CN103532111A - 一种开关站进线与出线保护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种开关站进线与出线保护装置，包括一条进线和若干条出线支路，所述的进线上连接有一断路器开关，所述每条出线支路上都设有负荷开关，所述的每个负荷开关均连接有一出线保护测控装置，所述的断路器开关连接一进线保护测控装置，所述出线保护测控装置均连接在一由若干个开入开关并联而成的开入开关排上，所述开入开关排输出至进线保护测控装置。本发明无需更换负荷开关，通过联动控制方式，在出线支路发生短路时隔离故障的出线支路，并快速恢复非故障出线支路的供电，避免了大范围停电。
Description
技术领域
本发明涉及电力***保护装置，特别是一种开关站进线与出线保护装置。
背景技术
开关站中一般包括进线和若干出线支路，10KV高压经进线输入后由各条出线支路输出到电力用户。传统的开关站保护是在进线连接断路器开关，在每条出线支路上均连接一负荷开关。依照断路器开关与负荷开关的特性可知，断路器开关可切断和接通负荷电流以及短路电流线路，但负荷开关只可切断和接通负荷电流线路。由于经济生产的进步，对于用电的需求呈逐渐攀升之势，电力用户的数量也在不断上升，因此出线支路也是不断地增加。在采用传统的开关站保护方式下，若有一条出线支路出现短路电流，需要通过断路器开关将进线供电断开，在电力用户数量不断攀升的情况下，造成了大面积停电，严重影响了经济生产。不仅如此，通常情况下，出线连接的负荷开关采用熔丝保护，熔丝作为一次性保护元件在完成一次保护动作后便无法使用，需进行替换，增加了熔丝采购以及人力安装的成本。因此有方案提出，将出线支路上的负荷开关都替换成断路器开关，可直接断开有短路故障的出线支路，但由于断路器开关的成本要远高于负荷开关，若将出线支路上的负荷开关全换成断路器开关会大大增加设备成本。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种开关站进线与出线保护装置，可实现对有短路故障的出线支路进行局部断电，恢复对非故障的出线支路的供电。避免了大面积的停电，减小了因停电造成的经济损失，并且无需替换原先的负荷开关，不会增加设备成本。用数字式继电保护替换原先的熔丝保护，省去了购买和人力安装熔丝的成本。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种开关站进线与出线保护装置，包括一条进线和若干条出线支路，所述的进线上连接有一断路器开关，所述每条出线支路上都设有负荷开关，所述的每个负荷开关均连接有一出线保护测控装置，所述的断路器开关连接一进线保护测控装置，所述出线保护测控装置均连接在一由若干个开入开关并联而成的开入开关排上，所述开入开关排输出至进线保护测控装置。
优选的，所述的进线保护测控装置和出线保护测控装置均为数字式继电保护装置。
优选的，每个出线保护测控装置内均设有出线侧电流互感器和出线侧控制单元，所述的进线保护测控装置设有进线侧电流互感器和进线侧控制单元；
出线侧电流互感器：连接所在的出线支路，检测所在出线支路上的电流数据并传送到出线侧控制单元中；
出线侧控制单元：连接至负荷开关控制负荷开关的动作，并连接至开入开关排，控制断路器开关的动作；
进线侧电流互感器：连接在进线上，检测进线的电流数据并传送到进线侧控制单元中；
进线侧控制单元：控制断路器开关的动作。
优选的，每个出线保护测控装置内均设有一出线侧端子排，包括出线联动跳闸端子、出线联动合闸端子和出线联动开入端子，所述的出线联动跳闸端子有两个，分别为第一端子和第二端子，出线侧控制单元经第一端子连接至开入开关排，并由开入开关排连接至进线侧控制单元，出线侧控制单元经第二端子连接至进线保护测控装置的提示电路，所述的出线联动合闸端子也有两个，分别为第三端子和第四端子，出线侧控制单元经第三端子连接至开入开关排，并由开入开关排连接至进线侧控制单元，出线侧控制单元经第四端子也连接至进线保护测控装置的提示电路，所述出线侧控制单元分别经第一端子和第三端子控制开入开关排动作，同时所述出线侧控制单元分别经第二端子和第四端子向进线保护测控装置的提示电路发送联动跳闸和联动合闸的提示信号，所述的出线联动开入端子连接进线保护测控装置的检测电路，判断断路器开关的动作状态，所述出线侧端子排上还设有负荷跳闸端子和负荷检测端子，所述出线侧控制单元经负荷跳闸端子发送分闸指令至负荷开关，控制负荷开关动作，且出线侧控制单元经负荷检测端子判断负荷开关的动作状态。
