CN1866660A - 一种基于电流原理的集成保护系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于电流原理的集成保护系统，包括瞬时跳闸单元，加速跳闸单元以及后备直接跳闸单元等多个环节。集成过电流继电器(IOR)安装于每个变电站的母线上，同时IOR与该母线的所有出线上的各电流互感器(CT)相连，该继电器还与连接母线的电压互感器(PT)相连接以便于进行方向的测量。第一阶段(I段)是方向过流瞬时跳闸阶段；第二阶段(II段)是利用通信通道的配电系统的方向比较技术或无通道技术实现的加速跳闸单元；第三阶段(III段)，集成网络保护单元(INP)会收集来自网络中的所有IOR继电器发出的故障信息和方向信息。通过比较，判断出故障线路，直接发送跳闸命令给故障线路的继电器装置。

Description

一种基于电流原理的集成保护系统

技术领域

本发明涉及一种电力保护系统，更具体地说是涉及一种输电线路继电保护系统，属于电力输送保护技术领域。

背景技术

随着继电保护技术和网络通信技术的发展，在电力系统保护领域里，集中的保护系统越来越引起人们的关注。为了达到一定程度的集中保护，已经有越来越多的保护功能被集于一个保护设备中。例如，微机线路保护可以将距离或电流等具有不同功能的保护集成作为主保护，也可将方向保护以及过电流保护等集成作为后备保护。然而这些保护都是基于独立电设备而安装，并且基于工频信号的各种保护原理仍然发挥着主导作用。

发明内容

本发明的目的是为了满足电力网络的不断扩张对快速清除故障以增强系统稳定性的需求，而提出一种基于电流原理的集成保护系统，其集成过电流继电器(IOR)包括故障线路选择单元，基于过电流定值的瞬时跳闸单元，加速跳闸通道单元，无通道加速跳闸单元和INP直接跳闸单元以及两个通讯接口I、II；本发明的目的是通过如下技术方案实现的，包括以下步骤：

集成过电流继电器(IOR)安装于每个变电站的母线上，同时IOR与该母线的所有出线上的各电流互感器(CT)相连，该继电器还与连接母线的电压互感器(PT)相连接以便于进行方向的测量。IOR装置既配置有传统保护功能，又具有新的保护功能特性。此方案可分为三个运行阶段：

第一阶段是方向过电流瞬时跳闸阶段，每个继电器装置设有多个过电流整定值，以保护到与之相连的整个输电线路，该继电器会通过计算与整定值比较，判断是否在其保护范围内而瞬时启动与故障线路相连的断路器跳闸。同时，通过通信通道，继电器可发送方向信息给远端继电器和集成网络保护(INP)单元；

如果基于过电流整定值的继电器装置并未瞬时动作，那么保护方案的第二阶段即投入运行。该阶段可以实现两大保护功能，其中之一取决于被保护线路的两端继电器是否有通信通道，当通讯信道满足要求，应用特殊设计的配电系统方向比较技术可实现纵联跳闸；否则，作为功能之二应用配电系统的无通道技术可实现加速跳闸。

第三阶段，集成网络保护单元(INP)会接收来自网络中的所有IOR继电器发出故障信息，尤其是方向信息，通过比较各故障方向信息判断出故障线路，INP根据以上判断，直接发送跳闸命令给相关故障线路的继电器。

本发明基于过电流技术，从多条配电线路所获得的信息，构成的集成保护，可以用于推导新的保护原理和功能，该集成保护不仅为单段线路提供快速保护，而且可保护到与IOR相连的整个输电线路，也可对整个系统实现集成网络保护功能。随着信号处理技术、测量、通讯和过程处理技术的不断发展，该方案相对于现有的基于单独电设备的独立保护技术，具有明显的优势，所述方案能够全面提高保护的性能，其易于管理或便于使用，以及具有经济性和可实用性，在电力系统将具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明的基于电流原理的集成保护系统示意图；

图2为本发明的继电器单元功能框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。

如图1所示，本发明提出的基于电流原理的集成保护系统，是通过如下的技术实现的，所述的步骤包括：

当线路2上F1处发生故障时，IOR继电器，如系统中的IOR1，IOR2和IOR3均会检测出故障，在这种情况下，IOR1将不会立即对故障做出反应，因为故障超出了它的瞬时动作范围；对于线路2，如果故障电流的大小超过了在IOR2的整定值，IOR2会立即跳闸，否则将延迟跳闸；在IOR2跳开故障线路后，故障被切除，IOR1将返回。

与此同时，IOR2会将故障方向信息发送给INP，如果通信通道满足要求，也将发送方向信息给相关的各继电器，当IOR2和IOR3间的通讯信道满足要求，IOR3会通过比较当地的故障信息和由IOR2发来的故障方向信息，跳开相应的故障线路。

若通讯信道不满足要求，采用无通道保护技术中的低电压方向元件，IOR3会检测到一个低电压方向故障信息，在IOR2瞬时跳开故障线路后也可提供加速跳闸功能；在这两种情况下，故障均可从故障线路的两端切除，而对于传统的保护方案而言，故障只能从线路有源端切除.

