一種用于多電源配電網絡的防越級跳閘系統(tǒng)及其保護方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種防越級跳閘系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括微機綜合保護裝置和通信服務器，微機綜合保護裝置和通信服務器通過光纖、通信電纜或無線方式組網并進行信息交互。微機綜合保護裝置包括出線保護裝置和聯(lián)絡線保護裝置，出線保護裝置的保護對象為出線開關，出線開關直接接入用電設備，聯(lián)絡線保護裝置的保護對象為聯(lián)絡線開關，聯(lián)絡線開關連接聯(lián)絡線和母線，或者連接母線和電源。利用本系統(tǒng)進行防越級跳閘保護的方法包括規(guī)定保護裝置的閉鎖信號傳遞方式、對故障精確定位以及啟動處于故障點和電源點間的保護裝置實現(xiàn)防越級跳閘保護，從而實現(xiàn)既能解決單電源輻射型配電網絡的“越級跳閘問題”，又能解決多電源配電網絡的“越級跳閘問題”。
【專利說明】一種用于多電源配電網絡的防越級跳閘系統(tǒng)及其保護方法
[0001]
技術領域
[0002]本發(fā)明涉及一種防越級跳閘系統(tǒng)，具體涉及一種適用于多電源配電網絡的防越級跳閘系統(tǒng)以及利用該系統(tǒng)進行防越級跳閘保護的方法，屬于煤礦供配電技術領域。
【背景技術】
[0003]目前我國電網供電系統(tǒng)中，如工礦企業(yè)、煤炭企業(yè)，城市小區(qū)、智能樓宇等普遍存在多級串接的供電模式，其特點為供電線路短，延伸級數(shù)較多，不同級別的短路電流很接近，不同級別保護的電流定值無法配合。而在工礦企業(yè)中，往往配電網絡中還具有多個電源點，對系統(tǒng)的“防越級跳閘”功能的實現(xiàn)提出了更高的要求。
[0004]傳統(tǒng)的防越級跳閘系統(tǒng)，只能解決單電源輻射性供電網絡的越級跳閘功能。在單電源輻射性供電網絡中，相對于電源點而言，各線路的上、下級關系是明確的。而在多電源配電網絡中，各線路之間的上、下級關系都不是固定的，而是隨著運行方式以及故障發(fā)生地點的變化而變化，對于故障定位以及閉鎖邏輯關系建立提出了更高的要求?，F(xiàn)有的防越級跳閘系統(tǒng)從原理上不能解決這個問題。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明正是針對現(xiàn)有技術中存在的技術問題，提供一種適用于多電源配電網絡的防越級跳閘系統(tǒng)及其防越級跳閘保護方法，該系統(tǒng)不僅能解決單電源輻射性供電網絡的“越級跳閘問題”，而且能解決多電源配電網絡的“越級跳閘問題”，所采用的防越級跳閘保護方法的時效性強，操作簡便。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為，一種適用于多電源配電網絡的防越級跳閘系統(tǒng)，包括微機綜合保護裝置和通信服務器，所述通信服務器通過光纖、通信電纜或無線組網接入多電源配電網絡內的微機綜合保護裝置，完成信息的交互。所述的微機綜合保護裝置根據供電網絡中所保護對象的不同可分為:出線保護裝置和聯(lián)絡線保護裝置。所述出線保護裝置的保護對象為出線開關，該出線開關直接接入用電設備;所述聯(lián)絡線保護裝置的保護對象為聯(lián)絡線開關，聯(lián)絡線開關連接聯(lián)絡線和母線或者連接母線和電源。
[0007]利用上述防越級跳閘系統(tǒng)進行防越級跳閘保護的方法包括如下步驟:
規(guī)定所述出線保護裝置和聯(lián)絡線保護裝置的閉鎖信號傳遞方式；
對多電源配電網絡中發(fā)生的故障進行精確定位；
啟動處于故障點和電源點之間的綜合微機保護裝置，處于下級的微機綜合保護裝置向上級的微機綜合保護裝置發(fā)送閉鎖信號，從而閉鎖上一級的保護裝置，實現(xiàn)系統(tǒng)的防越級跳閘保護。
