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CN115800213B - 一种分布式配电自动化测控终端 - Google Patents

一种分布式配电自动化测控终端 Download PDF

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CN115800213B
CN115800213B CN202211505296.3A CN202211505296A CN115800213B CN 115800213 B CN115800213 B CN 115800213B CN 202211505296 A CN202211505296 A CN 202211505296A CN 115800213 B CN115800213 B CN 115800213B
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CN
China
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current
fault
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voltage
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CN202211505296.3A
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杨辉
程鑫
周术杰
韩雅
何金莲
梁晓婷
黄绘霖
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ZHUHAI COMKING ELECTRIC CO Ltd
Original Assignee
ZHUHAI COMKING ELECTRIC CO Ltd
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Abstract

本发明涉及一种分布式配电自动化测控终端包括保护模块、分布式FA、越限告警模块、双压锁和运行检测模块,所述保护模块包括差动保护、三相重合闸和涌流闭锁,通过差动保护将输电线两端之间电气量差动比较,可以快速判别励磁涌流和内部故障电流,快速确定故障发生地并根据判别结果执行故障切断,还通过涌流闭锁在变压器电压升高或频率降低时,励磁电流急剧增加,利用三相差动电流中的五次谐波分量作为过激磁闭锁依据,当线路出现故障时,三相重合闸用电保护器能立刻启动保护程序,发出指令切断供输电线,并发出警报提醒当前事故类型;当供输电线故障排除后,三相重合闸用电保护器又重新恢复供电,使得整个终端的运行可靠性和安全性大大提升。

Description

一种分布式配电自动化测控终端
技术领域
本发明涉及配电自动化技术领域,特别涉及一种分布式配电自动化测控终端。
背景技术
配电自动化测控终端具有对开关的测量、保护、控制,配电自动化功能,采用了先进的数字信号处理技术、高速工业网络通信技术、嵌入式工业芯片组和多任务实时操作系统,稳定性强、可靠性高、实时性好、环境性广、功能强大,与环网柜开关配合,可组合成智能分布式、电压时间型、电压电流时间型、保护型等配网功能,实现就地配电自动化功能。终端与出线开关、分支开关等配合,可实现配输电线的故障切除、故障恢复,是一种集遥测、遥信、遥控、保护和通信等功能于一体的配电自动化远程终端装置。
