一种磁路控制型故障限流器的电网接入防御方法与流程

本发明涉及一种磁路控制型故障限流器的电网接入防御方法，属于电力系统自动化控制技术领域。

背景技术

随着特高压交直流电网的不断发展，电力系统网架结构趋于复杂化。电网装机容量逐渐增长和跨区互联电网输送功率不断增加，系统中短路电流不断上升，断路器动作裕度不断降低，部分地区短路电路甚至超过断路器遮断容量，极有可能造成电网故障后无法隔离故障，导致事故范围扩大威胁电网安全稳定运行，因此必须采取有效措施降低短路电流。

传统的电网短路电流限制技术主要有提升电压等级、电网分层分区运行、改变系统运行方式提高电网阻抗和更换高抗设备或高遮断容量断路器。这些被动型的故障电流限制措施增加了系统运行阻抗或破坏了电网结构，在交直流电网安全稳定约束对电网运行要求不断增强的现状下，被动型的电网故障电流限制措施适用性较差，增加系统运行成本，越来越不能满足实际运行要求，迫切需要新的电网故障电流限制措施和手段，能够有效降低短路电流并降低对电网安全稳定性影响。

磁路控制型故障限流器(以下简称故障限流器)响应速度快，仅在电网故障期间动作，对继电保护和安全稳定影响较小，是目前理论上较为精准的限流措施。一些学者对故障限流器对电网安全稳定性的影响、继电保护影响等方面进行了研究。但目前对故障限流器可靠性认识不足、异常后如何防御和对电网安全稳定运行的影响认识不清，限制了大电网的实际应用。因此，为推进设备的实际应用，研究故障限流器的可靠性和异常防御措施，是十分有益的，也是十分必要的。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种磁路控制型故障限流器的电网接入防御体系。在故障限流器可靠性分析的基础上，根据对继电保护和稳定控制的影响，对故障限流器的异常情况实现可观测、可防御，为设备在电网中的实际应用提供了基础。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种磁路控制型故障限流器的电网接入防御方法，包括以下步骤：

1)配置故障限流器保护装置对磁路控制型故障限流器异常状态进行监测；

2)监测到磁路控制型故障限流器异常后，开启就地防御；所述就地防御是指，故障限流器保护装置通过旁路断路器隔离或通过线路两侧断路器跳闸切除磁路控制型故障限流器；

3)线路保护装置进行定值和判据切换，安全稳定控制装置进行动作策略切换；

4)调度d5000系统接收到故障限流器保护动作信息、故障限流器状态信息、旁路断路器或线路两侧断路器位置变位信息、线路保护装置和安全稳定控制装置切换信息后，判断现场电网运行状态，对电网运行方式进行校核；根据电网运行方式校核结果，通过线路操作和机组组合方式调整，采用人工方式对电网运行方式、潮流方式进行调整。

前述的步骤1)中，故障限流器保护装置通过常规电缆或sv方式监测磁路控制型故障限流器两侧电流和电压。

前述的步骤2)中，故障限流器保护装置配置磁路控制型故障限流器差动保护、通流过载保护和非电量保护，

所述差动保护判断如下：

其中，φ代表a、b、c任意一相，δidφ为差动电流，δirφ为制动电流，imφ、inφ为磁路控制型故障限流器两侧电流，iset为差动电流门槛值；

所述通流过载保护判断如下：

其中，it_set为电流通能能力定值，u1实测正序电压，u2实测负序电压，uset1为正序电压异常定值，uset2负序电压异常定值；

所述非电量保护判断为：磁路控制型故障限流器自主监测到故障后，通过遥信方式发送至故障限流器保护装置，故障限流器保护装置接收到故障遥信开入后，经过3ms～5ms延时动作，合闸旁路断路器或跳闸线路两侧断路器。

前述的步骤2)中，如果磁路控制型故障限流器配置旁路断路器，则就地防御过程为：

2a-1)故障限流器保护装置通过goose通信方式发送合闸命令至旁路断路器智能终端装置，将断路器合闸；

2a-2)旁路断路器接收到合闸命令后，执行机构将断路器合闸，跳闸位置继电器twj和合闸位置继电器hwj信号发生变位，故障限流器保护装置通过遥信接入或智能终端goose通信接口接收位置变位信息；

2a-3)故障限流器保护装置通过goose通信方式将故障限流器状态信号、旁路断路器位置变位信号发送至线路保护装置和相关安全稳定控制装置；

2a-4)故障限流器保护装置通过mms通信方式将故障限流器状态信号、旁路断路器位置变位信号发送至站内scada系统，由站内scada系统转发至调度d5000系统。

