CN109412125A - 一种适用于复杂配电网的全适应防越级保护方法 - Google Patents

一种适用于复杂配电网的全适应防越级保护方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于复杂配电网的全适应防越级保护方法。该方法主要包括防越级保护装置、交换机、通信电缆和光缆。防越级保护装置通过交换机接入主通信网络，具有过流速断的相间故障检测功能和小电流接地故障检测功能。防越级保护装置通过下级保护装置发送的包含闭锁信息的GOOSE报文自动识别自身在配电网***中的层级位置。当配电网发生故障时，防越级保护装置判断故障并结合接收到的GOOSE闭锁信息，进行故障跳闸、故障闭锁或延时跳闸，同时根据故障方向和接收到的闭锁信息，向正方向或反方向的上一级保护装置发送闭锁信号，从而实现整个配电网的防越级保护功能，保证故障的正确选择和跳闸隔离故障，实现电网的安全稳定运行。

Description

一种适用于复杂配电网的全适应防越级保护方法
技术领域
本发明属于电力自动化控制领域。针对城市配电网特别是工矿企业配电网等多级复杂供电***在电网故障时容易失去选择性导致越级跳闸等问题，利用智能化防越级保护装置的强大处理功能，通过GOOSE快速通信机制实现故障信息传递，简化施工难度，实现本配电网的完美防越级保护方案。
背景技术
城市配电网特别是工矿企业配电网等多级复杂供电***，具有供电距离短、供电密度大、保护区间小等特征，在电网故障或用电设备发生故障时故障电流难以区分，受总进线保护延时定值限制该配电网延时定值也不能满足选择性要求，从而导致越级跳闸，造成大面积停电，给企业正常运行带来严重影响，这就需要提供一套防越级***保证故障跳闸的选择性。在井下供电***，有些企业受供电容量影响，将双电源***并列运行，在***故障时造成更严重的停电事故，甚至全范围停电，给生产和人身安全带来严重威胁。双电源和多电源供电***对单电源防越级保护***提出了挑战。井下供电***不是一个静态的***，其运行方式随着矿井的发掘而不断变化，这给防越级***的维护和扩展提出了难题。
发明内容
针对目前工矿企业配电网等多级复杂供电***对防越级保护***提出的特殊要求，本发明提出了如下一种适用于复杂配电网的全适应防越级保护方法。
本发明采用的技术方案为：一种适用于复杂配电网的全适应防越级保护方法，该方法主要包括防越级保护装置、交换机、通信电缆和光缆。防越级保护装置按照安装位置分为安装于进线开关和出线开关的线路保护装置、安装于分段联络开关的分段保护装置。交换机安装于通信机柜内，用于与防越级保护装置之间的通信，具备电以太网接口和光纤以太网接口，电以太网接口用于与保护装置的连接，光以太网接口用于长距离通信的主通信环网的连接。防越级保护装置具有电以太网接口，通过交换机接入主通信网络，具有过流速断的相间故障检测功能和小电流接地故障检测功能。防越级保护装置通过下级保护装置发送的包含闭锁信息的GOOSE报文自动识别自身在配电网***中的层级位置。当配电网发生故障时，防越级保护装置判断故障并结合接收到的GOOSE闭锁信息，进行故障跳闸、故障闭锁或延时跳闸，同时根据故障方向和接收到的闭锁信息，向正方向或反方向的上一级保护装置发送闭锁信号，从而实现整个配电网的防越级保护功能，保证故障的正确选择和跳闸隔离故障，实现电网的安全稳定运行。
