专利名称：母线刀闸辅助接点自动纠正方法
技术领域：
本发明涉及一种继电保护的方法，特别是一种母线运行的保护方法。
技术背景为了满足变电站系统检修方便、运行方式灵活，通常母线采用非固定连接主 接线方式。但相应的母差保护必须切换其差流回路和出口回路，使其与运行方 式保持一致。为减少人工干预(繁琐并容易失误)，无论是集成电路还是微机母差 保护都引入刀闸辅助接点，据此确定运行方式，切换内部回路。但在刀闸辅助 接点和其引入环节并非十分可靠的情况下，无法保证母差继电保护的动作的正确性，为电力系统的故障切除带来隐患。中国专利申请号98116823.X，名称为 一种母线运行方式的微机自动识别方法，提出了一种自动识别方法，即利用微 机采集各刀闸的辅助接点，并同时利用母线的小差电流对刀闸的辅助接点状态 进行自动识别。这种方法通过微机釆集刀闸的辅助接点，并利用小差电流进行 状态识别，有一定优点，但在实际应用过程中有如下缺点1、在倒闸操作过 程中，两条母线经刀闸相连，而刀闸上有电流，两段母线同时出现小差电流， 会造成识别错误；2、在不同母线同时有两个或两个以上刀闸的辅助接点状态同 时出错，会造成识别错误；3、在同一母线有两个或两个以上刀闸的辅助接点状 态同时出错，无法识别；4、发生母线区内故障、母线区外故障而TA饱和、线 路TA断线等条件下小差电流不平衡，此时小差电流不能作为判断依据。 发明内容本发明的目的是提供一种母线刀闸辅助接点自动纠正方法，要解决的技术问题是准确判断刀闸辅助接点的状态。本发明采用以下技术方案 一种母线刀闸辅助接点自动纠正方法，包括以 下步骤 一、获取母线系统的数字量及各单元刀闸辅助接点的分合状态信息， 由数据处理单元，分别计算出母线各单元刀闸电流的有效值，大差电流有效值, 各段母线小差电流有效值；二、数据处理单元判断大差及各母线小差是否全部 处于平衡状态，当条件满足时，在存储器中保存各单元刀闸状态；三、数据处 理单元在每个定时中断循检各单元刀闸电流及刀闸辅助接点状态，任一单元刀 闸有电流，而该单元的刀闸辅助接点全部开断，启动刀闸辅助接点自动纠正步 骤；四、当有1个单元刀闸有流无刀，数据处理单元计算小差电流不平衡后， 将该单元刀闸拟合在小差不平衡的母线上，判断拟合后小差电流平衡，则将此 单元刀闸状态纠正为合；当有2个以上单元有流无刀，数据处理单元从存储器 中调用平衡时各单元刀闸辅助接点的记忆状态，按照此刀闸记忆状态计算小差 电流平衡，则用刀闸记忆状态替代当前刀闸采样状态；倒闸过程中，两段母线 同时出现小差电流，数据处理单元计算两段母线小差电流大小相同、方向向反， 判断为互联状态，或某单元2把刀闸同时闭合，且不满足互联条件则将该单元 刀闸之一模拟为开断，计算小差平衡后，数据处理单元将该刀闸强制开断。本发明的方法中大差及各母线小差的平衡状态为大差及小差有效值小于微 机继电保护装置的零漂电流。本发明的零漂电流小于0.03In。本发明的方法中任一单元刀闸有电流，为电流大于0.02In。 本发明的方法在启动刀闸辅助接点自动纠正步骤时，报告异常信号及事件 告警。本发明的方法将1个单元刀闸状态纠正为合后，数据处理单元根据新状态重新计算小差电流，记录被纠正单元刀闸。本发明的方法中数据处理单元将1个单元刀闸状态纠正为合后，或刀闸记 忆状态替代当前刀闸采样状态后，发告警信号并显示出错单元刀闸。本发明的方法中数据处理单元判断为互联状态后，发告警信号并显示刀闸 互联状态。本发明的方法中数据处理单元根据互联判据判断刀闸误闭合，则将该刀闸 强制开断，发告警信号并显示出错单元刀闸。本发明与现有技术相比，将单路刀闸修复、多路刀闸记忆、互联状态判别 三种方法相结合，共同实现刀闸的自纠正逻辑，并考虑了母线实际运行过程中 的各种复杂运行情况，解决各种复杂运行方式下的刀闸接点误合、误断、全丢 失等问题，且逻辑简单，数据计算量小，易于实现。