前述的步骤2)中，如果磁路控制型故障限流器未配置旁路断路器，则就地防御过程为：

2b-1)故障限流器保护装置通过goose通信方式发送跳闸命令至线路两侧断路器智能终端，将断路器跳闸；

2b-2)线路两侧断路器接收到跳闸命令后，执行机构将断路器跳闸，跳闸位置继电器twj和合闸位置继电器hwj信号发生变位，故障限流器保护装置通过遥信接入或智能终端goose通信接口接收位置变位信息；

2b-3)故障限流器保护装置通过goose通信方式将故障限流器状态信号、旁路断路器位置变位信号发送至线路保护装置和相关安全稳定控制装置；

2b-4)故障限流器保护装置通过mms通信方式将故障限流器状态信号、旁路断路器位置变位信号发送至站内scada系统，由站内scada系统转发至调度d5000系统。

前述的步骤2)中，若旁路断路器拒合，或线路两侧断路器拒跳，则启动失灵保护装置，切除母线两侧全部出线断路器；然后失灵保护装置通过mms报文发送动作信息至d5000系统。

前述的步骤3)中，如果磁路控制型故障限流器配置旁路断路器，则，

3a-1)线路保护装置接收到故障限流器状态信号后，结合旁路断路器位置信号确认状态后，启动定值和动作判据切换判断；安全稳定控制装置接收到故障限流器故障信号后，结合旁路断路器位置信号确认状态后，启动动作策略切换判断；判断信号均为：

其中，qd为判断信号，i表示线路保护装置/安全稳定控制装置的第i次中断，twjpi为旁路断路器twj信号，hwjpi为旁路断路器hwj信号，stfcli为线路保护装置线路保护装置/安全稳定控制装置接收的磁路控制型故障限流器的状态信号，stfcli为1时磁路控制型故障限流器故障，为0时异常；qd＝1后启动切换，否则保持原有的定制和判据；

3a-2)线路保护装置满足定值和动作判据切换启动信号后到短暂闭锁装置，启动定值和动作判据切换；动作判据切换为无需考虑故障限流器暂态特性的判据，距离保护、零序保护定值切换不考虑磁路控制型故障限流器投入阻抗的定值；安全稳定控制装置满足动作切换策略启动信号后到短暂闭锁装置，启动装置动作策略切换；

3a-3)定值和动作判据以及动作策略切换完成后，恢复正常运行，并通过mms报文将定值和动作判据以及动作策略信息发送至站内scada系统，由站内scada系统上传至调度d5000系统。

前述的步骤3)中，如果磁路控制型故障限流器未配置旁路断路器，则

3b-1)线路保护装置接收到故障限流器状态信号和线路断路器跳闸后变位信号，线路已经被切除，线路保护装置启动线路闭锁信号判断；安全稳定控制装置接收到故障限流器状态信号后，结合线路两侧断路器位置信号确认状态后，启动动作策略切换判断；判断信号均为：

其中，qdx为判断信号，i为线路保护装置/安全稳定控制装置的第i次中断，twjx1i、twjx2i为线路两侧断路器twj信号，hwjx1i、hwjx2i为线路两侧断路器hwj信号，stfcli为线路保护装置/安全稳定控制装置接收的磁路控制型故障限流器的状态信息，stfcli为1时磁路控制型故障限流器故障，为0时异常；

3b-2)线路保护装置满足线路保护闭锁信号后闭锁装置，安全稳定控制装置满足动作策略切换启动信号后到短暂闭锁装置，启动装置动作策略切换，并通过mms报文将闭锁信息和动作策略消息发送至站内scada系统，由站内scada系统上传至调度d5000系统。

前述的步骤4)中，如果配置旁路断路器，则磁路控制型故障限流器功能退出，重新对电网运行方式进行校核；如果未配置旁路断路器，则磁路控制型故障限流器被切除，同时运行线路也被切除，重新对电网运行方式进行校核。

本发明所达到的有益效果为：

本发明在磁路控制型故障限流器接入电网后设备本体发生故障，保证电网线路保护装置动作定值和判据进行适应性的切换，降低发生误动和拒动的概率；保证安全稳定控制装置策略进行适应性的改变，降低发生策略失配的概率；通过电网侧的运行方式和潮流方式调整，提高电网运行安全性。

本发明提高了故障限流器设备故障后电网控制措施的适应性，进一步支撑了磁路控制型故障限流器的实际大电网应用。

附图说明

图1为本发明的防御体系架构；

图2为本发明方法的整体流程图；

图3为本发明方法的详细流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明的磁路控制型故障限流器的电网接入防御方法，包含三层防御：包括多就地防御、紧急防御和电网防御。

就地防御：配置故障限流器保护装置，对磁路控制型故障限流器进行状态监测，当故障限流器故障后，切除或隔离故障限流器。保证在磁路控制型故障限流器发生故障后，能够被快速检测到异常并就地快速隔离或者切除，降低磁路控制型故障限流器的影响。