上述提到，所有检测到故障信息的继电器都会记录下故障方向，通过通信网络将其送到INP单元，在该单元可以很容易确定故障线路，如果故障线路两端的断路器还没有被相关的IOR跳开，INP将直接发送跳闸命令至故障线路两端的断路器。在这种情形下，INP可比较来自于IOR1，IOR2，IOR3，IOR4和IOR5的方向信息，从而清楚的判断出故障段为线路2，并由INP直接发送跳闸命令给IOR2和IOR3。

图2为本发明继电器单元的功能框图，它包括故障线路选择单元、基于过电流整定值的瞬时跳闸单元、基于通信的纵联跳闸通道单元、无通道加速跳闸单元和INP直接跳闸单元，同时还包含两个通讯接口。

故障线路选择单元确定与IOR安装处母线相连的故障线路，利用传统的方向元件或新的暂态技术，一旦故障线路或方向被检测到，瞬时跳闸单元会从多个电流定值单元中选择与故障线路相关的定值比较，确定是否瞬时跳闸。

基于通信的纵联跳闸单元，利用专门设计的配电系统方向比较技术，一旦检测到故障信息并不在瞬时跳闸单元范围内，继电器会通过通讯接口I发送方向信息给与故障线路相连的各个IOR，同时等待来自其他继电器所发来的信息。一旦当地方向信息与相应远方继电器方向信息一致，继电器会驱动相关断路器跳闸。

通讯接口I是一个多通道的通讯单元，在通信技术满足要求的情况下，负责发送和接收相关线路的各远方IOR的信息。

无通道加速跳闸单元(NCA)，意味着不需要通讯信道而加速跳闸。它会在瞬时跳闸命令未执行时启动，换句话说，是故障不在瞬时跳闸范围内时启动。无通道加速跳闸的基本原理是通过对远端断路器动作情况检测而决定是否加速跳闸。NCA单元有两个特性，首先，代替等待固定时间的延时跳闸，NCA单元会加速跳开故障线路；再者，对于单电源供电系统，NCA能够从故障线路的负荷侧跳闸，从而使故障从线路的两侧切除。

INP直接跳闸单元通过通信接口II，给INP单元发送故障方向信息和接收直接跳闸命令，INP单元通过比较来自于网络保护范围内的各继电器发送的方向信息，易于确定出故障线路。显然，INP单元可以协调广域控制和保护系统，以维持系统的稳定性。

本发明是一种基于电流原理的集成保护系统，可以用于复杂配电系统构成继电保护系统。

为了举例说明本发明的实现，描述了上述具体实例。应该明白，本发明的其他变化和修改对本领域技术人员是显而易见的，本发明并不局限于所描述的具体实施方式。因此，在本发明所公开内容的真正实质和基本原则范围内的任何/所有修改、变化或等效变换，都属于本发明的权利要求保护范围。

Claims (2)

1、一种基于电流原理的集成保护系统，其特征在于：基于电流原理的集成保护系统包括故障线路选择单元、基于过电流定值的瞬时跳闸单元、加速跳闸通道单元、无通道加速跳闸单元和INP直接跳闸单元以及两个通讯接口I、II；集成过电流继电器(IOR)安装于每个变电站的母线上，同时IOR与该母线的所有出线上的各电流互感器(CT)相连，该继电器还与连接母线的电压互感器(PT)相连接以便于进行方向的测量；其保护功能分三个阶段：

I段是方向过电流瞬时跳闸阶段，每个继电器装置设有多个过电流整定值，以保护到与之相连的整个输电线路，同时，通过通信通道可发送方向信息给远方继电器和集成网络保护(INP)单元；

如果继电器未瞬时动作，那么投入保护II段，当要进行加速跳闸的通信通道满足要求时，应用配电系统的方向比较技术实现跳闸，否则，可应用配电系统的无通道技术而进入加速跳闸单元；

第III段，集成网络保护单元(INP)会收集故障信息，尤其是来自网络中的所有IOR继电器发出的方向信息，通过比较收到的各方向信息判断出故障线路，直接发送跳闸命令给故障线路的继电器装置。

2、根据权利要求1所述的一种基于电流原理的集成保护系统，其特征在于：“故障线路选择单元”确定与母线相连的故障线路，其中IOR继电器安装于母线上，利用传统的方向元件或新的暂态技术，一旦故障线路或方向被监测到，“瞬时跳闸单元”根据多个电流整定值单元的数据，比较故障线路的相关参数，确定是否瞬时跳闸；II段跳闸通道单元基于专门用于配电系统的方向比较技术；INP直接跳闸单元通过通信接口II，给INP单元发送故障方向信息和接收直接跳闸命令；INP单元通过比较来自于网络保护范围内的各继电器发送的方向信息，确定出故障线路；INP单元可以协调广域控制和保护系统，以维持系统的稳定性。

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