集成化配電網站所繼電保護系統的製作方法

2023-06-09 04:07:06

本發明涉及一種保護系統，尤其是一種集成化配電網站所繼電保護系統，屬於電力系統繼電保護的技術領域。

背景技術：

為可靠有選擇切除故障，配電網站所通常配置多臺繼電保護裝置，典型配置如圖1所示，其中，在進線5上設置進線開關1以及進線電流互感器4，所述進線開關1、進線電流互感器4均與進線保護裝置6連接；母線7與進線5連接，進線5上設置一個或多個出線8，在每個出線8上均設置出線開關2以及出線電流互感器3，所述出線開關2、出線電流互感器3與對應出線8的出線保護裝置9連接，出線保護裝置9的數量與連接在母線7上的出線8的數量相一致，通過出線保護裝置9與出線開關2能實現一一對應的連接配合，實現對相應出線開關2工作狀態的控制。

具體工作時，為確保繼電保護動作的選擇性，上述出線保護裝置9、進線保護裝置6的保護動作時間應按級差配置，出線保護裝置9的(負荷側)動作時間最短，進線保護裝置6的(電源側)動作時間最長。這樣若出線側發送故障，則可以使得出線9上的出線開關2跳開，防止進線開關1的跳閘造成事故擴大。

若按照上述要求進行保護整定，假設出線保護裝置9的動作時間整定為tf，則進線保護裝置6的動作時間整定為tf+Δt，其中Δt為級差，對於微機型繼電保護裝置規程推薦取0.3秒。假設出線保護0秒動作，按照級差配置，進線保護至少0.3秒動作，這樣會造成站所內部設備故障後主保護(即進線保護裝置)動作時間過長，既不利於快速切除故障，也增加了與主電網繼電保護整定配合的難度，造成整定困難。

此外，由於配電站所每個間隔均需配置繼電保護裝置，設備數量多，佔用空間大，不利於配電網站所進一步縮小佔地面積。

技術實現要素：

本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種集成化配電網站所繼電保護系統，其結構緊湊，能有效節約佔地面積，並能快速切除故障，防止事故擴大，提高保護的靈敏度，安全可靠。

按照本發明提供的技術方案，所述集成化配電網站所繼電保護系統，包括配電站所，所述配電站所包括進線、與所述進線連接的母線以及若干連接在母線上的出線；所述進線上設置進線電流互感器以及進線開關，所述每條出線上均安裝有出線電流互感器以及出線開關；

所述進線電流互感器、出線電流互感器均與集成站所保護裝置連接，所述集成站所保護裝置與進線開關、出線開關連接；

集成站所保護裝置根據出線電流電流互感器採集的出線電流確定對應的出 線線路故障時，集成站所保護裝置立即控制對應的出線開關處於跳開狀態，以進行所需的出線故障保護；

集成站所保護裝置對母線採用差動保護，集成站所保護裝置根據進線電流互感器採集的進線電流以及出線電流互感器採集的出線電流確定配電站所的母線故障時，集成站所保護裝置立即控制進線開關以及所有的出線開關均處於跳開狀態，以進行所需的母線故障保護。

所述集成站所保護裝置根據進線電流互感器採集的進行電流、出線電流互感器採集的出線電流確定配電站所母線故障的方法為：

其中，Ii為進線電流，Ij為第j條出線對應的出線電流，m為連接在母線上所有出線的總數，Iopo為差動保護啟動值；S為制動係數。

集成站所保護裝置採用多段式出線故障過流保護方式對每條出線進行出線故障保護，集成站所保護裝置進行多段式出線故障過流保護的方法為：

Ij≥Ijt，zd

其中，Ij為第j條出線的出線電流，Ijt,zd為第j條出線的第t段過流保護整定值。

集成站所保護裝置控制對應的出線開關處於跳開狀態，或控制出線開關、進線開關均處於跳開狀態，但對應的出線開關拒動，或出線開關、進線開關均拒動時，集成站所保護裝置通過進線電流互感器採集進線電流Ii，若進行電流Ii大於拒動保護整定電流值Iizd時，則在經過固定延時tizd後，集成站所保護裝置控制進線開關處於跳開狀態。

所述集成站所保護裝置內設置差動保護啟動條件，所述差動保護啟動條件為：

其中，Ii為進線電流，Ij為第j條出線對應的出線電流，m為連接在母線上所有出線的總數，Iopo為差動保護啟動值；在進線電流Ii、出線電流Ij滿足差動保護啟動條件時，集成站所保護裝置對母線採用差動保護。

所述集成站所保護裝置內設置出線保護啟動條件，所述出線保護啟動條件為：

其中，Ii為進線電流，Ij為第j條出線對應的出線電流，m為連接在母線上所有出線的總數，Ijt,zd為第j條出線的第t段過流保護整定值，Iizd為拒動保護整定電流值Iizd；

