三相电流最大值大于主变倒送电保护过流定值超过长延时定值后，输出长延时段出口跳闸信号，停止主变倒送电；所述第二动作模块用于当处于所述第二主变倒送电保护模式时，主变三相电流最大值大于主变倒送电保护过流定值超过短延时定值后，输出短延时段出口跳闸信号，停止主变倒送电。
进一步的，还包括循环模块，所述循环模块用于判断主变三相电流最大值是否大于主变倒送电保护过流定值，若是，则重复确定主变倒送电保护模式，并根据重新确定的主变倒送电保护模式执行主变倒送电保护。
进一步的，所述主变倒送电保护模式确定模块包括发电机出口断路器分位信号获取并判断模块、主变高压侧断路器合位信号获取并判断模块和主变高压侧断路器合位延时确定并判断模块；所述发电机出口断路器分位信号获取并判断模块用于获取发电机出口断路器分位信号，并基于所述发电机出口断路器分位信号判断发电机是否停机所述主变高压侧断路器合位信号获取并判断模块用于获取主变高压侧断路器合位信号，并基于所述主变高压侧断路器合位信号判断主变是否进入主变倒送电状态；所述主变高压侧断路器合位延时确定并判断模块用于获取主变高压侧断路器合位延时，并基于所述主变高压侧断路器合位延时判断主变高压侧断路器合位延时定值是否到达；若否，则判断主变处于充电过程状态；若是，则判断主变处于充电完成进行倒送电运行状态。
本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
本发明的一些实施例通过在常规倒送电保护的基础上，引入主变高压侧断路器位置进行逻辑判断，并设置主变倒送电保护过流长、短两段延时定值TL、TS，实现主变倒送电保护长短延时自动切换，从而规避主变充电过程中励磁涌流的影响，避免主变充电时倒送电保护误动作跳闸，提高主变保护动作可靠性。
附图说明
图1为本发明一些实施例提供的一种自适应主变倒送电保护方法的示例性流程图；
图2为本发明一些实施例提供的一种自适应主变倒送电保护方法的示例性示意图；
图3为本发明一些实施例提供的一种自适应主变倒送电保护系统的示例性模块图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
图1为本发明一些实施例提供的一种自适应主变倒送电保护方法的示例性流程图。在一些实施例中，流程100可以由系统300执行。如图1所示，流程100可以包括以下内容：
步骤110，当发电机停机时，根据主变的工况，确定主变倒送电保护模式。在一些实施例中，步骤110可以由主变倒送电保护模式确定模块310执行。
主变可以是指主变压器。倒送可以是指倒送电。主变倒送电可以是指主变压器将荷侧的电压输送至源测。例如，电厂在发电并网时，需要将电力系统的电先倒送过来，然后调整发电机的励磁，使之与电力系统同步，然后并网发电；同时，在电厂发电之前，需要将电厂的辅助设备先运转起来，由于此时发电机还未发电，不能提供电源，所以通过主变将电力系统的电倒送入电厂。又例如，在电厂发电机组检修的时候，发电机组处于不发电的状态，因此，需要用主变倒送电的方式，解决电厂厂用电源、检修电源的问题。主变的工况可以是指主变压器的工作状态。例如，主变的工况可以包括主变处于充电过程状态或主变处于充电完成进行倒送电运行状态。主变倒送电保护模式可以是指在进行主变倒送电时主变倒送电保护的运行方式。例如，是以长延时进行还是以短延时进行，其中，长延时的时长长于短延时的时长。
在一些实施例中，还包括获取主变的工况；其中，获取主变的工况包括：判断主变高压侧断路器合位延时定值是否到达判断主变高压侧断路器合位延时定值是否到达；若否，则判断主变处于充电过程状态；若是，则判断主变处于充电完成进行倒送电运行状态。
主变高压侧断路器合位延时定值可以与主变充电时长相关。例如，主变高压侧断路器合位延时定值可以设置为主变充电所需的最大时长。在一些实施例中，可以获取主变高压侧断路器合位信号，主变高压侧断路器合位信号表示主变高压侧断路器是否断开，当主变高压侧断路器未断开时表示主变未充电；当主变高压侧断路器断开时表示主变已充电；当识别到主变高压侧断路器断开时可以开始记时，当记时达到主变高压侧断路器合位延时定值时可以认为主变高压侧断路器合位延时定值已到达，否则，未到达。在一些实施例中，主变高压侧断路器合位信号可以包括0和1，0可以用于表示主变高压侧断路器未断开，1可以用于表示主变高压侧断路器断开。