配电自动化测控终端是针对变电站、发电厂、高低压配电及厂用电系统自身用电的降压变电器安全所采用的保护设施,设备使用后可以保障电网系统的正常平稳运行,能够很大程度避免电力故障带来的危害。目前,配电自动化测控终端主要功能有PT断线检测、控制回路断线检测、重合闸、限流保护以及合闸后加速跳等等。然而,在系统设备(如变压器)正常工作和外部故障时,流过差动继电器的电流为零,但由于多种原因,即使在正常运行时,也会有不平衡电流流过差动回路,迫使纵差保护的整定动作值增大,使保护的灵敏度降低。因此要减小不平衡电流对测控终端的影响。
产生不平衡电流的主要因素有很多,其中以变压器空载合闸时或外部故障被切除后恢复供电时所产生的励磁涌流的影响最为严重。因此,当前要配电自动化测控终端保护的核心问题就是如何正确判别励磁涌流和内部故障电流,并根据判别结果执行故障切断。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种分布式配电自动化测控终端。
为达上述目的,本发明的技术方案具体是这样实现的:一种分布式配电自动化测控终端,包括保护模块、分布式FA、越限告警模块、双压锁和运行检测模块,所述保护模块包括差动保护、三相重合闸和涌流闭锁,所述差动保护:用通信通道和DTU将输电线两端联结起来,根据输电线两端之间电气量差动比较,快速确定故障发生地并隔离故障,判断依据为:
1)启动判据:Id≥Idz
2)比率制动判据:当Ir≤Ickz时,Id≥k1Ir;当Ir>Ickz时,Id-Id’≥k2(Ir-Ickz)
式中,Id为差动电流,Id=|Im+In|,Id’=k1×Ickz;
Ir为制动电流,Ir=|Im-In|;
Idz为差动门槛,Ickz为制动拐点电流定值;
k1,k2为比率制动系数,对于单电源线路k1为0.3,k2为0.5;对于双电源供电的线路k1为0.3~0.5,k2为0.5~0.8;
所述三相重合闸在线监控供输电线的运行情况,当线路出现漏电、过载、短路、过压、欠压和缺相时,三相重合闸用电保护器能立刻启动保护程序,发出指令切断供输电线,并发出警报提醒当前事故类型;当供输电线故障排除后,三相重合闸用电保护器又重新恢复供电;
所述涌流闭锁在变压器电压升高或频率降低时,励磁电流急剧增加,利用三相差动电流中的五次谐波分量作为过激磁闭锁依据。
作为优选,所述涌流闭锁对电流回路中励磁涌流进行特征识别,终端正常运行时,|Ig-[K1·I1+K2·I2+K5·I5]|<0.1,差动保护在正常运行时不动作;过励磁涌时出现的五次谐波大于预先设置的制动值时,同时闭锁三相的差动保护;
所述涌流闭锁动作方程为:
I5>K5·Io
式中:Ig为工作电流,I1为差流中的一次谐波,I2为二差流中的二次谐波,I5为差流中的五次谐波,Io差流中的基波,K1为一次谐波制动系数,K2为二次谐波制动系数,K5为五次谐波制动系数。
作为优选,当重合闸投入,输电线路在正常状态,断路器开关在合位,弹簧未储能,保护未启动,各条件都满足时运行15秒,三相重合闸充电完成,满足以下任一条件,立即放电同时延时闭锁重合闸:
1)重合闸退出;
2)人工跳闸(手动跳闸、遥控跳闸);
3)保护跳闸;
4)三相均无流;
5)开关双位置报警;
6)重合闸启动前,收到弹簧未储能或低气压闭锁信号,经延时400ms放电。
终端内设有过流加速保护和三段零序加速保护,重合闸加速选择重合闸前加速或重合闸后加速,当选择重合闸前加速,则在重合闸动作之前投入;当选择重合闸后加速,则在手动合闸,遥控合闸或重合闸动作后投入15秒内的电流,如任一相电流大于定值,经短延时后跳闸。
作为优选,所述分布式FA与同一供电环路内相邻配电终端通过信息交互,当配输电线上发生故障,在不依赖主站通讯的情况下快速切除故障,恢复非故障区域供电,所述分布式FA由故障检测逻辑、故障切除逻辑、故障隔离逻辑、首开关失压保护逻辑、开关失灵联跳逻辑、供电恢复逻辑以及缓动型逻辑组成。
作为优选,所述越限告警模块在终端发生电流越上限、电流越下限、电压越上限、电压越下限时间时均发出告警,事件产生后会记录SOE。
作为优选,所述双压锁包括:
