进线保护辅助判别单母线分段母差保护闭锁备自投方法

摘要

本发明公开了一种进线保护辅助判别单母线分段母差保护闭锁备自投方法，针对110kV单母线分段一次主接线，配置110kV母线差动保护和110kV电源进线保护，实现110kV母线差动保护并采用电源进线保护作为辅助判据，对110kV母线故障闭锁备自投，以满足现场运行要求。本发明采用变电所110kV母差保护闭锁备自投的方案能够在各种运行方式下各110kV母线故障时正确动作闭锁备自投动作合闸，防止备自投误自投到故障设备上，有利于电网安全稳定运行。本发明采用变电所110kV母差保护闭锁备自投的方案能够在各种运行方式下110kV出线故障时，能够不误闭锁备自投动作合闸，提高了电网供电可靠性。本发明逻辑简单易行。

说明书

技术领域

本发明涉及一种变电所进线保护辅助判别的单母线分段接线110kV母差保护闭锁备自投的继电保护方法，本发明属于电力输配电网络控制技术领域。

背景技术

目前由于单母线分段接线110kV变电所没有装设专门的110kV母线差动保护，所以采用110kV电源进线保护作为110kV母线保护来闭锁110kV备用电源自动投入装置(简称备自投)。110kV进线保护闭锁110kV备自投方案存在以下问题：1.对于110kVⅠ段母线或110kVⅡ段母线有出线线路时，在出线线路发生故障时，110kV电源进线保护保护无法判断是110kV线路故障还是110kV母线故障；2.当一路电源进线带两条母线运行时，在任一母线发生故障情况下110kV电源进线保护无法判断是110kVⅠ段母线故障还是110kVⅡ段母线故障。上述两个问题是110kV电源进线保护闭锁110kV备自投存在比较难以解决的问题，而采用110kV母差保护闭锁备自投可以克服上述问题。但单母线分段接线110kV变电所装设110kV母差保护后，如何闭锁备自投，是继电保护工作人员面临的新课题。本发明将提出一种针对变电所进线保护辅助判别的110kV单母线分段接线110kV母差保护闭锁备自投的继电保护技术方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种进线保护辅助判别单母线分段母差保护闭锁备自投方法，针对110kV单母线分段一次主接线，配置110kV母线差动保护和110kV电源进线保护，实现110kV母线差动保护并采用电源进线保护作为辅助判据，对110kV母线故障闭锁备自投，以满足现场运行要求。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

