數位化變電站主變保護中的採樣數據通道切換方法及裝置的製作方法

2023-12-11 20:04:17 1

專利名稱：數位化變電站主變保護中的採樣數據通道切換方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及變電器保護技術領域，具體涉及一種數位化變電站主變保護中的採樣 數據通道切換方法，以及數位化變電站主變保護中的採樣數據通道切換裝置。
背景技術：
數位化變電站是以變電站一、二次設備為數位化對象，在IEC61850通信規範基礎 上，對數位化信息進行統一建模，將物理設備虛擬化，採用標準化的網絡通信平臺，實現變 電站內智能電氣設備間信息共享和交互操作，滿足安全、穩定、可靠、經濟運行要求的現代 化變電站。隨著數位化變電站中電子式互感器和GOOSE等關鍵技術日趨成熟，數位化變電站 不斷推廣，保護原理上面臨一些因保護數位化帶來的新問題，主變旁代過程中變壓器保護 差動構成就是其中的一個問題。旁代主變的過程中，使用開關CT (Current Transformer，即電流互感器)的變壓 器差動保護將會經歷從單分支差動到雙分支差動，然後再切換為單分支差動的過程。採用 傳統電磁型CT時，差動保護必須提供雙分支電流輸入通道，具體過程如下步驟S1，變壓器在主變支路運行，此時主變分支正常運行，旁路分支電流端子在屏 內對內斷開，對外短接。步驟S2，準備開始倒旁路時，首先打開屏上的旁路分支電流端子，使其進入正常工 作狀態，本操作可以保證在旁代其他間隔時旁路電流不會計入本變壓器差動保護。步驟S3，進行倒旁路操作並在最後斷開主變支路開關，此時需要進行CT相關試 驗，可以將主變分支電流端子在屏上對內斷開，對外短接。在主變保護一套用開關電流、一套用套管電流的變電站，代路操作時可先退出用 開關電流的一套主變保護，然後再完成剩餘操作。這種保護配置的優點是無需作業系統電 流迴路，缺點是旁路代主變運行時，主變保護只有單套運行，且因為主變套管到主變開關和 旁路開關的引線不在保護範圍內，使得保護範圍縮小。由於數位化變電站採用電子式互感器之後，保護裝置都採用開關CT實現差動保 護和後備保護，模擬量通過光纖進入保護裝置，不可能在屏上設定相應的端子來實現電流 的隔離，並且電流和電壓信號是通過同一根光纖進入保護裝置，要實現對差動保護電流的 切換比較困難。

發明內容
本發明的目的在於，提出一種數位化變電站主變保護中的採樣數據通道切換方 法，以及一種數位化變電站主變保護中的採樣數據通道切換裝置，在數位化變電站中實現 對差動保護電流的切換。本發明提出數位化變電站主變保護中的採樣數據通道切換方法，包括步驟S1，接收操作指令將旁路分支的電流互感器原邊定值設定為零，並退出旁路分支光纖；步驟S2，開始倒旁路操作時，接收操作指令將旁路分支的電流互感器原邊定值設 定為預設值，並連接旁路分支光纖；步驟S3，進行倒旁路操作時，接收操作指令合上旁路分支開關再斷開主變分支開 關；然後根據接收的操作指令將主變分支的電流互感器原邊定值設定為零，並退出主變分 支光纖。