两侧有压闭锁:开关处于分位时,双侧有压禁止自动合闸;
合环合闸:断路器处在跳位时,检查断路器两侧电压,任一侧无压(无压门槛40%Un)允许合闸;两侧有压(有压门槛50%Un)转为检同期,计算母线电压修正后的角度与线路电压之间的角度,角度差小于角差定值,压差小于压差定值,允许合闸。
作为优选,所述运行检测模块包括控制回路检测,所述控制回路检测用于采集并记录故障前x个周期的电流值,再与故障后的电流采样值相减,其采集算法为:
Ip(t)=I(t)-I(t-nT),Ip(k)=I(k)-I(k-xN)
式中:Ip(t)是故障分量电流;I(t)是实测电流;T是工频周期;N是每周采样点数;k是采样序号1,2,3,…;n=1,2,3,…。
当控制回路出现故障导致合闸位置继电器HWJ和跳闸位置继电器TWJ同时失磁,Ip(t)>Ig,合闸位置继电器HWJ和跳闸位置继电器TWJ两常闭接点同时闭合,发出"控制回路异常"告警信号。
作为优选,所述运行检测模块包括PT断线检测,所述PT断线检测的判据和信号复归的条件为:(1)线路负序电压>12V,延时10s报该母线PT断线;
(2)线路三相电压幅值之和小于额定电压Un,且任一出线的任一相有电流>0.04额定电流In或母线任一相电压大于0.3Un,延时10s延时报该线路PT断线;
(3)三相电压恢复正常后,经10s延时后全部恢复正常运行;
PT断线检测由PT断线检测控制字投退。
作为优选,所述故障切除逻辑:当系统发生故障,故障节点非末开关,且相电流大于整定定值或零序电流大于整定定值,母线侧和线路侧节点中有且只有一侧的节点均未发出“节点故障”GOOSE信号,则经过整定延时后动作;若故障节点为末开关,且相电流大于整定定值或零序电流大于整定定值,且收到母线侧和线路侧任一节点的“节点故障”GOOSE信号,则经过整定延时后动作跳本节点开关。
作为优选,所述开关失灵联跳逻辑:节点开关动作跳闸后,经过失灵判断时间后判定为开关失灵拒跳,则触发“开关拒跳”GOOSE输出信号,启动邻侧开关;当本节点开关收到母线侧或线路侧节点“开关拒跳”GOOSE信号,且本节点开关在合位、未跳闸,则失灵联跳瞬时动作;若本节点开关未检测到故障且跳闸成功,则触发“故障隔离成功”GOOSE输出信号。
本发明的有益效果在于:
与现有技术相比,一种分布式配电自动化测控终端通过差动保护将输电线两端之间电气量差动比较,可以快速判别励磁涌流和内部故障电流,快速确定故障发生地并根据判别结果执行故障切断,还通过涌流闭锁在变压器电压升高或频率降低时,励磁电流急剧增加,利用三相差动电流中的五次谐波分量作为过激磁闭锁依据,当线路出现漏电、过载、短路、过压、欠压和缺相时,三相重合闸用电保护器能立刻启动保护程序,发出指令切断供输电线,并发出警报提醒当前事故类型;当供输电线故障排除后,三相重合闸用电保护器又重新恢复供电,使得整个终端的运行可靠性和安全性大大提升,可以全方位监控和管理系统设备,为其安全、稳定、经济运行提供保障。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明一种分布式配电自动化测控终端的差动保护的连接示意图;
图2是本发明一种分布式配电自动化测控终端的差动保护动作特性图;
图3是本发明一种分布式配电自动化测控终端的差动保护的动作逻辑示意图;
图4为本发明一种分布式配电自动化测控终端的三相重合闸运行逻辑示意图;
图5为本发明一种分布式配电自动化测控终端的过流加速保护的Ⅰ段运行逻辑示意图;
图6为本发明一种分布式配电自动化测控终端的三段零序加速保护运行逻辑示意图;
图7为本发明一种分布式配电自动化测控终端的分布式FA连接示意图;
图8为本发明一种分布式配电自动化测控终端的电流越上限运行逻辑图;
图9为本发明一种分布式配电自动化测控终端的电流越下限运行逻辑图;