在一些实施例中，还包括获取发电机出口断路器分位信号，基于发电机出口断路器分位信号判断发电机是否停机。例如，发电机出口断路器分位信号可以包括0和1，0表示发电机处于非停机状态，1表示发电机处于停机状态，当发电机状态变化时，发电机可以主动上传发电机出口断路器分位信号。
步骤120-1，当主变处于充电过程状态时，确定使用第一主变倒送电保护模式。在一些实施例中，步骤120-1可以由主变倒送电保护模式切换模块320执行。
第一主变倒送电保护模式选择长延时。长延时可以是指电流不满足要求的时间达到长延时时长时，做出主变倒送电保护动作。主变倒送电保护动作可以包括停止主变倒送电。例如，跳闸。
步骤130-1，当处于第一主变倒送电保护模式时，主变三相电流最大值大于主变倒送电保护过流定值且持续时间超过长延时定值后，输出长延时段出口跳闸信号，停止主变倒送电。在一些实施例中，步骤130-1可以由主变倒送电保护模式切换模块320执行。
主变三相电流最大值可以是指A、B和C三相里电流最大的一相的电流值。主变倒送电保护过流定值可以是指预先设置的主变倒送电流的最大值。长延时定值可以是指预先设置的长延时的时长值。长延时段出口跳闸信号可以用于控制是否停止主变倒送电。在一些实施例中，长延时段出口跳闸信号可以包括0和1，1表示跳闸，即停止主变倒送电，0表示不跳闸，继续主变倒送电。例如，处于第一主变倒送电保护模式，当任意一相电流值超过主变倒送电保护过流定值达到长延时定值后，输出为1的长延时段出口跳闸信号，收到该信号，则执行跳闸动作，停止主变倒送电。
步骤120-2，当主变处于充电完成进行倒送电运行状态时，确定使用第二主变倒送电保护模式。在一些实施例中，步骤120-2可以由第一动作模块330执行。
第二主变倒送电保护模式选择短延时。长延时的时长大于短延时的时长。短延时可以是指电流不满足要求的时间达到短延时时长时，做出主变倒送电保护动作。
在一些实施例中，主变高压侧断路器合位延时定值记为TR，长延时定值记为TL，短延时定值记为TS；其中，TR、TL和TS的关系满足TR＞TL＞TS。以确保动作逻辑正常。
在一些实施例中，短延时定值设置为0.3～0.5秒；主变高压侧断路器合位延时定值设置为5～10秒。
在一些实施例中，长延时定值按大于主变励磁涌流衰减至过电流定值的时间周期设置。例如，长延时定值大于主变励磁涌流衰减至过电流定值的一个时间周期。当主变进行充电合闸前，主变高压侧断路器断开(合位为0)，主变倒送电保护长延时段自动投入、短延时段自动退出。当主变高压侧断路器合闸(合位为1)，经过主变高压侧断路器合位延时TR后，即已完成主变充电，主变倒送电保护自动由长延时段切换至短延时段定值运行。
步骤130-2，当处于第二主变倒送电保护模式时，主变三相电流最大值大于主变倒送电保护过流定值且持续时间超过短延时定值后，输出短延时段出口跳闸信号，停止主变倒送电。在一些实施例中，步骤130-2可以由第二动作模块340执行。
短延时定值可以是指预先设置的短延时的时长值。短延时段出口跳闸信号可以用于控制是否停止主变倒送电。在一些实施例中，短延时段出口跳闸信号可以包括0和1，1表示跳闸，即停止主变倒送电，0表示不跳闸，继续主变倒送电。例如，处于第二主变倒送电保护模式，当任意一相电流值超过主变倒送电保护过流定值达到短延时定值后，输出为1的长延时段出口跳闸信号，收到该信号，则执行跳闸动作，停止主变倒送电。
在一些实施例中，还包括步骤140，判断主变三相电流最大值是否大于主变倒送电保护过流定值，若是，则重复确定主变倒送电保护模式，并根据重新确定的主变倒送电保护模式执行主变倒送电保护。在一些实施例中，步骤140可以由循环模块执行。
本发明中的一些实施例通过根据主变高压侧断路器位置自动识别主变运行状态并进行主变倒送电保护长、短延时段自动切换，从而实现主变倒送电保护对主变充电及主变倒送电运行方式的自适应功能，全过程保障主变安全可靠运行。
图2为本发明一些实施例提供的一种自适应主变倒送电保护方法的示例性示意图。包括主变倒送电保护投入信号、主变三相电流最大值Imax、发电机出口断路器分位信号、主变高压侧断路器合位信号、主变倒送电保护过流定值Iset、主变高压侧断路器合位延时定值TR、主变倒送电保护长延时定值TL、主变倒送电保护短延时定值TS、长延时段出口跳闸信号和短延时段出口跳闸信号等。其中，主变倒送电保护投入信号表示是否启用倒送电保护功能。在一些实施例中，主变倒送电保护投入信号可以通过操作人员通过硬压板信号投入。主变高压侧断路器合位信号用于表示主变是否充电。
