CN103427404B - 线路保护装置及其保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种线路保护装置及应用该装置实现接线形式为双母线带旁母变电站的保护无缝切换的方法，该装置配置于接线形式为双母线带旁母变电站的每条线路中，旁路断路器不再配置旁代用线路保护装置，而是由线路保护装置LP完成旁路操作过程中以及旁代运行时的线路保护功能。线路保护装置采用多输入和多输出结构。本发明的保护装置和方法可有效简化旁代操作中保护装置的操作，无需定值切换和主保护通道切换，不需要进行保护功能的投退操作，旁代全过程不涉及保护装置的切换，实现旁代全过程保护性能不受影响，提高了系统的安全性。

Description

线路保护装置及其保护方法

技术领域

本发明涉及智能变电站运行技术领域，具体而言涉及一种接线形式为双母线带旁母变电站的线路保护装置及其保护方法。

背景技术

旁代操作是变电站运行中经常性的一种倒闸操作，其不仅要进行一次设备的操作，还涉及到相关保护装置的操作，操作过程复杂，误操作风险较高。

如图1-图2所示的传统智能变电站线路旁代过程的原理示意图及其旁路开关的保护原理示意图,目前的旁代保护方案是在旁路开关B2单独配置一台旁路保护装置LP2，与线路保护装置LP1独立。线路保护装置LP1仅接入本线路相关的电压、电流和开关位置，仅输出本开关的跳合闸信号。旁路保护装置LP2接入旁路开关相关的电压、电流和开关位置，输出旁路开关的跳合闸信号，并具备多个定值区，每个定值区对应于一条可能被旁代的线路出线。当需要旁代某条线路时，需将旁路保护装置LP2切换到相应的保护定值区，并将主保护通道也切换到相应的线路保护通道。

这种保护配置方式下，在旁代操作过程中，随着一次设备的顺序操作，需要退出原有的线路保护LP1，将保护切换到旁路保护LP2。由于涉及到旁路开关和被旁代线路开关并列时的线路电流分流、线路主保护通道切换、旁路开关的保护定值区切换等复杂操作和问题，为防止这些切换操作时的不对应而引起保护误动或拒动，在旁代操作时往往将保护、特别是主保护退出。这种保护切换方法一方面增加了保护装置操作的复杂性，另一方面操作期间线路保护性能下降，甚至可能处于无保护，或者无主保护状态，增加了系统的运行风险。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷和不足，本发明旨在提出一种线路保护装置以及应用该保护装置实现接线形式为双母线带旁母变电站的保护无缝切换的方法，可有效简化旁代操作中保护装置的操作，实现旁代全过程保护性能不受影响，提高了系统的安全性。

为达成上述目的，本发明提出一种线路保护装置，配置于接线形式为双母线带旁母变电站的每条线路中，该线路保护装置采用多输入多输出结构，其中：

线路保护装置的主保护通信通道与对侧线路保护装置互通连接；

保护用PT电压、线路开关电流、旁路开关电流分别接入线路保护装置，其接入方式采用智能变电站SV标准采样协议；

线路开关、旁路开关以及线路旁路刀闸的位置以GOOSE方式分别接入线路保护装置；

线路保护装置输出的两路GOOSE跳合闸信号分别接到线路开关和旁路开关；

所述线路保护装置内配置一保护装置软件用于根据所述线路开关、旁路开关和线路旁路刀闸的位置实时判断线路与母线的连接关系并进行相应电压、电流以及跳合闸出口的自动切换，从而实现线路运行及旁代运行时的线路保护功能。

进一步，所述线路保护装置实时检测线路开关、旁路开关以及线路旁路刀闸的位置状态以判断线路与母线的连接关系，并进行相应电压、电流以及跳合闸出口的自动切换，具体判断和切换过程如下：

如果线路开关、旁路开关以及线路旁路刀闸均为合位，则判断为旁路开关并列状态，保护电流切换为和电流，即线路开关电流+旁路开关电流；若检测到线路发生故障，跳合闸信号同时输出给线路开关和旁路开关；

