本發(fā)明涉及一種母線保護(hù)裝置斷路器雙重失靈故障隔離方法及系統(tǒng)，屬于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前電網(wǎng)結(jié)構(gòu)比較密集，當(dāng)出線或者主設(shè)備出現(xiàn)故障點(diǎn)時(shí)，只要繼電保護(hù)能夠快速跳開斷路器隔離故障點(diǎn)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行不會(huì)帶來太大的影響。但是當(dāng)出現(xiàn)母線故障時(shí)母聯(lián)斷路器失靈后出現(xiàn)主變高壓側(cè)斷路器再失靈或者線路故障時(shí)線路斷路器失靈后出現(xiàn)主變高壓側(cè)斷路器再失靈的雙重失靈情況，如果主變其他側(cè)電源較強(qiáng)，因無快速保護(hù)動(dòng)作隔離故障，將會(huì)對(duì)系統(tǒng)，尤其是對(duì)變壓器造成很大的損害，可能導(dǎo)致較為嚴(yán)重的后果，特別是當(dāng)主變高壓側(cè)斷路器與CT之間發(fā)生死區(qū)故障時(shí)，因高壓側(cè)主變所在故障母線失去電壓，高壓側(cè)零序方向保護(hù)失去作用，高壓側(cè)復(fù)壓方向過流可能失去作用(電壓取本側(cè)時(shí))，此時(shí)，只能依靠延時(shí)較長的不帶方向后備保護(hù)來切除故障，因此對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行將產(chǎn)生很大影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種母線保護(hù)裝置斷路器雙重失靈故障隔離方法及系統(tǒng)，以解決當(dāng)出現(xiàn)斷路器雙重失靈時(shí)因近后備拒動(dòng)導(dǎo)致誤啟動(dòng)遠(yuǎn)后備保護(hù)的問題。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而提供一種母線保護(hù)裝置斷路器雙重失靈故障隔離方法，該隔離方法包括以下步驟：

1)判斷母線保護(hù)裝置是否動(dòng)作跳主變支路；

2)如果是，則計(jì)算該主變支路電流和所在母線電壓，判斷是否滿足主變支路斷路器失靈的條件；

3)當(dāng)主變支路某一相電流滿足失靈判別條件且持續(xù)時(shí)間大于整定延時(shí)，該主變斷路器失靈保護(hù)動(dòng)作聯(lián)跳主變?nèi)齻?cè)。

步驟2)中主變支路斷路器失靈的判斷過程如下：

A.采用全周傅氏算法計(jì)算主變支路三相電流和母線電壓，當(dāng)三相電流中任一相電流大于斷路器失靈保護(hù)相電流整定值、零負(fù)電流滿足動(dòng)作條件或者滿足低功率因數(shù)判別條件，且母線電壓滿足復(fù)合電壓判別邏輯時(shí)，初步確定該主變支路斷路器失靈；

B.采用余弦差分算法計(jì)算滿足步驟A中設(shè)定條件的相電流，判斷該相電流是否大于設(shè)定的電流定值，若是，則判定該主變支路斷路器失靈。

當(dāng)主變支路所在母線電壓無PT斷線、三相電壓均低于設(shè)定值且三相均有流的條件下，直接開放低功率因數(shù)判別，即默認(rèn)滿足低功率因數(shù)判別條件；當(dāng)主變支路所在母線某相電壓大于等于設(shè)定值且該相有流時(shí)，啟動(dòng)該相低功率因數(shù)判別，若該相滿足低功率因數(shù)判別條件，且母線電壓滿足復(fù)合電壓判別邏輯時(shí)，則初步確定該主變支路斷路器失靈。

所述的低功率因數(shù)判別條件為：

|cosΦ|＜cosΦ_ZD

其中Φ為相電壓與電流的相角差測(cè)量值，Φ_ZD為裝置低功率因數(shù)角動(dòng)作門檻。

步驟A中母線電壓滿足復(fù)合電壓判別邏輯指的是母線電壓低電壓小于低電壓定值或者零負(fù)電壓大于零負(fù)電壓定值時(shí)。

所述步驟B中設(shè)定的電流定值I_set為0.05I_n，I_n為二次電流額定值。

步驟1)母線保護(hù)動(dòng)作跳主變支路指的是當(dāng)母線故障母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作或接收到外部啟失靈開入母聯(lián)失靈保護(hù)動(dòng)作或者其他斷路器失靈保護(hù)動(dòng)作跳主變支路時(shí)。

