一种用于智能变电站低压母线的简易母线保护方法与流程

本发明属于智能变电站保护配置技术领域，具体涉及一种用于智能变电站低压母线的简易母线保护方法。

背景技术：

变电站低压母线（10kV、35kV电压等级）采用单母分段形式，一般不配置单独的母线保护，当母线发生故障时，由变压器后备保护动作切除故障，为保障保护的选择性，变压器后备保护动作时间要与出线保护动作时间（0.3s~0.5s）有级差Δt（0.3s~0.5s）配合，整定为0.6s~0.8s或者更长。变电站的简易母线保护，目的是缩短低压母线故障的切除时间。简易母线保护不是单独的保护装置，由嵌入在站域保护装置中的动作元件和嵌入在母联（分段）和出线（包括线路、站用变、接地变、电容器、电抗器等，下同）保护装置中的闭锁元件组成。

由于简易母线保护需要多个装置之间的传递启动闭锁信号，采用电缆硬接线的传统变电站的简易母线保护硬接线较多，导致二次回路复杂，容易出错，可靠性也不高。随着智能变电站技术的发展，基于网络传输的SV采样和GOOSE通信机制得到很好的实用验证，一旦物理连接确立，只要网络通道的带宽足够，可以任意增加连接，可扩展性很强。

目前，简易母线保护一般采用母线的变压器进线电流是否大于整定值作为故障是否发生的判据，该段母线各支路间隔保护的闭锁信号作为母线区外、区内故障的综合诊断依据。当母线各支路间隔保护元件动作时，支路间隔保护发闭锁信号，支路间隔保护动作一定时间或其保护元件返回时，支路间隔保护闭锁信号返回。但对于母线分段间隔来说，由于分段保护只在给母线充电时投入运行，充电后退出，正常运行时分段保护无法提供闭锁信号。因此当两段母线并列运行，另一段母线发生故障时，分段保护无法提供闭锁信号，简易母线保护会判断为本段母线故障，进而切除本段母线，扩大了故障范围。

例如图1中，#2主变检修，#1主变运行，I母带II母运行，当K2点发生故障时，#1主变1DL开关电流增大，由于分段3DL开关保护无法提供闭锁信号，简易母线保护会判断为I母故障，从而误切除I母。

为解决这一问题，目前采用两种方法：

一是分段电流参与故障逻辑，根据分段电流是否大于过流整定值来判断另一段母线是否故障。此种方法存在的问题是：当母线分列运行时，3DL为分位，当分段开关与分段CT（电流互感器）间K3点发生故障，由于I母简易母线保护用分段电流大于过流整定值，则I母简易母线保护逻辑判断为II母故障，先跳开分段开关出口。此种方法延长了故障切除时间，由于分段开关故障电流持续存在，会启动开关失灵保护跳开II母的变压器进线开关2DL，发生误切非故障母线的现象。

二是采用“分段投入”软压板或分段开关位置作为母线是否分列运行的依据。当投入“分段投入”软压板或分段开关位置为合位时，简易母线保护认为母线并列运行，当发生故障后简易母线保护先跳分段开关，后经失灵延时Δt跳开本段母线变压器进线开关。此种方式的问题在于，只依靠母线的变压器进线电流元件不能判断哪段母线故障，当发生本段母线故障时，先跳开分段开关，由于故障没有切除，故障电流持续存在，跳分段开关后再经失灵延时Δt（0.3s~0.5s）跳开本段母线变压器进线开关，此种情况延长了故障切除时间0.3s~0.5s。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于智能变电站低压母线的简易母线保护方法。

本发明采用如下技术方案：

一种用于智能变电站低压母线的简易母线保护方法，采用本段母线的变压器进线电流是否大于整定值作为是否发生故障的判据，利用分段电流、分段投入软压板、分段电流互感器位置控制字，本段母线和另一段母线的各支路间隔保护闭锁信号对母线区内、外故障进行诊断。

具体的，其包括如下步骤：

（1）计算本段母线的变压器进线电流，当电流元件动作时，判断有故障发生，分段投入软压板退出时进入步骤（2），分段投入软压板投入时进入步骤（3）；若电流元件不动作，则保护返回不动作；

（2）分段投入软压板退出时，其通过如下方法判断：

2.1）本段母线的负荷支路间隔有保护闭锁信号，判断为母线区外故障，保护不动作；负荷支路间隔无闭锁信号，则进入步骤2.2）；

2.2）本段母线的小电源支路间隔有保护闭锁信号，简易母线保护出口延时t1跳开发送闭锁信号的小电源支路间隔，若故障持续存在，保护经延时t1+Δt跳开本段母线变压器进线开关；小电源支路间隔无保护闭锁信号，进入步骤2.3）；

