一种采用差动保护实现广域保护中后备保护的方法

摘要

一种采用差动保护实现广域保护中后备保护的方法，包括采用跨元件的差动保护替代传统的距离、零序、失灵、死区等后备保护功能。该方法能有效的利用差动保护原理上的优势，提高后备保护的快速性、可靠性、选择性与灵敏性。能够简化各级继电保护之间的配合，减少定值整定的工作量。在该广域保护系统中，为了考虑方便，保护功能采用按断路器配置的原则，当被保护区域发生故障时，逐一考虑每一个断路器自身的动作行为，然后通过每一个断路器的正确动作来切除故障。

说明书

技术领域

本发明属于电力系统中继电保护领域，特别是广域保护保护原理。

背景技术

与采用单端电气量的距离、过流保护相比，差动保护采用多端电气量来判断故障范围，不受系统振荡影响，具有天然的选相功能等。因此，传统的线路纵差保护已成为最为广泛应用的线路主保护，部分地区甚至将一条线路的两套主保护全部采用纵联差动保护。

广域保护是依赖于电力系统多点信息,对故障进行快速、可靠、精确切除,同时分析故障切除对系统安全稳定运行的影响,并采取相应控制措施的保护方法。随着数字化变电站的逐步推广、通信技术的飞速发展以及电力光纤通信网的推广应用，提供一种在多个变电站之间实现广域保护系统。

对于传统的线路纵差保护而言，线路区外故障，由于无法得到相应的故障电流，因此仍然采用距离或零序过流保护作为相邻线或变压器的后备保护。采用距离保护，不仅需要考虑保护判据本身对各类故障的适用性，还需要考虑躲振荡，为其配置各种振荡闭锁元件，还需要考虑相应的故障选相元件。历代继电保护工作者也为之呕心沥血，付出了毕生心血，但由于原理固有的局限性，难免存在这样那样的缺点，如需要考虑配合问题，特别是距离III段如果需要保护变电站的主变低压侧，其时限应该大于主变复合电压闭锁过流时限+0.3S，因此本线路的距离Ⅲ段保护往往需要经过1″以上的延时，严重影响了系统输电容量。

而广域保护可以获取系统中多个故障点的故障电流，因而在广域保护系统中可以采用传统的差动保护实现母线和线路的主保护，采用跨元件的差动保护替代传统的距离、零序、失灵、死区等后备保护功能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种采用差动保护实现广域保护中后备保护的方法，该方法采用跨元件的差动保护替代传统的距离、零序、失灵、死区等后备保护功能。该方法能有效的利用差动保护原理上的优势，提高后备保护的快速性、可靠性、选择性与灵敏性。能够简化各级继电保护之间的配合，减少定值整定的工作量。该方法可广泛使用于不同保护范围的广域保护系统。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：一种采用差动保护实现广域保护中后备保护的方法，包括采用跨元件的差动保护替代传统的距离、零序、失灵、死区等后备保护功能。该广域保护系统主要采用按断路器配置保护的原则，当被保护区域发生故障时，逐一考虑每一个断路器自身的动作行为，然后通过每一个断路器的正确动作切除故障。后备差动保护的实现步骤，其特征在于：还包括以下步骤：

一种采用差动保护实现广域保护中后备保护的方法，包括采用跨元件的差动保护实现传统的后备保护；广域保护主要采用按断路器配置保护的方法，当被保护区域发生故障时，逐一考虑每一个断路器的动作行为，然后通过每一个开关的正确动作切除故障；包括以下步骤： 

⑴.按照被保护区域的拓扑结构，将与各断路器与电流互感器（一般是成对安装的，B₁，B₂等）通过母线直接相连的所有CT组成所有差动组合；以某断路器与电流互感器B₂为例，直接通过母线与之相连的所有CT组成一个差动组合BA，BA由{ B₁，B₂，B₃}三个CT组成，该差动组合为该断路器与电流互感器（B₂）所对应的母线主保护，称为各断路器与电流互感器（B₂）的母线差动Ⅰ区；

⑵. 按照被保护区域的拓扑结构，以上述某断路器与电流互感器（B₂）为例，通过线路与之（B₂）直接相连的所有的CT组成另一个差动组合LA，则该断路器与电流互感器B₂对应的LA由{B₂，B₄}两个CT组成，该差动组合为该断路器与电流互感器B₂所对应的线路主保护，称为该断路器与电流互感器B₂的线路差动Ⅰ区； 

