[发明专利]一种基于GOOSE方式网络化母线保护方法

说明书

技术领域

本发明属于电力工程领域的继电保护自动化领域，具体涉及35kV及以下电压等级的母线保护新方法。

背景技术

在电力系统中，35kV及以下电压等级的母线由于没有稳定问题，一般未装设专用母线保护。但由于高压变电站的35kV及以下电压等级系统出线多、操作频繁、容易受小动物危害、设备绝缘老化和机械磨损等原因，仍然有母线发生故障的情况。35kV及以下电压等级的母线故障要靠主变压器低压侧的后备保护来切除，这种设计方案的弊端是一旦发生母线短路故障，故障不能被快速切除，而只能等到后备保护动作。因后备保护动作时间一般整定为1.2～2.0s，所以在切除故障时将会加大设备的损坏程度，引发相邻设备的大面积烧毁，甚至波及到变压器，造成变压器的烧毁。为了解决35kV及以下电压等级的系统发生母线故障时没有快速保护的问题，当前国内外提出的保护方案就是配置常规的母线差动保护，把所有母线段上各回路的电流量引入差动保护装置(或差动继电器)，但这种方法需增加的二次电缆较多，电缆投资大，现场施工工作量大，因此很难得到运行单位的认可。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种35kV及以下电压等级的母线保护新方法，克服35kV及以下电压等级的母线未装保护和传统保护方案采集、控制电缆较多且无法直接应用到数字化变电站建设中的缺点，在继电保护上实现快速切除35kV及以下电压等级母线故障的目的。

为完成上述任务，本发明的技术方案是采用一种由相关母线段上的所有出线保护测控装置、分段断路器保护测控装置、进线保护测控装置(包括变压器低压侧的接口单元)协调完成的母线保护，当电力网络发生故障时通过分散的各个保护单元(测控装置)判断出故障电流流动方向以区分是否为母线故障。

进一步，当母线外部故障时，故障电流方向背离母线，故障近端保护单元功率方向继电器反方向动作，发闭锁跳闸信号，闭锁母线保护。当母线内部故障时，功率方向继电器反方向不动作，不发闭锁跳闸信号，各故障启动的保护单元没有接收到闭锁跳闸的信息就跳开本间隔断路器。

进一步，方向元件设置电流启动元件，只有当电流大于最小的过流门槛时才判断方向，否则该保护单元不发闭锁母线保护信号。为了避免三相故障时失去方向，方向元件的电压带记忆功能。保护动作采用启动加闭锁方式。

进一步，保护启动后增加100ms时间延时，在100ms内没有收到闭锁跳闸信号则保护动作。

本发明是不同保护对象的间隔层装置共同完成。出线保护测控装置、分段断路器保护测控装置、进线保护测控装置(包括变压器低压侧的接口单元)完成故障点的确定，由分段断路器保护测控装置、进线保护测控装置(包括变压器低压侧的接口单元)完成母线故障切除。

本发明中闭锁跳闸信息采用IEC61850标准GOOSE信号。开关量传输采用GOOSE通道，模拟量的采集采用IEC61850标准SMV服务报文传输。

本发明能直接应用于以IEC61850标准为基础建立起来的数字化变电站中，具有实际应用价值。

附图说明

图1母线故障原理分析图；

图2保护配置原理图；

图3母线保护动作逻辑图；

图4闭锁信号逻辑图；

图5传统保护方案原理图。

具体实施方式

1启动元件

通过实时检测各相电流采样瞬时值的变化情况，来判断系统是否发生故障，该元件在母线发生相间故障的情况下均能灵敏启动，是保护的主要启动元件，用于开放母线故障动作逻辑及发信逻辑，同时用于故障计时。

启动元件的动作方程为：

ΔI_φ>k₁ΔI_T+ΔI_dz      (1)

I_φ>I_k               (2)

任一相同时满足两个条件则启动成立。

其中：(1)式中ΔI_dz为电流突变量启动定值，固定取值(参考取0.15～0.3In)。ΔI_T为浮动门槛，随着变化量输出增大而逐步自动提高，取K₁倍可靠系数(K₁参考取1.1～1.3)保证门槛电流始终略高于不平衡输出。

(2)式中为相电流有效值大于固定值I_k(参考取0.15～0.3In)启动元件按相启动，任何一相启动则保护功能启动。