一種電網(wǎng)區(qū)域保護(hù)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種電網(wǎng)區(qū)域保護(hù)方法,包括步驟:設(shè)置智能終端、檢測(cè)故障電流并開啟保護(hù)、設(shè)定開放區(qū)域和閉鎖區(qū)域、發(fā)送閉鎖信號(hào)以及發(fā)送開鎖信號(hào)。該方法能夠快速實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的區(qū)域保護(hù),而且實(shí)現(xiàn)起來也比較簡(jiǎn)單。
【專利說明】—種電網(wǎng)區(qū)域保護(hù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電網(wǎng)的保護(hù)方法,尤其是將電網(wǎng)分區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)保護(hù)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前,配電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一般是手拉手的雙電源環(huán)網(wǎng)或多電源的環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。不過,這些配電網(wǎng)絡(luò)中大都采用開環(huán)運(yùn)行的方式,網(wǎng)絡(luò)中一臺(tái)或多臺(tái)平時(shí)處于開斷狀態(tài)的聯(lián)絡(luò)開關(guān),其兩側(cè)線路用一臺(tái)或多臺(tái)開關(guān)分段。這些分段開關(guān)或聯(lián)絡(luò)開關(guān)可能是負(fù)荷開關(guān)或斷路器。這種開環(huán)運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò),如果故障點(diǎn)發(fā)生在線路末端時(shí),需要變電站出口的斷路器跳閘來清除線路中的故障,這樣就會(huì)造成對(duì)線路前端和中段負(fù)荷的影響。目前配電網(wǎng)中,線路距離一般較短、導(dǎo)線截面積較大以及保護(hù)電流互感器的精度等原因,各級(jí)開關(guān)的短路電流都特別大,而級(jí)聯(lián)的開關(guān)又比較多,為了實(shí)現(xiàn)區(qū)域保護(hù)可能就需要設(shè)定很長(zhǎng)的延時(shí),這種情況下,保護(hù)的快速性和區(qū)域性就是一對(duì)難以調(diào)和的矛盾了。而且在實(shí)現(xiàn)區(qū)域保護(hù)時(shí)還需要獲得潮流方向(諧波功率方向)和所謂的正方向,并且在設(shè)定保護(hù)定值(速斷保護(hù)動(dòng)作電流的整定)時(shí)需要進(jìn)過復(fù)雜的計(jì)算才能實(shí)現(xiàn)。
[0003]GOOSE (Generic Object Oriented Substation)是通用面向?qū)ο蟮淖冸娬臼录暮?jiǎn)稱,在目前的智能化變電站中廣泛應(yīng)用。GOOSE報(bào)文的發(fā)送和接收分別由publisher (公告式發(fā)布)和subscriber (預(yù)定式接收)來執(zhí)行。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有的電網(wǎng)區(qū)域保護(hù)啟動(dòng)緩慢,而且實(shí)現(xiàn)起來比較復(fù)雜。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明提供了一種電網(wǎng)區(qū)域保護(hù)方法,包括如下步驟: 步驟1,根據(jù)電網(wǎng)區(qū)域保護(hù)需要,將電網(wǎng)線路分為各個(gè)保護(hù)區(qū)域,并在相鄰兩個(gè)保護(hù)區(qū)