图10本发明一种分布式配电自动化测控终端的电压越上限运行逻辑图;
图11本发明一种分布式配电自动化测控终端的电压越下限运行逻辑图。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明的保护范围。
参考图1-图2,一种分布式配电自动化测控终端,包括保护模块、分布式FA、越限告警模块、双压锁和运行检测模块,所述保护模块包括差动保护、三相重合闸和涌流闭锁,所述差动保护采用光纤通信通道和两DTU分别将输电线两端联结起来,采用基尔霍夫定理分相电流差动,作为线路保护的主保护,输电线两端分别为DTU1和DTU2,根据输电线两端之间电气量差动比较,快速确定故障发生地并隔离故障。所述电气量为输电线双端差动电流,所述保护模块判断依据为:
1)启动判据:Id≥Idz
2)比率制动判据:当Ir≤Ickz时,Id≥k1Ir;当Ir>Ickz时,Id-Id’≥k2(Ir-Ickz)
式中,Id为差动电流,Id’为动作电流,Id=|Im+In|,Id’=k1×Ickz;
Ir为制动电流,Ir=|Im-In|;
Idz为差动门槛,Ickz为制动拐点电流定值;
k1,k2为比率制动系数,对于单电源线路k1为0.3,k2为0.5;对于双电源供电的线路k1为0.3~0.5,k2为0.5~0.8;通常对于双电源供电的线路k1为0.4,k2为0.6。
图2中斜线的斜率为比率制动系数﹐当区外故障时短路电流中含有大量生产非周期分量﹐当动作电流Id’大于差动门槛Idz时﹐制动电流Ir和动作电流Id’的交点落在制动区内;当区内故障时,差动电流即动作电流为全部短路电流﹐制动电流Ir则为流过非电源侧的短路电流,数值较小,平行于纵、横轴的二直线交点必落在动作区内﹐差动保护可靠动作。
当输电线两端CT变比不相等时,可通过整定的“对侧电流平衡系数”,补偿对侧的电流。整定时,以本侧CT变比为基准,用对侧CT变比与上本侧CT变比得到的比值即为本侧的“对侧电流平衡系数”。两侧差流定值以本侧CT变比为基准整定。
差动保护的动作逻辑参考图3,当发生光纤通讯异常时,终端将记录“光纤通讯异常”,保护出口,“告警”灯点亮,并闭锁差动保护,同时输出告警信号,信号出口可以整定,光纤通讯恢复后告警返回;正常运行时,三相电流之和为零,CT断线时,三相电压对称(零序电压为零),三相电流和不为零,当发生本侧CT断线或对侧CT断线,CT断线告警与CT断线闭锁同时投入时,CT断线时,闭锁差动保护,为了与接地故障相区别,CT断线判断依据为:(1)三相电流中,电流最小的一相其值为零;(2)电流较大的相,其电流值不为零且小于最大负荷电流。
此外,所述三相重合闸在线监控供输电线的运行情况,当线路出现漏电、过载、短路、过压、欠压和缺相时,三相重合闸用电保护器能立刻启动保护程序,发出指令切断供输电线,并发出警报提醒当前事故类型;当供输电线故障排除后,三相重合闸用电保护器又重新恢复供电。所述三相重合闸选择XHB-APS/3-63A三相智能安全用电保护器,其连接在输电线上,具有过压保护、欠压保护、过载保护、短路保护、漏电保护、自动重合闸、合闸前检查和远程监控功能。
值得说明的是本实施例中,当重合闸不投时可通过设置保护控制字退出。重合闸必须在判断出断路器处于分位﹑充电完成﹑没有闭锁条件的情况下才能够经延时出口动作,过流或限时速断跳闸并重合闸后,若合闸于永久故障,可后加速跳闸,跳闸后重合闸不再充电。此外,重合闸充电时,合闸后,判断到断路器处于合位,经过设定时间充电完成;重合闸闭锁条件为在故障状态手动分合闸后加速跳闸。
参考图4,三相重合闸的运行逻辑设置为:当重合闸投入,输电线路在正常状态,断路器开关在合位,弹簧未储能,保护未启动,各条件都满足时运行15秒,三相重合闸充电完成,满足以下任一条件,立即放电同时延时闭锁重合闸:
1)重合闸退出;
2)人工跳闸(手动跳闸、遥控跳闸);
