一种串补控制保护与继电保护的协调控制方法
【专利摘要】本发明提供一种串补控制保护与继电保护的协调控制方法，充分利用智能变电站高速传输的冗余信息，进行串补控制保护及线路保护算法功能优化。可以较好地解决以下问题：(1)由于高抗保护动作或断路器失灵保护动作，本站线路开关跳闸而无法联动退出站内串补的问题；(2)串补重投时刻与线路保护动作的协调配合问题；(3)线路保护动作与串补GAP触发信号结合，改善保护动作性能。
【专利说明】—种串补控制保护与继电保护的协调控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种协调控制方法，具体涉及一种串补控制保护与继电保护的协调控制方法。
【背景技术】
[0002]在输电线路上增设串联补偿电容能够补偿线路电感，起到有效缩短线路电气距离、提高线路输送功率及提高电力系统安全稳定运行水平的作用。同时，装设串补装置后，可明显减少输电走廊的新建设需求量，有较好的经济及环保效益。
[0003]串补装置本体结构复杂除串补电容外还包含金属氧化物过电压限制器(MOV)、火花间隙(GAP)、阻尼回路等一次设备。因而其控制保护系统的结构与功能也相对较为复杂。在串补线路发生故障及故障切除的过程中，串补本体控制保护系统除完成对串补电各、MOV的保护功能外，还需与线路保护装置进行互动。在此互动过程中，存在一些问题:
[0004]如正常情况下，串补站线路保护动作时，将会联动串补相关相，将线路保护动作相的串补电容旁路。而对于现有串补控制保护系统当本站电抗器保护及失灵保护动作切除线路断路器后，不会联动串补旁路开关。从而导致串补电容在这种情况下承受较高过电压，而对设备不利的运行状况；串补重投与线路保护的重合闸，目前是靠固定时间来配合，在某些情况下会出现串补重投于永久性故障，从而对串补电容带来进一步的短路电流冲击；串补线路的距离保护算法与串补电容的实时运行状态无关，对于正方向存在串补电容的一侧后备距离保护的整定均按串补电容无MOV及GAP的极端情况计算，从而损失了后备距离I段的保护范围。
【发明内容】
[0005]为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种串补控制保护与继电保护的协调控制方法，充分利用智能变电站高速传输的冗余信息，进行串补控制保护及线路保护算法功能优化。可以较好地解决以下问题:(I)由于高抗保护动作或断路器失灵保护动作，本站线路开关跳闸而无法联动退出站内串补的问题；(2)串补重投时刻与线路保护动作的协调配合问题；(3)线路保护动作与串补GAP触发信号结合，改善保护动作性能。
[0006]为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案:
[0007]本发明提供一种串补控制保护与继电保护的协调控制方法，所述方法包括以下步骤:
[0008]步骤1:基于智能变电站建立串补控制保护与继电保护信息传输网络；
[0009]步骤2:进行电抗器保护及断路器保护分别与串补控制保护的协调配合；
[0010]步骤3:进行串补控制保护中重投时间与线路保护协调配合；
[0011]步骤4:进行线路保护中整定范围与串补控制保护的协调配合。
[0012]所述步骤I中，智能变电站按IEC-61850规约以组网方式采集和传递信息，信息传输网络包括过程层、间隔层和站控层。
[0013]所述过程层包括合并单元、智能终端及串补控制保护的前端采集装置；合并单元将采集到的电气量信息传输入过程层网络，智能终端将状态量信息传输到过程层网络并执行过程层网络中传来的跳闸命令，前端采集装置从过程层网络采集所需的电气量信息和状态量信息;
[0014]间隔层包括线路保护、电抗器保护、断路器保护和串补控制保护；间隔层从过程层获得需要的电气量信息和状态量信息，同时将相关动作信息上送站控层网络；
[0015]站控层包括保信子站及串补控制子站，两者均通过站控层网络获取相关动作信息及电气量信息，并上送至相关的监控主站。
[0016]所述步骤2中，典型串补工程系统包括站内母线、第一断路器CB1、第一断路器CB2、串补线路、串补电容C、火花间隙GAP、串补旁路开关CBC、第一高压并联电抗器SR1、电流互感器CT和电压互感器PT ;串补线路通过第一断路器CBl和第二断路器CB2与站内母线连接，第一高压并联电抗器SRl和电压互感器PT分别与串补线路并联；电流互感器CT和串补电容C串接于串补线路中，火花间隙GAP及串补旁路开关CBC并联于串补电容C的两端。