本發明還同時提出一種數位化變電站主變保護中的採樣數據通道切換裝置，包 括用於接收操作指令的接收模塊、用於設定旁路分支電流互感器原邊定值以及控制旁路 分支光纖連接的旁路分支模塊、用於設定主變分支電流互感器原邊定值以及控制主變分支 光纖連接的主變分支模塊和用於控制線路開關的線路開關模塊；所述接收模塊接收操作指令，根據所述操作指令發出控制信號至所述旁路分支模 塊，所述旁路分支模塊根據所述控制信號將旁路分支的電流互感器原邊定值設定為零，並 退出旁路分支光纖；開始倒旁路操作時，所述接收模塊接收操作指令，根據所述操作指令發出控制信 號至所述旁路分支模塊，所述旁路分支模塊根據所述控制信號將旁路分支的電流互感器原 邊定值設定為預設值，並連接旁路分支光纖；進行倒旁路操作時，所述接收模塊接收操作指令，根據所述操作指令發出控制信 號至所述線路開關模塊和所述主變分支模塊，所述線路開關模塊根據所述控制信號合上旁 路分支開關再斷開主變分支開關；然後所述主變分支模塊根據所述控制信號將主變分支的 電流互感器原邊定值設定為零，並退出主變分支光纖。本技術方案通過幾次定值的切換來改變主變差動的構成，例如初始階段變壓器在 主變分支運行，就通過將旁路分支的電流互感器原邊定值設定為零並退出旁路分支光纖， 使旁路分支退出差動保護和後備保護。然後在開始倒旁路操作時通過將旁路分支的電流互 感器原邊定值設定為預設值並連接旁路分支光纖，使旁路分支光纖中的電流開始計入差動 保護和後備保護。進行倒旁路操作時，先合上旁路分支開關再斷開主變分支開關；然後通 過將主變分支的電流互感器原邊定值設定為零並退出主變分支光纖，使主變分支的電流互 感器原邊定值從運行實際值切換為零，達到非運行狀態的主變分支退出差動保護和後備保 護，實現旁路代路的過程。由於系統運作狀態的要求，運行分支必須參與差動保護，非運行 分支禁止參與差動保護，本技術方案中主變差動的構成始終正確反映系統的運行狀態，在 數位化變電站中成功實現對差動保護電流的切換，保證了數位化變電站中變壓器保護裝置 在主變旁代過程中安全運行。


圖1為數位化變電站主變保護中的採樣數據通道切換方法流程圖；圖2為數位化變電站主變保護中旁路代路過程初始狀態圖；圖3為數位化變電站主變保護中旁路代路過程中間狀態圖；圖4為數位化變電站主變保護中旁路代路過程結束狀態圖；圖5為數位化變電站主變保護中的採樣數據通道切換裝置示意圖。
具體實施例方式實施例1 本實施例提出一種數位化變電站主變保護中的採樣數據通道切換方法，如圖1所 示，包括步驟S1，接收操作指令將旁路分支的電流互感器原邊定值設定為零，並退出旁路 分支光纖；步驟S2，開始倒旁路操作時，接收操作指令將旁路分支的電流互感器原邊定值設 定為預設值，並連接旁路分支光纖；步驟S3，進行倒旁路操作時，接收操作指令合上旁路分支開關再斷開主變分支開 關；然後根據接收的操作指令將主變分支的電流互感器原邊定值設定為零，並退出主變分 支光纖。下面以廣東中山三鄉變220kV數位化改造工程為例進行說明。在該工程中，220kV 和llOkV主接線均為雙母線帶旁路，設有專用的旁路斷路器，一共包含3臺主變。首先定義主變保護的3個定值區如下1) 1區指主變差動保護變高採用本側TA(即電流互感器)、變中採用本側TA。2) 2區指主變差動保護變高採用本側TA與旁路TA、變中採用本側TA。3) 3區指主變差動保護變高採用旁路TA、變中採用本側TA。下面以主變變高為例來說明主變旁代的操作過程，先定義220kV旁路代變高過程 以及代路恢復過程一共分為5個狀態，分別為1)狀態1為變高開關運行，220kV旁路開關斷開。具體如圖2所示。2)狀態2為倒旁路時變高開關盒220kV旁路開關並列運行。具體如圖3所示。3)狀態3為倒旁路時220kV旁路開關運行，變高開關斷開。具體如圖4所示。