一种进线保护辅助判别单母线分段母差保护闭锁备自投方法，母差保护动作跳Ⅰ段母线断路器同时闭锁1号电源断路器合闸的控制条件为：

满足条件1：

(1)110kVⅠ段母线复合电压闭锁开放；

(2)110kV母差大差动继电器动作；

(3)110kV母差Ⅰ段母线计分段或母联CT电流的小差动继电器动作；

(4)分段断路器在合闸位置；

当上述条件满足后，母差保护动作跳Ⅰ段母线断路器同时闭锁1号电源断路器合闸；

或者满足条件2：

(1)110kVⅠ段母线复合电压闭锁开放；

(2)1号电源进线保护动作；

(3)110kV母差大差动继电器动作；

(4)分段断路器在分闸位置；

当上述条件满足后，母差保护动作跳Ⅰ段母线断路器同时闭锁1号电源断路器合闸；

母差保护动作跳Ⅱ段母线断路器同时闭锁2号电源断路器合闸的控制条件为：

满足条件1：

(1)110kVⅡ段母线复合电压闭锁开放；

(2)110kV母差大差动继电器动作；

(3)110kV母差Ⅱ段母线计分段或母联CT电流的小差动继电器动作；

(4)分段断路器在合闸位置；

当上述条件均满足后，母差保护动作跳Ⅱ段母线断路器同时闭锁2号电源断路器合闸；

或者满足条件2：

(1)110kVⅡ段母线复合电压闭锁开放；

(2)2号电源进线保护动作；

(3)110kV母差大差动继电器动作；

(4)分段断路器在分闸位置。

当上述条件满足后，母差保护动作跳Ⅰ段母线断路器同时闭锁2号电源断路器合闸；

母差保护动作闭锁分段断路器合闸的控制条件为：

满足条件1：

(1)110kVⅠ段母线复合电压闭锁开放；

(2)110kV母差大差动继电器动作；

(3)110kV母差Ⅰ段母线计分段或母联CT电流的小差动继电器动作；

(4)分段断路器在合闸位置；

当上述条件满足后，母差保护动作跳分段断路器同时闭锁分段断路器合闸；

或者满足条件2：

(1)110kVⅠ段母线复合电压闭锁开放；

(2)1号进线保护动作；

(3)110kV母差大差动继电器动作；

(4)分段断路器在分闸位置；

当上述条件满足后，母差保护动作跳分段断路器同时闭锁分段断路器合闸；

或者满足条件3：

(1)110kVⅡ段母线复合电压闭锁开放；

(2)110kV母差大差动继电器动作；

(3)110kV母差Ⅱ段母线计分段或母联CT电流的小差动继电器动作；

(4)分段断路器在合闸位置；

当上述条件满足后，母差保护动作跳分段断路器同时闭锁分段断路器合闸；

或者满足条件4：

(1)110kVⅡ段母线复合电压闭锁开放；

(2)2号电源进线保护动作；

(3)110kV母差大差动继电器动作；

(4)分段断路器在分闸位置；

当上述条件满足后，母差保护动作跳分段断路器同时闭锁分段断路器合闸；

或者满足条件5：

(1)110kV母差大差动继电器动作；

(2)110kVⅠ段母线复合电压闭锁开放或110kVⅡ段母线复合电压闭锁开放；

当上述条件满足后，母差保护动作跳分段断路器同时闭锁分段断路器合闸。

本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现：

前述进线保护辅助判别单母线分段母差保护闭锁备自投方法，所述1号进线保护、2号进线保护分别为安装在1号进线断路器CT上的进线保护和2号进线断路器CT上的进线保护，至少配置一段方向相间距离保护、一段方向接地距离保护、一段方向零序电流保护；上述保护方向元件的方向由110kV线路指向110kV母线。

前述进线保护辅助判别单母线分段母差保护闭锁备自投方法，所述1号进线保护、2号进线保护分别为安装在1号进线断路器CT上的进线保护和2号进线断路器CT上的进线保护，至少配置一段方向相电流保护、一段方向零序电流保护；上述保护方向元件的方向由110kV线路指向110kV母线。

前述进线保护辅助判别单母线分段母差保护闭锁备自投方法，其中相间距离保护、接地距离保护定值整定方法为：

相间距离保护、接地距离保护定值按躲过本变电所或110kV出线线路上变电所最大变压器中、低压母线短路时本保护最小测量阻抗整定：

Z_zd≤K_KZ_L+K_KbZ_b

上式中K_K、K_Kb为可靠系数，一般取0.7-0.8，Z_L为线路阻抗；当取用本变电所的参数计算时Z_L为0；Z_b为变压器阻抗；

其中相电流保护定值整定方法为：

相电流保护定值按躲过本变电所或110kV出线线路上变电所最大变压器中、低压母线短路时流过本保护的最大短路电流整定：

$I_{zd}\ge K_{lm}{I}_{k.max}^{\left(3\right)}$

上式中，为在系统最大运行方式下本变电所或110kV出线线路上变电所最大变压器中、低压母线短路时流过本保护的最大短路电流，K_k为可靠系数，一般取1.3-1.5；

其中方向零序电流定值整定方法为：

方向零序电流定值按系统最小运行方式下110kV母线单相接地故障有≥1.5倍的灵敏度整定：

$I_{zd}\le I_{k.min}^{\left(1\right)}/K_{lm}$

上式式中，为在系统最小运行方式下110kV母线单相短路电流，K_lm为灵敏系数，一般取1.5。

前述进线保护辅助判别单母线分段母差保护闭锁备自投方法，所述1号电源进线保护和2号电源进线保护时间定值取0.05-0.10秒。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明采用变电所110kV母差保护闭锁备自投的方案能够在各种运行方式下各110kV母线故障时正确动作闭锁备自投动作合闸，防止备自投误自投到故障设备上，有利于电网安全稳定运行。

