专利名称：电力后备保护的方法
技术领域：
本发明涉及电力系统继电保护，具体地说是涉及采用通讯和逻辑处理实现电力后备保护的方法。
背景技术：
电力后备保护是在电力系统中各种电力设备上必备的一种保护，按其实现方式的不同分为近后备保护和远后备保护；按其故障判别原理的不同分为电流型后备保护和距离(也称阻抗)型后备保护。电力后备保护的作用是当被保护元件的主保护拒动或相邻元件的保护及开关拒动时，通过后备保护动作来切除事故，以达到将电力事故控制在尽可能小的范围内的目的。各电力后备保护的故障判别是根据在其被保护的元件所测量到的电流或阻抗值与一个整定的数值进行比较的结果来决定是否启动，而各电力后备保护的动作出口跳闸顺序是按照阶梯形时间特性进行配合的，以保证电力后备保护的选择性。当前电力后备保护的构成和动作特性如图1、图2所示。后备保护由发电机G的后备保护5、输电线路L1的后备保护1、输电线路L2的后备保护2、变压器T的后备保护3、和输电线路L3的后备保护4各自相对独立构成的，通过阶梯形整定延时时限逐级配合。从图2可以看出，最末端后备保护的动作时限t4最短，最上一级后备保护的动作时限t5最长，越靠近电源的后备保护动作时限就越长。
现有电力后备保护的故障判别和动作跳闸只是根据各自所保护的元件的故障测量信息和一个如图3所示的整定的动作延时来决定的，其动作时限是靠阶梯形时间特性进行配合的，所以越靠近电源部分的电力元件的保护动作时间越长，造成了靠近电源部分的故障不能很快切除，满足不了电力系统对保护快速性的要求，随着电力系统容量的增大，特别是在出现电力元件的主保护或开关拒动时，这一矛盾变得更加突出。还有电力系统结构扩大及复杂化后，现有电力后备保护灵敏度高的优点出体现不出，在当前的电力后备保护中也采取了复合电压闭锁技术来提高后备保护的灵敏度，但效果还是不能满足电力系统发展的需要，出现了后备保护不能切除事故的情况，给电力系统造成了巨大损失。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的不足，提供一种可实现后备保护快速切除所保护元件的故障，灵敏而快速地切除相邻或更远处元件的电力故障的改进了的电力后备保护的方法。
本发明电力后备保护方法，通过下述技术方案予以实现电力后备保护的方法由电力后备保护的输入信息，测量部分，逻辑部分，执行部分，输出信息部分构成，本发明的特征为在所述的测量部分和逻辑部分之间新增了一个保护信息启动的通讯部分；并用电力通讯网络将电力系统中同一正方向各元件的后备保护联接在一起，实现各电力后备保护的启动信息自下而上地发送和接收；在所述的现有电力后备保护的逻辑部分新增加了对所接收到的下级电力后备保护的启动信息的处理逻辑部分。
本发明电力后备保护的方法与现有技术相比有如下优点该电力后备保护根据各自对故障的判断启动，并向上级保护装置发出求救式的信号，启动上一级元件的后备保护。一旦本保护所保护的元件开关拒动时，上级保护就能在整定的时限后，灵敏可靠地切除电力事故，起到远后备的作用；本元件的后备保护启动后，同时能结合的收到的下级电力后备保护所发出的保护动作信息进行科学决策。如果收不到下级保护的动作信息，则电力事故发生在本保护所保护的元件上，通过近后备保护加速动作原理来快速切除的保护的元件上的电力故障，这时电力后备保护动作按其整定躲过本级主保护的时限延时动作断路器切除故障；如果只收到只有下一级电力后备保护动作的信息，说明电力故障发生在相邻下一级电力元件上，当相邻元件的开关拒动时，这时电力后备保护按其整定躲过下一级主保护的延时时限，通过远后备保护加速动作断路器来快速切除相邻电力元件的故障。总之，本发明所设计的电力后备保护能使电流型和阻抗型的电力后备保护实现快速切除各自所保护元件的全部故障；又能更灵敏而快速地反应和切除下级电力元件的故障，提高电力后备保护的快速性和灵敏度，使后备保护切除事故的时间不超过1秒钟，其时限特性如图6所示，以满足电力系统对各元件的后备保护的要求。本发明可广泛应用在电力系统中的发电机、变压器、输电线路及用户设备所构成的电气系统上。