图1是本发明实施例的刀闸接点状态及差流回路构成示意图。图2是本发明实施例的单个单元刀闸误开断纠正过程流程图。 图3是本发明实施例的两个单元刀闸同时误开断纠正过程流程图。 图4是本发明实施例的刀闸接点误闭合纠正过程流程图。 图5是本发明实施例的互联刀闸误开断纠正过程流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。本发明的母线刀闸辅 助接点自动纠正方法是基于微机继电保护装置平台上实现的，采用单路刀闸修 复、多路刀闸记忆、互联状态判别相结合的方法，准确判断刀闸辅助接点的状 态。包括以下几个步骤 一、获取母线系统的模拟量及开关量信息通过数据采集单元，即模拟量输入系统，将电流输入量转换为数字量；同时，通过开关 量输入系统采集各单元刀闸辅助接点的分合状态；由数据处理单元，即微机主 系统(CPU系统)将数据采集单元输出的数字量进行计算，分别计算出母线各 单元刀闸电流的有效值，大差电流(母线所有连接单元电流的矢量和)有效值; 单元刀闸辅助接点是判断各单元连接在哪段母线的依据，因此刀闸辅助接点参 与小差电流的计算，根据单元刀闸电流及刀闸状态计算各段母线小差电流(各 段母线连接的单元电流矢量和)有效值；二、微机主系统(CPU系统)判断大 差及各母线小差是否全部处于平衡状态(即大差及小差有效值小于微机继电保 护装置零漂电流，小于0.03In)，当条件满足时，保存各单元刀闸状态，至掉电 保持在存储器中；三、微机主系统(CPU系统)在每个定时中断循检各单元刀 闸电流及刀闸辅助接点状态，任一单元有流无刀即电流不为O (大于0.02In); 而该单元刀闸的刀闸辅助接点全部开断，报告异常信号及事件告警，同时启动 刀闸辅助接点自动纠正步骤；四、当在一个采样中断内仅有1个单元刀闸满足 有流无刀条件，微机主系统则计算小差电流不平衡后，将该单元刀闸拟合在小 差不平衡的母线上，判断拟合后小差电流是否平衡，条件满足则将此单元刀闸 状态自动纠正为合，根据新状态重新计算小差电流，并记录被纠正单元，发告 警信号并显示出错单元刀闸；五、当有2个以上单元刀闸同时满足有流无刀条 件时，微机主系统从存储器中调用差流平衡时各单元刀闸辅助接点的记忆状态， 按照此单元刀闸记忆状态计算差流，如差流计算结果处于平衡状态，则用单元 刀闸记忆状态替代当前单元刀间采样状态，发告警信号，并显示单元刀闸记忆 状态；六、倒闸过程中，两段母线同时出现小差电流，微机主系统判断两段母 线小差电流是否大小相同、方向向反，满足条件则认为某一单元跨接母线的2 把单元刀闸全部闭合，判别为互联状态，发告警信号并显示刀闸互联状态。本发明的方法考虑了在非正常运行情况下，刀闸纠正的应用方案1、当发 生母线区内故障时，大差电流及小差电流都不平衡，不再启动刀闸自纠正步骤; 当大差电流等于小差电流之和及两段母线小差都不为零的条件满足时，判断处 于互联状态。