一种用于多电源配电网络的防越级跳闸系统及其保护方法

摘要

本发明涉及一种防越级跳闸系统，该系统包括微机综合保护装置和通信服务器，微机综合保护装置和通信服务器通过光纤、通信电缆或无线方式组网并进行信息交互。微机综合保护装置包括出线保护装置和联络线保护装置，出线保护装置的保护对象为出线开关，出线开关直接接入用电设备，联络线保护装置的保护对象为联络线开关，联络线开关连接联络线和母线，或者连接母线和电源。利用本系统进行防越级跳闸保护的方法包括规定保护装置的闭锁信号传递方式、对故障精确定位以及启动处于故障点和电源点间的保护装置实现防越级跳闸保护，从而实现既能解决单电源辐射型配电网络的“越级跳闸问题”，又能解决多电源配电网络的“越级跳闸问题”。

说明书

技术领域

本发明涉及一种防越级跳闸系统，具体涉及一种适用于多电源配电网络的防越级跳闸系统以及利用该系统进行防越级跳闸保护的方法，属于煤矿供配电技术领域。

背景技术

目前我国电网供电系统中，如工矿企业、煤炭企业，城市小区、智能楼宇等普遍存在多级串接的供电模式，其特点为供电线路短，延伸级数较多，不同级别的短路电流很接近，不同级别保护的电流定值无法配合。而在工矿企业中，往往配电网络中还具有多个电源点，对系统的“防越级跳闸”功能的实现提出了更高的要求。

传统的防越级跳闸系统，只能解决单电源辐射性供电网络的越级跳闸功能。在单电源辐射性供电网络中，相对于电源点而言，各线路的上、下级关系是明确的。而在多电源配电网络中，各线路之间的上、下级关系都不是固定的，而是随着运行方式以及故障发生地点的变化而变化，对于故障定位以及闭锁逻辑关系建立提出了更高的要求。现有的防越级跳闸系统从原理上不能解决这个问题。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种适用于多电源配电网络的防越级跳闸系统及其防越级跳闸保护方法，该系统不仅能解决单电源辐射性供电网络的“越级跳闸问题”，而且能解决多电源配电网络的“越级跳闸问题”，所采用的防越级跳闸保护方法的时效性强，操作简便。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为，一种适用于多电源配电网络的防越级跳闸系统，包括微机综合保护装置和通信服务器，所述通信服务器通过光纤、通信电缆或无线组网接入多电源配电网络内的微机综合保护装置，完成信息的交互。所述的微机综合保护装置根据供电网络中所保护对象的不同可分为：出线保护装置和联络线保护装置。所述出线保护装置的保护对象为出线开关，该出线开关直接接入用电设备；所述联络线保护装置的保护对象为联络线开关，联络线开关连接联络线和母线或者连接母线和电源。

利用上述防越级跳闸系统进行防越级跳闸保护的方法包括如下步骤：

规定所述出线保护装置和联络线保护装置的闭锁信号传递方式；

对多电源配电网络中发生的故障进行精确定位；

启动处于故障点和电源点之间的综合微机保护装置，处于下级的微机综合保护装置向上级的微机综合保护装置发送闭锁信号，从而闭锁上一级的保护装置，实现系统的防越级跳闸保护。

其中，下级的保护装置是指在同一电源点侧更靠近故障点的微机综合保护装置，上级的保护装置则是指在同一电源点侧相对远离故障点的微机综合保护装置。

作为对本发明的一种改进，所述出线保护装置和联络线保护装置的闭锁信号传递方法为：

①当所述出线保护装置启动时，所述出线保护装置向母线侧保护装置发送闭锁信号。

②当所述联络线保护装置启动时，如果方向元件判别故障为联络线方向（即正方向），则联络线保护装置向母线侧保护装置发送闭锁信号；如果方向元件判别故障为母线侧方向（即反方向），则联络线保护装置向联络线另一侧保护装置发送闭锁信号。

③所述联络线保护装置能够中继接收到的闭锁信号，如果方向元件判别为正方向，则联络线保护装置向母线侧保护装置中继闭锁信号；如果方向元件判别为反方向，则联络线保护装置向联络线另一侧保护装置中继闭锁信号。

