基于变电站过电流保护的配电网故障隔离方法
【专利摘要】本发明提出一种变电站过电流保护无固定延时的配电网故障隔离方法，其采用不固定的延时方式对变电站出口断路器进行操作，通过判断故障发生的地点选择适当的解决方案，使得保护动作更精准可靠，尤其当故障发生在变电站出口断路器附近时，可立即跳开变电站出口断路器，提高变电站出口故障的快速性，有效保护了电力设备，提高了电力系统的安全性。并且本发明提供了相应的操作时序，确保本发明方法的有效可靠实施。本发明构思巧妙，使用效果好，预计将在继电保护领域将得到广泛运用。
【专利说明】基于变电站过电流保护的配电网故障隔离方法
【技术领域】
[0001]本发明提出的是一种基于变电站过电流保护的配电网故障隔离方法法。
【背景技术】
[0002]在配电网自动化系统中，故障的快速定位、隔离与重构是最重要的组成部分之一。我国传统配电网继电保护一般采用以电流、电压为主的阶段式保护方式，按照预设整定值隔离故障点。
[0003]随着配电网不断发展，网络日趋庞大且复杂，传统配电网保护已很难保证选择性和快速性。在负荷密集区IOKV变电站供电距离一般只有3 — 5km，由分段断路器分成3-5段。在这样短的线路上，采用传统的过流、过压、距离等阶段式保护，整定配合越来越困难。结果是线路上任何一点故障，变电站出口断路器都可能无选择性跳闸，造成全线路停电，导致配电网运行可靠性降低。见附图1。
[0004]近来，一些系统应用了配电网网络保护，采用网络传输的方法，使保护装置能够得到安装点以外的相关电气量和信息，经过逻辑判断，确定故障区段。
[0005]比如中国发明专利申请“配电网分布式过流保护和相间故障隔离的方法”(申请号:20111021552.1)，其在配电开关处安装智能装置，智能装置可监测配电开关的电流是否过流，所有智能装置通过网络进行通讯，智能装置通过本地采集信息及其他智能装置传来的过流信息来判断相间短路故障是否发生在配电开关下游邻近配电线路上，并据此断开配电开关。
[0006]但是网络保护必须与变电站出口断路器保护在时间上相互配合，否则变电站出口断路器仍然会跳闸。目前采取的措施是延长出口断路器的保护动作时间，留出200ms延时给网络保护进行信息交换和故障隔离。这就意味着在变电站出口短路，也必须经过延时才能隔离故障。
[0007]然而目前配电网系统短路电流水平较高，甚至有些变电站即使保护无延时跳闸变压器也会损坏，不得不在变电站线路上加装限流电抗器，以减小短路电流。为实现配电网保护的选择性设计的网络保护，有时候使变电站出口故障的隔离失去了快速性，将威胁电力设备、电力系统的安全。
【发明内容】
[0008]本发明要解决的技术问题是:克服现有技术的上述不足，提供一种基于变电站过电流保护的配电网故障隔离方法法。
[0009]为了解决以上技术问题，本发明提供的基于变电站过电流保护的配电网故障隔离方法法，配电网自动化系统组成包括:变电站出口断路器、配电开关、变电站出口断路器的智能装置、以及配电开关的智能装置，所有智能装置通过网络通讯，其特征在于:
当智能装置判定故障发生在配电开关之间的配电线路上，则故障上游任一配电开关的智能装置在Tl时刻向本侧变电站出口断路器的智能装置发出闭锁信号，同时所述故障两侧配电开关的智能装置向配电开关发出跳闸命令；本侧变电站出口断路器的智能装置(其固有动作时间调整为T4)接收到所述闭锁信号后，保护立即返回，并自动设置T5的延时，在该延时期间内变电站出口断路器智能装置不向变电站出口断路器发跳闸命令；当故障两侧配电开关跳闸完毕，分段断路器的智能装置发出合闸命令，分段断路器合闸后，分段断路器上游的配电线路由对侧变电站供电；
当智能装置判定故障发生在配电开关与本侧变电站出口断路器之间，本侧变电站出口断路器的智能装置和故障下游邻近配电开关的智能装置，发出跳闸命令；当本侧变电站出口断路器和故障下游邻近配电开关跳闸完毕，分段断路器的智能装置发出合闸命令，分段断路器合闸后，分段断路器上游的配电线路由对侧变电站供电。
[0010]本发明中，T5取200ms。
