[发明专利]一种适应短路电流超标场景的继电保护方法

说明书

本发明公开了一种适应短路电流超标场景的继电保护方法。本发明采用的技术方案为：母分断路器在故障后的25ms内切除故障电流；安装于出线侧断路器的继电保护装置在故障后5ms内计算短路电流幅值；若短路电流大于断路器的遮断容量，则暂时闭锁保护逻辑25ms以等待母分断路器断开部分馈入的短路电流；出线侧继电保护装置在闭锁25ms后，重新计算故障电流幅值；电流幅值若小于断路器的遮断容量，则重新开放保护逻辑；反之，若故障电流幅值仍大于断路器的遮断容量，则继续闭锁继电保护装置，同时启动断路器失灵保护，通过跳开故障出线的相邻断路器。本发明实现了短路电流超标场景下故障电流的快速切除，有效地提升系统运行的安全裕度和灵活性。

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继电保护方法。

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缺陷，本发明提供一种适应短路电流超标场景的继电保护方法，其在不破坏系统原有运行方式以及不增加限流电抗的前提下，通过改进变电站内继电保护装置的动作策略，以实现短路电流超标场景下故障电流的快速切除。

本发明采用如下的技术方案：一种适应短路电流超标场景的继电保护方法，其在220kV双母线变电站母分处安装母分断路器，正常运行期间母分断路器合闸，双母线合环运行，母分断路器和各出线侧装有继电保护装置；在故障发生后，继电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，母分断路器侧继电保护装置在5ms内判断出故障，在故障后的25ms(包括保护判断时间5ms，断路器动作时间20ms)内母分断路器切除故障电流；

步骤2：安装于出线侧断路器的继电保护装置在故障后5ms内计算短路电流幅值，判断故障电流是否大于断路器的遮断容量；若短路电流大于断路器的遮断容量，则暂时闭锁保护逻辑25ms以等待母分断路器断开部分馈入的短路电流；反之，若短路电流小于断路器的遮断容量，则继续开放保护逻辑而无需闭锁，从而继电保护装置将动作跳开出线侧断路器，以切除故障；

步骤3：出线侧继电保护装置在闭锁25ms后(即故障后30ms时)，重新计算故障电流幅值；电流幅值若小于断路器的遮断容量，则重新开放保护逻辑，此时继电保护装置将动作跳开出线侧断路器，最终实现故障的清除；反之，若故障电流幅值仍大于断路器的遮断容量，则继续闭锁继电保护装置，同时启动断路器失灵保护，通过跳开故障出线的相邻断路器，以彻底隔离短路点，从而避免故障出线侧断路器因强行切除超标短路电流而爆炸。

本发明无需改变系统原有运行方式，亦无需增加系统的限流电抗。

进一步地，所述的步骤1中，位于母分断路器的继电保护装置采集流过母分断流器的电流，通过最小二乘算法在5ms内计算短路电流幅值，当电流幅值大于母分断流器处最大的负荷电流时，继电保护装置发出跳闸指令，触发母分断路器在20ms内切除故障电流。

进一步地，所述的步骤2中，采用最小二乘算法在5ms内计算短路电流幅值。