電力系統(tǒng)限流保護(hù)設(shè)備及其保護(hù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種電力系統(tǒng)限流保護(hù)設(shè)備及其保護(hù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，短路電流一般為額定電流的十幾倍，這給變壓器、發(fā)電機(jī)、斷路器、輸電線路等電氣設(shè)備造成很大危害。隨著各類型用電企業(yè)的發(fā)展壯大，用電負(fù)荷大舉攀升，主變壓器容量也相應(yīng)增大，各企業(yè)電網(wǎng)系統(tǒng)面臨短路電流已經(jīng)接近和達(dá)到負(fù)載真空斷路器的最大使用極限、負(fù)載側(cè)真空斷路器開斷容量不足、變壓器抗短路電流沖擊能力設(shè)計(jì)不足等問題，也嚴(yán)重威脅著企業(yè)安全運(yùn)行。
[0003]傳統(tǒng)的限流保護(hù)設(shè)備是采用普通串聯(lián)限流電抗器進(jìn)行限流，沒有從根本上解決限流深度問題(電抗率均在百分之十幾左右)，同時(shí)帶來了有功無功損耗、母線壓降、漏磁場等弊病。由于限流深度不夠，不能有效的保護(hù)發(fā)電機(jī)、變壓器等主要電氣設(shè)備，電力系統(tǒng)在并列方式下站點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)產(chǎn)生的短路電流沖擊下導(dǎo)致繞組變形而損壞等災(zāi)難性事故發(fā)生。傳統(tǒng)的限流保護(hù)設(shè)備存在供電可靠性低的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于此，有必要針對上述問題，提供一種供電可靠性高的電力系統(tǒng)限流保護(hù)設(shè)備及其保護(hù)方法。
[0005]一種電力系統(tǒng)限流保護(hù)設(shè)備，包括監(jiān)測裝置、控制裝置和換流裝置，所述換流裝置設(shè)置于電力系統(tǒng)的被監(jiān)測回路中，所述監(jiān)測裝置連接所述被監(jiān)測回路，所述控制裝置連接所述監(jiān)測裝置和換流裝置，
[0006]所述監(jiān)測裝置用于對所述被監(jiān)測回路進(jìn)行監(jiān)測，獲取檢測信號發(fā)送至所述控制裝置；
[0007]所述控制裝置用于根據(jù)所述檢測信號得到回路電流值，并在所述回路電流值大于或等于限流閾值時(shí)輸出限流信號至所述換流裝置，以及在所述回路電流值小于或等于回切閾值時(shí)輸出回切信號至所述換流裝置；所述限流閾值大于所述回切閾值；
[0008]所述換流裝置在接收到所述限流信號后切換至高阻抗?fàn)顟B(tài)，增大接入所述被監(jiān)測回路的阻抗，以及在接收到所述回切信號后切換至低阻抗?fàn)顟B(tài)，減小接入所述被監(jiān)測回路的阻抗。
[0009]一種電力系統(tǒng)限流保護(hù)設(shè)備的保護(hù)方法，包括以下步驟:
[0010]監(jiān)測裝置對被監(jiān)測回路進(jìn)行監(jiān)測，獲取檢測信號發(fā)送至控制裝置；
[0011]所述控制裝置根據(jù)所述檢測信號得到回路電流值，并在所述回路電流值大于或等于限流閾值時(shí)輸出限流信號至換流裝置；
[0012]所述換流裝置在接收到所述限流信號后切換至高阻抗?fàn)顟B(tài)，增大接入所述被監(jiān)測回路的阻抗；
[0013]所述控制裝置在所述回路電流值小于或等于回切閾值時(shí)輸出回切信號至所述換流裝置；所述限流閾值大于所述回切閾值；
[0014]所述換流裝置在接收到所述回切信號后切換至低阻抗?fàn)顟B(tài)，減小接入所述被監(jiān)測回路的阻抗。
[0015]上述電力系統(tǒng)限流保護(hù)設(shè)備及其保護(hù)方法，監(jiān)測裝置對被監(jiān)測回路進(jìn)行監(jiān)測，獲取檢測信號發(fā)送至控制裝置?？刂蒲b置根據(jù)檢測信號得到回路電流值，并在回路電流值大于或等于限流閾值時(shí)輸出限流信號至換流裝置，以及在回路電流值小于或等于回切閾值時(shí)輸出回切信號至換流裝置。換流裝置在接收到限流信號后切換至高阻抗?fàn)顟B(tài)，增大接入被監(jiān)測回路的阻抗，以及在接收到回切信號后切換至低阻抗?fàn)顟B(tài)，減小接入被監(jiān)測回路的阻抗。根據(jù)檢測到的回路電流值的大小，控制換流裝置是否快速切換接入被監(jiān)測回路的阻抗，在故障發(fā)生瞬間將被監(jiān)測回路中的電流限制在允許范圍內(nèi)，既確保電力系統(tǒng)所有站點(diǎn)都可以采用不停電的并列轉(zhuǎn)供電方式，也消除了并列期間的設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)。與傳統(tǒng)的限流保護(hù)設(shè)備相比，提高了供電可靠性。