优选的，进线保护测控装置内设有一进线侧端子排，包括母线跳闸端子、进线联动跳闸端子、进线联动合闸端子和进线联动开入端子，所述进线保护测控装置的提示电路包括进线联动跳闸端子和进线联动合闸端子，所述第二端子和第四端子分别连接至进线联动跳闸端子和进线联动合闸端子，所述进线保护测控装置的检测电路包括进线联动开入端子，所述出线联动开入端子连接所述的进线联动开入端子，所述的进线侧控制单元经母线跳闸端子连接断路器开关，控制断路器开关的动作。
采用上述技术方案后，本发明具有如下优点：
通过进线保护测控装置、出线保护测控装置、断路器开关以及负荷开关相互配合的联动控制方式，可在出线支路发生短路时将故障的出线支路局部隔离，恢复非故障出线支路的供电。避免了大范围的停电，减小了因停电造成的经济损失。在出线支路上仍采用传统的负荷开关，不会增加设备成本。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
图1为本发明开关站进线和出线保护接线原理图；
图2为进线与一条出线支路的联动控制接线图。
具体实施方式
对于开关站的进线和出线保护，通常是在进线上连接断路器开关，出线上连接负荷开关。由于负荷开关只能断开负荷电流造成的故障线路但无法断开因短路电流造成的故障线路，若采用传统方式，在出线支路出现短路故障时，断路器开关跳闸会造成开关站整个供电区域的停电。
本发明的一种开关站进线与出线保护装置，如图1-2所示，包括一条进线1和若干条出线支路2，所述的进线1上连接有一断路器开关，所述每条出线支路2上都设有负荷开关，所述的每个负荷开关均连接有一出线保护测控装置4，所述的断路器开关连接一进线保护测控装置3，所述出线保护测控装置4均连接在一由若干个开入开关并联而成的开入开关排上，所述开入开关排输出至进线保护测控装置3。当某一出线支路发生短路故障，所在出线支路上的出线保护测控装置4检测到短路信号，通过进线保护测控装置3、出线保护测控装置4、断路器开关、负荷开关以及开入开关排相互逻辑配合的联动控制方式隔离出现短路故障的出线支路2。所述的联动控制方式的定义是指根据被控对象间的简单逻辑关系利用连锁和闭锁条件将被控对象的控制电路按要求互相联系起来，以形成一种特定的逻辑关系，从而实现自动操作。当出线保护测控装置4检测并判断出所在出线支路发生短路故障时，通过向开入开关排发送开入信号，将联动跳闸指令发送至进线保护测控装置3，通过进线保护测控装置3控制断路器开关跳闸，整个开关站供电区域停电。由于进线没有电压，出线支路2没有电流，所述进线保护测控装置3发送联动跳闸检测的开入信号到开入开关排，所述的开入开关排连接至出线保护测控装置4，所述出线保护测控装置4发送分闸指令至负荷开关，负荷开关分闸，故障的出线支路被隔离。为不影响非故障出线支路的供电，所述出线保护测控装置4向开入开关排发送开入信号，将联动合闸指令发送至进线保护测控装置3，通过进线保护测控装置3控制断路器开关合闸，非故障出线支路恢复正常供电。避免了大范围的停电，降低了因停电造成的经济损失，并且在出线支路上仍可采用传统的负荷开关，而无需用断路器开关作为替换，降低了设备成本。
在传统开关站进线1与出线的保护中，断路器开关配置数字式继电保护装置，负荷开关配置熔丝保护。由于熔丝是一次性元件，在使用过后需更换。作为一种优选实施方式，所述的进线保护测控装置3和出线保护测控装置4均为数字式继电保护装置。数字式继电保护装置可重复动作利用，节省了原先更换熔丝以及购买熔丝的成本，避免了重复性建设的投入。