上述适用于复杂配电网的全适应防越级保护方法，其进一步特征在于：防越级保护装置之间通过交换机、通信电缆和光缆构成防越级快速通信网络。该保护方法适用于单电源配电***运行、双电源或多电源配电***分列或并列运行。防越级保护装置可以发送防越级闭锁信息给一次电气连接相邻的任何一台保护装置，通过装置之间的通信路径可以确定电气上的上下层级关系。防越级保护装置具有以太网接口，具备GOOSE快速通信功能，装置之间通过GOOSE报文传送防越级闭锁信息。防越级保护***规定了故障功率正方向，对于线路正方向为母线指向线路，对于分段联络正方向为I母指向II母。防越级保护装置是智能装置，具有模拟量如交流电压、电流采集功能、开入量如开关位置采集功能、开出量如继电器控制功能和故障检测功能。防越级保护装置可以设置接收本装置发送闭锁信息的所有电源支路保护装置的MAC地址，正向故障时接收装置的地址命名为正向接收MAC地址，反向故障时接收装置的地址命名为反向接收MAC地址。两台防越级保护装置之间互发闭锁信息时，先满足互发条件的装置停止发送闭锁信息给对方并丢弃接收到对方的闭锁信息。防越级保护装置检测到故障时生成闭锁信号，如果同时收到闭锁信息，则将两个闭锁信号经过逻辑运算后提升一层级，然后根据故障方向向设置的正向接收MAC或反向接收MAC发送闭锁信息。同时根据接收到的闭锁层级生成闭锁时间，闭锁本装置保护并延时跳闸，如没有收到闭锁信息，直接跳闸。防越级保护装置具有故障检测功能并能控制开关切除故障，既能检测相间故障，又能检测小电流接地故障。
有益效果：本发明通过强化防越级保护装置的智能化功能、利用现有通用网络资源实现的防越级保护***方法，具有实时性高、方案可靠、施工简单、扩展自由、维护方便等优点，适用于各种简单和复杂配电***，尤其适合于井下供电***的防越级***部署。
附图说明
图1是本发明内容的适用于复杂配电网的全适应防越级保护方法***配置框图。
图2是本发明实施例的适用于复杂配电网的全适应防越级保护方法逻辑原理框图。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
如图1所示，是本发明的适用于复杂配电网的全适应防越级保护方法***配置框图。
两座变电站A、B，每个变电站的两段母线I、II母并列运行。变电站A的两段母线分别连接电源P1、P2，变电站B的两段母线分别连接电源P3、P4。两座变电站的I母、II母分别通过两条线路连接。这是一个复杂的多电源配电网。
对于二次设备，在每个开关(进线开关、出线开关、分段开关)处各配置一台防越级保护装置。在变电站A和B各配置一台交换机，两台交换机通过光纤连接。变电站A和B内的保护装置通过电以太网分别连接到站内的交换机。这样构成了一个完整的通信***。
针对上面所述一二次***配置，通过简要流程来说明全适应防越级保护方法的实现原理。
第1步，故障点F1发生相间故障，装置L6、L8过流速断启动。
第2步，装置L6判断出正向故障并没有接收到闭锁信息，过流速断不延时动作。期间向正向上级装置L2、S1发送1级闭锁信息。
第3步，装置L2检测到反向故障并接收到1级闭锁信息，过流速断延时1级时间。由于反向没有上级，故不往外发送闭锁信息。
第4步，装置S1检测到正向故障并接收到1级闭锁信息，过流速断延时1级时间。同时向正向上级装置L1、L5发送2级闭锁信息。
第5步，装置L1检测到反向故障并接收到2级闭锁信息，过流速断延时2级时间。由于反向没有上级，故不往外发送闭锁信息。
第6步，装置L5判断出正向故障并接收到装置S1的2级闭锁信息，过流速断延时2级时间。同时向正向上级装置L1、S1发送3级闭锁信息。由于装置L5、S1互发闭锁信息，故先判断出此情况的装置L5停止向装置S1发送闭锁信息,并取消装置S1闭锁信息产生的延时2级时间。
第7步，装置L8判断出正向故障并没有接收到闭锁信息，过流速断不延时动作。期间向正向上级装置L4、S2发送1级闭锁信息。
第8步，装置S2检测到正向故障并接收到1级闭锁信息，过流速断延时1级时间。同时向正向上级装置L7、L3发送2级闭锁信息。
第9步，装置L7判断出反向故障并接收到2级闭锁信息，过流速断延时2级时间。同时向反向上级装置L5发送3级闭锁信息。
第10步，装置L5判断出正向故障并接收到装置L7的3级闭锁信息，过流速断延时3级时间。同时向正向上级装置L1发送4级闭锁信息。
第11步，装置L1同时接收到装置S1的2级闭锁信息和装置L7的4级闭锁信息，过流速断延时4级时间。