主变倒送电保护投入信号、主变三相电流最大值Imax大于主变倒送电保护过流定值Iset信号、发电机出口断路器分位信号做与逻辑，与逻辑出口作为主变倒送电保护长延时定值TL、主变倒送电保护短延时定值TS的判定条件。
主变高压侧断路器合位信号经主变高压侧断路器合位延时定值TR后的信号作为主变倒送电保护短延时定值TS的判定条件；主变高压侧断路器合位信号经主变高压侧断路器合位延时定值TR后的取反信号作为主变倒送电保护长延时定值TL的判定条件。
主变倒送电保护长延时定值TL两个判定条件满足后，开出长延时段出口跳闸信号。
主变倒送电保护短延时定值TS两个判定条件满足后，开出短延时段出口跳闸信号。
具体的，在主变倒送电保护投入信号、发电机出口断路器分位信号到达状态下，主变保护装置实时判断主变三相电流最大值Imax是否大于主变倒送电保护过流定值Iset。若主变三相电流最大值Imax大于主变倒送电保护过流定值Iset，则判断主变高压侧断路器合位延时定值TR是否到达。若主变三相电流最大值Imax大于主变倒送电保护过流定值Iset，且主变高压侧断路器合位延时定值TR未到达，则经主变倒送电保护长延时定值TL后开出长延时段出口跳闸信号。若主变三相电流最大值Imax大于主变倒送电保护过流定值Iset，且主变高压侧断路器合位延时定值TR到达，则经主变倒送电保护短延时定值TS后开出短延时段出口跳闸信号。
图3为本发明一些实施例提供的一种自适应主变倒送电保护系统的示例性模块图。如图3所示，系统300包括主变倒送电保护模式确定模块310、主变倒送电保护模式切换模块320、第一动作模块330和第二动作模块340。
主变倒送电保护模式确定模块310用于当发电机停机时，根据主变的工况，确定主变倒送电保护模式；主变的工况包括主变处于充电过程状态或主变处于充电完成进行倒送电运行状态。
在一些实施例中，主变倒送电保护模式确定模块310包括发电机出口断路器分位信号获取并判断模块、主变高压侧断路器合位信号获取并判断模块和主变高压侧断路器合位延时确定并判断模块；发电机出口断路器分位信号获取并判断模块用于获取发电机出口断路器分位信号，并基于发电机出口断路器分位信号判断发电机是否停机；主变高压侧断路器合位信号获取并判断模块用于获取主变高压侧断路器合位信号，并基于主变高压侧断路器合位信号判断主变是否进入主变倒送电状态；主变高压侧断路器合位延时确定并判断模块用于获取主变高压侧断路器合位延时，并基于主变高压侧断路器合位延时判断主变高压侧断路器合位延时定值是否到达；若否，则判断主变处于充电过程状态；若是，则判断主变处于充电完成进行倒送电运行状态。关于主变倒送电保护模式确定模块310的更多内容，参见图1及其相关描述。
主变倒送电保护模式切换模块320用于当主变处于充电过程状态时，确定使用第一主变倒送电保护模式；其中，第一主变倒送电保护模式选择长延时；当主变处于充电完成进行倒送电运行状态时，确定使用第二主变倒送电保护模式；其中，第二主变倒送电保护模式选择短延时；长延时的时长大于短延时的时长。关于主变倒送电保护模式切换模块320的更多内容，参见图1及其相关描述。
第一动作模块330用于当处于第一主变倒送电保护模式时，主变三相电流最大值大于主变倒送电保护过流定值超过长延时定值后，输出长延时段出口跳闸信号，停止主变倒送电。关于第一动作模块330的更多内容，参见图1及其相关描述。
第二动作模块340用于当处于第二主变倒送电保护模式时，主变三相电流最大值大于主变倒送电保护过流定值超过短延时定值后，输出短延时段出口跳闸信号，停止主变倒送电。关于第二动作模块340的更多内容，参见图1及其相关描述。
在一些实施例中，系统300还可以包括循环模块，循环模块用于判断主变三相电流最大值是否大于主变倒送电保护过流定值，若是，则重复确定主变倒送电保护模式，并根据重新确定的主变倒送电保护模式执行主变倒送电保护。关于循环模块的更多内容，参见图1及其相关描述。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种自适应主变倒送电保护方法，其特征在于，包括：