3)保护跳闸;
4)三相均无流;
5)开关双位置报警;
6)重合闸启动前,收到弹簧未储能或低气压闭锁信号,经延时400ms放电。
终端内设有过流加速保护和三段零序加速保护,重合闸加速选择重合闸前加速或重合闸后加速,当选择重合闸前加速,则在重合闸动作之前投入;当选择重合闸后加速,则在手动合闸,遥控合闸或重合闸动作后投入15秒内的电流,如任一相电流大于定值,经短延时后跳闸。
所述过流加速保护为三相三段式定时限过电流保护,该三段定时限过电流保护完全相同,利用不同过电流值下,设置不同的延时动作来规避工作尖峰电流和使发生短路故障时,只有事故点最近的断路器动作以减少断电的影响范围,其中,Ⅰ段为无时限电流速断保护,按躲开本段末端最大短路电流整定;Ⅱ段为限时电流速断,按躲开下级各相邻元件电流速断保护的最大动作范围整定,可以作为本段输电线路Ⅰ段的后备保护;Ⅲ段为过电流保护,按照躲开本元件最大负荷电流来整定,具有比Ⅱ段更长的时限,可以作为Ⅰ段、Ⅱ段的后备保护,保护范围最大,时限最长。每段设置独立的投入或者退出,可以通过软压板选择投入/退出。其中,Ⅰ段运行逻辑参见图5,Ⅱ段和Ⅲ段运行逻辑与Ⅰ段相同,检测输电线路的三相电流,当有线路最大电流大于过流I段电流定值时,过流Ⅰ段起动元件启动,经可整定的延时后输出过流Ⅰ段告警与跳闸(断路器)命令,并点亮过流信号灯,保护可通过软压板选择投入/退出;当过流停电跳闸投入,线路无流,线路无压,过流I段无延时出口跳闸。
三段零序加速保护用于检测接地故障,利用接地时产生的零序电流使保护动作,其运行逻辑参考图6,且三段零序加速保护构成原理与过流加速保护相同。当发生接地故障时,通过线路接地、构成短路通路,故障相流过很大的短路电流。当线路中最大电流大于零序过流定值时,零序过流起动元件启动,经过整定的零序过流时间延时后发出零序过流告警与跳闸命令,该保护可以通过软压板选择投入/退出。
当变压器空载合闸或差动保护切除外部故障恢复电压时,可能出现数值很大的励磁涌流。所述涌流闭锁对电流回路中励磁涌流进行特征识别,以防止大容量变压器合闸时误动。该项功能与差动保护配合使用,涌流闭锁定值可以整定。该保护可以通过软压板选择投入/退出。
在变压器电压升高或频率降低时,励磁电流急剧增加,可能引起差动保护误动作,因此,利用三相差动电流中的五次谐波分量作为过激磁闭锁依据。所述涌流闭锁对电流回路中励磁涌流进行特征识别,终端正常运行时,|Ig-[K1·I1+K2·I2+K5·I5]|<0.1,差动保护在正常运行时不动作;过励磁涌时出现的五次谐波大于预先设置的制动值时,同时闭锁三相的差动保护;
所述涌流闭锁动作方程为:
I5>K5·Io
式中:Ig为工作电流,I1为差流中的一次谐波,I2为二差流中的二次谐波,I5为差流中的五次谐波,Io差流中的基波,K1为一次谐波制动系数,K2为二次谐波制动系数,K5为五次谐波制动系数。
更进一步的,在本实施例中,所述分布式FA是由智能终端、对等通信系统、配电自动化主站构成,其结构如图7所示,所述分布式FA通过对等通讯(61850+GOOSE)与同一供电环路内相邻配电终端通过信息交互,当输电线上发生故障,在不依赖主站通讯的情况下快速切除故障,恢复非故障区域供电,实现配电网的自愈功能,故障隔离时间及非故障区域自愈时间缩短到毫秒级。所述分布式FA由故障检测逻辑、故障切除逻辑、故障隔离逻辑、首开关失压保护逻辑、开关失灵联跳逻辑、供电恢复逻辑以及缓动型逻辑组成。
所述故障检测逻辑:过检测故障区段两侧短路电流、接地故障的特征差异,从而定位故障发生在对应区段,当配电网络发生故障时,流经本节点的相电流大于整定定值或零序电流大于整定定值,在判定本节点故障,瞬时触发“节点故障”GOOSE输出信号。