2、当发生母线区外故障，TA饱和或出现传变误差时，大差及其 中一段母线小差不平衡，此时不再调用任何刀闸自动纠正步骤。3、当发生线路 TA断线故障时，大差及其中一段母线小差不平衡，此时不再调用任何刀闸自动 纠正步骤辑。本发明的方法刀闸自动纠正后不自动返回，当需要解除自动纠正设置时，需 手动复归当前状态。变电站内运行人员通过复归按钮输入复归开入，微机主系 统(CPU系统)采集复归开入量后，清除所有刀闸强制状态。如手动复归时刀 闸错误状态仍然存在，则再次启动刀闸纠正逻辑。本发明应用的微机继电保护平台采样频率为2400Hz,电流计算应用傅式算 法，微机主系统(CPU系统)采用DSP微处理器，信息传输采用以太网传输模 式。本发明的方法在人机界面设有一次系统主接线模拟图，可根据微机主系统 传来的错误刀闸位置信息动态地显示在一次系统接线图上。如图1所示， 一次系统模拟图中包括2段母线、4个单元，对应8个刀闸辅 助接点状态单元1刀闸2201-1/2201-2、单元2刀闸2202-1/2202-2、单元3刀 闸2203-1/2203-2、单元4刀闸2204-1/2204-2。 一次系统正常运行时，单元1及 单元2连接在I母，单元3及单元4连接在II母。微机主系统(CPU系统)采 集各单元刀闸的辅助接点，合为l，分为0， I母刀闸状态为1100， II母刀闸状态为OOll。假设正常运行条件下二次负荷电流分布如下单元l流出母线电流I1=0.5A (0.5A-5A为二次正常负荷电流)，单元2流入母线电流I2=1.0A，母联电流15=0.5八，由I母流向II母，I母小差处于平衡状态。单元3流出母线电流 I3=1.0A，单元4流入母线电流14=0.5八，母联电流I5-0.5A，由I母流向II母， II母小差处于平衡状态。大差电流等于Il、 12、 D、 14电流之和，处于平衡状态。如图2所示，微机主系统(CPU系统)实时对各单元电流、差电流及单元 刀闸状态进行实时监控，单元l二次刀闸辅助接点2201-1误开断，此时I母刀 闸采集状态变为0100， II母刀闸状态为OOll，微机主系统(CPU系统)判断单 元1的2把刀闸2201-1及2201-2同时开断，且单元1电流II大于单元有流判 据，发刀闸异常告警，同时启动自纠正步骤。在大差电流处于平衡条件下，检 测小差电流，I母小差0.5A， II母小差平衡，将单元1刀闸拟合在I母，按照 拟合后刀闸状态计算I母小差，处于平衡状态，则将单元1的I母刀闸状态强 制为合，上送刀闸修复记录"单元l I母刀闸误开断"，并在模拟主接线上显示 单元lI母刀闸状态异常。如图3所示，微机主系统(CPU系统)实时对各单元电流、差电流及单元 刀闸状态进行实时监控，在大差电流及小差电流平衡的条件下，存储刀闸状态， I母刀闸状态llOO， II母刀闸状态OOll。单元2 二次刀闸辅助接点2202-1及单 元3 二次刀闸辅助接点2203-2同时误开断，此时I母刀闸采集状态变为1000， II母刀闸状态为OOOl，微机主系统(CPU系统)判断单元2及单元3两段母线 刀闸同时开断，且单元2及单元3电流大于单元有流判据，发出刀闸异常告警， 启动自纠正步骤。在大差电流处于平衡条件下，检测小差电流，I母小差1.0A, II母小差l.OA,判断有2个单元同时存在刀闸错误，调用记忆的刀闸状态，按 照记忆状态计算I母及II母小差，处于平衡状态，则将记忆刀闸状态替代当前刀闸状态，并上送刀闸记忆记录"刀闸记忆i母刀闸iioo n母刀闸oon"，并在模拟主接线上显示单元2及单元3刀闸异常状态。