紧急防御：实时接收故障限流器保护装置发送的故障限流器状态信号，根据故障限流器状态，选择故障判据和定值；磁路控制型故障限流器发生故障后被就地防御隔离或者切除，线路保护装置动作判据和动作定值需要同步修改，否则可能发生拒动或误动。安全稳定控制装置动作策略需要同步修改，否则可能发生策略失配。紧急防御通过磁路控制型故障限流器异常状态和隔离、切除装置判断，自动修改动作定值和动作判据，防止可能发生的拒动、误动或策略失配问题。

电网防御：根据d5000系统接收的故障限流器状态信号，人工调整电网运行方式，保障大电网安全运行。磁路控制型故障限流器被隔离后，电网发生故障后暂态特性发生变化，可能发生短路电流超标问题，超过断路器遮断容量，无法开断故障。因此需要通过电网运行方式调整，通过合环运行、机组出力调整等方式，降低短路电流。磁路控制型故障限流器被切除后，相当于线路检修，电网需要进行安全稳定校验，提高电网安全性。

如图2和图3所示，要实现上述三层防御，包含四步流程：

1：对磁路控制型故障限流器检测，当发生异常后能够有效启动后续动作。具体为：

配置故障限流器保护装置对磁路控制型故障限流器异常状态进行监测。故障限流器保护装置通过常规电缆或sv(iec-61850-9-2规范通信规约)方式监测磁路控制型故障限流器两侧电流、电压等。

2：磁路控制型故障限流器异常后，开启就地防御，就地防御是指，故障限流器保护装置通过旁路断路器或线路两侧断路器跳闸隔离、切除磁路控制型故障限流器。具体过程如下：

故障限流器保护装置监测到磁路控制型故障限流器故障后，保护动作出口，切除或隔离磁路控制型故障限流器。故障限流器保护装置主要配置磁路控制型故障限流器差动保护、通流过载保护和非电量保护。

磁路控制型故障限流器差动保护，满足下述条件后启动差动保护：

其中，φ代表a、b、c任意一相。δidφ为差动电流，δirφ为制动电流，imφ、inφ为磁路控制型故障限流器两侧电流，iset为差动电流门槛值。

通流过载保护：

其中，φ代表a、b、c任意一相。it_set为电流通能能力定值，u1实测正序电压，u2实测负序电压，uset1为正序电压异常定值，uset2负序电压异常定值。

非电量保护：非电量保护为磁路控制型故障限流器自主监测到故障后，通过遥信方式发送至故障限流器保护装置，故障限流器保护装置接收到故障遥信开入后，经过3ms～5ms延时动作，合闸旁路断路器或跳闸线路两侧断路器。

针对磁路控制型故障限流器是否配置有旁路断路器，就地防御的执行，分为如下两种情况：

2a)磁路控制型故障限流器配置旁路断路器，

2a-1)故障限流器保护装置通过goose(面向通用对象的变电站事件报文机制—genericobjectorientedsubstationevent)通信方式发送合闸命令至旁路断路器智能终端装置，将断路器合闸。故障限流器保护装置也可通过常规出操作回路出口合闸断路器。

2a-2)旁路断路器接收到合闸命令后，执行机构将断路器合闸，twj(跳闸位置继电器)和hwj(合闸位置继电器)信号发生变位，故障限流器保护装置通过遥信接入或智能终端goose通信接口接收变位信息。故障限流器保护装置通过goose通信方式将故障限流器状态信号、旁路断路器位置变位信号发送至线路保护装置和相关安全稳定控制装置。故障限流器保护装置通过mms(iec-61850制造报文规范)通信方式将故障限流器状态信号、旁路断路器位置变位信号发送至站内scada(数据采集与监视控制系统—supervisorycontrolanddataacquisition)系统，由站内scada系统转发至调度d5000系统(新一代的智能电网调度技术支持系统基础平台)。

2b)磁路控制型故障限流器未配置旁路断路器，

2b-1)故障限流器保护装置通过goose通信方式发送跳闸命令至线路两侧断路器智能终端，将断路器跳闸。

2b-2)线路两侧断路器接收到跳闸命令后，执行机构将断路器跳闸，twj和hwj信号发生变位，故障限流器保护装置通过遥信接入或智能终端goose通信接口接收变位信息。故障限流器保护装置通过goose通信方式将故障限流器状态信号、旁路断路器位置变位信号发送至线路保护装置和相关安全稳定控制装置。故障限流器保护装置通过mms通信方式将故障限流器状态信号、旁路断路器位置变位信号发送至站内scada系统，由站内scada系统转发至调度d5000系统(新一代的智能电网调度技术支持系统基础平台)。

