[发明专利]一种适应短路电流超标场景的站域保护方法

说明书

本发明公开了一种适应短路电流超标场景的站域保护方法。本发明的技术方案为：站域保护装置在故障后5ms内计算各支路以及母分断路器电流的幅值，若故障出线电流幅值大于断路器的遮断容量，则跳开母分断路器；在故障后30ms时，站域保护装置再次计算故障故障出线的电流幅值，若故障出线电流幅值已小于断路器的遮断容量，则跳开故障出线的断路器，反之进入下一步；站域保护装置根据电流幅值依次跳开电流最大的非故障支路断路器，直到故障出线电流小于断路器的遮断容量，再跳开该故障出线的断路器。本发明通过变电站内站域信息共享和保护动作逻辑的优化，实现了短路电流超标场景下故障电流的快速切除。

技术领域

本发明涉及电力领域，尤其是一种适应短路电流超标场景的站域保护方法。

背景技术

随着电力系统规模不断扩大、网架结构日益加强，电力系统中短路电流水平逐年攀升，220kV与500kV母线的短路电流超过50kA，甚至直逼63kA。若故障电流超过断路器的遮断容量，将会出现断路器失灵、保护切除范围扩大等灾难性的后果。短路电流超标已成为电力系统规划、设计、运行面临的重大问题。

针对电网的发展，目前限制短路电流的方法主要包括调整系统运行方式以及采用高阻抗短路电流限制设备两大类。调整系统运行方式包括220kV双母线分列运行、500kV 3/2接线方式下出串运行、机组陪停、拉停线路等，这些方法在限制短路电流的同时，也降低了电网运行的灵活性与安全裕度。采用高阻抗短路电流限制设备的方法主要包括串联限流电抗器、增加变压器及发电机的阻抗等，这些方法在增加故障回路阻抗、限制短路电流的同时，也增加了系统的无功损耗和电压损耗，需要配置额外的无功补偿设备。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供一种适应短路电流超标场景的站域保护方法，其通过变电站内站域信息共享和保护动作逻辑的优化，以实现短路电流超标场景下故障电流的快速切除。

本发明采用的技术方案为：一种适应短路电流超标场景的站域保护方法，其在220kV双母线变电站母分处安装能够在20ms内切除故障的母分断路器，正常运行期间母分断路器合闸，双母线合环运行，配置站域保护装置采集变电站内各条支路以及母分断路器的电流；在故障发生后，站域保护装置的动作逻辑包括：

步骤1：在220kV变电站出线发生的短路故障时，站域保护装置在故障后5ms内计算各支路以及母分断路器电流的幅值；若故障出线电流幅值大于断路器的遮断容量，则首先跳开母分断路器，从而减少故障点处馈入的短路电流；若故障出线电流幅值小于断路器的遮断容量，则直接跳开该故障出线的断路器以实现故障的隔离；

步骤2：站域保护装置在故障后30ms时(等待母分断路器分闸)，再次计算故障故障出线的电流幅值，若故障出线电流幅值已小于断路器的遮断容量，则跳开故障出线的断路器，实现故障的隔离；若此时故障出线电流幅值仍大于断路器的遮断容量，则进入步骤3；

步骤3：站域保护装置再次计算各支路电流幅值，跳开电流最大的非故障支路断路器，延时50ms后(等待支路断路器分闸)，再判断故障出线电流是否大于断路器的遮断容量，若故障出线电流小于断路器的遮断容量，则站域保护装置跳开该故障出线的断路器以实现故障的彻底隔离；若故障出线电流仍大于断路器的遮断容量，则站域保护装置继续切除电流最大的非故障支路断路器，直到故障出线电流小于断路器的遮断容量为止。

进一步地，步骤1中，站域保护装置采集各支路以及母分断路器电流的幅值，通过最小二乘算法在5ms内提取电流的幅值。

进一步地，在步骤2中，站域保护装置利用故障后的25ms至30ms内的电流采样数据重新计算故障电流幅值，其算法采用最小二乘算法。

进一步地，通过最小二乘算法计算电流幅值的方程为：