在進線電流Ii、出線電流Ij滿足出線保護啟動條件時，集成站所保護裝置通 過出線電流電流互感器採集的出線電流確定對應的出線線路故障時，集成站所保護裝置立即控制對應的出線開關處於跳開狀態，以進行所需的出線故障保護。

本發明的優點：通過將進線電流互感器、進線開關、所有的出線電流互感器以及所有的出線開關全部與集成站所保護裝置連接，通過集成站所保護裝置控制進線開關的開關狀態以及出線開關的開關狀態，實現所需的出線故障保護以及母線故障保護，從而能夠有效節約佔地面積，同時也能降低與主電網保護整定配合的難度，降低成本，有效防止事故擴大，提高保護的靈敏度，安全可靠。

附圖說明

圖1為現有配電站所保護的示意圖。

圖2為本發明配電站所保護的示意圖。

圖3為本發明集成站所保護裝置的邏輯框圖。

附圖標記說明：1-進線開關、2-出線開關、3-出線電流互感器、4-進線電流互感器、5-進線、6-進行保護裝置、7-母線、8-出線、9-出線保護裝置、10-集成站所保護裝置、11-第一或門、12-第二或門、13-第一與門、14-第二與門、15-第三與門以及16-計時器。

具體實施方式

下面結合具體附圖和實施例對本發明作進一步說明。

如圖2所示：為了能有效節約佔地面積，並能快速切除故障，防止事故擴大，提高保護的靈敏度，本發明包括配電站所，所述配電站所包括進線5、與所述進線5連接的母線7以及若干連接在母線7上的出線8；所述進線5上設置進線電流互感器4以及進線開關1，所述每條出線8上均安裝有出線電流互感器3以及出線開關2；

所述進線電流互感器4、出線電流互感器3均與集成站所保護裝置10連接，所述集成站所保護裝置10與進線開關1、出線開關2連接；

集成站所保護裝置10根據出線電流電流互感器3採集的出線電流確定對應的出線線路故障時，集成站所保護裝置10立即控制對應的出線開關2處於跳開狀態，以進行所需的出線故障保護；

集成站所保護裝置10對母線7採用差動保護，集成站所保護裝置10根據進線電流互感器4採集的進線電流以及出線電流互感器3採集的出線電流確定配電站所的母線故障時，集成站所保護裝置10立即控制進線開關1以及所有的出線開關2均處於跳開狀態，以進行所需的母線故障保護。

具體地，母線7與進線5的一端連接，出線8的一端均與母線7連接，通過進線5能夠將外部電源引入，通過進線5、母線7以及出線8構成供電網絡；通過進線電流互感器4能夠採集進線5上流過的進線電流，通過出線電流互感器3能夠採集對應出線8上流過的出線電流。通過進線開關1能夠實現控制進線5與母線7間的連接，通過對應出線開關2能夠實現控制對應出線8的供電狀態；進線開關1、出線開關2一般採用繼電器，進線開關1處於跳開狀態時，能切斷母線7與進線5之間的連接，出線開關2處於跳開狀態時，能切斷對應 出線8與母線7之間的連接。

本發明實施例中，對於連接在母線7上的所有出線8，集成站所保護裝置10均能進行所需的出線故障保護，即集成站所保護裝置10通過出線電流互感器3獲取任意出線8上的出線電流，若集成站所保護裝置10根據出線電流確定對應的出線8為出線故障時，集成站所保護裝置10立即使得對應出線8上的出線開關2處於跳開狀態，達到對處於出線故障狀態的出線8保護；避免現有保護中保護動作時間過長導致的問題。

集成站所保護裝置10對於母線7採用差動保護方式，在對母線7進行差動保護時，集成站所保護裝置10通過進線電流互感器4採集的進線電流以及出線電流互感器3採集的出線電流確定配電站所的母線故障時，集成站所保護裝置10立即控制進線開關1以及所有的出線開關2均處於跳開狀態，以進行所需的母線故障保護。

綜上，通過將進線電流互感器4、進線開關1、所有的出線電流互感器3以及所有的出線開關2全部與集成站所保護裝置10連接，通過集成站所保護裝置10控制進線開關1的開關狀態以及出線開關2的開關狀態，實現所需的出線故障保護以及母線故障保護，從而能夠有效節約佔地面積，同時也能降低與主電網保護整定配合的難度，適應性好。

進一步地，所述集成站所保護裝置10根據進線電流互感器4採集的進行電流、出線電流互感器3採集的出線電流確定配電站所母線故障的方法為：

其中，Ii為進線電流，Ij為第j條出線8對應的出線電流，m為連接在母線7上所有出線8的總數，Iopo為差動保護啟動值；S為制動係數。

本發明實施例中，當進線電流Ii、出線電流Ij滿足上述關係時，集成站所保護裝置10進行母線故障保護，即立即使得進線開關1以及所有的出線開關2均處於跳開狀態。差動保護啟動值Iopo一般按躲過最大支路負荷電流及單相接地故障下最大的接地電流整定，制動係數S按躲過區外故障最大不平衡電流整定，差動保護啟動值Iopo、制動係數S具體的整定過程與具體的工作場合相關，具體的整定過程為本技術領域人員所熟知，此處不再贅述。

