一种防止直流电压偏移引起保护误动的方法及保护装置与流程

本发明属于继电保护领域，涉及防止直流电压偏移引起保护误动的方法及保护装置。

背景技术：

变电站的直流系统为保护、备自投、稳控以及测控等装置提供直流电源，是最重要的公共设备之一。直流接地和直流寄生均会使得直流电压偏移，可能引起保护误动，是导致停电事故的重大安全隐患。

直流接地和直流寄生缺陷时常发生，某大型地区电网近三年的统计数据表明，这两类缺陷在整个二次回路缺陷中所占的比例达到13％。特别地，直流接地和直流寄生引起的直流电压偏移已导致多起停电事故发生。因此，研究防止直流电压偏移引起保护误动的方法具有至关重要的意义。

在直流接地方面，部分学者从运维角度提出预防直流接地的措施，但不能防止其引起保护误动。有学者设计了一种直流绝缘监测系统。该系统能够防止直流一点接地导致的保护误动，但需要输入直流系统电容、绝缘电阻、跳闸线圈内阻等参数。精确测量这些参数极为困难，故该方法难以推广应用。在直流寄生方面，尚无文献分析直流寄生引起保护误动的原理及其防误动解决方法；因此，目前尚无防止直流电压偏移引起保护误动的方法。

电网运行过程中，诸多因素均会导致直流接地，总结如下：

(1)运行年限长，电缆老化引起绝缘降低；(2)表计的接线盒进水，使得仪表内的电缆受到腐蚀引起绝缘降低；(3)验收过程中，耐压试验未检测的电缆剥伤或压伤；(4)老鼠等小动物咬坏电缆表皮；(5)保护屏拆除时，只在电缆一端解线。解线端未用绝缘胶布包好，触碰到地；(6)直流避雷器被击穿；因此，在电网运行过程中，直流接地缺陷时常发生。

导致直流寄生的原因也很多，例如设计缺陷、接线错误、仪表内节点间绝缘降低、蓄电池检测小母线绝缘不良等。在电网运行中，直流寄生也时常发生。

直流寄生是两个独立二次回路之间出现了不应有的关联。相比直流接地，其暂态过程引起保护误动的概率极小。而且，尚无文献报到因直流寄生暂态过程引起保护误动的情况。

技术实现要素：

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供防止直流电压偏移引起保护误动的方法及保护装置，解决直流电压偏移，引起保护误动，导致停电事故的重大安全隐患的问题。

本发明提供防止直流电压偏移引起保护误动的方法，其包括如下步骤：

步骤s1，保护装置实施监视一次设备运行情况和出口继电器直流电压偏移情况；

步骤s2，判断保护装置检测到一次设备故障与直流电压偏移故障的先后顺序，若先检测到的故障为一次设备故障，则进步骤s3，若先检测到的故障为直流电压偏移故障，则进行步骤s4；

步骤s3，保护装置启动保护出口回路，该回路中的直流闭锁模块始终处于导通状态；

步骤s4，保护装置启动直流偏移闭锁出口回路，保护出口回路中的直流偏移闭锁模块处于断开状态。

进一步，在步骤s1中，所述监视一次设备运行情况为通过电压、电流采样判断一次设备是否发生故障，具体判断过程为，若保护动作继电器tj在励磁状态，即其常开节点闭合，则判定一次设备发生故障；若保护动作继电器tj在失磁状态，即其常开节点断开，则判定一次设备正常运行。

