母線綜合保護方法
2023-06-05 12:34:11 5
專利名稱：母線綜合保護方法
技術領域：
本發明涉及一種母線的保護方法，尤其是母線綜合保護方法。
在我國的供電系統中，6-35KV系統的自動保護裝置一般延用三段式繼電保護裝置，各級負荷線路過電流保護採用不同的定值，並配以相應的時間來儘可能滿足保護裝置的可靠性、靈敏性、選擇性和速動性。但對於電站本身的母線故障都沒有採取快速保護措施，而母線故障的概率是不可忽視的，其短路造成的破壞性和影響面比線路短路時大得多。
如
圖1所示，以德興銅礦山220KV變電站為例，該站是220/38.5/6.3KV系統，兩臺主變容量分別為90000KVA和63000KVA，進出線共51條，同樣存在著以上的問題。由於該站運行環境惡劣，故障率一直很高。94年10月，該站6KV母線分支因老鼠引起短路，由於保護裝置動作延時過長(2.0秒)強大的電流燒毀了該分支母線及附近的隔離開關、穿牆套管，全站停電達6小時；95年8月，311線路因短路電流過大，使302開關觸頭產生弧短路，也因保護動作遲鈍導致一臺35KV手車開關、兩組35KV電流互感器和35KV部分母線燒毀。
因此，加裝母線快速保護意義重大，而常規保護裝置無法完成這個任務，其主要存在以下弊病1.對於母線進線來說，要保證速動性，就得犧牲選擇性，且只通過提高保護啟動電流方式來躲開外部線路故障，以兼顧選擇性。如圖2所示，設母線進線開關保護的速斷動作電流為Idzj、延時Tdaj為0秒，出線保護的速斷動作電流為Idzc，則6KV母線短路時，只要短路電流大於Idzj，602開關能速斷跳閘。為了使線路K點短路時選擇性地跳出開關，則短路電流Ik2必須滿足
Idzj＞Ik2＞Idzj也就是說，如果K2點短路電流大，為了保證選擇性就得相應調大602及上一級212、231等開關的保護啟動電流，這是有限的，也是不安全的。否則，如果外部短路電流Ik2＞Idzj，就失去了選擇性，難免會造成非常正常大面積停電。因此，這種保護方式一般不用。
2.實際應用中，母線進線保護都加了0.5-0.3秒的延時雖然滿足了選擇性，但違反了母線故障時保護的速動性。設母線進線開關保護延時Tdzj為1.0秒，那麼212開關保護的延時應該為1.5秒，一旦母線本身故障短路，由於不能及時切除極大的故障電流，必然會導致難以估量的損失。圖2所示，如果運行方式是211經231帶2#主變，6KV的II段經631帶部分出線，這時的繼電保護延時就無法整定了。
不幸的是，以上問題是繼電保護所具有痼疾。從理論上來看，可以採用「差動電流保護」來實現對母線的快速保護。但在實際應用中，對於進出線總數多於10條且其電流互感器變化不一的供電系統不適應採用「差動電流保護」。在工作中，我們曾用減小母線進線保護的動作延時、犧牲部分選擇性來降低母線短路造成的損失，但代價是外部線路短路時，越級跳閘次數明顯增多，擴大了停電範圍，間接損失巨大，實踐證明，用傳統的繼電保護理論無法找到解決上述矛盾的有效方法。
本發明的目的是提供一種保證在母線短路時能無延時地切除故障，又能保證最佳的選擇方法，這是我國繼電保護裝置應該著手解決的問題。為解決上述任務，本發明利用現代高新技術，結合模糊控制理論而採用的技術方案是在原來單純而固定的定量控制基礎上，增加動態、定性的智能控制功能，以適應變電系統各種運行方式下的自動控制，具體方法是一、解除原母線進線保護的低電壓啟動功能，降低原保護整定電流，以提高母線進線保護的啟動靈敏度。
二、保證上一級保護的啟動電流大於下一級保護啟動電流的1.2倍。
三、利用PLC對各進出線保護進行循環檢測，發現有故障電流時，PLC定性地判別故障區域，並根據當時運行方式，選擇一種最佳方式來切除故障電流。
在程序設計中，我們規定PLC在0.1秒以內完成故障區域判別及跳閘控制全過程，如果遇到外部保護拒動，則在0.3秒內完成一級後備保護的啟動，另外，原保護裝置沒有解除，而成了智能母線保護的二級後備保護，因而可靠性大大提高。