第12步，装置L3、L4的闭锁情况不在赘述。至此所有保护装置都闭锁跳闸，直到装置L6、L8瞬时切除故障。
第13步，假设装置L6先跳闸，装置L8暂时没跳闸，则装置L6停止发送闭锁信息。
第14步，装置S1检测到反向故障，向反向上级装置L2发送闭锁信息，不再向正向上级装置L1、L5发送闭锁信息。同时会接收到装置L5的4级闭锁信息，过流速断延时4级时间，并向反向上级装置L2发送5级闭锁信息。
第15步，此时***进入新的防越级闭锁状态，直到装置L8跳闸切除故障，整个***恢复正常运行。
图2是本发明实施例的适用于复杂配电网的全适应防越级保护方法逻辑原理框图。
本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。

Claims (10)

1.一种适用于复杂配电网的全适应防越级保护方法，包括防越级保护装置、交换机、通信电缆和光缆，防越级保护装置之间通过交换机、通信电缆和光缆构成防越级快速通信网络；其特征在于：防越级保护装置发送防越级闭锁信息给一次电气连接相邻的任何一台保护装置，通过装置之间的通信路径确定电气上的上下层级关系；
防越级保护装置设置接收本装置发送闭锁信息的所有电源支路保护装置的MAC地址，正向故障时接收装置的地址命名为正向接收MAC地址，反向故障时接收装置的地址命名为反向接收MAC地址；
两台防越级保护装置之间互发闭锁信息时，先满足互发条件的装置停止发送闭锁信息给对方并丢弃接收到对方的闭锁信息；
防越级保护装置检测到故障时生成闭锁信号，如果同时收到闭锁信息，则将两个闭锁信号经过逻辑运算后提升一层级，然后根据故障方向向设置的正向接收MAC或反向接收MAC发送闭锁信息，同时根据接收到的闭锁层级生成闭锁时间，闭锁本装置保护并延时跳闸，如没有收到闭锁信息，直接跳闸。
2.根据权利要求1所述的适用于复杂配电网的全适应防越级保护方法，其特征在于：该保护方法适用于单电源配电***运行、双电源或多电源配电***分列或并列运行。
3.根据权利要求1所述的适用于复杂配电网的全适应防越级保护方法，其特征在于：防越级保护装置按照安装位置分为安装于进线开关和出线开关的线路保护装置、安装于分段联络开关的分段保护装置。
4.根据权利要求1所述的适用于复杂配电网的全适应防越级保护方法，其特征在于：防越级保护装置具有以太网接口，具备GOOSE快速通信功能，装置之间通过GOOSE报文传送防越级闭锁信息。
5.根据权利要求1所述的适用于复杂配电网的全适应防越级保护方法，其特征在于：防越级保护***规定了故障功率正方向，对于线路正方向为母线指向线路，对于分段联络正方向为I母指向II母。
6.根据权利要求1所述的适用于复杂配电网的全适应防越级保护方法，其特征在于：防越级保护装置是智能装置，具有模拟量如交流电压、电流采集功能、开入量如开关位置采集功能、开出量如继电器控制功能和故障检测功能。
7.根据权利要求6所述的适用于复杂配电网的全适应防越级保护方法，其特征在于：防越级保护装置具有故障检测功能并能控制开关切除故障，既能检测相间故障，又能检测小电流接地故障。
8.根据权利要求1所述的适用于复杂配电网的全适应防越级保护方法，其特征在于：所述交换机安装于通信机柜内，用于与防越级保护装置之间的通信，具备电以太网接口和光纤以太网接口。
9.根据权利要求8所述的适用于复杂配电网的全适应防越级保护方法，其特征在于：所述电以太网接口用于与保护装置的连接，所述光以太网接口用于长距离通信的主通信环网的连接。
10.根据权利要求1至10之一所述的适用于复杂配电网的全适应防越级保护方法，其特征在于：
两座变电站A、B，每个变电站的两段母线I、II母并列运行；变电站A的两段母线分别连接第一电源、第二电源，变电站B的两段母线分别连接第三电源、第四电源；两座变电站的I母、II母分别通过两条线路连接；