如果线路开关为分位，同时旁路开关和线路旁路刀闸均为合位，则判断为旁代状态，保护电流切换为旁路开关电流；若检测到线路发生故障，跳合闸信号仅输出给旁路开关；

除上述两种状态外的其它状态，均判断为线路运行状态，保护电流切换为线路电流；若检测到线路发生故障，跳合闸信号仅输出给线路开关。

进一步，线路保护装置的定值根据该线路参数，按照常规整定方法整定，在旁代操作过程中均采用同一套定值。

进一步，所述线路开关、旁路开关以及线路旁路刀闸的位置状态带品质位，反应GOOSE链路状态和检修状态。

本发明的另一方面还提出一种应用上述线路保护装置实现保护无缝切换的方法，其包括下列步骤：

1）每个线路保护装置中接入线路运行和旁代运行相关的所有信息，包括：本线路电流、电压、主保护通道、线路开关位置、线路旁路刀闸位置、旁路开关的电流以及旁路开关位置；

2）在进行旁代操作时，根据线路开关、旁路开关和线路旁路刀闸的位置实时判断线路与母线的连接关系，并控制相应电压、电流，以及跳合闸出口的自动切换。

进一步，所述步骤2）的具体判断过程如下：

如果线路开关、旁路开关以及线路旁路刀闸均为合位，则判断为旁路开关并列状态，保护电流切换为和电流，即线路开关电流+旁路开关电流；若检测到线路发生故障，跳合闸信号同时输出给线路开关和旁路开关；

如果线路开关为分位，同时旁路开关和线路旁路刀闸均为合位，则判断为旁代状态，保护电流切换为旁路开关电流；若检测到线路发生故障，跳合闸信号仅输出给旁路开关；

除上述两种状态外的其它状态，均判断为线路运行状态，保护电流切换为线路电流；若检测到线路发生故障，跳合闸信号仅输出给线路开关。

由以上本发明的技术方案可知，本发明的有益效果在于：旁代全过程不涉及保护装置的切换，不受并列电流分流的影响，无需定值切换和主保护通道切换，不需要进行保护功能的投退操作，简化了旁代操作中保护装置的操作，实现了旁代全过程保护性能不受影响，提高了系统的安全性。同时，采用智能变电站数字化技术，简化了保护装置接口和变电站二次回路接线。

附图说明

图1为传统智能变电站线路旁代过程的接线原理图。

图2为传统智能变电站中旁代保护方案的原理示意图。

图3为本发明较优实施例的智能变电站线路的旁代保护方案的原理示意图。

图4为本发明较优实施例的线路保护装置的输入输出接口示意图。

图5为A站线路保护装置与B站线路保护装置之间的主保护通道互通示意图。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

如图3-图4所示，根据本发明的较优实施例，线路保护装置LP配置于接线形式为双母线带旁母变电站的每条线路中，旁路断路器不再配置旁代用线路保护装置（保留断路器充电保护），而是由线路保护装置LP完成旁路操作过程中以及旁代运行时的线路保护功能，线路保护装置的保护定值根据该线路参数，按照常规整定方法整定，在旁代操作过程中均采用同一套定值。该线路保护装置采用多输入多输出结构，其中：

线路保护装置的主保护通信通道与对侧线路保护装置互通连接；

保护用PT电压（母线PT或线路PT）、线路开关（CT1）电流、旁路开关（CT2）电流分别接入线路保护装置，其接入方式采用智能变电站SV标准采样协议；

线路开关B1、旁路开关B2以及线路旁路刀闸d13的位置以GOOSE方式分别接入线路保护装置；

其输出的两路GOOSE跳合闸信号分别接到线路开关B1和旁路开关B2；

所述线路保护装置内配置一保护装置软件用于根据所述线路开关B1、旁路开关B2和线路旁路刀闸d13的位置实时判断线路与母线的连接关系并进行相应电压、电流以及跳合闸出口的自动切换，从而实现线路运行及旁代运行时的线路保护功能。

线路保护装置LP实时检测线路开关、旁路开关以及线路旁路刀闸的位置状态以判断线路与母线的连接关系，并进行相应电压、电流以及跳合闸出口的自动切换，具体判断和切换过程如下：