本發(fā)明還提供了一種母線保護(hù)裝置斷路器雙重失靈故障隔離系統(tǒng)，該隔離系統(tǒng)包括跳主變支路判斷模塊、主變支路斷路器失靈判斷模塊和執(zhí)行模塊，

所述的跳主變支路判斷模塊用于判斷母線保護(hù)裝置是否動(dòng)作跳主變支路；

所述的主變支路斷路器失靈判斷模塊用于計(jì)算主變支路電流和所在母線電壓，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果判斷是否滿足主變支路斷路器失靈的條件；

所述執(zhí)行模塊用于在主變支路斷路器失靈判斷模塊判斷主變支路某一相電流滿足失靈判別條件且持續(xù)時(shí)間大于整定延時(shí)，該主變斷路器失靈保護(hù)動(dòng)作聯(lián)跳主變?nèi)齻?cè)。

所述的主變支路斷路器失靈判斷模塊包括初步判定單元和最終確定單元，

所述初步判定單元采用全周傅氏算法計(jì)算主變支路三相電流和母線電壓，當(dāng)三相電流中任一相電流大于斷路器失靈保護(hù)相電流整定值、零負(fù)電流滿足動(dòng)作條件或者滿足低功率因數(shù)判別條件，且母線電壓滿足復(fù)合電壓判別邏輯時(shí)，初步確定該主變支路斷路器失靈；

所述最終確定單元采用余弦差分算法計(jì)算滿足初步判定單元中設(shè)定條件的相電流，判斷該相電流是否大于設(shè)定的電流定值，若是，則判定該主變支路斷路器失靈。

所述的跳主變支路判斷模塊、主變支路斷路器失靈判斷模塊和執(zhí)行模塊放置在母線保護(hù)裝置中，在斷路器失靈保護(hù)功能投入時(shí)運(yùn)行。

本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明首先判斷母線保護(hù)裝置是否動(dòng)作跳主變支路；如果是，則計(jì)算該主變支路電流和所在母線電壓，判斷是否滿足主變支路斷路器失靈的條件；當(dāng)主變支路某一相電流滿足失靈判別條件且持續(xù)時(shí)間大于整定延時(shí)，該主變斷路器失靈保護(hù)動(dòng)作聯(lián)跳主變?nèi)齻?cè)。解決了出現(xiàn)斷路器雙重失靈時(shí)因近后備拒動(dòng)導(dǎo)致誤啟動(dòng)遠(yuǎn)后備保護(hù)的問題，從而減少了故障對(duì)電氣設(shè)備的損害并有效確保整個(gè)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

其中主變支路斷路器失靈的判別采用全周傅氏算法和余弦差分算法相結(jié)合的方式，通過全周傅氏算法計(jì)算得到的主變支路三相電流和母線電壓，初步確定該主變支路斷路器是否失靈；通過余弦差分算法計(jì)算滿足步驟A中設(shè)定條件的相電流，判斷該相電流是否大于設(shè)定的電流定值，若是，則判定該主變支路斷路器失靈。本發(fā)明利用常規(guī)傅氏算法和余弦差分算法“與”邏輯，有效抑制了故障切除時(shí)CT電流拖尾對(duì)斷路器失靈保護(hù)的影響，提高了保護(hù)動(dòng)作可靠性。

附圖說明

圖1是雙母線接線方式示意圖；

圖2是斷路器雙重失靈母線保護(hù)裝置快速切除故障方法流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步的說明。