本发明有如下附图图1为现有技术电力后备保护的构成方式示意图；图2为现有技术电力后备保护动作时限特性示意图；图3为现有技术电力保护系统决策逻辑示意图；其中G、发电机；T、变压器；L1、、L2、、L3、输电线路；1、2、3、4、5分别是线路L1、L2、L3和T的后备保护；t1、t2、t3、t4、t5分别是1、2、3、4、5的动作时限；Δt为时间差；11、断路跳闸出口；12、为本后备保护定值启动信号。
图4为本发明电力后备保护方法构成流程示意图；图5为本发明电力后备保护方法构成方式结构示意图；图6为本发明电力后备保护动作时限特性示意图；图7为本发明电力后备保护方法远后备保护灵敏启动原理示意图；
图8为本发明电力后备保护方法的近后备保护加速动作原理示意图；图9为本发明电力后备保护方法的远后备保护加速动作原理示意图；图10为本发明电力后备保护方法电力变压器后备保护构成示意图。
其中1、为测量部分；2、为逻辑部分；3、为执行部分；4、为输出信息；5、为新增通讯部分；6、为新增逻辑部分；7、为电力通讯网；8、为收信部分；9、为或逻辑；10、为延时逻辑t1；11、为断路跳闸出口；12、为本后备保护定值启动信号；13、为发信元件；14、为非逻辑；15、为与逻辑；16、为延时逻辑t2；17、延时逻辑t3；18、本后备保护达到的动作时限t6。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明电力后备保护的方法作进一步描述。
如图4、图5、图6所示。本发明电力后备保护的方法由电力后备保护的输入信息，测量部分1，逻辑部分2，执行部分3，输出信息部分4构成，本发明的特征为在所述的测量部分1和逻辑部分2之间新增了一个保护信息启动的通讯部分5；并用电力通讯网络7将电力系统中同一正方向各元件的后备保护联接在一起，其保护和保护之间的构成方式如图5所示，实现各电力后备保护的启动信息自下而上的发送的接收；在所述的现有电力后备保护逻辑部分2新增加了对所接收到的下级电力后备保护的启动信息的处理逻辑部分6，以此来决定保护动作跳闸出口速度的快慢，如图4所示；其保护动作时限特性如图6所示。
所述的新增通讯部分5由接收下级保护启动信息的收信部分8和向上级发送后备保护启动信息的发信部分13构成，所述新增通讯部分5输入端与传递各后备保护启动信息的电力通讯网7连接；其输出端与各新增逻辑部分6连接；所述的新增逻辑部分6由远后备保护灵敏启动系统、近后备保护加速动作系统和远后备保护加速动作系统构成，新增逻辑部分6输入端与通讯部分5的输出端连接，同时与测量部分1的输出端连接，其输出端与执行部分3连接。如图4所示。所述的收信部分8的输入端与电力通讯网7连接，输出端与新增逻辑部分6连接；发信部分13的输入端与测量部分1的输出端连接，输出端与电力通讯网7连接。
如图7所示。所述的后备保护灵敏启动系统由收信部分8、或逻辑9、延时逻辑10构成；或逻辑9输入端与本后备保护定值启动信号12和收信部分8连接；延时逻辑10输入端与或逻辑9输出端连接；延时逻辑10输出端与断路跳闸出口11连接。
所述的远后备保护灵敏启动系统还在本后备保护定值启动信号之后设置有向上级保护发出讯号的发信部分13；本后备保护定值启动信号12与发信部分13的输入端连接，发信部分13输出端与电力通讯网7连接。