作为一实施例，每个出线保护测控装置4内均设有出线侧电流互感器和出线侧控制单元。所述的出线侧电流互感器连接所在的出线支路2，检测所在出线支路2上的电流数据并传送到出线侧控制单元中。所述的出线侧控制单元连接至负荷开关控制负荷开关的动作，并连接至开入开关排，控制断路器开关的动作。所述的进线保护测控装置3设有进线侧电流互感器和进线侧控制单元。所述的进线侧电流互感器连接在进线1上，检测进线1的电流数据并传送到进线侧控制单元中。所述的进线侧控制单元控制断路器开关的动作。所述进线侧电流互感器的变比要大于出线侧电流互感器的变比，在出线支路2发生故障时，故障电流会先越过进线保护测控装置内的过流保护定值，出线保护测控装置先启动保护动作。所述的电流互感器的变比是指电流互感器一次绕组与二次绕组之间的电流比。
作为一优选实施例，具体参见图2，每个出线保护测控装置4内均设有一出线侧端子排，包括出线联动跳闸端子、出线联动合闸端子、出线联动开入端子、负荷跳闸端子和负荷检测端子。进线保护测控装置3内设有一进线侧端子排，包括母线跳闸端子、进线联动跳闸端子、进线联动合闸端子和进线联动开入端子。
所述的出线联动跳闸端子有两个，分别为第一端子和第二端子，出线侧控制单元经第一端子连接至开入开关排，并由开入开关排连接至进线侧控制单元，出线侧控制单元经第二端子连接至进线保护测控装置的提示电路。所述的出线联动合闸端子也有两个，分别为第三端子和第四端子，出线侧控制单元经第三端子连接至开入开关排，并由开入开关排连接至进线侧控制单元，出线侧控制单元经第四端子也连接至进线保护测控装置的提示电路。所述出线侧控制单元分别经第一端子和第三端子联动跳闸和联动合闸指令，控制开入开关排上联动跳闸和联动合闸所对应的开入开关的开断。在有联动跳闸或联动合闸电路所连接的开入开关闭合接通后，所述的联动跳闸或联动合闸指令发送至进线保护测控装置的进线侧控制单元中。同时所述出线侧控制单元分别经第二端子和第四端子向进线保护测控装置的提示电路发送联动跳闸和联动合闸的提示信号，在进线侧控制单元检测到进线保护测控装置的提示电路发送的对应信号后，相应发送控制指令到断路器开关，控制断路器开关的跳闸或合闸。所述进线保护测控装置的提示电路包括进线联动跳闸端子和进线联动合闸端子，所述第二端子和第四端子分别连接至进线联动跳闸端子和进线联动合闸端子。所述的出线联动开入端子连接进线保护测控装置的检测电路，判断断路器开关的动作状态。所述进线保护测控装置的检测电路包括进线联动开入端子，所述出线联动开入端子连接所述的进线联动开入端子。所述出线侧端子排上还设有负荷跳闸端子和负荷检测端子，所述出线侧控制单元经负荷跳闸端子发送分闸指令至负荷开关，控制负荷开关动作，且出线侧控制单元经负荷检测端子判断负荷开关的动作状态。所述的进线侧控制单元经母线跳闸端子连接断路器开关，控制断路器开关的动作。所述的开入开关排由开入开关并联而成，在检测电路进行信号检测时，只要一个开入开关有开入信号使得出线侧控制单元与进线侧控制单元相连通均能被检测电路检测到。
本优选实施例中，以型号为TW816PZ进线保护测控装置和TW816PZ出线保护测控装置为例，所述的联动控制方式的步骤如下：出线保护测控装置内的出线侧电流互感器检测并发送至出线侧控制单元，当出线侧控制单元判断所在出线支路发生短路故障时，出线侧控制单元经第一端子连接至开入开关排，并由开入开关排连接至进线侧控制单元，同时出线侧控制单元经第二端子连接至进线联动跳闸端子，进线侧控制单元在检测到进线联动跳闸端子的联动跳闸信号后发送跳闸指令，断路器开关跳闸，切断了开关站整个供电区域的供电。为避免误操作，所述的进线侧控制单元通过进线联动开入端子连接断路器开关，判断断路器开关是否已经跳闸，并通过进线侧互感器检测进线的电流信号。在判定断路器开关已经跳闸后发送已跳闸指令经出线联动开入端子至出线侧控制单元，出线侧控制单元经负荷跳闸端子发送分闸指令至负荷开关，负荷开关分闸，所在发生短路故障的出线支路断开供电。为避免误操作，出线侧控制单元经负荷检测端子检测负荷开关是否已分闸，在判定负荷开关已分闸后，出线侧控制单元经第三端子连接至开入开关排，并由开入开关排连接至进线侧控制单元，同时出线侧控制单元经第四端子连接至进线联动合闸端子，进线侧控制单元在检测到进线联动合闸端子的联动合闸信号后发送合闸指令，断路器开关合闸。为避免误操作，所述的进线侧控制单元通过进线联动开入端子连接断路器开关检测断路器开关的合闸信号。
