用于时间盲区的线路保护方法与装置与流程

本发明继电保护领域，特别是一种用于CT或PT断线的线路保护方法。

背景技术：

目前，我国电网技术装备不断升级，推动电网朝着集约化、专业化、扁平化和无人化等先进管理方向发展，220kV以下变电站已经全面推广了无人值守变电站模式，降低了变电站运行成本,提高了运行效益。在设备故障处理方面，由于变电站无人值守，从调度端运行人员发现变电站设备故障信息，到安排运检人员前往变电站进行处理，期间将出现设备带故障运行的时间盲区。时间盲区的长短，与运检人员前往变电站的时间长短有关。

以智能变电站110kV线路保护为例，按照传统的继电保护原理，在CT断线时，将闭锁相关电流保护，在PT断线时，将闭锁方向保护并不再进行同期电压判断。

如果110kV线路发生了CT断线和PT断线，在时间盲区中，由于电流、电压数据缺失将造成保护功能缺失，当出现线路故障时会引起拒动，导致上一级保护跳闸，扩大停电面积，降低了继电保护“四性”。

IEC61850标准的应用，变电站内设备之间、变电站之间的信息实现了共享和交互，利用信息共享优势对传统保护算法和判据、传统保护方案进行改进和创新，最大限度地发掘潜力以提高保护的动作性能，避免数据丢失对保护的影响，研究多判据决策的数据自愈保护策略，提升保护可靠性水平，对保证电网安全稳定运行具有重要意义。随着电网装备制造技术的进步和先进通信技术的引入，限制保护与控制技术变革的技术瓶颈正逐渐消失，促使智能变电站二次系统结构和形态均发生了革命性变化，为解决上述问题提供了条件。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于时间盲区的线路保护方法，用以解决在运检人员事故处理的时间盲区中保护功能缺失存在越级跳闸风险的问题。

为实现上述目的，本发明的方案包括：

用于时间盲区的线路保护方法，包括步骤如下：

从过程层网络获取的母线差动保护信息、母线上其他元件、线路的电流数据的步骤；当判断CT断线时，根据参与母线差流计算的各元件与线路电流矢量和为0，计算出本间隔三相电流的相位、幅值的步骤；利用所述计算出的本间隔三相电流的相位、幅值参与保护逻辑计算，根据计算结果输出保护动作信息的步骤。

进一步的，还包括步骤：合并单元分别接入电压互感器的保护电压和测量电压，在PT断线时，以测量电压数据参与保护逻辑计算，根据计算结果输出保护动作信息。

本发明还提供了一种用于时间盲区的线路保护装置，包括：

用于从过程层网络获取的母线差动保护信息、母线上其他元件、线路的电流数据的模块；当判断CT断线时，根据参与母线差流计算的各元件与线路电流矢量和为0，计算出本间隔三相电流的相位、幅值的模块；利用所述计算出的本间隔三相电流的相位、幅值参与保护逻辑计算，根据计算结果输出保护动作信息的模块。

进一步的，还包括模块：合并单元分别接入电压互感器的保护电压和测量电压，在PT断线时，以测量电压数据参与保护逻辑计算，根据计算结果输出保护动作信息。

通过利用智能变电站数据传输数字化、网络化及信息共享的优势，在运检人员事故处理的时间盲区中，补全数据，实现数据自愈，消除保护功能缺失带来的越级跳闸风险，将为事故处理带来充足时间保障，提高变电站设备故障时的稳定运行水平，保障可靠的供电质量。

附图说明

图1是智能变电站110kV线路1保护连接关系图；

图2是智能变电站110kV线路保护原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

方法实施例

以下实施例，以110kV线路为例进行说明。需要指出，本发明的方法并不限于110kV这一特定电压等级的输电线路，也可以用于其他电压等级的输电线路。

图1中，110kV母线包括4个元件：110kV线路1、元件2、元件3、元件4。110kV线路1保护装置通过光口1与智能终端直接连接，按照GOOSE标准实现开入开出供能；通过光口2与合并单元光口2直接连接，按照IEC 61850-9-2标准采集电流电压信息；通过光口3与110kV线路1过程层交换机相连。110kV线路1合并单元通过光口1与110kV线路1过程层交换机相连。

元件2合并单元、元件3合并单元、元件4合并单元分别接入各自元件的过程层交换机。110kV电压合并单元分别接入保护电压和测量电压。

110kV母线保护、110kV电压合并单元、110kV线路1过程层交换机、元件2～元件4过程层交换机全部接入110kV中心交换机，组成110kV过程层网络。

本发明的基本思路为，在时间盲区，保证保护功能能够继续，维持到检修人员到来，在CT或PT断线的情况下，不能闭锁保护，因此必须补全相关数据。依靠过程层网络，从过程层网络获取的母线差动保护信息、母线上其他元件、线路的电流数据；当判断CT断线时，根据参与母线差流计算的各元件与线路电流矢量和为0，计算出本间隔三相电流的相位、幅值的步骤；而所述计算出的本间隔三相电流的相位、幅值将替代CT断线之前的本间隔线路电流数据，参与保护逻辑计算。

同理，对于PT断线，合并单元分别接入电压互感器的保护电压和测量电压，在PT断线时，以测量电压数据替代PT断线之前的保护电流数据，参与保护逻辑计算。

在下文的介绍中，将CT或PT断线时数据补全称为数据自愈。

具体的，下面给出的控制逻辑图。如图2所示，以110kV线路保护出现CT或PT断线为例进行说明。

110kV线路1保护通过过程层网络获取110kV母线保护、110kV电压合并单元、元件2～元件4合并单元的数据，提供给CT断线数据自愈模块和PT断线数据自愈模块。