2.本发明采用变电所110kV母差保护闭锁备自投的方案能够在各种运行方式下110kV出线故障时，能够不误闭锁备自投动作合闸，提高了电网供电可靠性。

3.本发明逻辑简单易行。

附图说明

图1为110kV变电所单母线分段一次主接线图；

图2为220kV变电所110kV双母线一次主接线图；

图3为110kV母线差动保护闭锁备自投原理图；

图中符号说明如下：

表示逻辑与关系，即输入条件全部满足时，输出有效；

表示逻辑或关系，即输入条件任一满足时，输出有效。

具体实施方式

本发明应用于下列一次主接线：

(1)110kV变电所110kV单母线分段一次主接线；

(2)220kV变电所110kV双母线一次主接线；

(3)220kV变电所110kV单母线分段一次主接线。

本发明技术方案的应用条件为：只有两电源母差支路有电源而出线支路、变压器支路没有电源。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

本发明的方法所应用的输配电网络为变电所110kV单母线分段一次主接线系统网络。如图1所示，该输配电网络的110kV系统一次主接线中包括：1号电源进线间隔设备、2号电源进线间隔设备分别连接110kVⅠ段母线、110kVⅡ段母线；110kVⅠ段母线和Ⅱ段母线之间有分段断路器3DL，并串接有分段电流互感器CT；1号电源进线间隔设备、2号电源进线间隔设备为进线断路器1DL、2DL，并分别串接有CT1、CT2；此外，110kVⅠ段母线和Ⅱ段母线分别接有母线电压互感器PT1、PT2，110kVⅠ段母线还接有1号变压器支路、2号变压器支路、1号110kV出线支路；110kVⅡ段母线还接有3号变压器支路、2号110kV出线支路。图2为220kV变电所110kV双母线一次主接线图，也可应用本发明的技术方案。

针对上述110kV单母线分段一次主接线，由于配置的110kV侧母线保护，采用了电源母差断路器保护对110kV备自投的母线故障闭锁方案，并采用电源进线保护作为辅助判据。如图3所示，为110kV母线差动保护闭锁备自投原理图。本发明的进线保护辅助判别单母线分段母差保护闭锁备自投方法，母差保护动作跳Ⅰ段母线断路器同时闭锁1号电源断路器合闸的控制条件为：