域之間設(shè)置智能終端;
步驟2,各個(gè)智能終端實(shí)時(shí)檢測(cè)電網(wǎng)線路中的電流大小和方向,一旦達(dá)到故障電流大小,則智能終端開啟保護(hù);
步驟3,各個(gè)智能終端以自身所在位置處作為分界點(diǎn),根據(jù)故障電流的方向設(shè)定故障電流正方向一側(cè)的保護(hù)區(qū)域?yàn)殚_放區(qū)域,設(shè)定故障電流反方向一側(cè)的保護(hù)區(qū)域?yàn)殚]鎖區(qū)域;步驟4,各個(gè)智能終端同時(shí)向各自的閉鎖區(qū)域內(nèi)的智能終端發(fā)送閉鎖信號(hào),若智能終端在保護(hù)延時(shí)時(shí)間內(nèi)收到閉鎖信號(hào),則保持閉鎖不動(dòng)作,若智能終端在保護(hù)延時(shí)時(shí)間內(nèi)沒有收到閉鎖信號(hào),則將智能終端按照保護(hù)邏輯動(dòng)作,切斷故障電流;
步驟5,故障排除后,智能終端撤銷保護(hù)動(dòng)作,各個(gè)智能終端向各自的閉鎖區(qū)域內(nèi)的智能終端發(fā)送開鎖信號(hào),解除閉鎖狀態(tài)。
[0006]通過判斷故障電流的方向來設(shè)定開放區(qū)域和閉鎖區(qū)域,而無需判斷潮流方向(諧波功率方向)以及故障點(diǎn)是否在電流的正方向上,能夠在第一時(shí)間將最靠近故障點(diǎn)的智能終端跳開,形成區(qū)域保護(hù);各個(gè)智能終端向各自的閉鎖區(qū)域內(nèi)的智能終端發(fā)送閉鎖信號(hào),收到閉鎖信號(hào)的智能終端保持閉鎖狀態(tài),保證閉鎖區(qū)域內(nèi)正常供電。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定方案,智能終端包括斷路器開關(guān)以及與斷路器開關(guān)相連的智能控制器,斷路器開關(guān)安裝在電網(wǎng)線路中相鄰兩個(gè)保護(hù)區(qū)域之間,智能控制器與斷路器開關(guān)一一對(duì)應(yīng),并能判斷故障電流的方向,各個(gè)智能控制器之間通過光纖以太網(wǎng)組成GOOSE通信網(wǎng)絡(luò)。采用斷路器開關(guān)能夠迅速切斷故障電流,對(duì)發(fā)生故障區(qū)域的相鄰區(qū)域進(jìn)行保護(hù),采用智能控制器可組成GOOSE通信網(wǎng)絡(luò),與相鄰的智能終端進(jìn)行通信,從而達(dá)到區(qū)域保護(hù)的目的。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定方案,各個(gè)智能控制器之間通過GOOSE報(bào)文進(jìn)行通信。采用智能控制器組成GOOSE通信網(wǎng)絡(luò),再利用GOOSE報(bào)文向相鄰的智能終端發(fā)送閉鎖信號(hào)和開鎖信號(hào),能夠?qū)崿F(xiàn)在發(fā)生故障時(shí)將故障區(qū)域快速隔離,同時(shí)保持其他保護(hù)區(qū)域正常供電,對(duì)其他保護(hù)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)了區(qū)域保護(hù)的目的。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定方案,斷路器開關(guān)為柱上真空斷路器。采用柱上真空斷路器能夠滿足快速切斷故障電流的目的,且真空斷路器的速斷動(dòng)作時(shí)間在0.1秒左右,而設(shè)置在變電站處的饋線開關(guān)的速斷時(shí)間為0.3秒,也就是說柱上真空斷路器能夠在饋線開關(guān)切斷整條線路之前將故障區(qū)域的電流切斷,從而實(shí)現(xiàn)區(qū)域保護(hù)的目的。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定方案,智能控制器為饋線自動(dòng)化終端。采用饋線自動(dòng)化終端作為智能控制器,在運(yùn)行方式發(fā)生變化時(shí),只需要改動(dòng)發(fā)生變化的智能終端內(nèi)對(duì)相鄰的饋線自動(dòng)化終端的GOOSE配置即可,而無需改變對(duì)所有饋線自動(dòng)化終端的GOOSE配置,并且只需要在組態(tài)軟件中修改即可,做到改動(dòng)最小,影響最小。
