一种智能变电站低压母线保护方法与流程

本发明属于电力系统母线保护技术领域，特别涉及一种智能变电站低压母线的保护方案。

背景技术：

35kV及以下电压等级的低压母线，由于母线故障对电力系统稳定性的影响较小，一般不设置母线保护装置，主要依靠变压器后备保护来切除低压母线故障，故障切除时间较长。

低压母线通常由多段母线组成，每段母线之间通过分段开关连接，母线上的出线包含负荷、电容器、电感器、站用变等，且数量众多，低压母线相对高压母线操作更加频繁，上述原因均导致低压母线的故障率更高，因此有必要为低压母线提供简单易行的母线保护方法。

中国专利申请号200810167954.6公开了一种基于GOOSE方式网络化简易母线保护方法，该方法要求母线上所有进线、出线都要配置功率方向继电器，实现复杂且可行性不高。中国专利申请号201020526398.X公开了一种基于GOOSE的自适应简易母线保护装置，所采用的保护方法在切除分段时没有选择性，带来较大的负荷损失。

如果按照高压母线的差动保护方案，把所有电流量汇集到差动继电器，一方面需要大量的电缆投入，另一方面要求每个出线的CT极性要正确无误，在加大投资的同时也使得运行维护更加复杂。

智能变电站(或数字化变电站)为站内数据的共享提供了途径和便利，本发明将利用数字化变电站的网络基础，为低压母线保护提供一种简单易行的新方法。

技术实现要素：

本发明的目的，在于提供一种智能变电站低压母线保护方法，其可解决现有低压母线保护存在的可行性不高、实现复杂的问题。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种智能变电站低压母线保护方法，包括如下内容：接收出线保护闭锁信号用于区分母线区内外故障；分段保护模块根据进线过流及闭锁信号向相邻分段的分段保护模块发闭锁信号；分段保护模块及进线保护模块依据过流及收到的闭锁信号判断是否跳闸。

上述分段保护模块在收到出线闭锁信号后，转发该闭锁信号至相邻分段的分段保护模块，相邻分段的分段保护模块以同样的方式继续转发该闭锁信号。

上述分段保护模块在检测到分段过流后，向两侧的进线保护模块发闭锁信号，直至分段过流返回后停止发送闭锁信号；分段保护模块在检测到分段过流后，若分段两侧的进线均不过流，则向相邻分段的分段保护模块发闭锁信号，否则不发闭锁信号。

上述进线保护模块检测到进线过流后，在无闭锁信号的情况下，经可整定的延时跳本母线小电源、进线开关；分段保护模块检测到分段过流后，在无闭锁信号的情况下，经可整定的延时跳分段开关、两侧母线的小电源。

上述分段保护模块和进线保护模块分别嵌入变压器保护和分段保护。

采用上述方案后，本发明可以保证在出线故障时，优先让出线保护跳闸，母线保护不误动；当出线开关失灵或母线故障时，进线、分段可按设定的跳闸逻辑有选择的跳闸，能够较好的保留负荷，减小停电范围。

附图说明

图1是低压母线保护系统结构简图；

图2是进线保护模块逻辑图；

图3是分段保护模块逻辑图；

图4是保护信号配置关系图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。

低压母线通常由多段母线组成，低压母线的进线为变压器的低压侧，如图1中的1DL～4DL；出线间隔可以分为两种：一种向低压母线提供故障电流，通称为小电源间隔，比如电容器组，如图1中的1L1～4L1，另外一种是负荷间隔，如图1中的1Ln～4Ln；连接各段母线的分段间隔，如图1中的FD1～FD3。

按照面向对象的方法，将每段母线视为由4种元件组成：进线、分段、小电源、负荷，每种元件都设有输入、输出信号与其他元件建立逻辑关系，各元件的输入输出信号描述如下：

(1)进线元件

输入：进线三相电流；小电源闭锁信号；负荷闭锁信号；分段闭锁信号。

输出：跳小电源；跳进线开关；联跳主变高压侧。

(2)分段元件：

输入：分段三相电流；小电源闭锁信号；负荷闭锁信号；相邻分段闭锁信号；两侧进线的过流状态；

输出：跳小电源；跳分段。

(3)小电源元件：

输入：进线跳小电源，分段跳小电源；

输出：小电源出线保护的闭锁信号

(4)负荷元件：

输入：无

输出：负荷出线保护的闭锁信号。

本发明的母线保护跳小电源时，通过智能变电站的GOOSE(Generic Object Oriented Substation Event，面向通用对象的变电站事件)网络将跳闸命令发送给出线跳闸装置，如智能终端，因此并不要求出线保护能够接收母线保护的跳闸命令。

本发明提供一种智能变电站低压母线保护方法，对于出线保护的要求是，在检测到出线故障时能够发出闭锁信号，在故障切除或检测到开关失灵后能够停发闭锁信号。实现时，包含以下模块：