[0017]当串补线路发生故障后，串补线路保护动作信号联动串补旁路开关CBC，将串补电容C旁路；当第一断路器CBl和第二断路器CB2跳闸后，第一高压并联电抗器SRl的继电保护动作以及第一断路器CBl或第二断路器CB2的失灵保护动作导致第一断路器CBl和第二断路器CB2均跳闸时，串补控制保护通过第一断路器CBl和第二断路器CB2各自的GOOSE变位信息判断第一断路器CBl和第二断路器CB2的状态，一旦检测到第一断路器CBl和第二断路器CB2均为跳开状态，则同时发闭锁串补命令。
[0018]对第一断路器CBl和第二断路器CB2的动作情况进行判别时，首先对第一断路器CBl和第二断路器CB2的GOOSE变位信息进行甄别，如果是第一断路器CBl和第二断路器CB2的GOOSE变位信息均从合位变为分位，则通过对串补线路电流与电流定值Isetl进行比较，如果串补线路电流小于电流设定值Isrtl，则表明串补控制保护所在串补线路失电，进一步确认如果串补旁路开关CBC为合位则无需进行进一步操作，如果串补旁路开关CBC为分位则发出闭合串补旁路开关CBC的命令。
[0019]所述步骤3中，实时监测第一断路器CBl和第二断路器CB2的GOOSE变位信息和串补线路电流，综合判断第一断路器CBl和第二断路器CB2的重合闸状态，在检测到第一断路器CBl和第二断路器CB2均为合闸状态且负荷电流大于电流设定值Isrt2时，确认串补线路已带电，将串补旁路开关CBC延时，此时间大于线路保护的后加速时间，延时时间取40ms?60ms分闸，串补电容C重新投入运行。
[0020]所述步骤4中，对于线路保护，串补控制保护将火花间隙GAP动作信息以GOOSE格式上传到信息传输网络中，线路保护通过采集火花间隙GAP动作信息，对串补电容C、火花间隙GAP以及串补旁路开关CBC的整体运行状态做出判别；
[0021](I)如果火花间隙GAP被触发表明串补电容C已被旁路，则线路保护范围不考虑串补电容C的影响，采用下式计算距离I段的阻抗定值Z1，有:
[0022]Z1 = k*ZL
[0023]其中，Zl为被保护线路全长阻抗值，k取0.7?0.8 ;
[0024](2)如果火花间隙GAP未被触发表明串补电容C未被旁路，则采用下式计算距离I段的阻抗定值Z1，有:
[0025]Z1=^iZ,
[0026]其中，Up为串补电容C保护级电压，即表示当串补电容C两端电压高于Up时，其MOV导通，串补电容C的电压被保持为Up ；IC为流过串补电容C的电流。
[0027]与现有技术相比，本发明的有益效果在于:
[0028]本发明所针对的线路为串联补偿线路，判断过程充分利用智能站冗余高速传递信息，在获得全站其它监测点的电气及开关量信息的基础上，可以较好地实现高抗保护及失灵保护动作本侧开关三跳时对串补的联闭锁、串补的自适应重投以及线路保护后备距离范围的动态调整。从而提闻串补控制系统的整体性能以及串补线路保护的性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1是本发明实施例中信息传输网络示意图；
[0030]图2是本发明实施例中典型串补工程系统接线示意图；
[0031]图3是本发明实施例中串补旁路开关CBC动作逻辑流程图；
[0032]图4是本发明实施例中串补控制保护重投时间逻辑流程示意图；
[0033]图5是本发明实施例中线路保护距离I段自适应整定逻辑流程图。
【具体实施方式】
[0034]下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0035]随着智能变电站的发展，站内网络传输技术的成熟及相关规约的完善。智能变电站的保护已实现了网络化信息传输方式的应用。本发明充分利用智能变电站冗余化信息高速传递的特性，充分应用多类型，多点信息以解决前述的在串补控制保护系统及线路保护协调控制中的几个问题。
[0036]本发明提供一种串补控制保护与继电保护的协调控制方法，所述方法包括以下步骤:
[0037]步骤1:基于智能变电站建立串补控制保护与继电保护信息传输网络；
[0038]步骤2:进行电抗器保护及断路器保护分别与串补控制保护的协调配合；
[0039]步骤3:进行串补控制保护中重投时间与线路保护协调配合；
[0040]步骤4:进行线路保护中整定范围与串补控制保护的协调配合。
[0041]所述步骤I中，智能变电站按IEC-61850规约以组网方式采集和传递信息，信息传输网络包括过程层、间隔层和站控层，如图1。