【附圖說明】
[0016]圖1為一實(shí)施例中電力系統(tǒng)限流保護(hù)設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖；
[0017]圖2為一實(shí)施例中換流裝置的結(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖3為另一實(shí)施例中電力系統(tǒng)限流保護(hù)設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖；
[0019]圖4為一實(shí)施例中電力系統(tǒng)限流保護(hù)設(shè)備的保護(hù)方法的流程圖；
[0020]圖5為另一實(shí)施例中電力系統(tǒng)限流保護(hù)設(shè)備的保護(hù)方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]一種電力系統(tǒng)限流保護(hù)設(shè)備，如圖1所示，包括監(jiān)測裝置110、控制裝置120和換流裝置130，換流裝置130設(shè)置于電力系統(tǒng)的被監(jiān)測回路中，監(jiān)測裝置110連接被監(jiān)測回路，控制裝置120連接監(jiān)測裝置110和換流裝置130。
[0022]監(jiān)測裝置110用于對被監(jiān)測回路進(jìn)行監(jiān)測，獲取檢測信號發(fā)送至控制裝置120?？刂蒲b置120用于根據(jù)檢測信號得到回路電流值，并在回路電流值大于或等于限流閾值時(shí)輸出限流信號至換流裝置130，以及在回路電流值小于或等于回切閾值時(shí)輸出回切信號至換流裝置130。換流裝置130在接收到限流信號后切換至高阻抗?fàn)顟B(tài)，增大接入被監(jiān)測回路的阻抗，以及在接收到回切信號后切換至低阻抗?fàn)顟B(tài)，減小接入被監(jiān)測回路的阻抗。
[0023]具體地，被監(jiān)測回路可以是單相回路、二相回路或三相回路等，限流閾值大于回切閾值，限流閾值和回切信號的具體取值可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。監(jiān)測裝置110獲取檢測信號用作控裝置120判斷被監(jiān)測回路是否出現(xiàn)故障。根據(jù)被監(jiān)測回路的結(jié)構(gòu)不同，檢測裝置110與被監(jiān)測回路的具體連接關(guān)系也會有所不同。
[0024]在其中一個(gè)實(shí)施例中，檢測信號包括電流信號和電壓信號，監(jiān)測裝置110包括電流傳感器和電壓傳感器。
[0025]電流傳感器連接被監(jiān)測回路和控制裝置120，用于對被監(jiān)測回路進(jìn)行電流監(jiān)測，獲取電流信號并發(fā)送至控制裝置120 ;電壓傳感器連接被監(jiān)測回路和控制裝置120，用于對被監(jiān)測回路進(jìn)行電壓監(jiān)測，獲取電壓信號并發(fā)送至控制裝置120?？刂蒲b置120根據(jù)電流信號得到回路電流值，以及根據(jù)電壓信號得到回路電壓值并進(jìn)行存儲。
[0026]本實(shí)施例中即是采用電流傳感器和電壓傳感器分別對被監(jiān)測回路中的電流和電壓進(jìn)行監(jiān)控，控制裝置120根據(jù)采集到的電流信號和電壓信號得到回路電流值和回路電壓值進(jìn)行保存，以便查閱?？刂蒲b置120根據(jù)得到的回路電流值可判斷被監(jiān)測回路是否發(fā)生故障。
[0027]在其中一個(gè)實(shí)施例中，如圖2所示，換流裝置130包括斷路器132和限流電抗器134，斷路器132和限流電抗器134并聯(lián)后設(shè)置于被監(jiān)測回路中，斷路器134連接控制裝置120，在接收到限流信號后分閘，使限流電抗器134接入被監(jiān)測回路，增大接入被監(jiān)測回路的阻抗。斷路器134在接收到回切信號后合閘，使限流電抗器134短路，減小接入被監(jiān)測回路的阻抗。
[0028]在其中一個(gè)實(shí)施例中，斷路器132為真空斷路器，體積小、重量輕且適用于頻繁操作，提高操作便利性。本實(shí)施例中，真空斷路器采用快速真空斷路器，可在5毫秒內(nèi)完成分閘的全部機(jī)械動(dòng)作，12毫秒內(nèi)完成合閘的全部機(jī)械動(dòng)作，及時(shí)進(jìn)行分閘和合閘操作，提高電網(wǎng)安全性。
[0029]在其中一個(gè)實(shí)施例中，如圖3所示，電力系統(tǒng)限流保護(hù)設(shè)備還包括與控制裝置120連接的遠(yuǎn)程終端140，控制裝置120還用于將回路電流值、回路電壓值和換流裝置130的狀態(tài)參數(shù)發(fā)送至遠(yuǎn)程終端140進(jìn)行顯示。