[0008]其中，下級的保護裝置是指在同一電源點側更靠近故障點的微機綜合保護裝置，上級的保護裝置則是指在同一電源點側相對遠離故障點的微機綜合保護裝置。
[0009]作為對本發(fā)明的一種改進，所述出線保護裝置和聯(lián)絡線保護裝置的閉鎖信號傳遞方法為:
①當所述出線保護裝置啟動時，所述出線保護裝置向母線側保護裝置發(fā)送閉鎖信號。
[0010]②當所述聯(lián)絡線保護裝置啟動時，如果方向元件判別故障為聯(lián)絡線方向(即正方向)，則聯(lián)絡線保護裝置向母線側保護裝置發(fā)送閉鎖信號;如果方向元件判別故障為母線側方向(即反方向)，則聯(lián)絡線保護裝置向聯(lián)絡線另一側保護裝置發(fā)送閉鎖信號。
[0011]③所述聯(lián)絡線保護裝置能夠中繼接收到的閉鎖信號，如果方向元件判別為正方向，則聯(lián)絡線保護裝置向母線側保護裝置中繼閉鎖信號;如果方向元件判別為反方向，則聯(lián)絡線保護裝置向聯(lián)絡線另一側保護裝置中繼閉鎖信號。
[0012]④除①?③所述的情形外，出線保護裝置和聯(lián)絡線保護裝置均不發(fā)送閉鎖信號。
[0013]作為對本發(fā)明的一種改進，所述防越級跳閘系統(tǒng)采用的故障精確定位方法為: ①如所述出線保護裝置啟動，則系統(tǒng)判定故障發(fā)生在出線開關側，即出線開關與所接用電設備之間。
[0014]②如所述聯(lián)絡線保護裝置啟動且其未接收到閉鎖信號，方向元件判別為反方向，則系統(tǒng)判定故障發(fā)生在該聯(lián)絡線開關所連接的母線上。
[0015]③如所述聯(lián)絡線保護裝置啟動且其未接收到閉鎖信號，方向元件判別為正方向，則系統(tǒng)判定故障發(fā)生在該聯(lián)絡線開關所連接的聯(lián)絡線或電源上。
[0016]作為對本發(fā)明的一種改進，所述的防越級跳閘系統(tǒng)采用的防越級保護方法為: ①如所述出線保護裝置啟動，則出線保護裝置速動出口。
[0017]②所述聯(lián)絡線保護裝置啟動，如聯(lián)絡線保護裝置未接收到閉鎖信號，則聯(lián)絡線保護裝置速動出口；如聯(lián)絡線保護裝置接收到閉鎖信號，則閉鎖保護出口；如閉鎖信號消失或閉鎖時間超時，若此時聯(lián)絡線保護裝置判斷故障仍然存在，則聯(lián)絡線保護裝置動作出口。
[0018]所述的防越級跳閘系統(tǒng)的工作原理為:
多電源配電網絡在發(fā)生故障時，各微機綜合保護裝置之間的上、下級關系隨著故障部位的不同而不同。
[0019]當故障發(fā)生在出線開關側時，出線開關對應的出線保護裝置啟動；當故障發(fā)生在母線上時，母線兩側有電源點的聯(lián)絡線開關的保護裝置(即聯(lián)絡線保護裝置)啟動，且方向元件判別為反方向；當故障發(fā)生在聯(lián)絡線上時，聯(lián)絡線兩側的有電源點的聯(lián)絡線開關的保護裝置(即聯(lián)絡線保護裝置)啟動，且方向元件判別為正方向。因此，當故障發(fā)生時，系統(tǒng)綜合判別配電網絡內各保護裝置的動作特性，可以做到故障的精確定位。
[0020]在精確定位故障點之后，以此實現(xiàn)配電網絡的防越級跳閘功能。當多電源配電網絡上有多臺保護裝置同時啟動時，處于下級的保護裝置向處于上級的保護裝置發(fā)送閉鎖信號，從而閉鎖上一級的保護動作出口，實現(xiàn)整個配電網絡的防越級跳閘功能。
[0021]從上述故障定位的分析中可以看出，當出線保護裝置啟動時，出線保護裝置向母線側保護裝置發(fā)送閉鎖信號；當聯(lián)絡線保護裝置啟動時，如方向元件判別為反方向，則向聯(lián)絡線另一側保護裝置發(fā)送閉鎖信號，如方向元件判別為正方向，則向母線側保護裝置發(fā)送閉鎖信號。由此當系統(tǒng)發(fā)生故障時，處于故障點和電源點之間的微機綜合裝置啟動，并且下級的保護裝置能閉鎖上一級的保護裝置，實現(xiàn)配電網絡的防越級跳閘功能。