1、保护启动模块

以本母线的进线和分段是否过流来判断本段母线的保护启动，当本母线进线任一相稳态电流大于整定的过电流定值，或者分段的任一相稳态电流大于整定的过电流定值时，本母线保护启动。

2、进线保护模块

如图2所示，进线过流启动后，若收到负荷闭锁信号或分段闭锁信号则不动作；否则，进线过流保护动作，T1时限跳本母线连接的小电源，T2时限跳进线开关；若进线开关失灵，经TSL时限联跳变压器高压侧。

3、分段保护模块

区外出线故障时，本母线的分段收到出线(包含小电源、负荷)闭锁信号后，无延时转发给相邻分段的分段保护模块，以确保区外故障时，母线保护不动作。当区外出线保护切除故障后，或者出线开关失灵后，出线闭锁信号返回，分段停止转发闭锁信号。

当分段过流后，无延时向两侧进线的进线保护模块发闭锁信号，在分段过流返回后停发闭锁信号。

为保证分段跳闸具有选择性，若分段两侧的进线均过流，则分段不向相邻分段发送闭锁信号；若分段两侧的进线均不过流，则向相邻分段发闭锁信号。

如图3所示，分段过流启动后，若收到负荷出线闭锁信号或相邻分段闭锁信号则不动作；若分段未收到闭锁信号或闭锁信号均返回，则分段过流保护动作；若仅收到相邻分段的闭锁信号，且分段两侧的进线均不过流，则分段过流保护动作，T1时限跳分段及两侧的小电源。

综合上述，本发明一种智能变电站低压母线保护方法，设置分段保护模块和进线保护模块。分段保护模块在检测到分段过流后，向两侧的进线保护模块发闭锁信号，直至分段过流返回后停止发送闭锁信号；分段保护模块在检测到分段过流后，若分段两侧的进线均不过流，则向相邻分段的分段保护模块发闭锁信号，否则不向相邻分段发闭锁信号；分段保护模块在收到出线闭锁信号后，无延时转发该闭锁信号至相邻分段的分段保护模块，相邻分段的分段保护模块以同样的方式继续转发该闭锁信号。

进线保护模块检测到进线过流后，在无闭锁信号的情况下，经可整定的延时跳本母线小电源、进线开关；分段保护模块在检测到分段过流后，在无闭锁信号的情况下，经可整定的延时跳分段开关、两侧母线的小电源；分段保护模块在检测到分段过流后，如果仅收到相邻分段的闭锁信号且分段两侧的进线均不满足过流，则经可整定的延时跳分段开关、两侧母线的小电源。

分段保护模块和进线保护模块可以分别嵌入现有的变压器保护和分段保护，也可以由一台装置单独完成。

如图4所示，是保护信号配置关系示意图，出线保护向本母线的进线、分段发闭锁信号；分段元件向相邻的进线以及分段发送闭锁信号。

如图1系统，1DL～4DL以及FD1～FD3都在合位时发生区外出线K5点接地故障，1L1出线保护发送闭锁信号至1DL、FD1，FD1转发该闭锁信号至FD2，FD2转发该闭锁信号至FD3，各分段过流启动后发送闭锁信号至两侧进线，从而使所有进线、分段闭锁不动，由1L1的出线保护切除故障。

考虑到出线保护可能带方向判别，此时2L1、3L1、4L1识别出是反方向故障不向分段、进线发闭锁信号，如果分段不转发出线闭锁信号，将导致FD2、FD3无闭锁信号误动，而采用本发明的方法，分段可转发1L1的闭锁信号，保证FD2、FD3不误动。

若1L1开关失灵，则出线保护判断出开关失灵后停发闭锁信号，解除对1DL、FD1的闭锁，FD1停止转发闭锁信号。FD1～FD3不会互发闭锁信号，各母线动作跳小电源、分段，然后再跳1DL，不会损失负荷。

如图1所示系统，1DL、4DL合位，2DL、3DL退出运行，FD1～FD3合位，即进线1、进线4带4条母线运行。

若母线区K1点接地故障，所有分段均过流，闭锁进线1DL、4DL，FD1不向FD2发闭锁信号，FD3不向FD2发闭锁信号，FD2向FD1、FD3发闭锁信号。经可整定的延时母线保护动作跳FD2，而后FD3不再过流，FD1仍过流，先跳FD1再跳1DL，采用本发明的方法，虽然损失了母线II的负荷，但保住了母线III的负荷，如果分段不互发闭锁信号，那么母线III的负荷也会损失。

若K2点接地故障，则在FD2跳开后，FD1仍过流，FD1跳开后故障解除。

可见，本发明所述的母线保护方法实现简单，且母线区内外故障具有选择性，能较好的保留负荷、减小停电范围，具有实用价值。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。