[0011]本发明进一步所采取的技术方案如下:当变电站出口断路器感受到短路电流，变电站出口断路器的智能装置随即进入保护程序，如果变电站出口断路器的智能装置在Tl时间内收到除相邻配电开关智能装置以外任意配电开关智能装置发来的闭锁信号，则保护程序立即返回；否则变电站出口断路器智能装置以固有动作时间T4启动变电站出口断路器跳闸，Tl为配电开关智能装置固有动作时间，40ms〈T4〈50ms。
[0012]更进一步的，当智能装置判定故障发生在配电开关之间的配电线路上，则故障上游邻近配电开关的智能装置于Tl时刻向本侧变电站出口断路器的智能装置发出闭锁信号，所述Tl为配电开关智能装置固有动作时间，分段断路器的智能装置于T1+T2时刻发出合闸命令，T2为配电开关执行跳闸所经历的时间；隔离和恢复供电时间的裕度为T5-T2-T3，T3为分段断路器智能装置发出跳闸命令至分段断路器完成跳闸的时间，该时间裕度用于弥补断路器和配电开关的动作时间离散。
[0013]本发明方法中，当出现短路故障，则故障侧的变电站出口断路器可感受到短路电流，那么该处的智能装置立即进入保护程序，如果故障发生在配电开关之间的配电线路上，那么故障上游任一配电开关的智能装置在Tl时间向该变电站出口断路器智能装置发送闭锁信号，以阻止变电站出口断路器跳闸，并且设置了 200ms的延时，在这200ms的延时内，足以隔离故障，并且实现重构(分段断路器上游的配电线路由对侧变电站供电)；如果判定短路故障发生在变电站出口断路器附近，那么这种故障是需要立即跳开该变电站出口断路器的，而不需要设置延时，最大程度的保护了变电站变压器等电气设备，降低了其由于变电站出口近距离短路而损毁的可能。
[0014]本发明采用不固定的延时方式对变电站出口断路器进行操作，通过判断故障发生的地点选择适当的解决方案，使得保护动作更精准可靠，尤其当故障发生在变电站出口断路器附近时，可立即跳开变电站出口断路器，提高变电站出口故障的快速性，有效保护了电力设备，提高了电力系统的安全性。并且本发明提供了相应的操作时序，确保本发明方法的有效可靠实施。本发明构思巧妙，使用效果好，预计将在继电保护领域将得到广泛运用。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0016]图1为网络继电保护装置的组成示意图。
[0017]图2为本发明方法的运行时序图。【具体实施方式】
[0018]下面根据附图详细说明本发明，本发明的目的和效果将变得更加明显。
[0019]本发明实施例基于变电站过电流保护的配电网故障隔离方法法，其硬件部分如图1所示组成包括:变电站出口断路器DLA、DLB，配电开关DL1、DL2、DL3、DL4，变电站出口断路器的智能装置A、B，配电开关的智能装置Dl、D2、D3、D4，所有智能装置A、B、DU D2、D3、D4通过网络通讯，本发明的特点在于:
当智能装置判定故障发生在配电开关之间的配电线路上，比如故障发生在Kl处，则故障上游邻近配电开关的智能装置Dl向本侧变电站出口断路器DLA的智能装置A发出闭锁信号，同时故障两侧配电开关DL1、DL2的智能装置Dl、D2发出跳闸命令，实现故障隔离；本侧变电站出口断路器DLA的智能装置接收到该闭锁信号后，保护立即返回，并自动设置T5=200ms的延时，在该延时期间内变电站出口断路器智能装置A不向变电站出口断路器发跳闸命令(变电站出口断路器不动作)；当故障两侧配电开关跳闸完毕，分段断路器的智能装置发出合闸命令(本例中假设配电开关DL3为分段断路器)，分段断路器合闸后，分段断路器上游的配电线路由对侧变电站供电，也就是说配电开关DL3合闸后，负荷4改为由变电站B供电，至此完成重构；
当智能装置判定故障发生在配电开关DLl与本侧变电站出口断路器DLA之间，本侧变电站出口断路器DLA的智能装置A和故障下游邻近配电开关DLl的智能装置发出跳闸命令；当本侧变电站出口断路器DLA和故障下游邻近配电开关DLl关跳闸完毕，分段断路器的智能装置发出合闸命令，分段断路器合闸后，分段断路器上游的配电线路由对侧变电站供电。