4)狀態4為代路恢復時變高開關和220kV旁路開關並列運行。5)狀態5為代路恢復時變高開關運行，220kV旁路開關斷開。其中，在圖2、圖3以及圖4三個附圖中，220kV是雙母線帶旁路，包括I母、II母兩 條母線以及旁路母線，圖中分別列出了主變分支以及旁路分支，在主變分支上有電流互感 器CT1，在旁路分支上有電流互感器CT2，主變分支和旁路分支分別通過開關與I母、II母 兩條母線相連接，主變分支通過開關K1與旁路母線相連。下面先進行代路過程的描述步驟S1，接收操作指令將旁路分支的電流互感器原邊定值設定為零，並退出旁路 分支光纖。操作指令既可以來自工程人員的人工指令，也可以是預定程序的的設定。在旁 路代路之前，變壓器在主變分支運行，此時主變分支正常運行，當前差動保護為預定義的定 值區1區。在接收到操作指令後，使處於非運行狀態的旁路分支退出差動保護，滿足系統運 行時非運行分支禁止參與差動保護的要求。旁路分支退出差動保護和後備保護是通過設定 在旁路分支上的電路互感器原邊定值為零來實現的，並且通過設定旁路分支光纖退出軟壓 板為1來實現旁路分支的光纖退出。現在的電路狀態處於狀態1，即變高開關運行，220kV 旁路開關斷開。步驟S2，開始倒旁路操作時，接收操作指令將旁路分支的電流互感器原邊定值設 定為預設值，此時旁路分支光纖中的電流開始計入差動保護和後備保護(當前電流為0)，並通過設定旁路分支光纖退出軟壓板為0來連接旁路分支光纖。完成本步驟後，差動保護 從定值區1區被切換成定值區2區。現在的電路狀態處於狀態2，即變高開關和220kV旁路 開關並列運行。步驟S3，進行倒旁路操作時，接收操作指令首先合上旁路分支開關，主變分支和旁 路分支開始同時流過電流，接著再斷開主變分支開關。然後根據接收的操作指令將主變分 支的電流互感器原邊定值設定為零，使主變分支退出差動保護和後備保護，並且保護用的 電壓從主變分支切換至旁路分支，並通過設定主變分支光纖退出軟壓板為1來退出主變分 支光纖。完成本步驟後，差動保護從定值區2區被切換成定值區3區。現在的電路狀態處 於狀態3，即220kV旁路開關運行，變高開關斷開。通過本實施例的描述，本技術方案根據主變旁代的過程，通過切換幾個定值區來 改變主變差動構成，並且主變差動構成始終反映一次系統的運行狀態，保證了數位化變電 站中變壓器保護裝置在主變旁代過程的安全運行。上述方案描述了採樣數據通道切換方法在旁路代路過程中的應用，而對於採樣數 據通道切換方法在代路恢復過程中的應用，具體還包含以下過程步驟S4，開始旁路代路恢復操作時，接收操作指令將主變分支的電流互感器原邊 定值設定為預設值，此時主變分支光纖中的電流開始計入差動保護和後備保護，並通過設 定主變分支光纖退出軟壓板為0來連接主變分支光纖。由於之前旁路分支正常運行，主變 差動保護為預定義的定值區3區。完成本步驟後，差動保護從定值區3區被切換成定值區 2區。當前的電路狀態為狀態4，即屬於旁路代路恢復時變高開關和220kV旁路開關並列運 行。步驟S5，進行旁路代路恢復操作時，接收操作指令合上主變分支開關，旁路分支和 主變分支開始同時流過電流，接著再斷開旁路分支開關；根據接收的操作指令將旁路分支 的電流互感器原邊定值設定為零，旁路分支退出差動保護和後備保護，並通過設定旁路分 支光纖退出軟壓板為1來退出旁路分支光纖。完成本步驟後，差動保護從定值區2區被切 換成定值區1區。當前的電路狀態為狀態5，即屬於旁路代路恢復時變高開關運行，220kV 旁路開關斷開。