当发电机停机时，根据主变的工况，确定主变倒送电保护模式；所述主变的工况包括主变处于充电过程状态或主变处于充电完成进行倒送电运行状态；
当主变处于充电过程状态时，确定使用第一主变倒送电保护模式；
其中，所述第一主变倒送电保护模式选择长延时；
当主变处于充电完成进行倒送电运行状态时，确定使用第二主变倒送电保护模式；其中，所述第二主变倒送电保护模式选择短延时；
所述长延时的时长大于所述短延时的时长；
当处于所述第一主变倒送电保护模式时，主变三相电流最大值大于主变倒送电保护过流定值且持续时间超过长延时定值后，输出长延时段出口跳闸信号，停止主变倒送电；
当处于所述第二主变倒送电保护模式时，主变三相电流最大值大于主变倒送电保护过流定值且持续时间超过短延时定值后，输出短延时段出口跳闸信号，停止主变倒送电。
2.根据权利要求1所述的自适应主变倒送电保护方法，其特征在于，还包括：判断主变三相电流最大值是否大于主变倒送电保护过流定值，若是，则重复确定主变倒送电保护模式，并根据重新确定的主变倒送电保护模式执行主变倒送电保护。
3.根据权利要求1所述的自适应主变倒送电保护方法，其特征在于，还包括：获取主变的工况；其中，获取主变的工况包括：
在发电机出口断路器分位信号到达的前提下，判断主变高压侧断路器合位延时定值是否到达；
若否，则判断主变处于充电过程状态；
若是，则判断主变处于充电完成进行倒送电运行状态。
4.根据权利要求3所述的自适应主变倒送电保护方法，其特征在于，所述主变高压侧断路器合位延时定值记为TR，所述长延时定值记为TL，所述短延时定值记为TS；其中，TR、TL和TS的关系满足TR＞TL＞TS。
5.根据权利要求4所述的自适应主变倒送电保护方法，其特征在于，所述短延时定值设置为0.3～0.5秒；所述主变高压侧断路器合位延时定值设置为5～10秒。
6.根据权利要求4所述的自适应主变倒送电保护方法，其特征在于，所述长延时定值按大于主变励磁涌流衰减至过电流定值的时间周期设置。
7.一种自适应主变倒送电保护系统，其特征在于，包括主变倒送电保护模式确定模块、主变倒送电保护模式切换模块、第一动作模块和第二动作模块；
所述主变倒送电保护模式确定模块用于当发电机停机时，根据主变的工况，确定主变倒送电保护模式；所述主变的工况包括主变处于充电过程状态或主变处于充电完成进行倒送电运行状态；
所述主变倒送电保护模式切换模块用于当主变处于充电过程状态时，确定使用第一主变倒送电保护模式；其中，所述第一主变倒送电保护模式选择长延时；当主变处于充电完成进行倒送电运行状态时，确定使用第二主变倒送电保护模式；其中，所述第二主变倒送电保护模式选择短延时；所述长延时的时长大于所述短延时的时长；所述第一动作模块用于当处于所述第一主变倒送电保护模式时，主变三相电流最大值大于主变倒送电保护过流定值超过长延时定值后，输出长延时段出口跳闸信号，停止主变倒送电；
所述第二动作模块用于当处于所述第二主变倒送电保护模式时，主变三相电流最大值大于主变倒送电保护过流定值超过短延时定值后，输出短延时段出口跳闸信号，停止主变倒送电。
8.根据权利要求7所述的自适应主变倒送电保护系统，其特征在于，还包括循环模块，所述循环模块用于判断主变三相电流最大值是否大于主变倒送电保护过流定值，若是，则重复确定主变倒送电保护模式，并根据重新确定的主变倒送电保护模式执行主变倒送电保护。
9.根据权利要求7所述的自适应主变倒送电保护系统，其特征在于，所述主变倒送电保护模式确定模块包括发电机出口断路器分位信号获取并判断模块、主变高压侧断路器合位信号获取并判断模块和主变高压侧断路器合位延时确定并判断模块；
所述发电机出口断路器分位信号获取并判断模块用于获取发电机出口断路器分位信号，并基于所述发电机出口断路器分位信号判断发电机是否停机；
所述主变高压侧断路器合位信号获取并判断模块用于获取主变高压侧断路器合位信号，并基于所述主变高压侧断路器合位信号判断主变是否进入主变倒送电状态；
所述主变高压侧断路器合位延时确定并判断模块用于获取主变高压侧断路器合位延时，并基于所述主变高压侧断路器合位延时判断主变高压侧断路器合位延时定值是否到达；若否，则判断主变处于充电过程状态；若是，则判断主变处于充电完成进行倒送电运行状态。
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