母線故障時(shí)母聯(lián)斷路器失靈后出現(xiàn)主變斷路器再失靈或者線路故障時(shí)線路斷路器失靈后出現(xiàn)主變斷路器再失靈的雙重失靈特殊情況，當(dāng)發(fā)生母線區(qū)內(nèi)故障或接收到外部啟失靈開入時(shí)，母線相關(guān)保護(hù)動(dòng)作跳主變支路后，啟動(dòng)主變支路斷路器失靈判別邏輯；隨著電壓等級(jí)的提高和斷路器動(dòng)作性能的優(yōu)化二次系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)越來越大而失靈整定延時(shí)卻在縮短，失靈保護(hù)誤啟動(dòng)甚至誤動(dòng)作的風(fēng)險(xiǎn)在增加，鑒于此本發(fā)明提供一種母線保護(hù)裝置斷路器雙重失靈故障隔離方法，該方法首先判斷母線保護(hù)裝置是否動(dòng)作跳主變支路；如果是，則計(jì)算該主變支路電流和所在母線電壓，判斷是否滿足主變支路斷路器失靈的條件；當(dāng)主變支路某一相電流滿足失靈判別條件且持續(xù)時(shí)間大于整定延時(shí)，該主變斷路器失靈保護(hù)動(dòng)作聯(lián)跳主變?nèi)齻?cè)，以減少故障對(duì)電氣設(shè)備的損害并有效確保整個(gè)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

下面以雙母線主接線方式為例進(jìn)行說明，雙母線接線方式示意圖如圖1所示，假設(shè)3#支路和4#支路在Ⅰ母上運(yùn)行，2#支路和5#支路在Ⅱ母上運(yùn)行。在以下工況下，如果母線保護(hù)配置未考慮斷路器雙重失靈的情況，而由遠(yuǎn)后備保護(hù)切除故障時(shí)，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行將產(chǎn)生很大影響。

工況1：發(fā)生K1點(diǎn)故障，2#支路線路保護(hù)動(dòng)作跳與母線相連的斷路器(2DL)，如果2DL由于操作機(jī)構(gòu)故障等原因?qū)е戮芙^跳閘，則2#支路斷路器失靈保護(hù)會(huì)動(dòng)作跳Ⅱ母上所有支路，若此時(shí)5#變壓器支路斷路器(5DL)也失靈，如果母線保護(hù)配置時(shí)未考慮這種雙重失靈，通過母線保護(hù)裝置故障無法切除。工況2：發(fā)生K2點(diǎn)故障，Ⅰ母差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳Ⅰ母上所有支路，即跳1#支路、3#支路、4#支路，如果1#母聯(lián)支路斷路器(1DL)由于操作機(jī)構(gòu)故障等原因?qū)е戮芙^跳閘，則母聯(lián)失靈保護(hù)會(huì)動(dòng)作跳全站，若此時(shí)5#變壓器支路斷路器(5DL)也失靈，如果母線保護(hù)配置時(shí)未考慮這種雙重失靈，通過母線保護(hù)裝置故障無法切除?；诖?，本發(fā)明在母線保護(hù)裝置配置斷路器失靈保護(hù)時(shí)考慮斷路器雙重失靈的情況，設(shè)計(jì)母線保護(hù)裝置快速切除故障的實(shí)施方案如圖2所示，該方法的具體步驟如下：

1.母線相關(guān)保護(hù)動(dòng)作跳主變支路，啟動(dòng)主變支路斷路器失靈。

母線相關(guān)保護(hù)動(dòng)作跳主變支路指的是當(dāng)母線故障母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作或接收到外部啟失靈開入母聯(lián)失靈保護(hù)動(dòng)作或者其他斷路器失靈保護(hù)動(dòng)作跳主變支路時(shí)。

2.判斷主變支路斷路器是否失靈。

A.計(jì)算電流電壓，初步確定主變支路斷路器是否失靈。

利用常規(guī)全周傅式算法計(jì)算主變支路A、B、C三相電流和母線電壓，當(dāng)A、B、C三相電流任一相電流大于斷路器失靈保護(hù)相電流定值、零負(fù)電流大于斷路器失靈保護(hù)零負(fù)序電流定值或者滿足低功率因數(shù)判別條件，且母線電壓低電壓小于低電壓定值或者零負(fù)電壓大于零負(fù)電壓定值時(shí)，初步確定該主變支路斷路器已失靈。