④除①～③所述的情形外，出线保护装置和联络线保护装置均不发送闭锁信号。

作为对本发明的一种改进，所述防越级跳闸系统采用的故障精确定位方法为：

①如所述出线保护装置启动，则系统判定故障发生在出线开关侧，即出线开关与所接用电设备之间。

②如所述联络线保护装置启动且其未接收到闭锁信号，方向元件判别为反方向，则系统判定故障发生在该联络线开关所连接的母线上。

③如所述联络线保护装置启动且其未接收到闭锁信号，方向元件判别为正方向，则系统判定故障发生在该联络线开关所连接的联络线或电源上。

作为对本发明的一种改进，所述的防越级跳闸系统采用的防越级保护方法为：

①如所述出线保护装置启动，则出线保护装置速动出口。

②所述联络线保护装置启动，如联络线保护装置未接收到闭锁信号，则联络线保护装置速动出口；如联络线保护装置接收到闭锁信号，则闭锁保护出口；如闭锁信号消失或闭锁时间超时，若此时联络线保护装置判断故障仍然存在，则联络线保护装置动作出口。

所述的防越级跳闸系统的工作原理为：

多电源配电网络在发生故障时，各微机综合保护装置之间的上、下级关系随着故障部位的不同而不同。

当故障发生在出线开关侧时，出线开关对应的出线保护装置启动；当故障发生在母线上时，母线两侧有电源点的联络线开关的保护装置（即联络线保护装置）启动，且方向元件判别为反方向；当故障发生在联络线上时，联络线两侧的有电源点的联络线开关的保护装置（即联络线保护装置）启动，且方向元件判别为正方向。因此，当故障发生时，系统综合判别配电网络内各保护装置的动作特性，可以做到故障的精确定位。

在精确定位故障点之后，以此实现配电网络的防越级跳闸功能。当多电源配电网络上有多台保护装置同时启动时，处于下级的保护装置向处于上级的保护装置发送闭锁信号，从而闭锁上一级的保护动作出口，实现整个配电网络的防越级跳闸功能。

从上述故障定位的分析中可以看出，当出线保护装置启动时，出线保护装置向母线侧保护装置发送闭锁信号；当联络线保护装置启动时，如方向元件判别为反方向，则向联络线另一侧保护装置发送闭锁信号， 如方向元件判别为正方向，则向母线侧保护装置发送闭锁信号。由此当系统发生故障时，处于故障点和电源点之间的微机综合装置启动，并且下级的保护装置能闭锁上一级的保护装置，实现配电网络的防越级跳闸功能。

相对于现有技术，本发明的优点在于，所述的防越级跳闸系统可以应用在多电源配电网络中，解决了以往防越级跳闸系统只能应用在单电源辐射型配电网络的局限，所述的防越级跳闸系统不管是用于单电源辐射型配电网络还是用于多电源配电网络，在发生故障后，能够迅速精确定位故障点，并通过启动相应的微机综合保护装置自动发送闭锁信号对相关的装置或设备进行闭锁，从而实现供电网络的防越级跳闸功能。

附图说明

图1为采用本发明所提出的防越级跳闸系统的双电源配电网络的结构示意图。

图中：F1-出线开关侧故障，F2-母线故障，F3-联络线故障，K1-联络线开关，K2-联络线开关，K3-出线开关，K4-联络线开关，K5-联络线开关，K6-出线开关，L1-母线，L2-母线。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解和认识，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述和介绍，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。

一种适用于多电源配电网络的防越级跳闸系统，包括微机综合保护装置和通信服务器，所述通信服务器通过光纤、通信电缆或无线组网接入多电源配电网络内的微机综合保护装置，完成信息的交互。所述的微机综合保护装置根据供电网络中所保护对象的不同可分为：出线保护装置和联络线保护装置。所述出线保护装置的保护对象为出线开关，该出线开关直接接入用电设备；所述联络线保护装置的保护对象为联络线开关，联络线开关连接联络线和母线或者连接母线和电源。

具体的，所述微机综合保护装置包括通信接口模块、FPGA、电压检测模块、电流检测模块、开出模块、人机接口和CPU。CPU将通信信息发送至FPGA，通信信息经FPGA处理后发送至通信接口模块，通信接口模块将通信信息发送至通信服务器，通信接口模块同时接收通信服务器发送的通信信息，经FPGA预处理，通过FPGA送往CPU处理，经过此过程实现微机综合保护装置与通信服务器的信息交互。

利用上述防越级跳闸系统进行防越级跳闸保护的方法包括保护装置的闭锁信号传递方法、故障精确定位方法和防越级跳闸保护方法，其中，系统采用的闭锁信号传递方法为：

①当所述出线保护装置启动时，所述出线保护装置向母线侧保护装置发送闭锁信号。

②当所述联络线保护装置启动时，如果方向元件判别故障为正方向，则联络线保护装置向母线侧保护装置发送闭锁信号；如果方向元件判别故障为反方向，则联络线保护装置向联络线另一侧保护装置发送闭锁信号。