进一步，在步骤s1中，所述监视出口继电器直流电压偏移情况为采集出口继电器tq两端的直流电压数值utq+、|utq-|并对其进行逻辑判断。

进一步，在步骤s1中，当保护装置采集的出口继电器tq两端直流电压满足以下三个条件之一时，则判定直流电压发生偏移，启动直流电压偏移闭锁回路：

出口继电器负端电压|utq-|大于1.1倍出口继电器动作值ut，即|utq-|＞110％ut，则设置第一个直流偏移闭锁启动继电器xq1励磁；

出口继电器负端电压|utq-|小于0.1倍直流电源电压ud，即|utq-|<10％ud，则设置第二个直流偏移闭锁启动继电xq2励磁；

出口继电器两端电压差值大于0.5倍直流电源电压ud，即|utq+-utq-|＞50％ud，则设置第三个直流偏移闭锁启动继电器xq3励磁。

进一步，在步骤s2中，所述保护出口回路包括保护动作继电器，当一次设备故障时，保护动作继电器励磁，经固定延时保护动作继电器失磁。

进一步，在步骤s2中，所述保护出口回路包括直流电压偏移闭锁模块，所述直流电压偏移闭锁模块由bs的常闭节点、tj的常开节点、tbj的常开节点并联组成，当一次设备发生故障时，tj或tbj的常开节点一定处于闭合状态，从而短接bs的常闭节点。

另一方面，本发明实施例还公开一种防止直流电压偏移引起保护误动的保护装置，用以实现以下的方法：

步骤s1，保护装置实施监视一次设备运行情况和出口继电器直流电压偏移情况；

步骤s2，判断保护装置检测到一次设备故障与直流电压偏移故障的先后顺序，若先检测到的故障为一次设备故障，则进步骤s3，若先检测到的故障为直流电压偏移故障，则进行步骤s4；

步骤s3，保护装置启动保护出口回路，该回路中的直流闭锁模块始终处于导通状态；

步骤s4，保护装置启动直流偏移闭锁出口回路，保护出口回路中的直流偏移闭锁模块处于断开状态；

进一步，该装置包括：

保护出口回路，包括依次连接的保护动作继电器tj、出口继电器tq及直流电压偏移闭锁模块，用以故障发生时刻至保护出口切除故障期间，保护出口过程不受直流偏移影响，保护可快速出口以隔离故障；

直流偏移闭锁出口回路，用以确保一次设备未发生故障时，直流偏移保护不误动，或者保证在直流偏移期间，保护装置可正常出口切除故障。

进一步，所述保护出口回路具体包括：

保护动作继电器tj，当一次设备故障时，保护动作继电器tj励磁，经固定延时保护动作继电器tj失磁；

出口继电器tq，用以根据其两端的电压变化确定直流电压是否发生偏移；

直流电压偏移闭锁模块，用以一次设备故障前与故障中出现直流电压偏移，保护出口回路均始终处于导通状态，不受直流电压偏移影响，所述直流电压偏移闭锁模块由直流电压偏移闭锁继电器bs的常闭节点、保护动作继电器tj的常开节点、跳闸保持继电器tbj的常开节点并联组成。

进一步，在步骤s2中，所述直流电压偏移闭锁模块具体包括：

跳闸保持继电器tbj，用以判断一次设备是否处于故障状态；

直流电压偏移闭锁继电器bs，用以在出现直流接地或直流寄生且一次设备无故障的情况下，断开保护出口回路，防止保护误动；

保护动作继电器tj，用以当一次设备故障时，进行励磁。

进一步，所述直流偏移闭锁出口回路具体包括：

与保护装置直流电源正极电压ud+相连的单位置电压型继电器x1、双位置电压型继电器x2及单位置电压型继电器x3，所述单位置电压型继电器x1、双位置电压型继电器x2、单位置电压型继电器x3的另一端并联保护动作继电器tj一端，所述保护动作继电器tj另一端依次连接跳闸保持继电器tbj、直流电压偏移闭锁继电器bs及保护装置直流电源负极电压ud-，保护装置直流电源负极电压ud-还连接直流偏移闭锁模块；

与保护装置直流电源正极电压ud+相连的直流偏移闭锁启动继电器xq1，所述直流偏移闭锁启动继电器xq1另一端依次连接单位置电压型继电器x1、保护装置直流电源负极电压ud-；

与保护装置直流电源正极电压ud+相连的直流偏移闭锁启动继电器xq3，所述直流偏移闭锁启动继电器xq3另一端依次连接单位置电压型继电器x3、保护装置直流电源负极电压ud-；