所述故障切除逻辑:当系统发生故障,若本节点非末开关,且相电流大于整定定值或零序电流大于整定定值,母线侧和线路侧节点中有且只有一侧的节点均未发出“节点故障”GOOSE信号,则经过整定延时后动作跳本节点开关;若本节点为末开关,且相电流大于整定定值或零序电流大于整定定值,且收到母线侧和线路侧任一节点的“节点故障”GOOSE信号,则经过整定延时后动作跳本节点开关。
所述故障隔离逻辑:故障隔离充电完成且本节点GOOSE通信正常,若本节点未检测到故障且收到母线侧或线路侧有且仅有一个节点的“节点故障”GOOSE信号,则经过整定延时后动作跳本节点开关。
所述首开关失压保护逻辑:当本节点为首开关且本节点GOOSE通信正常时,若开关合位且线路有压3s后自动投入首开关失压保护,保证故障发生在电源点与首开关之间时能迅速隔离。首开关失压保护投入后若本节点两侧均无压且本节点无流,则经整定延时跳本节点开关,同时启动开关跳闸失灵判断。
所述开关失灵联跳逻辑:节点开关动作跳闸后,经过失灵判断时间后判定为开关失灵拒跳,则触发“开关拒跳”GOOSE输出信号,启动邻侧开关;当本节点开关收到母线侧或线路侧节点“开关拒跳”GOOSE信号,且本节点开关在合位、未跳闸,则失灵联跳瞬时动作;若本节点开关未检测到故障且跳闸成功,则触发“故障隔离成功”GOOSE输出信号。
所述供电恢复逻辑:故障隔离成功后,区域各节点向两侧依次转发“故障隔离成功”GOOSE信号,当本节点供电恢复充电完成且在母线侧或线路侧单侧失压后,收到“故障隔离成功”GOOSE信号,则经过整定延时后启动本节点开关合闸,完成转供电过程。
所述缓动型逻辑:在故障定位完成后,在变电站馈线保护动作切除故障之后,经延时隔离相应故障区段,随后判断联络电源转供条件满足与否,若满足,合上联络开关完成非故障停电区域的供电恢复,其故障切除、故障隔离需在速动型逻辑判断基础上,增加无压无流条件,且无压无流持续时间需大于整定定值后动作,并触发相应GOOSE输出信号。
所述速动型逻辑:在出口断路器动作之前切除故障区域,实现线路零停电在故障定位完成后,在馈线保护动作之前隔离相应故障区段,随后判断联络电源转供条件满足与否,若满足,合上联络开关完成非故障停电区域的供电恢复。
更详细的,所述越限告警模块在终端发生电流越上限、电流越下限、电压越上限、电压越下限时间时均发出告警,事件产生后会记录SOE。具体的,所述电流越上限的运行逻辑参考图8,当输电线中的任一相的电流大于电流越上限定值时,经整定的越限时间延时发出电流越上限告警;所述电流越下限的运行逻辑参考图9,当输电线中的任一相的电流均小于电流越下限定值时,经整定的越限时间延时发出电流越下限告警;所述电压越上限的运行逻辑参考图10,当输电线中的任一相的电压大于过压告警定值时,经整定的越限时间延时发出过压告警;所述电压越下限的运行逻辑参考图11,当输电线中的任一相的电压均大于10V小于低压告警定值时,经整定的越限时间延时发出低压告警。
此外,所述双压锁包括两侧有压闭锁和合环合闸,所述两侧有压闭锁:开关处于分位时,双侧有压禁止自动合闸;合环合闸:断路器处在跳位时,检查断路器两侧电压,任一侧无压(无压门槛40%Un)允许合闸;两侧有压(有压门槛50%Un)转为检同期,计算母线电压修正后的角度与线路电压之间的角度,角度差小于角差定值,压差小于压差定值,允许合闸。
所述运行检测模块包括控制回路检测,所述控制回路检测用于采集并记录故障前x个周期的电流值,再与故障后的电流采样值相减,其采集算法为:
Ip(t)=I(t)-I(t-nT),Ip(k)=I(k)-I(k-xN)
式中:Ip(t)是故障分量电流;I(t)是实测电流;T是工频周期;N是每周采样点数;k是采样序号1,2,3,…;n=1,2,3,…。
当控制回路出现故障导致合闸位置继电器HWJ和跳闸位置继电器TWJ同时失磁,Ip(t)>Ig,合闸位置继电器HWJ和跳闸位置继电器TWJ两常闭接点同时闭合,发出"控制回路异常"告警信号。
所述运行检测模块包括PT断线检测,所述PT断线检测的判据和信号复归的条件为:
(1)线路负序电压>15V,延时10s报该母线PT断线;
(2)线路三相电压幅值之和小于额定电压Un,且任一出线的任一相有电流>0.05额定电流In或母线任一相电压大于0.5Un,延时10s延时报该线路PT断线;
(3)三相电压恢复正常后,经10s延时后全部恢复正常运行;
PT断线检测由PT断线检测控制字投退。
本申请的一种分布式配电自动化测控终端通过差动保护将输电线两端之间电气量差动比较,可以快速判别励磁涌流和内部故障电流,快速确定故障发生地并根据判别结果执行故障切断,还通过涌流闭锁在变压器电压升高或频率降低时,励磁电流急剧增加,利用三相差动电流中的五次谐波分量作为过激磁闭锁依据,当线路出现漏电、过载、短路、过压、欠压和缺相时,三相重合闸用电保护器能立刻启动保护程序,发出指令切断供输电线,并发出警报提醒当前事故类型;当供输电线故障排除后,三相重合闸用电保护器又重新恢复供电,使得整个终端的运行可靠性和安全性大大提升,可以全方位监控和管理系统设备,为其安全、稳定、经济运行提供保障。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述,但并非对本发明保护范围的限制,所属领域技术人员应该明白,在本发明的技术方案的基础上,本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种分布式配电自动化测控终端,其特征在于,包括保护模块、分布式FA、越限告警模块、双压锁和运行检测模块,所述保护模块包括差动保护、三相重合闸和涌流闭锁,所述差动保护:用通信通道和DTU将输电线两端联结起来,根据输电线两端之间电气量差动比较,快速确定故障发生地并隔离故障,判断依据为:
1)启动判据:Id≥Idz;
2)比率制动判据:当Ir≤Ickz时,Id ≥k1Ir;当Ir>Ickz时,Id-Id’≥k2(Ir-Ickz);
式中,Id为差动电流,Id=|Im +In |, Id’=k1×Ickz;
Ir为制动电流,Ir=|Im -In |;
Idz为差动门槛,Ickz为制动拐点电流定值;
k1,k2为比率制动系数,对于单电源线路k1为0.3,k2为0.5;对于双电源供电的线路k1为0.3~0.5,k2为0.5~0.8;
所述三相重合闸在线监控供输电线的运行情况,当线路出现漏电、过载、短路、过压、欠压和缺相时,三相重合闸用电保护器能立刻启动保护程序,发出指令切断供输电线,并发出警报提醒当前事故类型;当供输电线故障排除后,三相重合闸用电保护器又重新恢复供电;
所述涌流闭锁在变压器电压升高或频率降低时,励磁电流急剧增加,利用三相差动电流中的五次谐波分量作为过激磁闭锁依据;
所述涌流闭锁对电流回路中励磁涌流进行特征识别,终端正常运行时,|Ig-[K1·I1+K2·I2+ K5·I5]|<0.1,差动保护在正常运行时不动作;过励磁涌时出现的五次谐波大于预先设置的制动值时,同时闭锁三相的差动保护;
所述涌流闭锁动作方程为:
I5>K5·Io
式中: Ig为工作电流,I1为差流中的一次谐波,I2为二差流中的二次谐波,I5为差流中的五次谐波,Io差流中的基波,K1为一次谐波制动系数,K2为二次谐波制动系数,K5为五次谐波制动系数;
当重合闸投入,输电线路在正常状态,断路器开关在合位,弹簧未储能,保护未启动,各条件都满足时运行15秒,三相重合闸充电完成,满足以下任一条件,立即放电同时延时闭锁重合闸:
1)重合闸退出;
2)人工跳闸包括手动跳闸、遥控跳闸;
3)保护跳闸;
4)三相均无流;
5) 开关双位置报警;
6) 重合闸启动前,收到弹簧未储能或低气压闭锁信号,经延时400ms放电;
终端内设有过流加速保护和三段零序加速保护,重合闸加速选择重合闸前加速或重合闸后加速,当选择重合闸前加速,则在重合闸动作之前投入;当选择重合闸后加速,则在手动合闸,遥控合闸或重合闸动作后投入15秒内的电流,如任一相电流大于定值,经短延时后跳闸。