在开关站的进线与出线上还存在母线故障（即所谓的进线故障）以及出线支路上负荷电流引起的故障。所述的母线故障主要由进线侧电流互感器检测进线的故障信号，并发送至进线侧控制单元，进线侧控制单元经母线跳闸端子发送跳闸指令，控制断路器开关跳闸。出线支路上的负荷电流故障主要由出线侧电流互感器检测出线支路上的负荷电流，并发送至出线侧控制单元，出线侧控制单元在判断负荷电流故障时，发送分闸指令经负荷跳闸端子控制负荷开关分闸。
除上述优选实施例外，本发明还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求所定义的范围。
Claims (5)
1.一种开关站进线与出线保护装置，包括一条进线（1）和若干条出线支路（2），所述的进线（1）上连接有一断路器开关，所述每条出线支路（2）上都设有负荷开关，其特征在于：所述的每个负荷开关均连接有一出线保护测控装置（4），所述的断路器开关连接一进线保护测控装置（3），所述出线保护测控装置均连接在一由若干个开入开关并联而成的开入开关排上，所述开入开关排输出至进线保护测控装置。
2.根据权利要求1所述的开关站进线与出线保护装置，其特征在于：所述的进线保护测控装置（3）和出线保护测控装置（4）均为数字式继电保护装置。
3.根据权利要求2所述的开关站进线与出线保护装置，其特征在于：每个出线保护测控装置（4）内均设有出线侧电流互感器和出线侧控制单元，所述的进线保护测控装置（3）设有进线侧电流互感器和进线侧控制单元；
出线侧电流互感器：连接所在的出线支路（2），检测所在出线支路（2）上的电流数据并传送到出线侧控制单元中；
出线侧控制单元：连接至负荷开关控制负荷开关的动作，并连接至开入开关排，控制断路器开关的动作；
进线侧电流互感器：连接在进线（1）上，检测进线（1）的电流数据并传送到进线侧控制单元中；
进线侧控制单元：控制断路器开关的动作。
4.根据权利要求3所述的开关站进线与出线保护装置，其特征在于：每个出线保护测控装置（4）内均设有一出线侧端子排，包括出线联动跳闸端子、出线联动合闸端子和出线联动开入端子，所述的出线联动跳闸端子有两个，分别为第一端子和第二端子，出线侧控制单元经第一端子连接至开入开关排，并由开入开关排连接至进线侧控制单元，出线侧控制单元经第二端子连接至进线保护测控装置的提示电路，所述的出线联动合闸端子也有两个，分别为第三端子和第四端子，出线侧控制单元经第三端子连接至开入开关排，并由开入开关排连接至进线侧控制单元，出线侧控制单元经第四端子也连接至进线保护测控装置的提示电路，所述出线侧控制单元分别经第一端子和第三端子控制开入开关排动作，同时所述出线侧控制单元分别经第二端子和第四端子向进线保护测控装置的提示电路发送联动跳闸和联动合闸的提示信号，所述的出线联动开入端子连接进线保护测控装置的检测电路，判断断路器开关的动作状态，所述出线侧端子排上还设有负荷跳闸端子和负荷检测端子，所述出线侧控制单元经负荷跳闸端子发送分闸指令至负荷开关，控制负荷开关动作，且出线侧控制单元经负荷检测端子判断负荷开关的动作状态。
5.根据权利要求4所述的开关站进线与出线保护装置，其特征在于：进线保护测控装置（3）内设有一进线侧端子排，包括母线跳闸端子、进线联动跳闸端子、进线联动合闸端子和进线联动开入端子，所述进线保护测控装置的提示电路包括进线联动跳闸端子和进线联动合闸端子，所述第二端子和第四端子分别连接至进线联动跳闸端子和进线联动合闸端子，所述进线保护测控装置的检测电路包括进线联动开入端子，所述出线联动开入端子连接所述的进线联动开入端子，所述的进线侧控制单元经母线跳闸端子连接断路器开关，控制断路器开关的动作。
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