与保护装置直流电源正极电压ud+相连的直流偏移闭锁启动继电器xq2，所述直流偏移闭锁启动继电器xq2另一端依次连接双位置电压型继电器x2、保护装置直流电源负极电压ud-；

所述保护装置直流电源正极电压ud+还连接所述保护出口回路中的保护动作继电器tj。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明实施例提供防止直流电压偏移引起保护误动的方法及保护装置，以出口继电器tq两端的电压为基础，在保护装置新增直流偏移闭锁出口回路及在原保护出口回路中新增直流偏移闭锁模块，从而解决直流电压偏移引起保护误动的问题；当直流电压偏移和电网短路故障相继发生时，保证保护跳闸出口完全不受闭锁回路影响；

当保护装置先检测到一次设备发生故障，则保护装置启动保护出口回路，从故障发生时刻至保护出口切除故障期间，若出口继电器tq两端直流电压因直流接地或寄生发生偏移，直流偏移闭锁模块始终处于导通状态，即保护出口过程不受直流偏移影响，保护可快速出口以隔离故障；若保护装置先检测到出口继电器tq发生直流电压偏移，则保护装置启动直流偏移闭锁出口回路；从直流偏移发生时刻至直流电压恢复正常期间，若一直未检测到一次设备发生故障，则直流偏移闭锁模块始终处于断开状态，即确保直流偏移保护不误动；反之，若检测到一次设备发生故障，则直流偏移闭锁模块瞬时转为导通状态，直到保护出口切除故障后才恢复为断开状态，从而保证在直流偏移期间，保护装置可正常出口切除故障。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。

图1为本发明提供的防止直流电压偏移引起保护误动的方法的一个实施例的主流程示意图。

图2为本发明提供的防止直流电压偏移引起保护误动的保护装置一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

如图1所示，是出了本发明提供的防止直流电压偏移引起保护误动的方法的一个实施例的主流程示意图，在本实施例中，所述方法包括如下步骤：

步骤s1，保护装置实施监视一次设备运行情况和出口继电器直流电压偏移情况；

具体实施例中，所述监视一次设备运行情况为通过电压、电流采样判断一次设备是否发生故障，具体判断过程为，若保护动作继电器tj在励磁状态，即其常开节点闭合，则判定一次设备发生故障；若保护动作继电器tj在失磁状态，即其常开节点断开，则判定一次设备正常运行；

具体的，出口继电器tq的起动电压在直流额定电压的50％-70％之间，本分发明实施例中的检测方法的判据在此范围附近选取，所述监视出口继电器直流电压偏移情况为采集出口继电器tq两端的直流电压数值utq+、|utq-|并对其进行逻辑判断；

出口继电器tq负端电压|utq-|的正常电压介于0.4倍至0.6倍直流电源电压ud之间，即40％ud<|utq-|<60％ud；xf为直流偏移闭锁返回继电器，当40％ud<|utq-|<60％ud条件满足时，xf励磁；

更具体的，当保护装置采集的出口继电器tq两端直流电压满足以下三个条件之一时，则判定直流电压发生偏移，启动直流电压偏移闭锁回路：

出口继电器负端电压|utq-|大于1.1倍出口继电器动作值ut，即|utq-|＞110％ut，则设置第一个直流偏移闭锁启动继电器xq1励磁；

出口继电器负端电压|utq-|小于0.1倍直流电源电压ud，即|utq-|<10％ud，则设置第二个直流偏移闭锁启动继电xq2励磁；

出口继电器两端电压差值大于0.5倍直流电源电压ud，即|utq+-utq-|＞50％ud，则设置第三个直流偏移闭锁启动继电器xq3励磁。

步骤s2，判断保护装置检测到一次设备故障与直流电压偏移故障的先后顺序，若先检测到的故障为一次设备故障，则进行步骤s3，若先检测到的故障为直流电压偏移故障，则进行步骤s4；