[0011]本發(fā)明的有益效果在于:(I)通過判斷故障電流的方向來設(shè)定開放區(qū)域和閉鎖區(qū)域,而無需判斷潮流方向(諧波功率方向)以及故障點(diǎn)是否在電流的正方向上,能夠在第一時(shí)間將最靠近故障點(diǎn)的智能終端跳開,形成區(qū)域保護(hù);(2)各個(gè)智能終端同時(shí)向各自的閉鎖區(qū)域內(nèi)的智能終端發(fā)送閉鎖信號(hào),收到閉鎖信號(hào)的智能終端保持閉鎖狀態(tài),保證閉鎖區(qū)域內(nèi)正常供電。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的方法流程圖;
圖2為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]如圖1所示,本發(fā)明的電網(wǎng)區(qū)域保護(hù)方法,包括如下步驟:
步驟1,根據(jù)電網(wǎng)區(qū)域保護(hù)需要,將電網(wǎng)線路分為各個(gè)保護(hù)區(qū)域,并在相鄰兩個(gè)保護(hù)區(qū)域之間設(shè)置智能終端;
步驟2,各個(gè)智能終端實(shí)時(shí)檢測(cè)電網(wǎng)線路中的電流大小和方向,一旦達(dá)到故障電流大小,則智能終端開啟保護(hù);
步驟3,各個(gè)智能終端以自身所在位置處作為分界點(diǎn),根據(jù)故障電流的方向設(shè)定故障電流正方向一側(cè)的保護(hù)區(qū)域?yàn)殚_放區(qū)域,設(shè)定故障電流反方向一側(cè)的保護(hù)區(qū)域?yàn)殚]鎖區(qū)域;步驟4,各個(gè)智能終端同時(shí)向各自的閉鎖區(qū)域內(nèi)的智能終端發(fā)送閉鎖信號(hào),若智能終端在保護(hù)延時(shí)時(shí)間內(nèi)收到閉鎖信號(hào),則保持閉鎖不動(dòng)作,若智能終端在保護(hù)延時(shí)時(shí)間內(nèi)沒有收到閉鎖信號(hào),則將智能終端按照保護(hù)邏輯動(dòng)作,一般就是將斷路器開關(guān)跳開,切斷故障電流;
步驟5,故障排除后,智能終端撤銷保護(hù)動(dòng)作,各個(gè)智能終端向各自的閉鎖區(qū)域內(nèi)的智能終端發(fā)送開鎖信號(hào),解除閉鎖狀態(tài)。
[0014]通過判斷故障電流的方向來設(shè)定開放區(qū)域和閉鎖區(qū)域,而無需判斷潮流方向(諧波功率方向)以及故障點(diǎn)是否在電流的正方向上,能夠在第一時(shí)間將最靠近故障點(diǎn)的智能終端跳開,形成區(qū)域保護(hù);各個(gè)智能終端同時(shí)向各自的閉鎖區(qū)域內(nèi)的智能終端發(fā)送閉鎖信號(hào),收到閉鎖信號(hào)的智能終端保持閉鎖狀態(tài),保證閉鎖區(qū)域內(nèi)正常供電。
[0015]本發(fā)明的智能終端包括斷路器開關(guān)以及與斷路器開關(guān)相連的智能控制器,斷路器開關(guān)安裝在電網(wǎng)線路中相鄰兩個(gè)保護(hù)區(qū)域之間,智能控制器與斷路器開關(guān)一一對(duì)應(yīng),并能判斷故障電流的方向,各個(gè)智能控制器之間通過光纖以太網(wǎng)組成GOOSE通信網(wǎng)絡(luò)。采用斷路器開關(guān)能夠迅速切斷故障電流,對(duì)發(fā)生故障區(qū)域的相鄰區(qū)域進(jìn)行保護(hù),采用智能控制器可組成GOOSE通信網(wǎng)絡(luò),與相鄰的智能終端進(jìn)行通信,從而達(dá)到區(qū)域保護(hù)的目的。