满足条件1：

(1)110kVⅠ段母线复合电压闭锁开放；

(2)110kV母差大差动继电器动作；

(3)110kV母差Ⅰ段母线计分段或母联CT电流的小差动继电器动作；

(4)分段断路器在合闸位置；

当上述条件满足后，母差保护动作跳Ⅰ段母线断路器同时闭锁1号电源断路器合闸；

或者满足条件2：

(1)110kVⅠ段母线复合电压闭锁开放；

(2)1号电源进线保护动作；

(3)110kV母差大差动继电器动作；

(4)分段断路器在分闸位置；

当上述条件满足后，母差保护动作跳Ⅰ段母线断路器同时闭锁1号电源断路器合闸；

母差保护动作跳Ⅱ段母线断路器同时闭锁2号电源断路器合闸的控制条件为：

满足条件1：

(1)110kVⅡ段母线复合电压闭锁开放；

(2)110kV母差大差动继电器动作；

(3)110kV母差Ⅱ段母线计分段或母联CT电流的小差动继电器动作；

(4)分段断路器在合闸位置；

当上述条件均满足后，母差保护动作跳Ⅱ段母线断路器同时闭锁2号电源断路器合闸；

或者满足条件2：

(1)110kVⅡ段母线复合电压闭锁开放；

(2)2号电源进线保护动作；

(3)110kV母差大差动继电器动作；

(4)分段断路器在分闸位置。

当上述条件满足后，母差保护动作跳Ⅰ段母线断路器同时闭锁2号电源断路器合闸；

母差保护动作闭锁分段断路器合闸的控制条件为：

满足条件1：

(1)110kVⅠ段母线复合电压闭锁开放；

(2)110kV母差大差动继电器动作；

(3)110kV母差Ⅰ段母线计分段或母联CT电流的小差动继电器动作；

(4)分段断路器在合闸位置；

当上述条件满足后，母差保护动作跳分段断路器同时闭锁分段断路器合闸；

或者满足条件2：

(1)110kVⅠ段母线复合电压闭锁开放；

(2)1号进线保护动作；

(3)110kV母差大差动继电器动作；

(4)分段断路器在分闸位置；

当上述条件满足后，母差保护动作跳分段断路器同时闭锁分段断路器合闸；

或者满足条件3：

(1)110kVⅡ段母线复合电压闭锁开放；

(2)110kV母差大差动继电器动作；

(3)110kV母差Ⅱ段母线计分段或母联CT电流的小差动继电器动作；

(4)分段断路器在合闸位置；

当上述条件满足后，母差保护动作跳分段断路器同时闭锁分段断路器合闸；

或者满足条件4：

(1)110kVⅡ段母线复合电压闭锁开放；

(2)2号电源进线保护动作；

(3)110kV母差大差动继电器动作；

(4)分段断路器在分闸位置；

当上述条件满足后，母差保护动作跳分段断路器同时闭锁分段断路器合闸；

或者满足条件5：

(1)110kV母差大差动继电器动作；

(2)110kVⅠ段母线复合电压闭锁开放或110kVⅡ段母线复合电压闭锁开放；

当上述条件满足后，母差保护动作跳分段断路器同时闭锁分段断路器合闸。

前述进线保护辅助判别单母线分段母差保护闭锁备自投方法，所述1号进线保护、2号进线保护分别为安装在1号进线断路器CT上的进线保护和2号进线断路器CT上的进线保护，至少配置一段方向相间距离保护、一段方向接地距离保护、一段方向零序电流保护；上述保护方向元件的方向由110kV线路指向110kV母线。

前述进线保护辅助判别单母线分段母差保护闭锁备自投方法，所述1号进线保护、2号进线保护分别为安装在1号进线断路器CT上的进线保护和2号进线断路器CT上的进线保护，至少配置一段方向相电流保护、一段方向零序电流保护；上述保护方向元件的方向由110kV线路指向110kV母线。