[0030]遠(yuǎn)程終端140具體可以是平板電腦、臺式電腦或觸控終端等設(shè)備，換流裝置130的狀態(tài)參數(shù)用于表示換流裝置130處于高阻抗?fàn)顟B(tài)或低阻抗?fàn)顟B(tài)。遠(yuǎn)程終端140顯示回路電流值和回路電壓值，可以是根據(jù)數(shù)據(jù)繪制對應(yīng)的電流波形和電壓波形進(jìn)行顯示?？梢岳斫猓脩粢部赏ㄟ^遠(yuǎn)程終端140發(fā)送控制指令至控制裝置120進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，例如遙控控制裝置120啟動(dòng)和關(guān)閉，以及進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢提取等操作。本實(shí)施例中遠(yuǎn)程終端140通過光纖與控制裝置120連接，提高檢測信號的傳輸速度和傳輸穩(wěn)定性。
[0031]控制裝置120獲取相關(guān)數(shù)據(jù)后還發(fā)送至遠(yuǎn)程終端140進(jìn)行顯示，以及遠(yuǎn)程終端140發(fā)送控制指令至控制終端140進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，控制便于用戶進(jìn)行遠(yuǎn)程查看和控制操作，提高操作便利性。
[0032]在其中一個(gè)實(shí)施例中，控制裝置120還用于在回路電流值大于或等于限流閾值時(shí)發(fā)送報(bào)警信號至遠(yuǎn)程終端140，遠(yuǎn)程終端140在接收到報(bào)警信號后輸出報(bào)警信息。
[0033]遠(yuǎn)程終端140輸出報(bào)警信息，具體可以是通過控制報(bào)警燈發(fā)光報(bào)警，可以是通過揚(yáng)聲器發(fā)聲報(bào)警，也可以是通過顯示屏系顯示預(yù)設(shè)的圖片或文字等信息。當(dāng)回路電流值大于或等于限流閾值時(shí)通過遠(yuǎn)程終端140輸出報(bào)警信息，提醒工作人員及時(shí)對電力系統(tǒng)進(jìn)行檢修，保證電網(wǎng)安全運(yùn)行。
[0034]此外，在其中一個(gè)實(shí)施例中，電力系統(tǒng)限流保護(hù)設(shè)備為采用GIS(Gas InsulatedSwitchgear，氣體絕緣全封閉組合電器)技術(shù)安裝的設(shè)備。電力系統(tǒng)限流保護(hù)設(shè)備除了包括上述裝置外，還包括GIS殼體、GIS電纜終端、高壓套管等元器件。采用GIS技術(shù)對電力系統(tǒng)限流保護(hù)設(shè)備進(jìn)行組裝，使得裝置整體體積大大縮小，從而減少裝置的占地面積。
[0035]為了更好的理解本發(fā)明的技術(shù)方案，以下結(jié)合電力系統(tǒng)限流保護(hù)設(shè)備的工作流程進(jìn)行詳細(xì)的解釋說明。
[0036]電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，換流裝置130呈低阻抗?fàn)顟B(tài)，快速真空斷路器處于閉合狀態(tài)，將限流阻抗器134短接，能量損耗極小。監(jiān)測裝置110的電壓傳感器和電流傳感器在線監(jiān)測被監(jiān)測回路中的電壓和電流的變化，控制裝置120不斷讀取監(jiān)測裝置110的信號，進(jìn)行計(jì)算和分析，判斷電流的變化是否達(dá)到規(guī)定的限制值。同時(shí)通過光纖將監(jiān)測到的回路電壓值、回路電流值和換流裝置130的運(yùn)行參量上送至遠(yuǎn)程終端管140，并接受程終端管140發(fā)送的控制指令，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方監(jiān)控。
[0037]—旦電力系統(tǒng)的線路發(fā)生短路故障，線路上的電壓和電流會隨之發(fā)生變化，監(jiān)測裝置110的電壓傳感器和電流傳感器檢測到的電壓和電流也將隨之發(fā)生變化，控制裝置120根據(jù)傳感器的信號變化，在2ms內(nèi)計(jì)算并預(yù)判故障電流將大于或等于限流閾值后，給快速真空斷路器發(fā)出命令，快速真空斷路器可在其后的5?13ms內(nèi)完成機(jī)械分閘，并完成整個(gè)開斷滅弧過程，將限流阻抗器134投入，換流裝置130完成從低阻抗?fàn)顟B(tài)向高阻狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，限制故障電流。同時(shí)控制裝置120向遠(yuǎn)程終端140發(fā)送報(bào)警信號和被監(jiān)測回路的參數(shù)，也接收遠(yuǎn)程終端140發(fā)送的控制指令，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方監(jiān)控。
[0038]當(dāng)線路故障排除后，線路上的電壓和電流會隨之恢復(fù)