2.根据权利要求1所述的一种分布式配电自动化测控终端,其特征在于,所述分布式FA与同一供电环路内相邻配电终端通过信息交互,当配输电线上发生故障,在不依赖主站通讯的情况下快速切除故障,恢复非故障区域供电,所述分布式FA由故障检测逻辑、故障切除逻辑、故障隔离逻辑、首开关失压保护逻辑、开关失灵联跳逻辑、供电恢复逻辑以及缓动型逻辑组成。
3.根据权利要求1所述的一种分布式配电自动化测控终端,其特征在于,所述越限告警模块在终端发生电流越上限、电流越下限、电压越上限、电压越下限时间时均发出告警,事件产生后会记录SOE。
4.根据权利要求1所述的一种分布式配电自动化测控终端,其特征在于, 所述双压锁包括:
两侧有压闭锁:开关处于分位时,双侧有压禁止自动合闸;
合环合闸:断路器处在跳位时,检查断路器两侧电压,任一侧无压允许合闸,其中无压门槛为40%额定电压Un;两侧有压转为检同期,计算母线电压修正后的角度与线路电压之间的角度,角度差小于角差定值,压差小于压差定值,允许合闸,其中,有压门槛为50%额定电压Un。
5.根据权利要求1所述的一种分布式配电自动化测控终端,其特征在于:所述运行检测模块包括控制回路检测,所述控制回路检测用于采集并记录故障前x个周期的电流值,再与故障后的电流采样值相减,其采集算法为:
Ip(t) =I(t) - I( t - nT), Ip ( k) = I (k) - I( k - xN)
式中:Ip (t)是故障分量电流;I(t)是实测电流;T是工频周期;N是每周采样点数;k是采样序号1 ,2,3 ,…;n = 1 ,2 ,3 , …;
当控制回路出现故障导致合闸位置继电器HWJ和跳闸位置继电器TWJ同时失磁,Ip(t)>Ig ,合闸位置继电器HWJ和跳闸位置继电器TWJ两常闭接点同时闭合,发出"控制回路异常"告警信号。
6.根据权利要求1所述的一种分布式配电自动化测控终端,其特征在于:所述运行检测模块包括PT断线检测,所述PT 断线检测的判据和信号复归的条件为:
(1)线路负序电压>12V,延时10s报该母线PT断线;
(2)线路三相电压幅值之和小于额定电压Un,且任一出线的任一相有电流>0.04额定电流In或母线任一相电压大于0.3Un,延时10 s延时报该线路PT断线;
(3)三相电压恢复正常后,经10s 延时后全部恢复正常运行;
PT 断线检测由 PT 断线检测控制字投退。
7.根据权利要求2所述的一种分布式配电自动化测控终端,其特征在于:所述故障切除逻辑:当系统发生故障,故障节点非末开关,且相电流大于整定定值或零序电流大于整定定值,母线侧和线路侧节点中有且只有一侧的节点均未发出“节点故障”GOOSE 信号,则经过整定延时后动作;若故障节点为末开关,且相电流大于整定定值或零序电流大于整定定值,且收到母线侧和线路侧任一节点的“节点故障”GOOSE 信号,则经过整定延时后动作跳本节点开关。
8.根据权利要求2所述的一种分布式配电自动化测控终端,其特征在于:所述开关失灵联跳逻辑:节点开关动作跳闸后,经过失灵判断时间后判定为开关失灵拒跳,则触发“开关拒跳”GOOSE 输出信号,启动邻侧开关;当本节点开关收到母线侧或线路侧节点“开关拒跳”GOOSE 信号,且本节点开关在合位、未跳闸,则失灵联跳瞬时动作;若本节点开关未检测到故障且跳闸成功,则触发“故障隔离成功”GOOSE 输出信号。
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变压器过励磁五次谐波特征及机制的研究;王哲;郭晓;行武;胡兵;;华电技术;第41卷(第5期);全文 *

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