前述进线保护辅助判别单母线分段母差保护闭锁备自投方法，其中相间距离保护、接地距离保护定值整定方法为：

相间距离保护、接地距离保护定值按躲过本变电所或110kV出线线路上变电所最大变压器中、低压母线短路时本保护最小测量阻抗整定：

Z_zd≤K_KZ_L+K_KbZ_b

上式中K_K、K_Kb为可靠系数，一般取0.7-0.8，Z_L为线路阻抗；当取用本变电所的参数计算时Z_L为0；Z_b为变压器阻抗；

其中相电流保护定值整定方法为：

相电流保护定值按躲过本变电所或110kV出线线路上变电所最大变压器中、低压母线短路时流过本保护的最大短路电流整定：

$I_{zd}\ge K_{lm}{I}_{k.max}^{\left(3\right)}$

上式中，为在系统最大运行方式下本变电所或110kV出线线路上变电所最大变压器中、低压母线短路时流过本保护的最大短路电流，K_k为可靠系数，一般取1.3-1.5；

其中方向零序电流定值整定方法为：

方向零序电流定值按系统最小运行方式下110kV母线单相接地故障有≥1.5倍的灵敏度整定：

$I_{zd}\le I_{k.min}^{\left(1\right)}/K_{lm}$

上式式中，为在系统最小运行方式下110kV母线单相短路电流，K_lm为灵敏系数，一般取1.5。

前述进线保护辅助判别单母线分段母差保护闭锁备自投方法，所述1号电源进线保护和2号电源进线保护时间定值取0.05-0.10秒。

下面给出本发明方法的实施例(以图2为例)的工作运行过程：

1.当1号电源断路器、2号电源断路器运行，分段断路器热备用：

1.1110kVⅠ段母线故障

因为1号电源断路器、2号电源断路器运行，分段断路器热备用，即分段断路器分闸位置。当110kVⅠ段母线故障时，1号进线保护、110kV母差大差动继电器启动、110kVⅠ段母线复合电压闭锁条件开放，母差保护动作跳Ⅰ段母线断路器同时闭锁分段断路器合闸。

或当110kVⅠ段母线故障时，110kV母差大差动继电器启动、110kVⅠ段母线复合电压闭锁条件开放，母差保护动作闭锁分段断路器合闸。

1.2110kVⅡ段母线故障

因为1号电源断路器、2号电源断路器运行，分段断路器热备用，即分段断路器分闸位置。当110kVⅡ段母线故障时，2号进线保护、110kV母差大差动继电器启动、110kVⅡ段母线复合电压闭锁条件开放，母差保护动作跳Ⅱ段母线断路器同时闭锁分段断路器合闸。

或当110kVⅡ段母线故障时，110kV母差大差动继电器启动、110kVⅡ段母线复合电压闭锁条件开放，母差保护动作闭锁分段断路器合闸。

1.3110kVⅠ段母线上出线线路故障

因为1号电源断路器、2号电源断路器运行，分段断路器热备用，即分段断路器分闸位置。当110kVⅠ段母线上出线线路(或变压器)故障时，110kV母差保护大差动继电器反映为区外故障所以不会启动，故不会闭锁了110备自投。

1.4110kVⅡ段母线上出线线路故障

因为1号电源断路器、2号电源断路器运行，分段断路器热备用，即分段断路器分闸位置。当110kVⅡ段母线上出线线路(或变压器)故障时，110kV母差保护大差动继电器反映为区外故障所以不会启动，故不会闭锁了110备自投。

1.5分段断路器与分段CT之间发生故障

因为1号电源断路器、2号电源断路器运行，分段断路器热备用，即分段断路器分闸位置。当分段断路器与分段CT之间发生故障，由于分段CT位于110kVⅠ段母线侧，相当于110kVⅠ段母线故障，所以，1号进线保护、110kV母差大差动继电器启动、110kVⅠ段母线复合电压闭锁条件开放，母差保护动作跳Ⅰ段母线断路器同时闭锁分段断路器合闸。

2.当1号电源断路器、分段断路器运行，2号电源断路器热备用

2.1110kVⅠ段母线故障

因为1号电源断路器、分段断路器运行，2号电源断路器热备用，即2号电源断路器分闸位置。当110kVⅠ段母线故障时，110kVⅠ段母线计及分段电流的小差动继电器、110kV母差大差动继电器启动、110kVⅠ段母线复合电压闭锁条件开放，母差保护动作跳Ⅰ段母线断路器和分段断路器合闸；由于母差在此情况下，没有闭锁备自投2号电源断路器的合闸回路，所以，备自投仍然会启动2号电源断路器合闸，使110kVⅡ段母线备自投到2号电源进线供电。

2.2110kVⅡ段母线故障

因为1号电源断路器、分段断路器运行，2号电源断路器热备用，即2号电源断路器分闸位置。当110kVⅡ段母线故障时，110kVⅡ段母线计及分段电流的小差动继电器、110kV母差大差动继电器启动、110kVⅡ段母线复合电压闭锁条件开放，母差保护动作跳Ⅱ段母线断路器、分段断路器，同时闭锁了备自投启动2号电源断路器的合闸，保证了110kVⅠ段母线的供电。

2.3110kVⅠ段母线上出线线路故障

因为1号电源断路器、分段断路器运行，2号电源断路器热备用，即2号电源断路器分闸位置。当110kVⅠ段母线上出线线路(或变压器)故障时，110kV母差保护大差动继电器反映为区外故障所有不会启动，故不会闭锁了110备自投。