刀闸全丢失的处理方法与此相同。如图4所示，微机主系统(CPU系统)实时对各单元电流、差电流及单元 刀闸状态进行实时监控，单元4 二次刀闸辅助接点2204-1误闭合。此时I母刀 闸采集状态变为1101， II母刀闸状态为OOll，微机主系统(CPU系统)判断单 元4两段母线刀闸同时闭合。在大差电流处于平衡条件下，检测小差电流，I 母小差根据刀闸状态重新计算，等于单元l、单元2、单元4及母联电流之和， 等于0.5A， II母小差不变，处于平衡状态，判断不满足互联条件，即两段母线 小差不为零，且大差等于两段母线小差之和，单元4 I母刀闸状态误闭合。将单元4 i母刀闸状态模拟为开断，重新计算i母及n母小差，处于平衡状态，则将单元4 I母刀闸状态强制为开断，并上送刀闸修复记录"单元4 I母刀闸 误闭合"，并在模拟主接线上显示单元4 I母刀闸状态异常。如图5所示，微机主系统(CPU系统)实时对各单元电流、差电流及单元 刀闸状态进行实时监控，单元1倒闸操作，将单元1由I母倒至II母，先合单元i的n母刀闸，此时单元i的两把刀闸全部闭合，该正确的i母刀闸状态为1100， II母刀闸状态为lOll。由于单元l 二次刀闸辅助接点2201-2误开断，II 母刀闸状态变为OOll。因为单元l一次刀闸互联，单元l互联刀闸与母联都为连接i母n母的电路，为并联关系，i母与n母间流过电流为o.5A，假设刀闸与母联开关阻抗比为2: 3，则流过一次互联刀闸的电流为0.3A，由I母流向II 母，母联电流变为0.2A(0.5—0.3A)。 I母小差等于单元l、单元2及母联电流之 和，等于0.3A，方向为流入母线；1I母小差等于单元3、单元4及母联电流之 和，等于0.3A，方向为流出母线，大差电流等于单元电流之和，处于平衡状态。 两段母线小差不为零，且大差等于两段母线小差之和，满足互联条件。微机主系统(cpu系统)发互联信号，并上送刀闸互联记录"i母n母刀闸互联"。倒闸过程继续操作，断开单元1的I母刀闸2201-1，正确的I母刀闸状态为0100，n母刀闸状态为iioi， 一次刀闸互联解除，母联电流变为i.oa， i母小差平衡，互联条件返回。因单元1 二次刀闸辅助接点2201-2仍为误开断，I母刀闸状态为ooio， n母刀闸状态为ooii。单元i的两把刀闸同时断开，满足刀闸修复条件，由图2所示步骤修复单元1的2母刀闸。本发明的刀闸修复步骤及刀闸记忆模式，都是在大差电流平衡的条件下成 立，因此在母线区内故障、ta传变异常、ta断线故障等导致大差不平衡的情 况下不启动刀闸修复步骤及刀闸记忆步骤。当变电站检修人员根据告警信息及 模拟主接线图检査错误的刀闸辅助接点，并问题解决后，需要解除强制刀闸状 态，通过复归按键发送申请解除自纠正信号，由微机主系统(cpu系统)解除 错误刀闸的强制状态及记忆状态。本发明的刀闸互联判断逻辑在ta正常的条件下成立，因此在ta传变异常、 ta断线故障的情况下不启动；在区内故障条件下，虽然大差电流不平衡，但不 影响互联逻辑的判断条件，因此区内故障时仍启动刀闸互联逻辑判断。刀闸互 联状态不对某个单元刀闸强制，根据差流条件判断返回，当差流不满足互联条 件时，刀闸互联条件自动返回。
权利要求