下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步詳細的說明圖1是德興銅礦大山220KV變電站主接線系統圖；圖2是短路點示意圖，圖中1是I段6KV母線，2是I段出線開關，3是II段6KV母線，4是II段出線開關，5是IK2短路電流；圖3是35KV母線保護示意圖，圖中6是母線進線開關，7是II段35KV母線，8是II段出線開關，9是331母聯，10是I段35KV母線，11是I段出線開關，12是IKZ短路電流；圖4是302開關控制梯形圖，圖中13是302跳閘命令；圖5是331開關控制梯形圖。
首先，我們來完成母線保護功能，參考圖3，設電源由302供II段母線，又經331帶I段母線，兩母線都有負荷。這時我們希望各開關保護的功能達到K1點短路時，302能速斷跳閘；K3點短路時，331能速斷跳閘、302延時0.25秒；K2點短路時，331延時0.25。起到一級電流開關保護作為下一級的後備保護作用，從效果上來看完成了3KV母線保護的功能。具體做法是任何一級保護測到故障電流，都發一脈衝信號給上一級電源開關控制裝置，其寬度設定為本開關的跳閘固有時間+下一級發來的脈寬時間，故障電流消失則立即停發信號；本級保護裝置的跳閘時間設為下一級負荷側發來的脈寬時間，如果沒有收到下一級發來信號，則立即發跳閘命令。如圖3，331自動裝置測到故障電流後，立即發一信號給302，同時等待311發來的信號消失後發本開關的跳閘命令，此時，311若沒有收到311發來的T311信號，則定性判斷短路點為K3，速斷331，從而達到快速成保護母線的目的。
我們利用可編程序控制器(以下簡稱PLC)來實現以下功能。設圖3中311、331、312、302分別代表各開關的故障電流信號，T311、T331、T312、T302為其固有分閘時間，下面參見圖4和圖5，這是我們用梯形圖來描述302、331跳閘控制的功能圖。
在兩臺主變並聯運行時，母聯開關如有短路電流能通過，則無條件地立即跳閘，以減小短路電流和加快故障切除時間。
以上只是局部控制原理，在現場應用中，我們經過長期地研究和反覆地實驗，考慮了諸多因素的影響和所有運行方式，綜合了線路和主變壓器保護，終於開發一套性能完善的基於母線保護的智能綜合控制方法。並在上述技術方案中已做完整的描述。
本智能母線保護在德興銅礦使用了5年，快速切除過多次不同性質的短路電流，大大提高其供電可靠性，經濟效益非常明顯。
本發明除了具有一般變配電系統的保護特性外，還可根據某變電站的具體特點進行了功能擴展，適應於多線圈變壓、多母線系統、多電壓等級的聯動保護。運行非常可靠，控制極其準確，徹底解決了電力系統自動保護裝置的靈敏性、可靠性、選擇性和速動性的統一性問題。
該智能母線保護裝置可靠性高，通用性強，硬體成本低，軟體自行開發，安裝方面，易於推廣，特別適用於企業變配電系統的技術改造。
權利要求
1.一種智能化母線綜合保護方法，其特徵是在原來單純而固定的定量控制基礎上，增加動態、定性的智能控制功能，以適應變電系統各種運行方式下的自動控制，具體作法是a.解除原母線進線保護的低電壓啟動功能，降低原保護整定電流，以提高母線進線保護的啟動靈敏度；b.保證上一級保護的啟動電流大於下一級保護啟動電流的1.2倍；c.利用PLC對各進出線保護進行循環檢測，發現有故障電流時，PLC定性地判別故障區域，並根據當時運行方式，選擇一種最佳方式來切除電流。
2.根據權利要求1所述的一種智能化母線綜合保護方法，其特徵是所述PLC在0.1秒以內完成故障區域判別及跳閘控制全過程，如果遇到外部保護推動，則在0.3秒內完成一級後備保護起動，來解除的原保護裝置成為一智能母線保護的二級後備保護。
全文摘要
本發明公開了一種智能化母線綜合保護方法,其特徵是採用智能控多綜合保護方法,即解除原母線進線保護的低壓啟動功能,降低原保護整定電流,以提高母線進線保護的啟動靈敏度;保證上一級保護的啟動電流大於下一級保護啟動電流的1.2倍;利用PLC定性地判別故障區域,並根據當時運行方式選擇一種最佳方式來切除故障電流,因而提高了供電可靠性、效益明顯。
文檔編號H02H7/26GK1278116SQ99109190
公開日2000年12月27日 申請日期1999年6月22日 優先權日1999年6月22日
發明者韓利海 申請人:韓利海