變中旁代、變中變高同時旁代的操作與上述操作過程類似，只是進行差動保護時 定值區切換的方案設定有所差別。可以通過考慮主變變中或者變高都有可能被旁代，並且 考慮變中和變高同時被旁代的可能性，來定義更多的主變保護的定值區。實施例2:本發明還同時提出一種數位化變電站主變保護中的採樣數據通道切換裝置，如圖 5所示，包括接收模塊、旁路分支模塊、主變分支模塊和線路開關模塊。其中，接收模塊用於接收操作指令；操作指令既可以來自工程人員的人工指令，也 可以是預定程序的的設定。旁路分支模塊用於設定旁路分支電流互感器原邊定值以及控制旁路分支光纖連 接。當接收模塊接收操作指令時，會根據操作指令內容發出相應控制信號，旁路分支模塊接 收來自接收模塊的控制信號，然後進行下一步的動作，例如設定旁路分支電流互感器原邊 定值、控制旁路分支光纖連接等等。旁路分支上的電流互感器原邊定值可以通過該旁路分 支模塊被設定為零或者其他預定值。而旁路分支的光纖連接狀態可以通過該旁路分支模塊設定旁路分支光纖退出軟壓板的值來確定，當旁路分支光纖退出軟壓板的值被設定為1 時，表示退出旁路分支光纖；當旁路分支光纖軟壓板的值被設定為0時，表示連接旁路分支 光纖。主變分支模塊用於設定主變分支電流互感器原邊定值以及控制主變分支光纖連 接。當接收模塊接收操作指令時，會根據操作指令內容發出相應控制信號，主變分支模塊接 收來自接收模塊的控制信號，然後進行下一步的動作，例如設定主變分支電流互感器原邊 定值、控制主變分支光纖連接等等。主變分支上的電流互感器原邊定值可以通過該主變分 支模塊被設定為零或者其他預定值。而主變分支的光纖連接狀態可以通過該主變分支模 塊設定主變分支光纖退出軟壓板的值來確定，當主變分支光纖退出軟壓板的值被設定為1 時，表示退出主變分支光纖；當主變分支光纖軟壓板的值被設定為0時，表示連接主變分支 光纖。線路開關模塊用於控制線路開關，包括旁路分支的開關和主變分支的開關，根據 接收的控制信號控制這些開關的閉合或者斷開等狀態。下面仍以實施例1中的廣東中山三鄉220kV數位化改造工程來進行說明，本實施 例同樣使用實施例1中定義的定值區以及220kV旁路代變高過程及代路恢復過程的5種狀 態來進行描述本裝置的工作過程。首先接收模塊接收操作指令。在旁路代路操作之前，變壓器在主變分支正常運行， 此時差動保護為預定義的定值區1區，即主變差動保護變高採用本側TA(即電流互感器)。 根據系統運行的要求，非運行狀態的旁路的旁路分支禁止參與差動保護。所以要先接收操 作指令，使旁路分支退出差動保護。接收模塊接收到操作指令後，會根據操作指令發出相應 的控制信號至旁路分支模塊。旁路分支模塊根據接收的控制信號將旁路分支的電流互感器 原邊定值設定為零。這樣旁路分支就可以退出差動保護和後備保護。為了進一步保證旁路 分支退出差動保護，還可以將旁路分支光纖退出軟壓板的值設定為1，實現旁路分支光纖的 退出。現在的電路狀態處於狀態1，即變高開關運行，220kV旁路開關斷開，具體如圖2所示。開始倒旁路操作時，接收模塊接收操作指令，準備進行定值區的切換，根據操作指 令發出相應的控制信號至旁路分支模塊。旁路分支模塊根據控制信號將旁路分支的電流 互感器原邊定值設定為預設值，此時旁路分支光纖中的電流開始計入差動保護和後備保護 (當前電流為0)。並且旁路分支模塊通過設定旁路分支光纖退出軟壓板的值為0來連接旁 路分支光纖。