CN204832418U - 基于故障方向纵联比较的线路母线一体化后备保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于故障方向纵联比较的线路母线一体化后备保护装置，包括：电压电流采集模块、CPU系统和通信模块；所述电压电流采集模块和通信模块分别与CPU系统连接；所述CPU系统通过通信模块与相邻后备保护装置连接；所述线路母线一体化后备保护装置与断路器一一对应。本实用新型有益效果：简化了后备保护装置之间的通信关系，同时简化了断路器的控制回路，提高了二次系统工作的可靠性；能够在故障发生后快速、可靠的确定故障位置，提高后备保护动作的快速性和可靠性。

Description

基于故障方向纵联比较的线路母线一体化后备保护装置

技术领域

本实用新型涉及电力系统保护技术领域，尤其涉及一种基于故障方向纵联比较的线路母线一体化后备保护装置。

背景技术

在目前的电力系统中，保护装置是以电气元件为对象进行配置的，在实现方式上大多采用主保护、后备保护一体化的成套装置。例如，有分别针对输电线路、变压器、母线等电气元件的线路成套保护装置，变压器成套保护装置和母线成套保护装置。上述成套保护装置和工作模式沿用多年，为确保电网的安全稳定运行提供了重要保障，但是也存在如下不足：

(1)以电气元件为对象进行保护配置，所需的保护装置数量较多，降低了保护系统工作的可靠性，增加了保护装置的维护、检修工作量；

(2)各保护装置之间相对独立，相邻电气元件的保护装置之间有时难以有效的配合；

(3)由于按电气元件为对象进行保护配置，使得一台断路器可能对应着多个保护装置的操作回路，导致二次接线复杂，降低了二次系统的可靠性。

目前的微机保护装置大多为成套装置，即将主保护和后备保护功能纳入到同一台保护装置中，这样在加强主保护配置的同时必然也加强了后备保护的配置，这不但不符合简化后备保护配置的发展潮流，更重要的是后备保护之间的配合关系变得更加复杂，在某些情况下会降低后备保护系统工作的可靠性。

目前的后备保护功能在实现原理上，一般都采用基于本地电气量的距离保护和过流保护原理，为保证保护的选择性和可靠性，需要进行较为复杂的定值整定，在某些情况下甚至存在着保护装置误动或拒动等较为严重的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供一种基于故障方向纵联比较的线路母线一体化后备保护装置，以断路器为中心，将与该断路器相关的全部后备保护功能全部集中在一台后备保护装置内完成，有利于简化后备保护装置之间的配合，缩小故障停电的范围，提高后备保护系统的性能。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种基于故障方向纵联比较的线路母线一体化后备保护装置，包括：电压电流采集模块、CPU系统和通信模块；所述电压电流采集模块和通信模块分别与CPU系统连接；所述CPU系统通过通信模块与相邻后备保护装置连接；所述线路母线一体化后备保护装置与断路器一一对应。

所述电压电流采集模块用于采集安装位置处的电压和电流信息；具体包括：依次串联连接的信号调整电路和A/D转换电路；所述A/D转换电路与CPU系统连接。

所述CPU系统包括：相互连接的DSP和ARM，所述DSP和ARM之间通过双口RAM交换数据。

所述通信模块采用独立或复用的光纤通信方式，用于与相邻后备保护装置进行数据交换。

所述线路母线一体化后备保护装置通过光电隔离电路与反映断路器位置状态的辅助触点连接。

所述CPU系统还与时钟模块和人机接口分别连接。

本实用新型的有益效果是：

1.简化了后备保护装置之间的通信关系，同时简化了断路器的控制回路，提高了二次系统工作的可靠性；

2.能够在故障发生后快速、可靠的确定故障位置，提高后备保护动作的快速性和可靠性；

3.以断路器为中心的后备保护装置将多个电气元件的后备保护功能集中到一台保护装置中实现，有助于简化保护系统和二次回路，同时便于实现不同电气元件后备保护装置之间的配合。

附图说明

图1是本实用新型线路母线一体化后备保护装置结构示意图；

图2是本实用新型实施例系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1所示，一种基于故障方向纵联比较的线路母线一体化后备保护装置，包括：

电压电流采集模块，用于采集安装位置处的电压和电流信息；

CPU模块，包括DSP和ARM两部分，其中DSP部分采用TI公司生产的TMS320F2812芯片，DSP根据测量到的电压和电流信息,利用自身具有的功能模块判断出故障方向，ARM部分采用三星公司生产的S3C2440芯片，ARM利用自身带有的功能模块比较自身的故障方向和相邻后备保护装置的故障方向，基于故障方向纵联比较的原理，得出故障位置，完成后备保护功能；