2.3）延时t1后，如果本段母线支路间隔没有保护闭锁信号，判断为本段母线区内故障，则直接跳开本段母线主变进线开关；

（3）分段投入软压板投入时，其通过如下方法判断：

3.1）本段母线和另一段母线的负荷支路间隔有保护闭锁信号，判断为母线区外故障，保护不动作；负荷支路间隔无闭锁信号，则进入步骤3.2）；

3.2）判断分段电流互感器位置控制字含义，分段电流互感器在本段母线侧，进入步骤3.3）；如果不是，进入步骤3.4）；

3.3）分段开关电流元件动作，进入步骤3.4）；分段开关电源元件不动作，进入步骤3.3.1）；

3.3.1）本段母线的小电源支路间隔有保护闭锁信号，简易母线保护出口延时t1跳开本段母线发送闭锁信号的小电源支路间隔，若故障电流持续存在，保护经延时t1+Δt跳开本段母线变压器进线开关；小电源支路间隔无保护闭锁信号，进入步骤3.3.2）；

3.3.2）延时t1后，如果本段母线支路间隔没有保护闭锁信号，判断为本段母线区内故障，则直接跳开本段母线主变进线开关；

3.4）本段母线和另一段母线的小电源支路间隔有保护闭锁信号，简易母线保护出口延时t1跳开发送闭锁信号的小电源支路间隔，若故障电流持续存在，保护经延时t1+Δt跳开分段开关，若故障持续存在，经延时t1+2Δt跳开本段母线变压器进线开关；小电源支路间隔无保护闭锁信号，进入步骤3.5）；

3.5）延时t1后，如果本段母线和另一段母线的小电源支路间隔无闭锁信号，保护跳开分段开关，若故障电流持续存在，跳分段开关后再经失灵延时Δt跳开I母变压器进线开关。

进一步的，所述分段电流互感器在本段母线侧则分段电流互感器位置控制字为1，分段电流互感器不在本段母线侧则分段电流互感器位置控制字为0。

本发明的有益效果在于：采用本段母线的变压器进线电流是否大于整定值作为是否发生故障的判据，利用分段电流、分段开关位置、本段母线和另一段母线的各支路间隔保护闭锁信号作为母线区内、外故障的综合诊断依据。本发明有效保证了简易母线保护的快速性和选择性，与现有简易母线保护算法相比，解决了1）两段母线分列运行发生分段开关与分段CT间故障，故障切除时间延长和误切非故障母线的问题；2）两段母线并列运行发生本段母线故障，故障切除时间延长的问题。

附图说明

图1为简易母线保护接线示意图。

图2为本发明方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图1和2以及实施例对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本发明保护的范围。

实施例1

（1）两段母线分列运行，分段开关分位，分段电流不参与逻辑运算：

1）K1故障，I母的变压器进线电流元件动作，

a、延时t1后，I母各支路无闭锁信号，I母简易母线保护动作跳开I母变压器进线开关。

b、小电源支路4DL有闭锁信号，I母简易母线保护动作，延时t1跳开小电源支路4DL，闭锁信号不消失，延时t1+Δt跳开I母变压器进线开关。

2）K2故障，II母简易母线保护动作逻辑同理于I母。

3）K3故障，等同于K1故障。

4）K4故障，I母的变压器进线电流元件动作，小电源支路4DL有闭锁信号，I母简易母线保护动作，延时t1跳开小电源支路4DL，若故障电流不消失，延时t1+Δt跳开I母变压器进线开关，作为小电源支路的失灵保护。

5）K5故障，II母简易母线保护动作逻辑同理于I母。

6）K6故障，I母的变压器进线电流元件动作，

a、负荷支路6DL保护有闭锁信号，I母简易母线保护不动作。

b、6DL支路保护跳闸后经延时，线路仍有流，收回闭锁信号，I母简易母线保护开放，延时t1跳开I母变压器进线开关，作为负荷支路6DL的失灵保护。

7）K7故障，II母简易母线保护动作逻辑同理于I母。

实施例2

（2）#2变检修，I母经分段开关带II母运行，分段开关合位，分段电流和分段CT位置控制字参与逻辑运算：对于I母简易母线保护，分段CT位置控制字为1，代表分段CT在I母母线侧；对于II母简易母线保护，分段CT控制字为0，代表分段CT不在II母母线侧：