具体时候实施例中，所述保护出口回路包括保护动作继电器tj，当一次设备故障时，保护动作继电器tj励磁，经固定延时保护动作继电器tj失磁；

具体的，所述保护出口回路包括直流电压偏移闭锁模块，所述直流电压偏移闭锁模块由直流电压偏移闭锁继电器bs的常闭节点、保护动作继电器tj的常开节点、跳闸保持继电器tbj的常开节点并联组成，当一次设备发生故障时，保护动作继电器tj或跳闸保持继电器tbj的常开节点一定处于闭合状态，从而短接直流电压偏移闭锁继电器bs的常闭节点，因此，不管一次设备故障前还是故障中出现直流电压偏移，保护出口回路均始终处于导通状态，不受直流电压偏移影响。

步骤s3，保护装置启动保护出口回路，该回路中的直流闭锁模块始终处于导通状态；

步骤s4，保护装置启动直流偏移闭锁出口回路，保护出口回路中的直流偏移闭锁模块处于断开状态。

如图2所示，另一方面，本发明实施例中还提供一种防止直流电压偏移引起保护误动的保护装置，用以实现下述的方法：

步骤s1，保护装置实施监视一次设备运行情况和出口继电器直流电压偏移情况；

步骤s2，判断保护装置检测到一次设备故障与直流电压偏移故障的先后顺序，若先检测到的故障为一次设备故障，则进行步骤s3，若先检测到的故障为直流电压偏移故障，则进行步骤s4；

步骤s3，保护装置启动保护出口回路，该回路中的直流闭锁模块始终处于导通状态；

步骤s4，保护装置启动直流偏移闭锁出口回路，保护出口回路中的直流偏移闭锁模块处于断开状态；

具体的，该装置包括：

保护出口回路，包括依次连接的保护动作继电器tj、出口继电器tq及直流电压偏移闭锁模块，用以故障发生时刻至保护出口切除故障期间，保护出口过程不受直流偏移影响，保护可快速出口以隔离故障；

具体实施例中，所述保护出口回路具体包括：

保护动作继电器tj，当一次设备故障时，保护动作继电器tj励磁，经固定延时保护动作继电器tj失磁；

出口继电器tq，用以根据其两端的电压变化确定直流电压是否发生偏移；

直流电压偏移闭锁模块，用以一次设备故障前与故障中出现直流电压偏移，保护出口回路均始终处于导通状态，不受直流电压偏移影响；

具体的，所述直流电压偏移闭锁模块具体包括：

跳闸保持继电器tbj，用以判断一次设备是否处于故障状态，当一次设备发生故障时，从保护动作继电器励磁至一次设备故障被隔离，跳闸保持继电器tbj一直有处于励磁状态，其余时刻处于失磁状态，即跳闸保持继电器tbj可用于判断一次设备是否处于故障状态；

直流电压偏移闭锁继电器bs，用以在出现直流接地或直流寄生且一次设备无故障的情况下，断开保护出口回路，防止保护误动，属于单位置电压型继电器，励磁条件为其两端电压大于0.5倍直流电源电压；

保护动作继电器tj，用以当一次设备故障时，进行励磁。

直流偏移闭锁出口回路，用以确保一次设备未发生故障时，直流偏移保护不误动，或者保证在直流偏移期间，保护装置可正常出口切除故障；

具体实施例中，所述直流偏移闭锁出口回路具体包括：

与保护装置直流电源正极电压ud+相连的单位置电压型继电器x1、双位置电压型继电器x2及单位置电压型继电器x3，所述单位置电压型继电器x1、双位置电压型继电器x2、单位置电压型继电器x3的另一端并联保护动作继电器tj一端，所述保护动作继电器tj另一端依次连接跳闸保持继电器tbj、直流电压偏移闭锁继电器bs及保护装置直流电源负极电压ud-，保护装置直流电源负极电压ud-还连接直流偏移闭锁模块；

