带有信号识别的智能变电站保护压板顺序投入系统的制作方法

1.本发明涉及智能化变电站软压板控制技术，尤其涉及一种智能变电站母差保护压板顺序投入系统。


背景技术：

2.智能变电站保护装置压板均采用可在后台机控制的软压板，运行人员投退压板均在后台机进行操作。压板投退顺序不正确可能造成保护装置误动作，尤其对于判断多组电流的差动保护。电力系统曾发生过母线差动保护投入过程中，因压板投入顺序错误导致母差保护误动作，从而将运行线路跳闸，造成事故发生，影响用户的安全可靠用电。因此，为防止保护压板投入顺序错误造成保护误动作，亟需针对智能变电站的保护压板顺序投入系统。


技术实现要素：

3.本发明针对上述问题，提供一种智能变电站保护压板顺序投入系统。
4.为了达到上述目的，本发明提供了一种带有信号识别的智能变电站保护压板顺序投入系统，包括母线、电压互感器、电流互感器和断路器；其中，母线的作用为：将电力系统中配电装置的各个载流分支回路连接在一起，从而汇集、分配和传送电能；电压互感器的作用为：把高电压按比例关系变换成100v或更低等级的标准二次电压，供保护、计量、仪表装置使用，将高电压与电气工作人员隔离；电流互感器作用同电压互感器；断路器的作用为：在电力系统正常运行情况下用来合上和断开电路，故障时在继电保护装置控制下自动把故障设备和线路断开，还可以有自动重合闸功能。
5.上述带有信号识别的智能变电站保护压板顺序投入系统，优选方式下，所述电压互感器用于采集母线侧的模拟电压量并将所述模拟电压量传输给电压合并单元，所述电压互感器通过电缆与电压合并单元相连；所述电压合并单元采集模拟电压量并通过a/d转换模块变换为数字电压量输出到母差保护模块，所述电压合并单元通过光缆、电压sv接收压板与所述母差保护模块的复压元件相连，所述复压元件接收的数字电压量经过序分量滤过后进行逻辑或门运算，当满足或门条件时，复压元件动作，开放复压闭锁元件。
6.上述带有信号识别的智能变电站保护压板顺序投入系统，优选方式下，所述电流互感器用于采集母线侧的模拟电流量并将所述模拟电流量传输给间隔合并单元；所述间隔合并单元采集模拟电流量并通过a/d转换模块变换为数字电流量输出到母差保护模块，所述间隔合并单元通过光缆、间隔电流sv接收压板与所述母差保护模块的差动元件相连，所述差动元件对所接收的数字电流量进行逻辑运算，当满足差动元件动作判据时，差动元件动作。
7.上述带有信号识别的智能变电站保护压板顺序投入系统，优选方式下，差动起动元件也会对所接收的数字电流量进行逻辑运算，当任一相差动电流大于差流启动值时，差动起动元件动作；当差动起动元件长期动作，而复压元件不动作时，说明母差保护感受到的
差动电流并不是母线实际故障引起的，而是由于其他异常引起的。
8.本发明的有益效果为：采用此系统可以保证运行人员压板操作顺序的正确性，减少压板操作顺序错误概率，从而减少人为造成的电网停电事故，维护电网的安全稳定运行。
附图说明
9.图1为智能变电站母差保护基本原理图；
10.图2为智能变电站母差保护复压元件工作原理图；
11.图3为智能变电站母差保护差动元件的工作原理图；
12.图4为智能变电站母差保护goose跳闸模块的工作原理图；
13.图5为智能变电站后台机对母差保护信号识别示意图；
14.图6为智能变电站母线差动保护压板顺序投入逻辑图。
具体实施方式
15.如图1所示，为智能变电站母差保护基本原理图。图中，母线、电压互感器、电流互感器和断路器(开关)均为一次设备。其中，母线的作用为：将电力系统中配电装置的各个载流分支回路连接在一起，从而汇集、分配和传送电能。电压互感器的作用为：把高电压按比例关系变换成100v或更低等级的标准二次电压，供保护、计量、仪表装置使用；将高电压与电气工作人员隔离。电流互感器作用同电压互感器，只不过其转化的是电流量。断路器(#1、#2、#3开关)的作用为：在电力系统正常运行情况下用来合上和断开电路，故障时在继电保护装置控制下自动把故障设备和线路断开，还可以有自动重合闸功能。
16.图1中，1、2、3分别为#1线路、#2线路、#3线路间隔跳闸出口压板(硬压板)，4为电压sv接收压板，5、6、7分别为#1线路、#2线路、#3线路间隔电流sv接收压板，8、9、10分别为#1线路、#2线路、#3线路间隔goose出口压板，11为母差保护功能压板。以上除各间隔跳闸出口硬压板外，其它压板均为可以在后台机操作的软压板，且当间隔运行时，其跳闸出口压板必须投入。
17.图1中，复压元件的工作原理如图2所示：所述电压互感器用于采集母线侧的模拟电压量并将所述模拟电压量传输给电压合并单元，所述电压互感器通过电缆与电压合并单元相连；所述电压合并单元采集模拟电压量并通过a/d转换模块变换为数字电压量输出到母差保护模块，所述电压合并单元通过光缆、电压sv接收压板与所述母差保护模块的复压元件相连，所述复压元件接收的数字电压量经过序分量滤过后进行逻辑或门运算，当满足或门条件时，复压元件动作，开放复压闭锁元件。
18.图1中，差动元件的工作原理如图3所示：所述电流互感器用于采集母线侧的模拟电流量并将所述模拟电流量传输给间隔合并单元；所述间隔合并单元采集模拟电流量并通过a/d转换模块变换为数字电流量输出到母差保护模块，所述间隔合并单元通过光缆、间隔电流sv接收压板与所述母差保护模块的差动元件相连，所述差动元件对所接收的数字电流量进行逻辑运算，当满足差动元件动作判据时，差动元件动作。