[0016]為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)通信的快速性,各個(gè)智能控制器之間通過GOOSE報(bào)文進(jìn)行通信。采用智能控制器組成GOOSE通信網(wǎng)絡(luò),再利用GOOSE報(bào)文向相鄰的智能終端發(fā)送閉鎖信號(hào)和開鎖信號(hào),能夠?qū)崿F(xiàn)在發(fā)生故障時(shí)將故障區(qū)域快速隔離,同時(shí)保持其他保護(hù)區(qū)域正常供電,對(duì)其他保護(hù)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)了區(qū)域保護(hù)的目的。
[0017]為了進(jìn)一步降低開關(guān)的速斷時(shí)間,本發(fā)明的斷路器開關(guān)設(shè)置為柱上真空斷路器。采用柱上真空斷路器能夠滿足快速切斷故障電流的目的,且真空斷路器的速斷動(dòng)作時(shí)間在
0.1秒左右,而設(shè)置在變電站處的饋線開關(guān)的速斷時(shí)間為0.3秒,也就是說柱上真空斷路器能夠在饋線開關(guān)切斷整條線路之前將故障區(qū)域的電流切斷,從而實(shí)現(xiàn)區(qū)域保護(hù)的目的,而且相比較一般面保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)配置來說,對(duì)于保護(hù)定值設(shè)置(速斷保護(hù)動(dòng)作電流的整定)更簡(jiǎn)單,現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試工作量和復(fù)雜程度也大大地降低。
[0018]為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)配置的靈活性,本發(fā)明的智能控制器設(shè)置為饋線自動(dòng)化終端。采用饋線自動(dòng)化終端作為智能控制器,在運(yùn)行方式發(fā)生變化時(shí),只需要改動(dòng)發(fā)生變化的智能終端內(nèi)對(duì)相鄰的饋線自動(dòng)化終端的GOOSE配置即可,而無需改變對(duì)所有饋線自動(dòng)化終端的GOOSE配置,并且只需要在組態(tài)軟件中修改即可,做到改動(dòng)最小,影響最小。
[0019]如圖2所示,CB1、CB2以及CB3都為設(shè)置在變電站的裝有保護(hù)的饋線開關(guān),饋線開關(guān)的速斷動(dòng)作時(shí)間一般為0.3秒至0.5秒左右,F(xiàn)S1-FS5都是斷路器開關(guān)(如柱上真空斷路器),斷路器開關(guān)的速斷動(dòng)作時(shí)間一般為0.1秒左右,保護(hù)延時(shí)時(shí)間應(yīng)小于饋線開關(guān)的速斷時(shí)間,ZK1-ZK5都為智能控制器(如饋線自動(dòng)化終端)。
[0020]本發(fā)明的智能終端在工作時(shí),首先由各個(gè)斷路器開關(guān)檢測(cè)電網(wǎng)線路電流的大小,一旦達(dá)到故障電流大小,則智能終端啟動(dòng),若故障發(fā)生在A點(diǎn)處,則FS1-FS5都能感知到故障電流,因此,F(xiàn)S1-FS5都同時(shí)開啟保護(hù),ZK1-ZK5判斷故障電流的方向,對(duì)于ZKl來說,故障電流的正方向在自己的右側(cè),于是設(shè)定右側(cè)為開放區(qū)域,設(shè)定左側(cè)為閉鎖區(qū)域,需要向左側(cè)發(fā)送閉鎖信號(hào),而在ZKl左側(cè)的CBl不是智能終端,雖然CBl的保護(hù)已經(jīng)啟動(dòng),但是由于CBl的速斷時(shí)間比FSl的速斷時(shí)間長(zhǎng),所以ZKl在保護(hù)延時(shí)時(shí)間內(nèi)沒有收到閉鎖信號(hào)時(shí),就控制FSl切斷故障電流。