[0042]所述过程层包括合并单元、智能终端及串补控制保护的前端采集装置；合并单元将采集到的电气量信息传输入过程层网络，智能终端将状态量信息传输到过程层网络并执行过程层网络中传来的跳闸命令，前端采集装置从过程层网络采集所需的电气量信息和状态量信息;
[0043]间隔层包括线路保护、电抗器保护、断路器保护和串补控制保护；间隔层从过程层获得需要的电气量信息和状态量信息，同时将相关动作信息上送站控层网络；
[0044]站控层包括保信子站及串补控制子站，两者均通过站控层网络获取相关动作信息及电气量信息，并上送至相关的监控主站。
[0045]所述步骤2中，(如图2)典型串补工程系统包括站内母线、第一断路器CB1、第一断路器CB2、串补线路、串补电容C、火花间隙GAP、串补旁路开关CBC、第一高压并联电抗器SRl、电流互感器CT和电压互感器PT ;串补线路通过第一断路器CBl和第二断路器CB2与站内母线连接，第一高压并联电抗器SRl和电压互感器PT分别与串补线路并联；电流互感器CT和串补电容C串接于串补线路中，火花间隙GAP及串补旁路开关CBC并联于串补电容C的两端。
[0046]如图3，当串补线路发生故障后，串补线路保护动作信号联动串补旁路开关CBC，将串补电容C旁路；当第一断路器CBl和第二断路器CB2跳闸后，第一高压并联电抗器SRl的继电保护动作以及第一断路器CBl或第二断路器CB2的失灵保护动作导致第一断路器CBl和第二断路器CB2均跳闸时，串补控制保护通过第一断路器CBl和第二断路器CB2各自的GOOSE变位信息判断第一断路器CBl和第二断路器CB2的状态，一旦检测到第一断路器CBl和第二断路器CB2均为跳开状态，则同时发闭锁串补命令。
[0047]对第一断路器CBl和第二断路器CB2的动作情况进行判别时，首先对第一断路器CBl和第二断路器CB2的GOOSE变位信息进行甄别，如果是第一断路器CBl和第二断路器CB2的GOOSE变位信息均从合位变为分位，则通过对串补线路电流与电流定值Isetl进行比较，如果串补线路电流小于电流设定值Isrtl，则表明串补控制保护所在串补线路失电，进一步确认如果串补旁路开关CBC为合位则无需进行进一步操作，如果串补旁路开关CBC为分位则发出闭合串补旁路开关CBC的命令。
[0048]所述步骤3中，(如图4)实时监测第一断路器CBl和第二断路器CB2的GOOSE变位信息和串补线路电流，综合判断第一断路器CBl和第二断路器CB2的重合闸状态，在检测到第一断路器CBl和第二断路器CB2均为合闸状态且负荷电流大于电流设定值Isrt2时，确认串补线路已带电，将串补旁路开关CBC延时，此时间大于线路保护的后加速时间，延时时间取40ms?60ms分闸，串补电容C重新投入运行。
[0049]所述步骤4中，(如图5)对于线路保护，串补控制保护将火花间隙GAP动作信息以GOOSE格式上传到信息传输网络中，线路保护通过采集火花间隙GAP动作信息，对串补电容C、火花间隙GAP以及串补旁路开关CBC的整体运行状态做出判别；
[0050](I)如果火花间隙GAP被触发表明串补电容C已被旁路，则线路保护范围不考虑串补电容C的影响，采用下式计算距离I段的阻抗定值Z1，有:
[0051]Z1 = k*ZL
[0052]其中，Zl为被保护线路全长阻抗值，k取0.7?0.8 ;
[0053](2)如果火花间隙GAP未被触发表明串补电容C未被旁路，则采用下式计算距离I段的阻抗定值Z1，有:
[0054]Z严k'Zf 女卞
[0055]其中，Up为串补电容C保护级电压，即表示当串补电容C两端电压高于Up时，其MOV导通，串补电容C的电压被保持为Up ；IC为流过串补电容C的电流。
[0056]最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
【权利要求】
1.一种串补控制保护与继电保护的协调控制方法，其特征在于:所述方法包括以下步骤: 步骤1:基于智能变电站建立串补控制保护与继电保护信息传输网络； 步骤2:进行电抗器保护及断路器保护分别与串补控制保护的协调配合； 步骤3:进行串补控制保护中重投时间与线路保护协调配合； 步骤4:进行线路保护中整定范围与串补控制保护的协调配合。
2.根据权利要求1所述的串补控制保护与继电保护的协调控制方法，其特征在于:所述步骤I中，智能变电站按IEC-61850规约以组网方式采集和传递信息，信息传输网络包括过程层、间隔层和站控层。