[0022]相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明的優(yōu)點在于，所述的防越級跳閘系統(tǒng)可以應用在多電源配電網絡中，解決了以往防越級跳閘系統(tǒng)只能應用在單電源輻射型配電網絡的局限，所述的防越級跳閘系統(tǒng)不管是用于單電源輻射型配電網絡還是用于多電源配電網絡，在發(fā)生故障后，能夠迅速精確定位故障點，并通過啟動相應的微機綜合保護裝置自動發(fā)送閉鎖信號對相關的裝置或設備進行閉鎖，從而實現(xiàn)供電網絡的防越級跳閘功能。
【附圖說明】
[0023]圖1為采用本發(fā)明所提出的防越級跳閘系統(tǒng)的雙電源配電網絡的結構示意圖。
[0024]圖中:Fl-出線開關側故障，F(xiàn)2-母線故障，F(xiàn)3-聯(lián)絡線故障，K1_聯(lián)絡線開關，K2-聯(lián)絡線開關，Κ3-出線開關，Κ4-聯(lián)絡線開關，Κ5-聯(lián)絡線開關，Κ6-出線開關，L1-母線，L2-母線。
【具體實施方式】
[0025]為了加深對本發(fā)明的理解和認識，下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步描述和介紹，應理解下述【具體實施方式】僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的保護范圍。
[0026]—種適用于多電源配電網絡的防越級跳閘系統(tǒng)，包括微機綜合保護裝置和通信服務器，所述通信服務器通過光纖、通信電纜或無線組網接入多電源配電網絡內的微機綜合保護裝置，完成信息的交互。所述的微機綜合保護裝置根據供電網絡中所保護對象的不同可分為:出線保護裝置和聯(lián)絡線保護裝置。所述出線保護裝置的保護對象為出線開關，該出線開關直接接入用電設備;所述聯(lián)絡線保護裝置的保護對象為聯(lián)絡線開關，聯(lián)絡線開關連接聯(lián)絡線和母線或者連接母線和電源。
[0027]具體的，所述微機綜合保護裝置包括通信接口模塊、FPGA、電壓檢測模塊、電流檢測模塊、開出模塊、人機接口和CPU ο CPU將通信信息發(fā)送至FPGA，通信信息經FPGA處理后發(fā)送至通信接口模塊，通信接口模塊將通信信息發(fā)送至通信服務器，通信接口模塊同時接收通信服務器發(fā)送的通信信息，經FPGA預處理，通過FPGA送往CPU處理，經過此過程實現(xiàn)微機綜合保護裝置與通信服務器的信息交互。
[0028]利用上述防越級跳閘系統(tǒng)進行防越級跳閘保護的方法包括保護裝置的閉鎖信號傳遞方法、故障精確定位方法和防越級跳閘保護方法，其中，系統(tǒng)采用的閉鎖信號傳遞方法為:
①當所述出線保護裝置啟動時，所述出線保護裝置向母線側保護裝置發(fā)送閉鎖信號。
[0029]②當所述聯(lián)絡線保護裝置啟動時，如果方向元件判別故障為正方向，則聯(lián)絡線保護裝置向母線側保護裝置發(fā)送閉鎖信號；如果方向元件判別故障為反方向，則聯(lián)絡線保護裝置向聯(lián)絡線另一側保護裝置發(fā)送閉鎖信號。
[0030]③所述聯(lián)絡線保護裝置能夠中繼接收到的閉鎖信號，如果方向元件判別為正方向，則聯(lián)絡線保護裝置向母線側保護裝置中繼閉鎖信號;如果方向元件判別為反方向，則聯(lián)絡線保護裝置向聯(lián)絡線另一側保護裝置中繼閉鎖信號。
[0031 ]④除①?③所述的情形外，出線保護裝置和聯(lián)絡線保護裝置均不發(fā)送閉鎖信號。
[0032]系統(tǒng)米用的故障精確定位方法為:
①如所述出線保護裝置啟動，則系統(tǒng)判定故障發(fā)生在出線開關側，即出線開關與所接用電設備之間。
[0033]②如所述聯(lián)絡線保護裝置啟動且其未接收到閉鎖信號，方向元件判別為反方向，則系統(tǒng)判定故障發(fā)生在該聯(lián)絡線開關所連接的母線上。
[0034]③如所述聯(lián)絡線保護裝置啟動且其未接收到閉鎖信號，方向元件判別為正方向，則系統(tǒng)判定故障發(fā)生在該聯(lián)絡線開關所連接的聯(lián)絡線或電源上。