⑶.在差动组合BA中，逐一考虑各个断路器（自身除外，即B₂除外）发生死区或失灵故障时保护的扩展，被保护区域边界上的元件（B₁）因为无法扩展因而不予考虑；以被考虑断路器为中心，将于该断路器直接相连的两个电网元件（母线、线路或母联）作为一个虚拟节点，将与该虚拟节点直接相连的CT组成一个差动组合{ B₁，B₂，B₈}，该差动组合即为该断路器与电流互感器B₂（针对B₃）发生死区或失灵故障时保护的扩展，为该断路器与电流互感器B₂的一个后备差动保护区，称为该断路器与电流互感器B₂的母线差动Ⅱ区；

⑷. 在差动组合LA中，逐一考虑各个断路器（自身除外）发生死区或失灵故障时保护的扩展，扩展方法与步骤（3）一致；

针对与该断路器与电流互感器连接的一个断路器与电流互感器B₄发生死区或失灵故障，扩展成一个差动组合{B₂，B₅，B₆，B₇},该差动组合为该断路器与电流互感器B₂的另一个后备差动保护区，称为该断路器与电流互感器B₂的线路差动Ⅱ区；

⑸通过步骤以上步骤，获取所有的断路器与电流互感器作为后备保护时的所有差动组合，即所有的母线差动Ⅱ区和线路差动Ⅱ区；

（6）在程序运行过程中，每个采样间隔对（1）至（5）得到的母线差动区和线路差动区的差动保护组合给出的信号进行动作行为判断，若满足差动保护的动作条件，跳开该断路器与电流互感器B₂处断路器，跨元件切除系统故障。

本发明的优点和有益效果为：本发明方法能有效的利用差动保护原理上的优势，提高后备保护的快速性、可靠性、选择性与灵敏性。能够简化各级继电保护之间的配合，减少定值整定的工作量。

附图说明

图1为本发明采用差动保护实现广域保护中后备保护方法所使用的被保护区域拓扑图；

图2 为本发明后备保护差动组合生成流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

图1为简化了的黑龙江广域保护的被保护区域拓扑图，B₁，B₂，…，B₁₀分别为系统中各断路器与电流互感器安装处，N₁为尚志站母线，N₃、N₄为两条联络线，N₅、N₆分别为宾州与亚布力站内的母线。本步骤以其中的B₂为例进行说明。

⑴.按照被保护区域的拓扑结构，将与B₂通过母线直接相连的所有CT组成一个差动组合BA，BA由{ B₁，B₂，B₃}三个CT组成，该差动组合为B₂所对应的母线主保护，称为B₂的母线差动Ⅰ区；

⑵. 按照被保护区域的拓扑结构，将与B₂通过线路直接相连的所有的CT组成一个差动组合LA，LA由{B₂，B₄}两个CT组成，该差动组合为B₂所对应的线路主保护，称为B₂的线路差动Ⅰ区；

⑶.在差动组合BA中，逐一考虑各个断路器（B₂除外）发生死区或失灵故障时保护的扩展，边界上的元件（B₁）因为无法扩展因而不予考虑。以被考虑断路器为中心，将于该断路器直接相连的两个电网元件（母线、线路或母联）作为一个节点，将与该虚拟节点直接相连的CT组成一个差动组合{ B₁，B₂，B₈}，该差动组合即为B₂针对B₃发生死区或失灵故障时保护的扩展，为B₂的一个后备差动保护区，称为B₂的母线差动Ⅱ区；

⑷.在差动组合LA中，逐一考虑各个断路器（B₂除外）发生死区或失灵故障时保护的扩展，扩展方法与步骤（3）一致。如针对B₄发生死区或失灵故障，可以扩展处一个差动组合{B₂，B₅，B₆，B₇},该差动组合为B₂的另一个后备差动保护区，称为B₂的线路差动Ⅱ区；

⑸.通过步骤以上步骤，可以获取B₂作为后备保护时的所有差动组合，即所有的母线差动Ⅱ区和线路差动Ⅱ区。在程序运行过程中，每个采样间隔对这些差动保护组合进行动作行为判断，若满足动作条件，跳开B₂处断路器，跨元件切除系统故障。