如图8所示。所述的近后备保护加速动作系统由收信部分8、非逻辑14、与逻辑15、延时逻辑16构成；收信部分8输出端经非逻辑14后接与逻辑15，与逻辑15输入端同时与本后备保护定值启动信号12连接，与逻辑15的输出信号经延时逻辑16与断路跳闸出口11连接。
所述的近后备保护加速动作系统还在本后备保护定值动作信号之后设置有向上级保护发出讯号的发信部分13；本后备保护定值启动信号12与发信部分13的输入端连接，发信部分13输出端与电力通讯网7连接。
如图9所示。所述的远后备保护加速动作系统由收信部分8、与逻辑15、延时逻辑17构成；与逻辑15的输入端与本后备保护定值启动信号和收信部分8连接，与逻辑15的输出端经延时逻辑17与断路跳闸出口11连接。
所述的远后备保护加速动作系统还在本后备保护定值启动信号之后设置有向上级保护发出讯号的发信部分13；本后备保护定值启动信号12与发信部分13的输入端连接，发信部分13输出端与电力通讯网7连接。
实施例1。
本实施例为电力变压器后备保护。电力变压器的后备保护一般配置在电源侧，如图10所示的111保护。对于两级电压等级的变电站，该111保护需要接收的下一级保护信息是103、104、105保护的启动信息。如果10KV母线并列运行时，则111保护所需要接收的下一级保护信息还要包括109保护的启动信息。下一级保护不动作成立的条件是103、104、105保护同时不启动或者是103、104、105、109保护同时不启动。对于三个电压等级的变电站则111保护的下级保护信息还要包括35KV侧的保护的启动信息。如果变压器111保护的动作时限能够满足电力系统运行的要求时，其逻辑部分只使用如图7所示的远后备保护灵敏启动电路。
实施例2。
本实施例为发电机后备保护。发电机的后备保护要求灵敏度较高，因此发电机后备保护的逻辑部分使用如图8所示的近后备保护加速动作原理和图9所示的远后备保护加速动作原理两部分。发电机G为首端元件，其后备保护中不设置发信部分13。
实施例3。
本实施例为输电线路后备保护。如图10所示，发电厂送出线路的后备保护灵敏度较高，所以在输电线路首端可以不配灵敏启动逻辑部分。但其输电线路较长时，输电线路后备保护的逻辑部分使用如图8所示的近后备加速动作启动原理和图9所示的远后备保护加速动作原理两部分。而变电所的进出线路的后备保护灵敏度较低，这时输电线路后备保护的逻辑部分使用如图7所示的远后备保护灵敏启动原理。
本实施例还可根据线路后备保护的范围要求要增加下级保护启动信息的级数。
本实施例的末端线路的后备保护不设置收信部分8。
为了保证电力后备保护的可靠性，各电力后备保护的通讯电源应采用独立的交、直流双重供电方式，并且要配不间断电源，以保证将保护动作信息发送给上级保护启动远后备保护。
权利要求
1.一种电力后备保护的方法，由电力后备保护的输入信息、测量部分(1)，逻辑部分(2)，执行部分(3)，输出信息部分(4)构成，其特征在于在所述的测量部分(1)和逻辑部分(2)之间新增了一个传递保护启动信息的通讯部分(5)；并用电力通讯网(7)将电力系统中同一正方向各元件的后备保护联接在一起；在所述的逻辑部分(2)新增加了对所接收到的下级电力后备保护的启动信息的处理逻辑部分(6)。