如果线路开关B1、旁路开关B2以及线路旁路刀闸d13均为合位，则判断为旁路开关并列状态，保护电流切换为和电流，即线路开关（CT1）电流+旁路开关（CT2）电流；若检测到线路发生故障，跳合闸信号同时输出给线路开关B1和旁路开关B2；

如果线路开关B1为分位，同时旁路开关B2和线路旁路刀闸d13均为合位，则判断为旁代状态，保护电流切换为旁路开关（CT2）电流；若检测到线路发生故障，跳合闸信号仅输出给旁路开关B2；

除上述两种状态外的其它状态，均判断为线路运行状态，保护电流切换为线路开关（CT1）电流；若检测到线路发生故障，跳合闸信号仅输出给线路开关B1。

线路保护装置的保护定制根据该线路参数，按照常规整定方法整定，在旁代操作过程中均采用同一套定值。

线路开关B1、旁路开关B2，以及线路旁路刀闸d13的位置状态带品质位，反应GOOSE链路状态和检修状态。所有输入和输出均设置软压板，可根据用户要求进行投退。

如图3所示，其中d11、d12、d13、d14、d31、d32、d21、d22、d23均为线路开关、旁路开关、母联开关操作相关的刀闸，用于配合实现变电站的各种开关倒闸操作，为变电站标准设计，不再赘述。

在应用上述线路保护装置实现保护无缝切换时，包括下列步骤：

1）每个线路保护装置LP中接入线路运行和旁代运行相关的所有信息，包括：本线路电流、电压、主保护通道、线路开关位置、线路旁路刀闸位置、旁路开关的电流以及旁路开关位置；

2）在进行旁代操作时，根据线路开关、旁路开关和线路旁路刀闸的位置实时判断线路与母线的连接关系，并控制相应电压、电流，以及跳合闸出口的自动切换。

进一步，步骤2）的具体判断过程如下：

如果线路开关B1、旁路开关B2以及线路旁路刀闸d13均为合位，则判断为旁路开关并列状态，保护电流切换为和电流，即线路开关（CT1）电流+旁路开关（CT2）电流；若检测到线路发生故障，跳合闸信号同时输出给线路开关B1和旁路开关B2；

如果线路开关B1为分位，同时旁路开关B2和线路旁路刀闸d13均为合位，则判断为旁代状态，保护电流切换为旁路开关（CT2）电流；若检测到线路发生故障，跳合闸信号仅输出给旁路开关B2；

除上述两种状态外的其它状态，均判断为线路运行状态，保护电流切换为线路开关（CT1）电流；若检测到线路发生故障，跳合闸信号仅输出给线路开关B1。

为了简化保护装置接口和变电站二次回路接线，线路运行和旁代运行相关的所有信息均以数字化标准协议方式接口：电压、电流采用IEC61850-9-2、IEC61850-9-1、IEC60044-8等数字采样协议输入、开关量采用GOOSE方式输入输出。

由此可见，本发明涉及的技术方案中，在进行旁代操作时，由同一套线路保护装置完成旁路开关的保护功能，其可由保护软件根据线路开关、旁路开关和线路旁路刀闸的位置实时判断线路与母线的连接关系，并进行相应电压、电流，以及跳合闸出口的自动切换，在无需定值切换和主保护通道切换，无需退出保护的情况下实现旁代过程中的线路保护功能。

如图5所示，为A站线路保护装置与B站线路保护装置之间的主保护通道互通示意图。其中的实线表示一根物理光纤，在光纤内传送两侧主保护需要交互的信号。虚线表示光纤内传送的通道信号，即A站的主保护通道信息输出给B站主保护的通道信号输入，A站的保护装置主保护通道信号输入接收从B站来的主保护通道输出信号。此图为业内主保护通道的通用方法，没有特别之处，故没有在本专利中予以描述。

在传统的旁代方案中，如图2中，A站的线路保护LP1切换到旁路保护LP2时，需要将B站来的物理光纤通道也由LP1切换到旁路保护LP2上，才能与B站保护形成两侧主保护的互通。采用本方案后，省掉了旁路保护装置，在旁代运行时，就不需要切换B站来的物理光纤了，即光纤通道始终与线路保护装置连接。