1）K1故障，I母的变压器进线电流元件动作，负荷支路无闭锁信号，分段合位，分段CT在I母母线侧，分段过流元件不动作。

a、延时t1后，I母各支路无闭锁信号，I母简易母线保护动作跳开I母变压器进线开关。

b、小电源支路4DL有闭锁信号，I母简易母线保护动作，延时t1跳开小电源支路4DL，若故障电流持续存在，延时t1+Δt跳开I母变压器进线开关。

2）K2故障，I母的变压器进线电流元件动作，负荷支路无闭锁信号，分段合位，分段CT在I母母线侧，分段过流元件动作。

a、延时t1后，I母和II母小电源间隔支路无闭锁信号，I母简易母线保护动作跳开分段开关，若故障电流持续存在，跳分段开关后再经失灵延时Δt跳开I母变压器进线开关。

b、小电源支路4DL、5DL有闭锁信号，I母简易母线保护动作，延时t1跳开小电源支路4DL、5DL，若故障电流持续存在，延时t1+Δt跳开分段开关，若故障电流仍持续存在，经延时t1+2Δt跳开I母变压器进线开关。

3）K3故障，I母简易母线保护动作逻辑等同于K2故障。

4）K4故障，I母的变压器进线电流元件动作，小电源支路4DL有闭锁信号，I母简易母线保护动作，延时t1跳开小电源支路4DL，若故障电流不消失，延时t1+Δt跳开I母变压器进线开关1DL，作为小电源支路的失灵保护。

5）K5故障，I母的变压器进线电流元件动作，小电源支路5DL有闭锁信号，I母简易母线保护动作，延时t1跳开小电源支路5DL，若故障电流持续存在，延时t1+Δt跳开分段开关3DL，若故障电流仍持续存在，延时t1+2Δt跳开I母变压器进线开关1DL。

6）K6故障，I母的变压器进线电流元件动作，

a、负荷支路6DL保护有闭锁信号，I母简易母线保护不动作。

b、6DL支路保护跳闸后经延时，线路仍有流，收回闭锁信号，I母简易母线保护开放，延时t1跳开I母变压器进线开关1DL，作为负荷支路6DL的失灵保护。

7）K7故障，I母的变压器进线电流元件动作，

a、负荷支路7DL保护有闭锁信号，I母简易母线保护不动作。

b、7DL支路保护跳闸后经延时，若线路7DL仍有流，收回闭锁信号，I母简易母线保护开放，此时K7故障等同于K2故障，I母简易母线保护动作逻辑同K2故障下的动作逻辑。

上述各实施例中，所述分段电流、分段投入软压板和分段CT位置控制字参与简易母线保护逻辑判断的方法为：当分段投入软压板投入时，认为分段开关在合位，分段电流和分段CT位置控制字参与简易母线保护逻辑运算；当“分段投入”软压板退出时，认为分段开关在分位，分段电流和分段CT位置控制字不参与简易母线保护逻辑运算，相比常规简易母线保护，节省了分段电流的判据和分段开关的跳闸逻辑，避免了分段开关和分段CT间发生故障时误切非故障母线的现象。

上述各实施例中，所述分段CT位置控制字代表了母线、分段CT与分段开关三者间的位置关系，赋值“1”或“0”，分别代表“分段CT在本段母线侧”、“分段CT不在本段母线侧”。

上述各实施例中，发生故障后，当母线负荷支路有闭锁信号时，简易母线保护不动作；当母线小电源支路有闭锁信号时，简易母线保护先跳开发闭锁信号的小电源支路开关，若故障持续再经失灵延时Δt跳开分段开关或者母线的变压器进线开关。

上述各实施例中，当分段开关合位运行时，发生本段母线区内故障，如果分段电流不动作且“分段CT在本段母线和分段开关之间”时，在无本段母线小电源支路的闭锁信号的情况下，判断故障发生在本段母线，则直接跳开本段母线变压器进线开关。相比常规简易母线保护，此种方式不用判断另一段母线小电源支路闭锁信号，并节省跳分段开关的步骤，故障切除时间可减少Δt（0.3s~0.5s）。

根据上述的实施例对本发明作了详细描述。需说明的是，以上的实施例仅仅为了举例说明发明而已。在不偏离本发明的精神和实质的前提下，本领域技术人员可以设计出本发明的多种替换方案和改进方案，其均应被理解为再本发明的保护范围之内。