③所述联络线保护装置能够中继接收到的闭锁信号，如果方向元件判别为正方向，则联络线保护装置向母线侧保护装置中继闭锁信号；如果方向元件判别为反方向，则联络线保护装置向联络线另一侧保护装置中继闭锁信号。

④除①～③所述的情形外，出线保护装置和联络线保护装置均不发送闭锁信号。

系统采用的故障精确定位方法为：

①如所述出线保护装置启动，则系统判定故障发生在出线开关侧，即出线开关与所接用电设备之间。

②如所述联络线保护装置启动且其未接收到闭锁信号，方向元件判别为反方向，则系统判定故障发生在该联络线开关所连接的母线上。

③如所述联络线保护装置启动且其未接收到闭锁信号，方向元件判别为正方向，则系统判定故障发生在该联络线开关所连接的联络线或电源上。

系统采用的防越级保护方法为：

①如所述出线保护装置启动，则出线保护装置速动出口。

②所述联络线保护装置启动，如联络线保护装置未接收到闭锁信号，则联络线保护装置速动出口；如联络线保护装置接收到闭锁信号，则闭锁保护出口；如闭锁信号消失或闭锁时间超时，若此时联络线保护装置判断故障仍然存在，则联络线保护装置动作出口。

如图1所示为典型双电源配电网络，联络线开关K1、K5分别接入一个交流电源。

当该配电网络发生出线开关侧故障F1，联络线开关K1、K2、K4、K5处的联络线保护装置以及出线开关K3处的出线保护装置均启动。出线开关K3处的出线保护装置速动出口后向母线侧保护装置发送闭锁信号，闭锁联络线开关K1、K2处的联络线保护装置；联络线开关K1处的联络线保护装置经方向元件判别为反方向，应向电源侧保护装置发送闭锁信号，由于电源侧无其他保护装置，K1不发送闭锁信号；联络线开关K2处的联络线保护装置经方向元件判别为反方向，向联络线另一侧保护装置发送闭锁信号，闭锁联络线开关K4处的联络线保护装置；联络线开关K4处的联络线保护装置经方向元件判别为正方向，则向母线侧保护装置发送闭锁信号，闭锁联络线开关K5处的联络线保护装置；联络线开关K5处的联络线保护装置经方向元件判别为反方向，应向电源侧保护装置发送闭锁信号，由于电源侧无其他保护装置，K5不发送闭锁信号。

当该配电网络发生母线故障F2，联络线开关K1、K2、K4、K5处的联络线保护装置均启动。联络线开关K1处的联络线保护装置经方向元件判别为反方向，应向电源侧保护装置发送闭锁信号，由于电源侧无其他保护装置，K1不发送闭锁信号；联络线开关K2处的联络线保护装置经方向元件判别为反方向，向联络线另一侧保护装置发送闭锁信号，闭锁联络线开关K4处的联络线保护装置；联络线开关K4处的联络线保护装置经方向元件判别为正方向，则向母线侧保护装置发送闭锁信号，闭锁联络线开关K5处的联络线保护装置；联络线开关K5处的联络线保护装置经方向元件判别为反方向，应向电源侧保护装置发送闭锁信号，由于电源侧无其他保护装置，K5不发送闭锁信号。综上所述，联络线开关K1、K2处的联络线保护装置启动且未收到闭锁信号，速动出口。

当该配电网络发生联络线故障F3，联络线开关K1、K2、K4、K5处的联络线保护装置均启动。联络线开关K1联络线保护装置经方向元件判别为反方向，应向电源侧保护装置发送闭锁信号，由于电源侧无其他保护装置，K1不发送闭锁信号；联络线开关K2处的联络线保护装置经方向元件判别为正方向，向母线侧保护装置发送闭锁信号，闭锁联络线开关K1处的联络线保护装置；联络线开关K4处的联络线保护装置经方向元件判别为正方向，则向母线侧保护装置发送闭锁信号，闭锁联络线开关K5处的联络线保护装置；联络线开关K5处的联络线保护装置经方向元件判别为反方向，应向电源侧保护装置发送闭锁信号，由于电源侧无其他保护装置，K5不发送闭锁信号。综上所述，联络线开关K2、K4处的联络线保护装置启动且未收到闭锁信号，速动出口。

在本实施例中，系统对各种故障均能做到故障精确定位，并且有选择性的切除故障，实现了整个系统的防越级跳闸功能。

需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。