在实际应用中，主保护通道的物理介质可能是光纤，也可能是载波通道等其他物理方式，本专利主要展示了通道信号的输入输出，并不受限于通道具体的物理介质，业内常用的主保护通道均适用。

由以上本发明的技术方案可知，本发明的有益效果在于：旁代全过程不涉及保护装置的切换，不受并列电流分流的影响，无需定值切换和主保护通道切换，在无需退出保护的情况下实现旁代过程中的线路保护功能，节省了旁路保护的配置，简化了旁代操作中保护装置的操作，实现了旁代全过程有保护，提高了系统的安全性。同时，智能变电站数字化技术的应用，简化了保护装置接口和变电站二次回路接线。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (5)

1.一种线路保护装置，其特征在于，配置于接线形式为双母线带旁母变电站的每条线路中，该线路保护装置采用多输入多输出结构，其中：

线路保护装置的主保护通信通道与对侧线路保护装置互通连接；

保护用PT电压、线路开关电流、旁路开关电流分别接入线路保护装置，其接入方式采用智能变电站SV标准采样协议；

线路开关、旁路开关以及线路旁路刀闸的位置以GOOSE方式分别接入线路保护装置；

线路保护装置输出的两路GOOSE跳合闸信号分别接到线路开关和旁路开关；

所述线路保护装置内配置一保护装置软件用于根据所述线路开关、旁路开关和线路旁路刀闸的位置实时判断线路与母线的连接关系并进行相应电压、电流以及跳合闸出口的自动切换，从而实现线路运行及旁代运行时的线路保护功能；所述线路保护装置实时检测线路开关、旁路开关以及线路旁路刀闸的位置状态以判断线路与母线的连接关系，并进行相应电压、电流以及跳合闸出口的自动切换，具体判断和切换过程如下：

如果线路开关、旁路开关以及线路旁路刀闸均为合位，则判断为旁路开关并列状态，保护电流切换为和电流，即线路开关电流+旁路开关电流；若检测到线路发生故障，跳合闸信号同时输出给线路开关和旁路开关；

如果线路开关为分位，同时旁路开关和线路旁路刀闸均为合位，则判断为旁代状态，保护电流切换为旁路开关电流；若检测到线路发生故障，跳合闸信号仅输出给旁路开关；

除上述两种状态外的其它状态，均判断为线路运行状态，保护电流切换为线路电流；若检测到线路发生故障，跳合闸信号仅输出给线路开关。

2.根据权利要求1所述的线路保护装置，其特征在于，线路保护装置的定值根据该线路参数，按照常规整定方法整定，在旁代操作过程中均采用同一套定值。

3.根据权利要求2所述的线路保护装置，其特征在于，所述线路开关、旁路开关以及线路旁路刀闸的位置状态带品质位，反应GOOSE链路状态和检修状态。

4.一种应用权利要求1-3中任意一项所述的线路保护装置实现保护无缝切换的方法，其特征在于，包括下列步骤：

1）每个线路保护装置中接入线路运行和旁代运行相关的所有信息，包括：本线路电流、电压、主保护通道、线路开关位置、线路旁路刀闸位置、旁路开关的电流以及旁路开关位置；

2）在进行旁代操作时，根据线路开关、旁路开关和线路旁路刀闸的位置实时判断线路与母线的连接关系，并控制相应电压、电流，以及跳合闸出口的自动切换。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤2）的具体判断过程如下：

如果线路开关、旁路开关以及线路旁路刀闸均为合位，则判断为旁路开关并列状态，保护电流切换为和电流，即线路开关电流+旁路开关电流；若检测到线路发生故障，跳合闸信号同时输出给线路开关和旁路开关；

如果线路开关为分位，同时旁路开关和线路旁路刀闸均为合位，则判断为旁代状态，保护电流切换为旁路开关电流；若检测到线路发生故障，跳合闸信号仅输出给旁路开关；

除上述两种状态外的其它状态，均判断为线路运行状态，保护电流切换为线路电流；若检测到线路发生故障，跳合闸信号仅输出给线路开关。