為增強集成站所保護裝置10對母線7進行差動保護的可靠性，在集成站所保護裝置10內設置差動保護啟動條件，只有觸發並使得集成站所保護裝置10進入差動保護時，集成站所保護裝置10才對母線7進行差動保護方式的母線故障保護。具體地，集成站所保護裝置10內的差動保護啟動條件為：

其中，Ii為進線電流，Ij為第j條出線8對應的出線電流，m為連接在母線7上 所有出線8的總數，Iopo為差動保護啟動值。

進一步地，集成站所保護裝置10採用多段式出線故障過流保護方式對每條出線8進行出線故障保護，集成站所保護裝置10進行多段式出線故障過流保護的方法為：

Ij≥Ijt，zd

其中，Ij為第j條出線8的出線電流，Ijt,zd為第j條出線8的第t段過流保護整定值。

本發明實施例中，集成站所保護裝置10對出線8一般進行兩段式或三段式過流保護，即t的最大取值為2或3，為第j條出線8的第t段過流保護整定值Ijt,zd的大小以及整定過程可以根據實際使用需要進行設定，具體整定過程為本技術領域人員所熟知，此處不再贅述。

為增強集成站所保護裝置10對出線8進行出線故障保護的可靠性，在集成站所保護裝置10內設置出線保護啟動條件，所述出線保護啟動條件為：

其中，Ii為進線電流，Ij為第j條出線8對應的出線電流，m為連接在母線7上所有出線8的總數，Ijt,zd為第j條出線8的第t段過流保護整定值，Iizd為拒動保護整定電流值Iizd；

在進線電流Ii、出線電流Ij滿足出線保護啟動條件時，集成站所保護裝置10通過出線電流電流互感器3採集的出線電流確定對應的出線線路故障時，集成站所保護裝置10立即控制對應的出線開關2處於跳開狀態，以進行所需的出線故障保護。

進一步地，集成站所保護裝置10控制對應的出線開關3處於跳開狀態，或控制出線開關3、進線開關1均處於跳開狀態，但對應的出線開關3拒動，或出線開關3、進線開關1均拒動時，集成站所保護裝置10通過進線電流互感器4採集進線電流Ii，若進行電流Ii大於拒動保護整定電流值Iizd時，則在經過固定延時tizd後，集成站所保護裝置10控制進線開關1處於跳開狀態。

具體工作時，存在集成站所保護裝置10控制出線開關3跳開，或出線開關3、進線開關1均跳開，但可能進線開關1或出線開關3依然處於閉合狀態，為了確保配電站所的供電可靠性，集成站所保護裝置10通過進線電流互感器4採集進線電流Ii，若進行電流Ii大於拒動保護整定電流值Iizd時，則在經過固定延時tizd後，集成站所保護裝置10控制進線開關1處於跳開狀態。具體實施時，拒動保護整定電流值Iizd應躲過最大負荷整定，固定延時tizd由保護動作時間、開關跳開時間和必要的時間裕度構成，固定延時tizd可取母線7上出線最長動作時間外加100ms延時確定，具體的時間大小可以根據實際需要確定，具體為本技術領域人員所熟知，此處不再贅述。

如圖3所示，為本發明集成站所保護裝置10的邏輯電路圖，具體包括第一或門11以及第二或門12，第一或門11的輸出端與第二與門14的一輸入端連接，第二或門12的輸出端與第三與門15的一輸入端連接，第一與門13的一輸入端、 第二與門14的另一輸入端以及第三與門15的另一輸入端均接收保護啟動信號，第一與門13的另一輸入端接收滿足母線故障保護的確定信號，第一或門11的輸入端分別接收三相線路的出線8的出線電流與對應第t段過流保護整定值的比較結果，第二或門12的輸入端用於接收三相線路的進線5上的進線電流與拒動保護整定電流值的比較結果。

第一與門13的輸出端輸出母線故障保護信號，根據母線故障保護信號使得進線開關1以及所有的出線開關2處於跳開狀態。第二與門14的輸出端輸出出線故障保護信號，根據出線故障保護信號使得對應的出線開關2處於跳開狀態。第三與門15的輸出端與計時器16的輸入端連接，計數器16經固定時間tizd後輸出拒動保護控制信號，根據拒動保護控制信號使得進線開關1處於跳開狀態。

本發明通過將進線電流互感器4、進線開關1、所有的出線電流互感器3以及所有的出線開關2全部與集成站所保護裝置10連接，通過集成站所保護裝置10控制進線開關1的開關狀態以及出線開關2的開關狀態，實現所需的出線故障保護以及母線故障保護，從而能夠有效節約佔地面積，同時也能降低與主電網保護整定配合的難度，降低成本，有效防止事故擴大，提高保護的靈敏度，安全可靠。