考慮在支路三相故障且三相失靈時(shí)，零序電流、負(fù)序電流可能存在靈敏度不足的問題。為防止三相失靈時(shí)保護(hù)因電流判據(jù)造成拒動(dòng)，保護(hù)設(shè)計(jì)了低功率因數(shù)元件，該元件采用比相器算法。當(dāng)主變支路所在母線某相電壓大于等于設(shè)定值且該相有流時(shí)，啟動(dòng)該相低功率因數(shù)判別，其判別條件為：

|cosΦ|＜cosΦ_ZD

式中：Φ為一相電壓與電流的相角差測(cè)量值，Φ_ZD為裝置低功率因數(shù)角動(dòng)作門檻，固定為70°，即低功率因數(shù)元件動(dòng)作范圍是：

70°＜Φ＜110°，250°＜Φ＜290°

任一相電壓低于10V或該相無流時(shí)，退出該相低功率因數(shù)判斷。

為了解決門口三相故障斷路器三相失靈的靈敏度問題，當(dāng)主變支路所在母線電壓無PT斷線、三相電壓均低于設(shè)定值(本實(shí)施例中為10V)且三相均有流的條件下，直接開放低功率因數(shù)判別，即默認(rèn)滿足低功率因數(shù)判別條件，只需判別母線電壓是否滿足復(fù)合電壓判別邏輯。

B.對(duì)電流進(jìn)行采樣處理，抑制故障切除時(shí)CT電流拖尾的影響：當(dāng)電流和復(fù)合電壓均滿足斷路器失靈動(dòng)作條件時(shí)，利用余弦差分算法計(jì)算該主變支路滿足步驟A電流條件的相電流，當(dāng)該相電流大于設(shè)定的電流定值I_set時(shí)，確定該主變支路斷路器失靈，本實(shí)施例中I_set為0.05I_n，I_n為二次電流額定值。

3.經(jīng)整定延時(shí)后聯(lián)跳主變?nèi)齻?cè)。

當(dāng)主變支路某一相電流滿足失靈判別條件且持續(xù)時(shí)間大于整定延時(shí)，主變斷路器失靈保護(hù)動(dòng)作聯(lián)跳主變?nèi)齻?cè)。

本發(fā)明的母線保護(hù)裝置斷路器雙重失靈故障隔離方法可作為一個(gè)獨(dú)立的功能模塊放置在母線保護(hù)裝置中。為此，本發(fā)明還提供了一種母線保護(hù)裝置斷路器雙重失靈故障隔離系統(tǒng)，包括跳主變支路判斷模塊、主變支路斷路器失靈判斷模塊和執(zhí)行模塊，跳主變支路判斷模塊用于判斷母線保護(hù)裝置是否動(dòng)作跳主變支路；主變支路斷路器失靈判斷模塊用于計(jì)算主變支路電流和所在母線電壓，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果判斷是否滿足主變支路斷路器失靈的條件；執(zhí)行模塊用于在主變支路斷路器失靈判斷模塊判斷主變支路某一相電流滿足失靈判別條件且持續(xù)時(shí)間大于整定延時(shí)，該主變斷路器失靈保護(hù)動(dòng)作聯(lián)跳主變?nèi)齻?cè)。各模塊的具體實(shí)現(xiàn)手段已在方法的實(shí)例中進(jìn)行了詳細(xì)說明，這里不再贅述。

該系統(tǒng)在斷路器失靈保護(hù)功能投入時(shí)運(yùn)行，利用常規(guī)傅氏算法和余弦差分算法“與”邏輯濾波，有效抑制了故障切除時(shí)CT電流拖尾對(duì)失靈保護(hù)的影響，提高了失靈保護(hù)的動(dòng)作可靠性。且在發(fā)生斷路器雙重失靈時(shí)，母線斷路器保護(hù)作為近后備快速跳開相鄰斷路器隔離故障，保證了系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

以上實(shí)施方案僅用于幫之理解本發(fā)明的核心思想，不能以此限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，凡是依據(jù)本發(fā)明的思想，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或者同等替換，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上所做的任何改動(dòng)，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。