具体的，x1励磁条件为其两端电压大于0.5倍直流电源电压；当xq1励磁时，其常开节点闭合，x1因所在回路导通而励磁，x1用于防止直流一点接地暂态过程引起的保护误动；

具体的，x3励磁条件为其两端电压大于0.5倍直流电源电压；当xq3励磁时，其常开节点闭合，x3因所在回路导通而励磁，x3用于防止直流寄生引起的保护误动；

具体的，x2励磁条件和失磁条件均为其两端电压大于0.5倍直流电源电压；当xq2励磁时，xq2常开节点闭合，x2因所在励磁回路导通而励磁；当xf励磁时，xf常开节点闭合，x2因所在失磁回路导通而失磁，x2用于防止直流两点接地引起的保护误动。

与保护装置直流电源正极电压ud+相连的直流偏移闭锁启动继电器xq1，所述直流偏移闭锁启动继电器xq1另一端依次连接单位置电压型继电器x1、保护装置直流电源负极电压ud-；

与保护装置直流电源正极电压ud+相连的直流偏移闭锁启动继电器xq3，所述直流偏移闭锁启动继电器xq3另一端依次连接单位置电压型继电器x3、保护装置直流电源负极电压ud-；

与保护装置直流电源正极电压ud+分别相连的直流偏移闭锁启动继电器xq2、直流偏移闭锁返回继电器xf，所述直流偏移闭锁启动继电器xq2与直流偏移闭锁返回继电器xf并联且另一端依次连接双位置电压型继电器x2、保护装置直流电源负极电压ud-；

所述保护装置直流电源正极电压ud+还连接所述保护出口回路中的保护动作继电器tj。

具体实施例中，出现直流电压偏移时，该闭锁出口回路工作过程如下：

xq1、xq3、xq2三个直流偏移闭锁启动继电器中至少一个励磁。

x1、x2、x3三个继电器中至少一个励磁，其对应的常开节点至少一个闭合。

若从直流电压偏移发生时刻至直流电压恢复正常期间，一次设备无故障，即tj和tbj的常闭节点为闭合状态，因x1、x2、x3的常开节点为并联状态，只要其中一个常开节点闭合，bs就会励磁；bs的常闭节点将断开，从而断开保护出口回路，起到防止保护误动的作用。

若从直流电压偏移发生时刻至直流电压恢复正常期间，一次设备发生故障，tj和tbj的常闭节点变为断开状态，bs不会励磁，bs的常闭节点将变为闭合，从而不影响保护出口隔离故障。

当直流电压恢复正常后，x1、x2、x3均失磁，bs相应失磁，bs的常闭节点变为闭合，从而不影响保护出口隔离故障。

更多的细节，可以参照并结合前述对附图的描述，在此不进行详述。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明实施例提供防止直流电压偏移引起保护误动的方法及保护装置,以出口继电器tq两端的电压为基础，在保护装置新增直流偏移闭锁出口回路及在原保护出口回路中新增直流偏移闭锁模块，从而解决直流电压偏移引起保护误动的问题；当直流电压偏移和电网短路故障相继发生时，保证保护跳闸出口完全不受闭锁回路影响；

当保护装置先检测到一次设备发生故障，则保护装置启动保护出口回路，从故障发生时刻至保护出口切除故障期间，若出口继电器tq两端直流电压因直流接地或寄生发生偏移，直流偏移闭锁模块始终处于导通状态，即保护出口过程不受直流偏移影响，保护可快速出口以隔离故障；若保护装置先检测到出口继电器tq发生直流电压偏移，则保护装置启动直流偏移闭锁出口回路；从直流偏移发生时刻至直流电压恢复正常期间，若一直未检测到一次设备发生故障，则直流偏移闭锁模块始终处于断开状态，即确保直流偏移保护不误动；反之，若检测到一次设备发生故障，则直流偏移闭锁模块瞬时转为导通状态，直到保护出口切除故障后才恢复为断开状态，从而保证在直流偏移期间，保护装置可正常出口切除故障。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。