[0020]本发明具体实现过程中，当变电站出口断路器感受到短路电流，变电站出口断路器的智能装置随即进入保护程序，如果变电站出口断路器的智能装置在Tl时间内收到除相邻配电开关智能装置以外任意配电开关智能装置发来的闭锁信号，则保护程序立即返回；否则变电站出口断路器智能装置以固有动作时间T4启动变电站出口断路器跳闸，Tl为配电开关智能装置固有动作时间，40ms〈T4〈50ms。本例中Tl取30ms，T4取45ms。
[0021]如图2所示，本发明运行时序如下:当智能装置判定故障发生在配电开关之间的配电线路上，则故障上游邻近配电开关的智能装置于Tl时刻向本侧变电站出口断路器的智能装置发出闭锁信号，所述Tl为智能装置固有动作时间，本例中取30ms，分段断路器的智能装置与T1+T2时刻发出合闸命令，T2为配电开关执行跳闸所经历的时间，本例中取60ms ;隔离和恢复供电时间的裕度为T5-T2-T3，T3为分段断路器智能装置发出跳闸命令至分段断路器完成跳闸的时间，本例中取90ms，那么隔离和恢复供电时间的裕度为T5-T2-T3=200ms-60ms -90ms=50ms。这50ms裕度主要考虑断路器和配电开关动作时间往往略有离散，确保在离散时间为正的情况下，变电站出口断路器仍不参与本次隔离与动作。
[0022]除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
【权利要求】
1.基于变电站过电流保护的配电网故障隔离方法，配电网自动化系统组成包括:变电站出口断路器、配电开关、变电站出口断路器的智能装置、以及配电开关的智能装置，所有智能装置通过网络通讯，其特征在于: 当智能装置判定故障发生在配电开关之间的配电线路上，则故障上游邻近配电开关的智能装置向本侧变电站出口断路器的智能装置发出闭锁信号，同时所述故障两侧配电开关的智能装置向配电开关发出跳闸命令；本侧变电站出口断路器的智能装置接收到所述闭锁信号后，保护立即返回，并自动设置T5的延时，在该延时期间内变电站出口断路器智能装置不向变电站出口断路器发跳闸命令；当故障两侧配电开关跳闸完毕，分段断路器的智能装置发出合闸命令，分段断路器合闸后，分段断路器上游的配电线路由对侧变电站供电； 当智能装置判定故障发生在配电开关与本侧变电站出口断路器之间，本侧变电站出口断路器的智能装置和故障下游邻近配电开关的智能装置发出跳闸命令；当本侧变电站出口断路器和故障下游邻近配电开关跳闸完毕，分段断路器的智能装置发出合闸命令，分段断路器合闸后，分段断路器上游的配电线路由对侧变电站供电； 当智能装置判定故障发生在配电开关之间的配电线路上，则故障上游任一配电开关的智能装置于Tl时刻向本侧变电站出口断路器的智能装置发出闭锁信号，所述Tl为配电开关智能装置固有动作时间，分段断路器的智能装置于T1+T2时刻发出合闸命令，T2为配电开关执行跳闸所经历的时间；隔离和恢复供电时间的裕度为T5-T2-T3，T3为分段断路器智能装置发出跳闸命令至分段断路器完成跳闸的时间，此时间裕度用于弥补断路器和配电开关的动作时间离散。
2.根据权利要求1所述的基于变电站过电流保护的配电网故障隔离方法，其特征在于:当变电站出口断路器感受到短路电流，变电站出口断路器的智能装置随即进入保护程序，如果变电站出口断路器的智能装置在Tl时间内收到除相邻配电开关智能装置以外任意配电开关智能装置发来的闭锁信号，则保护程序立即返回；否则变电站出口断路器智能装置以固有动作时间T4启动变电站出口断路器跳闸，Tl为配电开关智能装置固有动作时间，40ms〈T4〈50ms。
3.根据权利要求1所述的基于变电站过电流保护的配电网故障隔离方法，其特征在于:T5=200ms。
【文档编号】H02H7/26GK103746354SQ201410007727
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2012年5月25日 优先权日:2012年5月25日
【发明者】顾亭亭, 李魏宏, 彭森, 邢跃春, 曹秋伟, 赵琴, 曹鹏, 顾欣欣 申请人:南京国网电瑞继保科技有限公司, 顾欣欣