19.差动起动元件接收数字电流量的过程与差动元件相同，同图3。差动起动元件也会对所接收的数字电流量进行逻辑运算，当任一相差动电流大于差流启动值时，差动起动元件动作。当差动起动元件长期动作，而复压元件不动作时，说明母差保护感受到的差动电流
并不是母线实际故障引起的，而是由于其他异常(如电流互感器极性取反、二次回路异常等)引起的。此时，若将母差保护投入，则当复压元件异常开放(如电压互感器二次断线等)时，母差保护将误动作。因此，差动起动元件长期动作将向后台机发“差动长期起动”报警信号。本专利可以识别后台机母差保护“差动长期起动”报警信号，并且将其做为闭锁条件，闭锁母差保护goose出口压板投入功能。后台机接收的“差动长期起动”信号属于原有技术，使用变电站自动化系统原有设备及网络，其示意图如图5所示：母差保护产生的报警信号通过站控层交换机搭建的站控层网络发送给后台机，后台机通过告警窗口监视并识别母差保护所发“差动长期起动”信号，将其做为开放各间隔goose出口压板的投入功能的判别条件之一。
20.图1中，goose跳闸模块的工作原理如图4所示：所述间隔智能终端的一端通过电缆、间隔跳闸出口压板与间隔开关相连，所述间隔智能终端的另一端通过光缆、间隔goose出口压板与母差保护模块相连，所述间隔智能终端用于控制间隔开关的通断；母差保护模块的差动元件、复压元件和母线差动保护功能压板进行所述goose跳闸模块的逻辑与门运算，当满足与门条件时，goose跳闸模块动作。当差动保护功能压板投入、差动元件动作且复压闭锁元件开放三个条件同时满足时，母差保护模块满足动作，经各间隔goose出口压板控制向各间隔发开关跳闸命令；各间隔智能终端通过光纤与母差保护相连；间隔智能终端接收数字goose跳闸命令，通过d/a转换将数字量转换成电气量，再驱动继电器动作，继电器接点经间隔跳闸出口压板后通过电缆与间隔开关中跳闸线圈构成回路；当跳闸接点闭合时，间隔开关的跳闸线圈励磁并使间隔开关跳闸。
21.电力系统中曾发生过由于投入压板顺序错误而造成的误动作的事故。事故经过：运行人员进行母差保护投入工作，压板投入顺序如下：合上母线差动保护功能压板、合上各间隔goose出口压板、投入#1线路间隔电流sv接收压板，此时母线差动保护动作跳开各线路开关，造成线路全部停电事故。
22.事故原因分析：母线差动保护动作原理是，在母线差动保护投入压板投入时，通过各间隔电流sv接收压板接收各间隔运行电流，根据“基尔霍夫电流定律”计算各间隔电流量的向量和称为差流，正常运行时差流接近0a小于母线差动保护定值，差动元件不会动作，同时通过电压sv接收压板接收到的母线电压正常，复压元件也不会动作，因此母线差动保护不会动作出口。当母线发生故障时差流大于母线差动保护定值，差动元件动作，同时母线电压降低，复压元件动作，母线差动保护发出跳闸命令，经各间隔goose出口压板和各间隔跳闸出口压板向各线路开关发出跳闸命令。
23.误动作原因：运行人员先合上母线差动保护功能压板、合上各间隔goose出口压板、合上#1线路间隔电流sv接收压板，此时母线差动保护由于只接收部分间隔电流，因此计算出的电流向量和(即差流)不为零，且大于母线差动保护定值，差动元件动作；又由于没有投入电压sv接收压板，母差保护由于没有电压而造成母差保护电压开放，即等同于复压元件动作，因此母线差动保护经各间隔goose出口压板和各间隔跳闸出口压板向各线路开关发出跳闸命令，造成事故。
24.根据以上事故原因分析得出，母线差动保护投入操作，正确的操作顺序是：
25.s1：母线差动保护装置中，首先合上电压sv接收压板；
26.s2：合上#1线路间隔电流sv接收压板，#2线路间隔电流sv接收压板，#3线路间隔电
流sv接收压板；
27.s3：合上母线差动保护功能压板，并经延时后判断差动元件是否动作，复压元件是否动作，是否有“差动长期起动”告警；
28.s4：如果差动元件未动作，复压元件未动作且无“差动长期起动”告警，则开放各间隔goose出口压板的投入功能；
29.s5：所述各压板均闭合投入后，母线差动保护装置开始工作。
30.如图6所示，已合上电压sv接收压板、已合上各间隔电流sv接收压板、已合上母线差动保护功能压板经与门输出后经10s延时，再与无“差动长期起动”告警、差动元件未动作、复压元件未动作条件经与门输出，才允许将各间隔goose出口压板投入。此逻辑要求在已合上电压sv接收压板、已合上各间隔电流sv接收压板、已合上母线差动保护功能压板并经延时后，无“差动长期起动”告警、差动元件未动作、复压元件未动作也均满足条件才开放各间隔goose出口压板投入功能，原因是：只有合上电压sv接收压板才能判断复压元件是否动作；只有已合上各间隔电流sv接收压板，母差保护才能正确计算差流；只有合上母线差动保护功能压板才能判断差动元件和差动起动元件是否动作；经延时后，通过判断是否有“差动长期起动”告警，差动元件、复压元件是否动作，保证在各间隔出口功能投入前保护装置不会误动作，以防止投入出口压板造成开关误跳闸。
31.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。