图2中，智能变电站110kV线路数据自愈功能由保护逻辑计算模块、主数据计算模块、CT断线数据自愈模块和PT断线数据自愈模块共同完成，包括以下内容：

(1)CT断线时，电流数据自愈实现方法。CT断线数据自愈模块采集110kV线路1电流I₁，利用过程层网络采集元件2电流I₂,元件3电流I₃,元件4电流I₄，获取110kV母线保护信息。若110kV线路1电流A相断线，110kV母线保护当大差及小差电流连续7s大于CT断线定值即判为CT断线，发A相断线信号，闭锁110kV母线A相差动保护，不闭锁110kV母线B、C相差动保护。此时，若差动保护制动电流达到动作值，或母线电压降低到动作值，说明母线上在CT断线的同时可能存在故障，CT断线闭锁功能暂停10秒，以避免母线故障时误判CT断线闭锁保护。综上，在110kV线路1电流A相断线时，若110kV母线保护动作＝0，即110kV母线无故障的情况下，根据基尔霍夫定律，110kV母线差动电流为0A：

$I_d=\left|\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{\stackrel{\·}{I}}_j\right|=0$

其中，I_d为110kV线路1电流I₁，元件2电流I₂,元件3电流I₃,元件4电流I₄的矢量和；为各元件保护电流，n＝4。

根据利用获取到的110kV母线其它元件的电流数据，实时换算110kV线路1三相电流的相位、幅值。以指向母线为正方向，假设110kV母线电流输入元件：元件2，110kV母线电流输出元件：110kV线路1、元件3、元件4。以换算110kV线路1电流A相幅值(二次值)为例，若I₂＝10A，I₃＝2A，I₄＝4A，则I₁＝I₂-I₃-I₄＝4A。

当110kV线路1CT断线＝1时，CT断线数据自愈模块取CT断线动作正逻辑，开放计算电流给保护逻辑计算模块；主数据处理模块取CT断线动作反逻辑，闭锁电流输出给保护逻辑计算模块。因此，保护逻辑计算模块通过主数据计算模块获取电压数据，通过CT断线数据自愈模块获取电流数据，此时，110kV线路保护功能完整，避免了CT断线对保护性能的影响。

以上介绍中，对于CT断线是依靠110kV三相保护电流的不同判别出的。现有技术中也有其他的判断CT断线的方法，例如利用零序和负序电流等，这些方法也作为其他实施方式应用于本发明的方案。

(2)PT断线时，电压数据自愈实现方法。PT断线数据自愈模块采集110kV保护电压和测量电压双冗余数据，输出测量电压。当PT断线＝1时，PT断线数据自愈模块取PT断线动作正逻辑，开放测量电压给保护逻辑计算模块；主数据处理模块取PT断线动作反逻辑，闭锁电压输出给保护逻辑计算模块。因此，保护逻辑计算模块通过主数据计算模块获取电流数据，通过PT断线数据自愈模块获取测量电压数据，此时，110kV线路保护功能完整，避免了PT断线对保护性能的影响。

(3)CT断线和PT断线同时动作时，电流电压数据自愈实现方法。此时，主数据处理模块取CT断线动作反逻辑、PT断线动作反逻辑，闭锁电流、电压输出给保护逻辑计算模块。CT断线数据自愈模块和PT断线数据自愈模块开放，具体见内容(1)和(2)。保护逻辑计算模块通过CT断线数据自愈模块和PT断线数据自愈模块获取电流电压数据，110kV线路保护功能完整，避免了CT、PT断线对保护性能的影响。

(4)CT断线和PT断线同时不动作，此时，闭锁CT断线数据自愈模块和PT断线数据自愈模块输出，保护逻辑计算模块通过主数据处理模块获取电流电压数据。

综上，在该实施例中，本发明的特点是提出一种数据自愈型110kV线路保护实现方法，利用智能变电站数据传输数字化、网络化及信息共享的优势，对110kV线路保护CT断线和PT断线时的多判据数据自愈决策进行优化提升，通过CT断线数据自愈模块和PT断线数据自愈模块实现110kV线路保护电流电压的数据自愈，避免了数据缺失对保护性能的影响，提高了智能变电站110kV线路保护的安全性和可靠性。

以上实施例中，系统母线上包括线路1和若干元件，作为其他实施方式，也适用于更多的线路和元件的情况。

装置实施例

本发明还提供了一种用于时间盲区的线路保护装置，包括：

用于从过程层网络获取的母线差动保护信息、母线上其他元件、线路的电流数据的模块；当判断CT断线时，根据参与母线差流计算的各元件与线路电流矢量和为0，计算出本间隔三相电流的相位、幅值的模块；所述计算出的本间隔三相电流的相位、幅值参与保护逻辑计算，根据计算结果输出保护动作信息的模块。

进一步的，还包括模块：合并单元分别接入电压互感器的保护电压和测量电压，在PT断线时，以测量电压数据参与保护逻辑计算，根据计算结果输出保护动作信息。

本发明所指的装置，实际上基于上述方法流程的一种计算机解决方案，即一种软件构件，上述模块即为与方法流程相对应的处理进程。该软件可以运行于保护设备中。由于对上述方法的介绍已经足够清楚完整，而本实施例所声称的装置实际上是一种软件构成，故不再详细进行描述。

以上给出了本发明涉及的具体实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。在本发明给出的思路下，采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本发明中的相应技术手段基本相同、实现的发明目的也基本相同，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本发明的保护范围内。