对于二次设备，在每个进线开关、每个出线开关、每个分段开关处各配置一台防越级保护装置(L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8、S1、S2)；在变电站A和B各配置一台交换机，两台交换机通过光纤连接；变电站A和B内的保护装置通过电以太网分别连接到站内的交换机；
第1步，故障点F1发生相间故障，第六防越级保护装置(L6)、第八防越级保护装置(L8)过流速断启动；
第2步，第六防越级保护装置(L6)判断出正向故障并没有接收到闭锁信息，过流速断不延时动作；期间向正向上级装置第二防越级保护装置(L2)、防越级保护装置一(S1)发送1级闭锁信息；
第3步，第二防越级保护装置(L2)检测到反向故障并接收到1级闭锁信息，过流速断延时1级时间；由于反向没有上级，故不往外发送闭锁信息；
第4步，防越级保护装置一(S1)检测到正向故障并接收到1级闭锁信息，过流速断延时1级时间；同时向正向上级装置第一防越级保护装置(L1)、第五防越级保护装置(L5)发送2级闭锁信息；
第5步，第一防越级保护装置(L1)检测到反向故障并接收到2级闭锁信息，过流速断延时2级时间；由于反向没有上级，故不往外发送闭锁信息；
第6步，第五防越级保护装置(L5)判断出正向故障并接收到防越级保护装置一(S1)的2级闭锁信息，过流速断延时2级时间；同时向正向上级装置第一防越级保护装置(L1)、防越级保护装置一(S1)发送3级闭锁信息；由于第五防越级保护装置(L5)、防越级保护装置一(S1)互发闭锁信息，故先判断出此情况的第五防越级保护装置(L5)停止向防越级保护装置一(S1)发送闭锁信息,并取消防越级保护装置一(S1)闭锁信息产生的延时2级时间；
第7步，第八防越级保护装置(L8)判断出正向故障并没有接收到闭锁信息，过流速断不延时动作；期间向正向上级装置第四防越级保护装置(L4)、防越级保护装置二(S2)发送1级闭锁信息；
第8步，防越级保护装置二(S2)检测到正向故障并接收到1级闭锁信息，过流速断延时1级时间；同时向正向上级装置第七防越级保护装置(L7)、第三防越级保护装置(L3)发送2级闭锁信息；
第9步，第七防越级保护装置(L7)判断出反向故障并接收到2级闭锁信息，过流速断延时2级时间；同时向反向上级装置第五防越级保护装置(L5)发送3级闭锁信息；
第10步，第五防越级保护装置(L5)判断出正向故障并接收到第七防越级保护装置(L7)的3级闭锁信息，过流速断延时3级时间；同时向正向上级装置第一防越级保护装置(L1)发送4级闭锁信息；
第11步，第一防越级保护装置(L1)同时接收到防越级保护装置一(S1)的2级闭锁信息和第七防越级保护装置(L7)的4级闭锁信息，过流速断延时4级时间；
第12步，第三防越级保护装置(L3)检测到反向故障并接收到2级闭锁信息，过流速断延时2级时间，由于反向没有上级，故不往外发送闭锁信息；第四防越级保护装置(L4)检测到反向故障并接收到1级闭锁信息，过流速断延时1级时间，由于反向没有上级，故不往外发送闭锁信息；至此所有保护装置都闭锁跳闸，直到第六防越级保护装置(L6)、第八防越级保护装置(L8)瞬时切除故障；
第13步，假设第六防越级保护装置(L6)先跳闸，第八防越级保护装置(L8)暂时没跳闸，则第六防越级保护装置(L6)停止发送闭锁信息；
第14步，防越级保护装置一(S1)检测到反向故障，向反向上级装置第二防越级保护装置(L2)发送闭锁信息，不再向正向上级装置第一防越级保护装置(L1)、第五防越级保护装置(L5)发送闭锁信息；同时会接收到第五防越级保护装置(L5)的4级闭锁信息，过流速断延时4级时间，并向反向上级装置第二防越级保护装置(L2)发送5级闭锁信息；
第15步，此时***进入新的防越级闭锁状态，直到第八防越级保护装置(L8)跳闸切除故障，整个***恢复正常运行。
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