1.一种母线刀闸辅助接点自动纠正方法，包括以下步骤一、获取母线系统的数字量及各单元刀闸辅助接点的分合状态信息，由数据处理单元，分别计算出母线各单元刀闸电流的有效值，大差电流有效值，各段母线小差电流有效值；二、数据处理单元判断大差及各母线小差是否全部处于平衡状态，当条件满足时，在存储器中保存各单元刀闸状态；三、数据处理单元在每个定时中断循检各单元刀闸电流及刀闸辅助接点状态，任一单元刀闸有电流，而该单元的刀闸辅助接点全部开断，启动刀闸辅助接点自动纠正步骤；四、当有1个单元刀闸有流无刀，数据处理单元计算小差电流不平衡后，将该单元刀闸拟合在小差不平衡的母线上，判断拟合后小差电流平衡，则将此单元刀闸状态纠正为合；当有2个以上单元有流无刀，数据处理单元从存储器中调用平衡时各单元刀闸辅助接点的记忆状态，按照此刀闸记忆状态计算小差电流平衡，则用刀闸记忆状态替代当前刀闸采样状态；倒闸过程中，两段母线同时出现小差电流，数据处理单元计算两段母线小差电流大小相同、方向向反，判断为互联状态，或某单元2把刀闸同时闭合，且不满足互联条件则将该单元刀闸之一模拟为开断，计算小差平衡后，数据处理单元将该刀闸强制开断。
2. 根据权利要求l所述的母线刀闸辅助接点自动纠正方法，其特征在于所述 大差及各母线小差的平衡状态为大差及小差有效值小于微机继电保护装置 的零漂电流。
3. 根据权利要求2所述的母线刀闸辅助接点自动纠正方法，其特征在于所述 零漂电流小于0.03In。
4. 根据权利要求3所述的母线刀闸辅助接点自动纠正方法，其特征在于所述任一单元刀闸有电流，为电流大于0.02In。
5. 根据权利要求4所述的母线刀闸辅助接点自动纠正方法，其特征在于所述 启动刀闸辅助接点自动纠正步骤时，报告异常信号及事件告警。
6. 根据权利要求5所述的母线刀闸辅助接点自动纠正方法，其特征在于所述 将1个单元刀闸状态纠正为合后，数据处理单元根据新状态重新计算小差电 流，记录被纠正单元刀闸。
7. 根据权利要求6所述的母线刀闸辅助接点自动纠正方法，其特征在于所述 数据处理单元将1个单元刀闸状态纠正为合后，或刀闸记忆状态替代当前刀 闸采样状态后，发告警信号并显示出错单元刀闸。
8. 根据权利要求7所述的母线刀闸辅助接点自动纠正方法，其特征在于所述数据处理单元判断为互联状态后，发告警信号并显示刀闸互联状态。
9. 根据权利要求8所述的母线刀闸辅助接点自动纠正方法，其特征在于所述数据处理单元根据互联判据判断刀闸误闭合，则将该刀闸强制开断，发告警 信号并显示出错单元刀闸。
全文摘要
本发明公开了一种母线刀闸辅助接点自动纠正方法，要解决的技术问题是准确判断刀闸辅助接点的状态。本发明的方法包括获取母线系统信息，数据处理单元计算母线大差电流，小差电流，判断大差及各小差是否处于平衡状态，在存储器中保存各单元刀闸状态，在定时中断循检各单元刀闸电流及刀闸辅助接点状态，任一单元刀闸有电流，刀闸辅助接点全部开断，启动刀闸辅助接点自动纠正步骤。本发明与现有技术相比，将单路刀闸修复、多路刀闸记忆、互联状态判别三种方法相结合，共同实现刀闸的自纠正逻辑，并考虑了母线实际运行过程中的各种复杂运行情况，解决各种复杂运行方式下的刀闸接点误合、误断、全丢失等问题，易于实现。
文档编号H02H7/22GK101227082SQ20081006503
公开日2008年7月23日 申请日期2008年1月9日 优先权日2008年1月9日
发明者张广嘉, 陈远生, 营 马 申请人:深圳南瑞科技有限公司