通信模块，采用独立或复用的光纤通信方式，与相邻后备保护装置交互故障方向信息和断路器位置状态信息。

该装置安装在变电站内，与断路器一一对应，当发生故障时判断故障电流的方向，并借助通信系统与相邻的后备保护装置交互故障方向信息判断故障位置，确定相应的动作延时，从而完成后备保护功能。

图2中的字母A-D表示母线，L表示输电线路，数字表示断路器。由于保护装置一般都安装在断路器处，故保护装置和断路器均用相同的数字表示。以断路器2和安装在该处的后备保护装置2为例来说明本实用新型的后备保护装置的具体工作过程。

首先确定保护对象。对断路器2而言，当线路L1和母线B发生故障时，该断路器必须断开才能切除故障，所以该处后备保护装置2的保护对象为L1和母线B，可以将线路L1和母线B的后备保护功能集中到后备保护装置2中完成。在本例中只考虑近后备保护功能，所以后备保护装置2的保护范围仅限定为线路L1和母线B，不包含相邻的线路和母线。

其次根据保护对象确定故障方向信息的交互范围。如果要为线路L1提供后备保护功能，后备保护装置2需要与后备保护装置1交互故障方向信息；如果要为母线B提供后备保护功能，后备保护装置2需要与后备保护装置3、后备保护装置4交互故障方向信息。

当故障发生后，后备保护装置2根据采集到的安装位置处的电压和电流，对故障方向进行判断。如果判为正向故障，说明故障位于保护装置2的正方向处，此时后备保护装置2与后备保护装置1交互故障方向信息。如果后备保护装置1也判断为正方向故障，说明故障点位于线路L1上，后备保护装置2应与线路L1的主保护动作时间、断路器1、2的动作时间配合，确定相应的动作延时，如果在动作延时以内故障消失，说明故障已经被隔离，后备保护装置2返回，如果到了动作延时故障仍然存在，后备保护装置2立即动作，跳开断路器2并联跳对侧的断路器1，完成保护功能；如果后备保护装置1判断为反方向，说明故障位于线路L1的左侧，属于保护区外故障，闭锁保护装置2不动作。

如果保护装置2判断发生了反向故障，说明故障位于保护装置2的反方向处，此时后备保护装置2与后备保护装置3和后备保护装置4交互故障方向信息，以判断故障点是否位于母线B上。如果后备保护装置3和后备保护装置4均判为反向故障，说明故障点位于母线B上，此时后备保护装置2应与母线B的主保护动作时间以及断路器2、3、4的动作时间配合，确定相应的动作延时，如果在动作延时以内故障消失，说明故障已经被隔离，后备保护装置2返回，如果到了动作延时故障仍然存在，后备保护装置2立即动作，跳开断路器2、3和4，完成保护功能；如果后备保护装置3和后备保护装置4有任意一个判断为正向故障，说明故障位于母线B的右侧，属于保护区外故障，闭锁保护装置2不动作。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (6)

1.一种基于故障方向纵联比较的线路母线一体化后备保护装置，其特征是，包括：电压电流采集模块、CPU系统和通信模块；所述电压电流采集模块和通信模块分别与CPU系统连接；所述CPU系统通过通信模块与相邻后备保护装置连接；所述线路母线一体化后备保护装置与断路器一一对应。

2.如权利要求1所述的一种基于故障方向纵联比较的线路母线一体化后备保护装置，其特征是，所述电压电流采集模块用于采集安装位置处的电压和电流信息；具体包括：依次串联连接的信号调整电路和A/D转换电路；所述A/D转换电路与CPU系统连接。

3.如权利要求1所述的一种基于故障方向纵联比较的线路母线一体化后备保护装置，其特征是，所述CPU系统包括：相互连接的DSP和ARM，所述DSP和ARM之间通过双口RAM交换数据。

4.如权利要求1所述的一种基于故障方向纵联比较的线路母线一体化后备保护装置，其特征是，所述通信模块采用独立或复用的光纤通信方式，用于与相邻后备保护装置进行数据交换。

5.如权利要求1所述的一种基于故障方向纵联比较的线路母线一体化后备保护装置，其特征是，所述线路母线一体化后备保护装置通过光电隔离电路与反映断路器位置状态的辅助触点连接。

6.如权利要求1所述的一种基于故障方向纵联比较的线路母线一体化后备保护装置，其特征是，所述CPU系统还与时钟模块和人机接口分别连接。