[0035]系統(tǒng)采用的防越級保護方法為:
①如所述出線保護裝置啟動，則出線保護裝置速動出口。
[0036]②所述聯(lián)絡線保護裝置啟動，如聯(lián)絡線保護裝置未接收到閉鎖信號，則聯(lián)絡線保護裝置速動出口；如聯(lián)絡線保護裝置接收到閉鎖信號，則閉鎖保護出口；如閉鎖信號消失或閉鎖時間超時，若此時聯(lián)絡線保護裝置判斷故障仍然存在，則聯(lián)絡線保護裝置動作出口。
[0037]如圖1所示為典型雙電源配電網絡，聯(lián)絡線開關K1、K5分別接入一個交流電源。
[0038]當該配電網絡發(fā)生出線開關側故障Fl，聯(lián)絡線開關Kl、Κ2、Κ4、Κ5處的聯(lián)絡線保護裝置以及出線開關Κ3處的出線保護裝置均啟動。出線開關Κ3處的出線保護裝置速動出口后向母線側保護裝置發(fā)送閉鎖信號，閉鎖聯(lián)絡線開關Κ1、Κ2處的聯(lián)絡線保護裝置;聯(lián)絡線開關Kl處的聯(lián)絡線保護裝置經方向元件判別為反方向，應向電源側保護裝置發(fā)送閉鎖信號，由于電源側無其他保護裝置，Kl不發(fā)送閉鎖信號；聯(lián)絡線開關Κ2處的聯(lián)絡線保護裝置經方向元件判別為反方向，向聯(lián)絡線另一側保護裝置發(fā)送閉鎖信號，閉鎖聯(lián)絡線開關Κ4處的聯(lián)絡線保護裝置;聯(lián)絡線開關Κ4處的聯(lián)絡線保護裝置經方向元件判別為正方向，則向母線側保護裝置發(fā)送閉鎖信號，閉鎖聯(lián)絡線開關Κ5處的聯(lián)絡線保護裝置;聯(lián)絡線開關Κ5處的聯(lián)絡線保護裝置經方向元件判別為反方向，應向電源側保護裝置發(fā)送閉鎖信號，由于電源側無其他保護裝置，Κ5不發(fā)送閉鎖信號。
[0039]當該配電網絡發(fā)生母線故障？2，聯(lián)絡線開關1(1、1(2、1(4、1(5處的聯(lián)絡線保護裝置均啟動。聯(lián)絡線開關Kl處的聯(lián)絡線保護裝置經方向元件判別為反方向，應向電源側保護裝置發(fā)送閉鎖信號，由于電源側無其他保護裝置，Kl不發(fā)送閉鎖信號;聯(lián)絡線開關Κ2處的聯(lián)絡線保護裝置經方向元件判別為反方向，向聯(lián)絡線另一側保護裝置發(fā)送閉鎖信號，閉鎖聯(lián)絡線開關Κ4處的聯(lián)絡線保護裝置；聯(lián)絡線開關Κ4處的聯(lián)絡線保護裝置經方向元件判別為正方向，則向母線側保護裝置發(fā)送閉鎖信號，閉鎖聯(lián)絡線開關Κ5處的聯(lián)絡線保護裝置;聯(lián)絡線開關Κ5處的聯(lián)絡線保護裝置經方向元件判別為反方向，應向電源側保護裝置發(fā)送閉鎖信號，由于電源側無其他保護裝置，Κ5不發(fā)送閉鎖信號。綜上所述，聯(lián)絡線開關Κ1、Κ2處的聯(lián)絡線保護裝置啟動且未收到閉鎖信號，速動出口。
[0040]當該配電網絡發(fā)生聯(lián)絡線故障？3，聯(lián)絡線開關1(1、1(2、1(4、1(5處的聯(lián)絡線保護裝置均啟動。聯(lián)絡線開關Kl聯(lián)絡線保護裝置經方向元件判別為反方向，應向電源側保護裝置發(fā)送閉鎖信號，由于電源側無其他保護裝置，Kl不發(fā)送閉鎖信號;聯(lián)絡線開關Κ2處的聯(lián)絡線保護裝置經方向元件判別為正方向，向母線側保護裝置發(fā)送閉鎖信號，閉鎖聯(lián)絡線開關Kl處的聯(lián)絡線保護裝置;聯(lián)絡線開關Κ4處的聯(lián)絡線保護裝置經方向元件判別為正方向，則向母線側保護裝置發(fā)送閉鎖信號，閉鎖聯(lián)絡線開關Κ5處的聯(lián)絡線保護裝置;聯(lián)絡線開關Κ5處的聯(lián)絡線保護裝置經方向元件判別為反方向，應向電源側保護裝置發(fā)送閉鎖信號，由于電源側無其他保護裝置，Κ5不發(fā)送閉鎖信號。綜上所述，聯(lián)絡線開關Κ2、Κ4處的聯(lián)絡線保護裝置啟動且未收到閉鎖信號，速動出口。