2.如权利要求所述的电力后备保护的方法，其特征在于所述的新增通讯部分(5)由接收下级保护启动信息的收信部分(8)和向上级发送后备保护启动信息的发信部分(13)构成，所述新增通讯部分(5)输入端与传递各后备保护启动信息的电力通讯网(7)连接；其输出端与各新增逻辑部分(6)连接；所述的新增逻辑部分(6)由远后备保护灵敏启动系统、近后备保护加速动作系统和远后备保护加速动作系统构成，新增逻辑部分(6)输入端与通讯部分(5)的输出端连接，同时与测量部分(1)的输出端连接，其输出端与执行部分(3)连接。
3.如权利要求2所述的电力后备保护的方法，其特征在于所述的收信部分(8)的输入端与电力通讯网(7)连接，输出端与新增逻辑部分(6)连接；发信部分(13)的输入端与测量部分(1)的输出端连接，输出端与电力通讯网(7)连接。
4.如权利要求2所述的电力后备保护的方法，其特征在于所述的后备保护灵敏启动系统由收信部分(8)、或逻辑(9)、延时逻辑(10)构成；或逻辑(9)输入端与本后备保护定值启动信号(12)和收信部分(8)的输出端连接；延时逻辑(10)输入端与或逻辑(9)输出端连接；延时逻辑(10)输出端与断路跳闸出口(11)连接。
5.如权利要求2或4所述的电力后备保护的方法，其特征在于所述的远后备保护灵敏启动系统还在本后备保护定值启动信号之后设置有向上级保护发出讯号的发信部分(13)；本后备保护定值启动信号(12)与发信部分(13)的输入端连接，发信部分(13)输出端与电力通讯网(7)连接。
6.如权利要求2所述的电力后备保护的方法，其特征在于所述的近后备保护加速动作系统由收信部分(8)、非逻辑(14)、与逻辑(15)、延时逻辑(16)构成；收信部分(8)输出端经非逻辑(14)后接与逻辑(15)，与逻辑(15)输入端同时与本后备保护定值启动信号(12)连接，与逻辑(15)的输出信号经延时逻辑(16)与断路跳闸出口(11)连接。
7.如权利要求2或6所述的电力后备保护的方法，其特征在于所述的近后备保护加速动作系统还在本后备保护定值动作信号之后设置有向上级保护发出讯号的发信部分(13)；本后备保护定值启动信号(12)与发信部分(13)的输入端连接，发信部分(13)输出端与电力通讯网(7)连接。
8.如权利要求2所述的电力后备保护的方法，其特征在于所述的远后备保护加速动作系统由收信部分(8)、与逻辑(15)、延时逻辑(17)构成；与逻辑(15)的输入端与本后备保护定值启动信号和收信部分(8)连接，与逻辑(15)的输出端经延时逻辑(17)与断路跳闸出口(11)连接。
9.如权利要求2或8所述的电力后备保护的方法，其特征在于所述的远后备保护加速动作系统还在本后备保护定值启动信号之后设置有向上级保护发出讯号的发信部分(13)；本后备保护定值启动信号(12)与发信部分(13)的输入端连接，发信部分(13)输出端与电力通讯网(7)连接。
全文摘要
本发明涉及电力系统继电保护，具体地说是涉及采用通讯和逻辑处理实现电力后备保护的方法。本发明的特征为在所述的测量部分和逻辑部分之间新增了一个保护信息启动的通讯部分，并用电力通讯网络将电力系统中同一正方向的后备保护连接在一起；在所述的逻辑部分新增加了对下级电力后备保护信息进行运算的处理逻辑部分。本发明电力后备保护方法的优点该电力后备保护不仅根据各自对故障的判断启动，还结合下级保护的启动信息启动和决定跳闸时限，实现快速切除各自所保护元件的全部故障及更灵敏而快速地反应和切除下级电力元件的故障，使后备保护最灵敏启动，切除事故的时间不超过1秒。本发明可广泛应用在电力系统中的发电机、变压器、输电线路及用户设备所构成的电气系统上。
文档编号H02H7/26GK1619912SQ20041010095
公开日2005年5月25日 申请日期2004年12月10日 优先权日2004年12月10日
发明者柏爱民, 李积合, 邰健科, 马海福 申请人:西宁电力学校, 柏爱民