完成本步驟後，差動保護從定值區1區被切換成定值區2區，即主變差動保護 變高採用本側TA與旁路TA。現在的電路狀態處於狀態2，即變高開關和220kV旁路開關並 列運行，具體如圖3所示。進行倒旁路操作時，接收模塊接收操作指令，根據操作指令發出控制信號至線路 開關模塊和所述主變分支模塊，線路開關模塊根據控制信號合上旁路分支開關，主變分支 和旁路分支開始同時流過電流，接著再斷開主變分支開關。然後主變分支模塊根據控制信 號將主變分支的電流互感器原邊定值設定為零，使主變分支退出差動保護和後備保護，並 且保護用的電壓從主變分支切換至旁路分支。為進一步保證主變分支退出差動保護和後備 保護，並且主變分支模塊根據接收的操作指令通過設定主變分支光纖退出軟壓板為1來退 出主變分支光纖。完成本步驟後，差動保護從定值區2區被切換成定值區3區，即主變差動 保護採用變高採用旁路TA。現在的電路狀態處於狀態3，即220kV旁路開關運行，變高開關斷開，具體如圖4所示。通過本實施例的描述，本技術方案通過切換幾個定值區來改變主變差動構成，並 且主變差動構成始終反映一次系統的運行狀態，保證了數位化變電站中變壓器保護裝置在 主變旁代過程的安全運行。上述方案描述了本裝置在旁路代路過程中的應用，而對於本裝置在代路恢復過程 中的應用，具體還包含以下過程在旁路代路恢復操作進行之前，旁路分支正常運行，主變差動保護為預定義的定 值區3區，即主變差動保護變高採用旁路TA。開始旁路代路恢復操作時，接收模塊接收操作指令，根據操作指令發出控制信號 至主變分支模塊，主變分支模塊根據接收的控制信號將主變分支的電流互感器原邊定值設 定為預設值，此時主變分支光纖中的電流開始計入差動保護和後備保護。並且主變分支模 塊根據控制信號，設定主變分支光纖退出軟壓板的值為0，來連接主變分支光纖，進一步保 證主變分支光纖的連接。完成後，差動保護從定值區3區被切換成定值區2區。當前的電 路狀態為狀態4，即屬於旁路代路恢復時變高開關和220kV旁路開關並列運行。進行旁路代路恢復操作時，接收模塊接收操作指令，根據操作指令發出控制信號 至線路開關模塊和旁路分支模塊。線路開關模塊根據控制信號合上主變分支開關，旁路分 支和主變分支開始同時流過電流，接著再斷開旁路分支開關。旁路分支模塊根據接收的控 制信號將旁路分支的電流互感器原邊定值設定為零，旁路分支退出差動保護和後備保護。 並且旁路分支模塊通過設定旁路分支光纖退出軟壓板的值為1來退出旁路分支光纖，進一 步保證旁路分支光纖的退出。完成後，差動保護從定值區2區被切換成定值區1區。當前 的電路狀態為狀態5，即屬於旁路代路恢復時變高開關運行，220kV旁路開關斷開。變中旁代、變中變高同時旁代的操作與上述操作過程類似，只是進行差動保護時 定值區切換的方案設定有所差別。可以通過考慮主變變中或者變高都有可能被旁代，並且 考慮變中和變高同時被旁代的可能性，來定義更多的主變保護的定值區。以上所述的本發明實施方式，並不構成對本發明保護範圍的限定。任何在本發明 的精神和原則之內所作的修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的權利要求保護範 圍之內。
權利要求
一種數位化變電站主變保護中的採樣數據通道切換方法，其特徵在於，包括步驟S1，接收操作指令將旁路分支的電流互感器原邊定值設定為零，並退出旁路分支光纖；步驟S2，開始倒旁路操作時，接收操作指令將旁路分支的電流互感器原邊定值設定為預設值，並連接旁路分支光纖；步驟S3，進行倒旁路操作時，接收操作指令合上旁路分支開關再斷開主變分支開關；然後根據接收的操作指令將主變分支的電流互感器原邊定值設定為零，並退出主變分支光纖。