[0021]對(duì)于ZK2來說,首先判斷故障電流的方向,故障電流的正方向在自己的左側(cè),于是設(shè)定左側(cè)為開放區(qū)域,設(shè)定右側(cè)為閉鎖區(qū)域,需要向右側(cè)發(fā)送閉鎖信號(hào),在ZK2右側(cè)的智能控制器包括ZK3和ZK5,則ZK2向ZK3和ZK5發(fā)送閉鎖信號(hào),同時(shí)ZK2在保護(hù)延時(shí)時(shí)間內(nèi)沒有收到閉鎖信號(hào),則控制FS2切斷故障電流。
[0022]對(duì)于ZK3來說,首先判斷故障電流的方向,故障電流的正方向在自己的左側(cè),于是設(shè)定左側(cè)為開放區(qū)域,設(shè)定右側(cè)為閉鎖區(qū)域,需要向右側(cè)發(fā)送閉鎖信號(hào),而在ZK3右側(cè)設(shè)有ZK4,則ZK3還要向ZK4發(fā)送閉鎖信號(hào),而ZK3在保護(hù)延時(shí)時(shí)間內(nèi)收到了 ZK2發(fā)送的閉鎖信號(hào),則保持閉鎖狀態(tài)。
[0023]對(duì)于ZK5來說,首先需要向閉鎖區(qū)域內(nèi)的CB3發(fā)送閉鎖信號(hào),ZK5在保護(hù)延時(shí)時(shí)間內(nèi)收到了 ZK2發(fā)送的閉鎖信號(hào),則保持閉鎖狀態(tài),而CB3的速斷時(shí)間比FS2的速斷時(shí)間長(zhǎng),所以在FS2切斷故障電流后CB3就無需再動(dòng)作。
[0024]對(duì)于ZK4來說,首先判斷故障電流的方向,故障電流的正方向在自己的左側(cè),于是設(shè)定左側(cè)為開放區(qū)域,設(shè)定右側(cè)為閉鎖區(qū)域,需要向右側(cè)發(fā)送閉鎖信號(hào),而在ZK4右側(cè)為CB2,ZK4在保護(hù)延時(shí)時(shí)間內(nèi)收到了 ZK3發(fā)送的閉鎖信號(hào),則保持閉鎖狀態(tài),而CB2的速斷時(shí)間比FS2的速斷時(shí)間長(zhǎng),所以在FS2切斷故障電流后CB2就無需再動(dòng)作。
[0025]若故障發(fā)生在B點(diǎn)處,則FS1-FS5都能感知到故障電流,因此,F(xiàn)S1-FS5都同時(shí)開啟保護(hù),ZK1-ZK5判斷故障電流的方向,對(duì)于ZK2來說,故障電流的正方向在自己的右側(cè),于是設(shè)定右側(cè)為開放區(qū)域,設(shè)定左側(cè)為閉鎖區(qū)域,需要向左側(cè)的ZKl發(fā)送閉鎖信號(hào),而ZK2在保護(hù)延時(shí)時(shí)間內(nèi)沒有收到閉鎖信號(hào)時(shí),則控制FS2切斷故障電流。
[0026]對(duì)于ZK3來說,首先判斷故障電流的方向,故障電流的正方向在自己的左側(cè),于是設(shè)定左側(cè)為開放區(qū)域,設(shè)定右側(cè)為閉鎖區(qū)域,需要向右側(cè)發(fā)送閉鎖信號(hào),在ZK3右側(cè)的智能控制器為ZK4,則ZK3向ZK4發(fā)送閉鎖信號(hào),同時(shí)ZK3在保護(hù)延時(shí)時(shí)間內(nèi)沒有收到閉鎖信號(hào),則控制FS3切斷故障電流。
[0027]對(duì)于ZK5來說,首先需要向閉鎖區(qū)域內(nèi)的CB3發(fā)送閉鎖信號(hào),而在ZK5左側(cè)的CB3不是智能終端,雖然CB3的保護(hù)已經(jīng)啟動(dòng),但是由于CB3的速斷時(shí)間比FS5的速斷時(shí)間長(zhǎng),所以ZK5在保護(hù)延時(shí)時(shí)間內(nèi)沒有收到閉鎖信號(hào)時(shí),就控制FS5切斷故障電流。
[0028]對(duì)于ZKl來說,首先判斷故障電流的方向,故障電流的正方向在自己的右側(cè),于是設(shè)定右側(cè)為開放區(qū)域,設(shè)定左側(cè)為閉鎖區(qū)域,需要向左側(cè)發(fā)送閉鎖信號(hào),而在ZKl左側(cè)為CBLZKl在保護(hù)延時(shí)時(shí)間內(nèi)收到了 ZK2發(fā)送的閉鎖信號(hào),則保持閉鎖狀態(tài),而CBl的速斷時(shí)間比FS2的速斷時(shí)間長(zhǎng),所以在FS2切斷故障電流后CBl就無需再動(dòng)作。