2.4110kVⅡ段母线上出线线路故障

因为1号电源断路器、分段断路器运行，2号电源断路器热备用，即2号电源断路器分闸位置。当110kVⅡ段母线上出线线路(或变压器)故障时，110kV母差保护大差动继电器反映为区外故障所有不会启动，故不会闭锁了110备自投。

2.5分段断路器与分段CT之间发生故障

因为1号电源断路器、分段断路器运行，2号电源断路器热备用，即2号电源断路器分闸位置。当分段断路器与分段CT之间发生故障，由于分段CT位于110kVⅠ段母线侧，相当于110kVⅡ段母线故障，110kVⅡ段母线计及分段电流的小差动继电器、110kV母差大差动继电器启动、110kVⅡ段母线复合电压闭锁条件开放，母差保护动作跳Ⅱ段母线断路器及分段断路器，同时闭锁备自投启动2号电源断路器的合闸。分段断路器跳开后，故障依然存在，此时1号进线保护和110kV母差大差动继电器启动、110kVⅠ段母线复合电压闭锁条件开放，母差保护动作跳Ⅰ段母线断路器。

3.当2号电源断路器、分段断路器运行，1号电源断路器热备用

3.1110kVⅠ段母线故障

因为2号电源断路器、分段断路器运行，1号电源断路器热备用，即1号电源断路器分闸位置。当110kVⅠ段母线故障时，110kVⅠ段母线计及分段电流的小差动继电器、110kV母差大差动继电器启动、110kVⅠ段母线复合电压闭锁条件开放，母差保护动作跳Ⅰ段母线断路器和分段断路器合闸，同时闭锁了备自投启动1号电源断路器的合闸，保证了110kVⅡ段母线的供电。

3.2110kVⅡ段母线故障

因为2号电源断路器、分段断路器运行，1号电源断路器热备用，即1号电源断路器分闸位置。当110kVⅡ段母线故障时，当110kVⅡ段母线故障时，110kVⅡ段母线计及分段电流的小差动继电器、110kV母差大差动继电器启动、110kVⅡ段母线复合电压闭锁条件开放，母差保护动作跳Ⅱ段母线断路器、分段断路器；由于母差在此情况下，没有闭锁备自投1号电源断路器的合闸回路，所以，备自投仍然会启动1号电源断路器合闸，使110kVⅡ段母线备自投到1号电源进线供电。

3.3110kVⅠ段母线上出线线路故障

因为2号电源断路器、分段断路器运行，1号电源断路器热备用，即1号电源断路器分闸位置。当110kVⅠ段母线上出线线路(或变压器)故障时，110kV母差保护大差动继电器反映为区外故障所有不会启动，故不会闭锁了110备自投。

3.4110kVⅡ段母线上出线线路故障

因为2号电源断路器、分段断路器运行，1号电源断路器热备用，即1号电源断路器分闸位置。当110kVⅡ段母线上出线线路(或变压器)故障时，110kV母差保护大差动继电器反映为区外故障所有不会启动，故不会闭锁了110备自投。

3.5分段断路器与分段CT之间发生故障

因为2号电源断路器、分段断路器运行，1号电源断路器热备用，即1号电源断路器分闸位置。当分段断路器与分段CT之间发生故障，由于分段CT位于110kVⅠ段母线侧，相当于110kVⅡ段母线故障，110kVⅡ段母线计及分段电流的小差动继电器、110kV母差大差动继电器启动、110kVⅡ段母线复合电压闭锁条件开放，母差保护动作跳Ⅱ段母线断路器及分段断路器。此时，由于此时母差保护动作不闭锁备自投1号电源断路器的合闸，故1号电源进线断路器合闸，110kVⅠ段母线自投到1号电源进线供电，但故障点依然存在，分段断路器跳开后，2号电源进线保护和110kV母差大差动继电器启动、110kVⅠ段母线复合电压闭锁条件开放，母差保护再次动作跳开Ⅰ段母线断路器。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。