3.根据权利要求2所述的串补控制保护与继电保护的协调控制方法，其特征在于:所述过程层包括合并单元、智能终端及串补控制保护的前端采集装置；合并单元将采集到的电气量信息传输入过程层网络，智能终端将状态量信息传输到过程层网络并执行过程层网络中传来的跳闸命令，前端采集装置从过程层网络采集所需的电气量信息和状态量信息； 间隔层包括线路保护、电抗器保护、断路器保护和串补控制保护；间隔层从过程层获得需要的电气量信息和状态量信息，同时将相关动作信息上送站控层网络； 站控层包括保信子站及串补控制子站，两者均通过站控层网络获取相关动作信息及电气量信息，并上送至相关的监控主站。
4.根据权利要求1所述的串补控制保护与继电保护的协调控制方法，其特征在于:所述步骤2中，典型串补工程系统包括站内母线、第一断路器CB1、第一断路器CB2、串补线路、串补电容C、火花间隙GAP、串补旁路开关CBC、第一高压并联电抗器SR1、电流互感器CT和电压互感器PT ;串补线路通过第一断路器CBl和第二断路器CB2与站内母线连接，第一高压并联电抗器SRl和电压互感器PT分别与串补线路并联；电流互感器CT和串补电容C串接于串补线路中，火花间隙GAP及串补旁路开关CBC并联于串补电容C的两端。
5.根据权利要求4所述的串补控制保护与继电保护的协调控制方法，其特征在于:当串补线路发生故障后，串补线路保护动作?目号联动串补芳路开关CBC,将串补电容C芳路；当第一断路器CBl和第二断路器CB2跳闸后，第一高压并联电抗器SRl的继电保护动作以及第一断路器CBl或第二断路器CB2的失灵保护动作导致第一断路器CBl和第二断路器CB2均跳闸时，串补控制保护通过第一断路器CBl和第二断路器CB2各自的GOOSE变位信息判断第一断路器CBl和第二断路器CB2的状态，一旦检测到第一断路器CBl和第二断路器CB2均为跳开状态，则同时发闭锁串补命令。
6.根据权利要求5所述的串补控制保护与继电保护的协调控制方法，其特征在于:对第一断路器CBl和第二断路器CB2的动作情况进行判别时，首先对第一断路器CBl和第二断路器CB2的GOOSE变位信息进行甄别，如果是第一断路器CBl和第二断路器CB2的GOOSE变位信息均从合位变为分位，则通过对串补线路电流与电流定值Isrtl进行比较，如果串补线路电流小于电流设定值Isrtl，则表明串补控制保护所在串补线路失电，进一步确认如果串补旁路开关CBC为合位则无需进行进一步操作，如果串补旁路开关CBC为分位则发出闭合串补芳路开关CBC的命令。
7.根据权利要求1所述的串补控制保护与继电保护的协调控制方法，其特征在于:所述步骤3中，实时监测第一断路器CBl和第二断路器CB2的GOOSE变位信息和串补线路电流，综合判断第一断路器CBl和第二断路器CB2的重合闸状态，在检测到第一断路器CBl和第二断路器CB2均为合闸状态且负荷电流大于电流设定值Iset2时，确认串补线路已带电，将串补旁路开关CBC延时，此时间大于线路保护的后加速时间，延时时间取40ms?60ms分闸，串补电容C重新投入运行。
8.根据权利要求1所述的串补控制保护与继电保护的协调控制方法，其特征在于:所述步骤4中，对于线路保护，串补控制保护将火花间隙GAP动作信息以GOOSE格式上传到信息传输网络中，线路保护通过采集火花间隙GAP动作信息，对串补电容C、火花间隙GAP以及串补芳路开关CBC的整体运行状态做出判别； (1)如果火花间隙GAP被触发表明串补电容C已被旁路，则线路保护范围不考虑串补电容C的影响，采用下式计算距离I段的阻抗定值Z1，有:
Z1 = k*ZL 其中，Zl为被保护线路全长阻抗值，k取0.7?0.8 ; (2)如果火花间隙GAP未被触发表明串补电容C未被旁路，则采用下式计算距离I段的阻抗定值Z1，有: Z,=k*(ZL--^-) 其中，Up为串补电容C保护级电压，即表示当串补电容C两端电压高于Up时，其MOV导通，串补电容C的电压被保持为Up 为流过串补电容C的电流。
【文档编号】H02H7/26GK104269848SQ201410552932
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年10月17日 优先权日:2014年10月17日
【发明者】杜丁香, 周泽昕, 王德林, 李仲青, 黄蕙, 裘喻涛, 王兴国 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院, 国网浙江省电力公司, 国网重庆市电力公司