2.根據權利要求1所述數位化變電站主變保護中的採樣數據通道切換方法，其特徵在 於，在步驟S3後，還包含以下步驟步驟S4，開始旁路代路恢復操作時，接收操作指令將主變分支的電流互感器原邊定值 設定為預設值，並連接主變分支光纖；步驟S5，進行旁路代路恢復操作時，接收操作指令合上主變分支開關再斷開旁路分支 開關，根據接收的操作指令將旁路分支的電流互感器原邊定值設定為零，並退出旁路分支 光纖。
3.一種數位化變電站主變保護中的採樣數據通道切換裝置，其特徵在於，包括用於 接收操作指令的接收模塊、用於設定旁路分支電流互感器原邊定值以及控制旁路分支光纖 連接的旁路分支模塊、用於設定主變分支電流互感器原邊定值以及控制主變分支光纖連接 的主變分支模塊和用於控制線路開關的線路開關模塊；所述接收模塊接收操作指令，根據所述操作指令發出控制信號至所述旁路分支模塊， 所述旁路分支模塊根據所述控制信號將旁路分支的電流互感器原邊定值設定為零，並退出 旁路分支光纖；開始倒旁路操作時，所述接收模塊接收操作指令，根據所述操作指令發出控制信號至 所述旁路分支模塊，所述旁路分支模塊根據所述控制信號將旁路分支的電流互感器原邊定 值設定為預設值，並連接旁路分支光纖；進行倒旁路操作時，所述接收模塊接收操作指令，根據所述操作指令發出控制信號至 所述線路開關模塊和所述主變分支模塊，所述線路開關模塊根據所述控制信號合上旁路分 支開關再斷開主變分支開關；然後所述主變分支模塊根據所述控制信號將主變分支的電流 互感器原邊定值設定為零，並退出主變分支光纖。
4.根據權利要求3所述數位化變電站主變保護中的採樣數據通道切換裝置，其特徵在於，開始旁路代路恢復操作時，所述接收模塊接收操作指令，根據所述操作指令發出控制 信號至所述主變分支模塊，所述主變分支模塊根據接收的控制信號將主變分支的電流互感 器原邊定值設定為預設值，並連接主變分支光纖；進行旁路代路恢復操作時，所述接收模塊接收操作指令，根據所述操作指令發出控制 信號至所述線路開關模塊和所述旁路分支模塊，所述線路開關模塊根據所述控制信號合上 主變分支開關再斷開旁路分支開關；所述旁路分支開關根據接收的控制信號將旁路分支的 電流互感器原邊定值設定為零，並退出旁路分支光纖。
全文摘要
本發明提出一種數位化變電站主變保護中的採樣數據通道切換方法，包括接收操作指令將旁路分支的電流互感器原邊定值設定為零，並退出旁路分支光纖；開始倒旁路操作時，接收操作指令將旁路分支的電流互感器原邊定值設定為預設值，並連接旁路分支光纖；進行倒旁路操作時，接收操作指令合上旁路分支開關再斷開主變分支開關；然後根據接收的操作指令將主變分支的電流互感器原邊定值設定為零，並退出主變分支光纖。同時還提出採樣數據通道切換裝置，包括接收模塊、旁路分支模塊、主變分支模塊和線路開關模塊。本發明通過切換幾個定值區改變主變差動構成，保證主變差動構成始終反映單次系統的運行狀態，保證了變壓器保護裝置在主變旁代過程的安全運行。
文檔編號H02H7/045GK101854052SQ20101011201
公開日2010年10月6日 申請日期2010年2月8日 優先權日2010年2月8日
發明者劉瑋, 段新輝, 洪毅文 申請人:廣東電網公司中山供電局