就地防御过程中，若旁路断路器拒合，或线路两侧断路器拒跳，此时启动失灵保护装置，扩大故障范围，切除母线两侧全部出线断路器。失灵保护装置通过mms报文发送动作信息至d5000系统。

3：线路保护装置和安全稳定控制装置定值和判据切换，防止发生线路保护装置动作不正确，安全稳定控制装置策略失配。该部分属于紧急防御层次。

同样，根据磁路控制型故障限流器是否配置有旁路断路器，分为如下两种情况：

3a)磁路控制型故障限流器配置旁路断路器，

3a-1)线路保护装置接收到故障限流器状态信号后，结合旁路断路器位置信号确认状态后，启动定值和动作判据切换判断。线路保护装置启动定值和动作判据切换信号为：

其中，i表示线路保护装置的第i次中断，twjpi为旁路断路器twj信号，hwjpi为旁路断路器hwj信号，stfcli为线路保护装置接收的磁路控制型故障限流器的状态信号(stfcli为1时磁路控制型故障限流器故障，为0时异常)。qd＝1后启动定值和判据切换信号，否则保持原有的定制和判据，qd是启动的逻辑判断方式，判断合位、接受故障限流器异常、判断5个点，以上条件满足后启动。

3a-2)，线路保护装置满足定值和动作判据切换启动信号后到短暂闭锁装置，启动定值和动作判据切换。动作判据切换为无需考虑故障限流器暂态特性的判据，距离保护、零序保护定值切换不考虑磁路控制型故障限流器投入阻抗的定值。定值和动作判据切换完成后，恢复正常运行，并通过mms报文将定值和动作判据切换信息发送至站内scada系统，由站内scada系统上传至调度d5000系统。

3a-3)安全稳定控制装置接收到故障限流器故障信号后，结合旁路断路器位置信号确认状态后，启动动作策略切换判断。安全稳定控制装置动作策略切换信号的启动判据与线路保护装置一致。

3a-4)安全稳定控制装置满足动作切换策略启动信号后到短暂闭锁装置，启动装置动作策略切换。安全稳定控制装置将动作切换策略信息上送至调度d5000系统。

3b)磁路控制型故障限流器未配置旁路断路器，

3b-1)线路保护装置接收到故障限流器状态信号和线路断路器跳闸后变位信号，线路已经被切除，线路保护装置启动装置闭锁信号。启动闭锁信号判据为：

其中，i为线路保护装置的第i次中断，twjx1i、twjx2i为线路两侧断路器twj信号，hwjx1i、hwjx2i为线路两侧断路器hwj信号，stfcli为线路保护装置接收的磁路控制型故障限流器的状态信息(stfcli为1时磁路控制型故障限流器故障，为0时异常)。qdx为线路保护闭锁信号。

3b-2)线路保护装置满足线路保护闭锁信号后闭锁装置，并通过mms报文将闭锁信息发送至站内scada系统，由站内scada系统上传至调度d5000系统。

3b-3)安全稳定控制装置接收到故障限流器状态信号后，结合线路两侧断路器位置信号确认状态后，启动动作策略切换判断。安全稳定控制装置动作策略切换信号的启动判据与线路保护装置一致。

3b-4)安全稳定控制装置满足动作策略切换启动信号后到短暂闭锁装置，启动装置动作策略切换。安全稳定控制装置将动作切换策略信息上送至调度d5000系统。

4：调度d5000系统接收到磁路控制型故障限流器故障和后续动作信息后，调整电网潮流和机组组合调整，提高电网安全运行。此部分属于电网防御层次。具体如下：

41)调度d5000系统接收到故障限流器保护动作信息、故障限流器状态信息、旁路断路器或线路两侧断路器位置变位信息、线路保护装置和安全稳定控制装置切换信息后，判断现场电网运行状态。如果配置旁路断路器，则磁路控制型故障限流器功能退出，重新对电网运行方式进行校核。如果未配置旁路断路器，则磁路控制型故障限流器被切除，同时运行线路也被切除，相当于线路检修，重新对电网运行方式进行校核。

42)根据电网运行方式校核结果，通过线路操作和机组组合方式调整，采用人工方式对电网运行方式、潮流方式进行调整。

本发明提出了一种磁路控制型故障限流器的电网接入防御体系，保证在磁路控制型故障限流器在电网接入后发生故障，保证电网线路保护装置动作定值和判据进行适应性的切换，降低发生误动和拒动的概率。保证安全稳定控制装置策略进行适应性的改变，降低发生策略失配的概率。通过电网侧的运行方式和潮流方式调整，提高电网运行安全性。本发明提高了故障限流器设备故障后电网控制措施的适应性，进一步支撑了磁路控制型故障限流器的实际大电网应用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。