[0029]對(duì)于ZK4來說,首先判斷故障電流的方向,故障電流的正方向在自己的左側(cè),于是設(shè)定左側(cè)為開放區(qū)域,設(shè)定右側(cè)為閉鎖區(qū)域,需要向右側(cè)發(fā)送閉鎖信號(hào),而在ZK4右側(cè)為CB2,ZK4在保護(hù)延時(shí)時(shí)間內(nèi)收到了 ZK3發(fā)送的閉鎖信號(hào),則保持閉鎖狀態(tài),而CB2的速斷時(shí)間比FS3的速斷時(shí)間長(zhǎng),所以在FS3切斷故障電流后CB2就無需再動(dòng)作。
【權(quán)利要求】
1.一種電網(wǎng)區(qū)域保護(hù)方法,其特征在于,包括如下步驟: 步驟1,根據(jù)電網(wǎng)區(qū)域保護(hù)需要,將電網(wǎng)線路分為各個(gè)保護(hù)區(qū)域,并在相鄰兩個(gè)保護(hù)區(qū)域之間設(shè)置智能終端; 步驟2,各個(gè)智能終端實(shí)時(shí)檢測(cè)電網(wǎng)線路中的電流大小和方向,一旦達(dá)到故障電流大小,則智能終端開啟保護(hù); 步驟3,各個(gè)智能終端以自身所在位置處作為分界點(diǎn),根據(jù)故障電流的方向設(shè)定故障電流正方向一側(cè)的保護(hù)區(qū)域?yàn)殚_放區(qū)域,設(shè)定故障電流反方向一側(cè)的保護(hù)區(qū)域?yàn)殚]鎖區(qū)域; 步驟4,各個(gè)智能終端同時(shí)向各自的閉鎖區(qū)域內(nèi)的智能終端發(fā)送閉鎖信號(hào),若智能終端在保護(hù)延時(shí)時(shí)間內(nèi)收到閉鎖信號(hào),則保持閉鎖不動(dòng)作,若智能終端在保護(hù)延時(shí)時(shí)間內(nèi)沒有收到閉鎖信號(hào),則將智能終端按照保護(hù)邏輯動(dòng)作,切斷故障電流; 步驟5,故障排除后,智能終端撤銷保護(hù)動(dòng)作,各個(gè)智能終端向各自的閉鎖區(qū)域內(nèi)的智能終端發(fā)送開鎖信號(hào),解除閉鎖狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)區(qū)域保護(hù)方法,其特征在于,所述智能終端包括斷路器開關(guān)以及與斷路器開關(guān)相連的智能控制器,所述斷路器開關(guān)安裝在電網(wǎng)線路中相鄰兩個(gè)保護(hù)區(qū)域之間,所述智能控制器與斷路器開關(guān)一一對(duì)應(yīng),并能判斷故障電流的方向,各個(gè)智能控制器之間通過光纖以太網(wǎng)組成GOOSE通信網(wǎng)絡(luò)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電網(wǎng)區(qū)域保護(hù)方法,其特征在于,各個(gè)智能控制器之間以GOOSE報(bào)文形式進(jìn)行通信。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電網(wǎng)區(qū)域保護(hù)方法,其特征在于,所述斷路器開關(guān)為柱上真空斷路器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電網(wǎng)區(qū)域保護(hù)方法,其特征在于,所述智能控制器為饋線自動(dòng)化終端。
【文檔編號(hào)】H02H7/28GK104009454SQ201410255934
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年6月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月11日
【發(fā)明者】楊亮, 馬黨梅, 劉兵, 陶在元, 王鎏鎏 申請(qǐng)人:南京電研電力自動(dòng)化股份有限公司