[0041]在本實施例中，系統(tǒng)對各種故障均能做到故障精確定位，并且有選擇性的切除故障，實現(xiàn)了整個系統(tǒng)的防越級跳閘功能。
[0042]需要說明的是上述實施例，并非用來限定本發(fā)明的保護范圍，在上述技術方案的基礎上所作出的等同變換或替代均落入本發(fā)明權利要求所保護的范圍。
【主權項】
1.一種用于多電源配電網絡的防越級跳閘系統(tǒng)，其特征在于:所述防越級跳閘系統(tǒng)包括微機綜合保護裝置和通信服務器，所述微機綜合保護裝置包括出線保護裝置和聯(lián)絡線保護裝置，所述出線保護裝置的保護對象為出線開關，出線開關直接接入用電設備，所述聯(lián)絡線保護裝置的保護對象為聯(lián)絡線開關，聯(lián)絡線開關連接聯(lián)絡線和母線，或者連接母線和電源;所述通信服務器通過光纖、通信電纜或無線組網接入多電源配電網絡內的微機綜合保護裝置并進行信息交互。2.—種利用權利要求1所述的防越級跳閘系統(tǒng)進行防越級跳閘保護的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟: 規(guī)定所述出線保護裝置和聯(lián)絡線保護裝置的閉鎖信號傳遞方式； 對多電源配電網絡中發(fā)生的故障進行精確定位； 啟動處于故障點和電源點之間的綜合微機保護裝置，處于下級的微機綜合保護裝置向上級的微機綜合保護裝置發(fā)送閉鎖信號，從而閉鎖上一級的保護裝置，實現(xiàn)系統(tǒng)的防越級跳閘保護。3.如權利要求2所述的防越級跳閘保護方法，其特征在于，所述的閉鎖信號傳遞方法包括如下步驟: 所述出線保護裝置啟動，出線保護裝置向母線側保護裝置發(fā)送閉鎖信號； 所述聯(lián)絡線保護裝置啟動，如果方向元件判別故障為聯(lián)絡線方向，即正方向，則聯(lián)絡線保護裝置向母線側保護裝置發(fā)送閉鎖信號；如果方向元件判別故障為母線側方向，即反方向，則聯(lián)絡線保護裝置向聯(lián)絡線另一側保護裝置發(fā)送閉鎖信號； 所述聯(lián)絡線保護裝置能夠中繼接收到的閉鎖信號，如果方向元件判別為正方向，則聯(lián)絡線保護裝置向母線側保護裝置中繼閉鎖信號；如果方向元件判別為反方向，則聯(lián)絡線保護裝置向聯(lián)絡線另一側保護裝置中繼閉鎖信號； 除(I)?(3)所述的情形外，所述出線保護裝置和聯(lián)絡線保護裝置均不發(fā)送閉鎖信號。4.如權利要求3所述的防越級跳閘保護方法，其特征在于，所述防越級跳閘系統(tǒng)對多電源配電網絡發(fā)生故障的精確定位方法為: (I)如果所述出線保護裝置啟動，則系統(tǒng)判定故障發(fā)生在出線開關側； (Π )如果所述聯(lián)絡線保護裝置啟動且聯(lián)絡線保護裝置未接收到閉鎖信號，方向元件判別為反方向，則系統(tǒng)判定故障發(fā)生在聯(lián)絡線開關所連接的母線上； (m)如果所述聯(lián)絡線保護裝置啟動且聯(lián)絡線保護裝置未接收到閉鎖信號，方向元件判別為正方向，則系統(tǒng)判定故障發(fā)生在聯(lián)絡線開關所連接的聯(lián)絡線上。5.如權利要求4所述的防越級跳閘保護方法，其特征在于，所述防越級跳閘系統(tǒng)采用的防越級跳閘保護方法為: 所述出線保護裝置啟動，則出線保護裝置速動出口 ； 所述聯(lián)絡線保護裝置啟動，如果聯(lián)絡線保護裝置未接收到閉鎖信號，則聯(lián)絡線保護裝置速動出口；如果接收到閉鎖信號，則閉鎖保護出口；如果閉鎖信號消失或閉鎖時間超時，且此時聯(lián)絡線保護裝置判斷故障仍然存在，則聯(lián)絡線保護裝置動作出口。
【文檔編號】H02H7/22GK105914721SQ201610400984
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月8日
【發(fā)明人】魯雅斌
【申請人】南京弘毅電氣自動化有限公司