一种站域差动保护方法及装置

摘要

本发明涉及一种站域差动保护方法及装置，属于电力系统继电保护领域。该站域差动保护方法为：对组成站域差动保护的线路间隔进行采样；当采样数据出现异常时，切换异常线路的本侧采样数据为对侧采样数据，由对侧采样数据重新组成保护范围扩大至该对侧线路电流互感器TA安装处的大站域差动保护；如果大站域差动保护范围内出现故障，向采样数据异常的线路间隔的本侧和对侧断路器同时发出跳闸命令，跳开该线路两侧断路器。按照本发明的方法，线路间隔采样数据异常时，只需要扩大站域差动保护范围，避免了判断CT本身异常的复杂过程及因CT异常闭锁差动保护引起的差动保护拒动，提高了系统运行的可靠性。

权利要求

1.一种站域差动保护方法，其特征在于，步骤如下：

1)检测组成站域差动保护的线路间隔是否存在采样数据异常；

2)当检测出组成站域差动保护的线路间隔存在采样数据异常时，切换异常线路的本侧采样数据为对侧采样数据，由对侧采样数据重新组成保护范围扩大至该对侧线路电流互感器TA安装处的大站域差动保护；

3)执行大站域差动保护：如果所述大站域差动保护范围内出现故障，向异常线路的本侧和对侧断路器同时发出跳闸命令，跳开该线路两侧断路器；

执行大站域差动保护过程中，如果所述大站域差动保护范围内没有出现故障，则继续执行大站域差动保护，直至异常线路电流互感器TA恢复。

2.根据权利要求1所述的一种站域差动保护方法，其特征在于，跳开异常线路两侧断路器后：若保护范围内仍存在故障，则向与异常线路间隔相连接母线上的所有断路器发出跳闸命令，跳开该母线上的所有断路器；若保护范围内无故障，则继续执行大站域差动保护，直至异常线路电流互感器TA恢复。

3.根据权利要求1或2所述的一种站域差动保护方法，其特征在于，还包括：检测组成站域差动保护的低压侧电容器是否存在采样数据异常的步骤；

若为站域差动保护的低压侧电容器间隔采样异常，切换异常低压侧母线上采样数据为低压侧变压器的电流互感器TA采样数据，重新组成保护范围缩小至低压侧变压器电流互感器TA安装处的小站域差动保护的步骤；

执行所述小站域差动保护，直至异常低压侧电容器恢复的步骤。

4.根据权利要求3所述的一种站域差动保护方法，其特征在于，还包括用于识别线路间隔异常或电容器间隔异常的步骤：对组成站域差动保护的线路间隔和低压侧电容器间隔进行不同的数字编码；

当某一间隔出现采样数据异常时，通过对采样间隔的编码进行解析，区分出是线路间隔异常还是电容器间隔异常。

5.一种站域差动保护装置，其特征在于，包括：

用于检测组成站域差动保护的线路间隔是否存在采样数据异常的单元；

用于在检测出组成站域差动保护的线路间隔存在采样数据异常时，切换异常线路的本侧采样数据为对侧采样数据，由对侧采样数据重新组成保护范围扩大至该对侧线路电流互感器TA安装处的大站域差动保护的单元；

用于执行大站域差动保护的单元：如果保护范围内出现故障，向采样数据异常的线路间隔的本侧和对侧断路器同时发出跳闸命令，跳开该线路两侧断路器；

用于执行大站域差动保护的单元中：如果所述大站域差动保护范围内没有出现故障，则继续执行大站域差动保护，直至异常线路电流互感器TA恢复。

6.根据权利要求5所述的一种站域差动保护装置，其特征在于，还包括用于跳开异常线路两侧断路器后：若保护范围内仍存在故障，则向与异常线路间隔相连接母线上的所有断路器发出跳闸命令，跳开该母线上的所有断路器；若保护范围内无故障，则继续执行大站域差动保护，直至异常线路电流互感器TA恢复的单元。

7.根据权利要求5或6所述的一种站域差动保护装置，其特征在于，还包括：用于检测组成站域差动保护的低压侧电容器是否存在采样数据异常的单元；

若为站域差动保护的低压侧电容器间隔采样异常，切换异常低压侧母线上采样数据为低压侧变压器的电流互感器TA采样数据，重新组成保护范围缩小至低压侧变压器电流互感器TA安装处的小站域差动保护的单元；

用于执行所述小站域差动保护，直至异常低压侧电容器恢复的单元。

8.根据权利要求7所述的一种站域差动保护装置，其特征在于，还包括用于识别线路间隔异常或电容器间隔异常的单元：对组成站域差动保护的线路间隔和低压侧电容器间隔进行不同的数字编码；

当某一间隔出现采样数据异常时，通过对采样间隔的编码进行解析，区分出是线路间隔异常还是电容器间隔异常。

说明书

一种站域差动保护方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种站域差动保护方法及装置，属于电力系统继电保护技术领域。

背景技术

[0002] 随着智能变电站技术的不断发展和完善，二次设备通信网络化逐渐稳定运行。这使得全站SV采样信息、GOOSE信息等可以实现共网传输，达到了全智能变电站信息最大化共享，为站域差动保护提供了必要条件。

[0003] 站域差动保护是以整个变电站为保护对象，作为常规线路差动保护和常规元件差动保护的后备保护，可以弥补常规线路差动保护与常规元件差动保护之间的死区故障拒动以及代替复杂的失灵保护功能，提高了变电站系统运行的可靠性和灵敏性。

[0004] 站域差动保护采用的各种判据类似于常规差动保护，因此，站域差动保护也会受到CT异常的影响。例如，在CT发生断线的情况下，通常需要借助采样信息和识别判据识别出CT断线，识别为CT断线时闭锁保护，识别为故障时开放保护。识别CT本身异常的识别判据很多，例如中公布号为CN103326329A的中国专利文献“CT不对称断线快速闭锁母线的保护方法”就公开了相关的CT不对称断线识别判据和判断方式。

[0005] 这种现有站域差动保护的缺陷在于：1、借助采样信息和识别判据识别出CT断线等CT本身异常情况，判据或判断方式往往较为复杂；2、识别为CT本身异常时闭锁保护，若在闭锁期间发生故障，则无法进行保护，降低了保护的可靠性。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种站域差动保护方法及装置，用于解决现有技术的判据或判断方式复杂的问题。进一步的，还能够解决现有保护方式可靠性低的问题。

[0007] 为实现上述目的，本发明的一种站域差动保护方法，步骤如下：(1)检测组成站域差动保护的线路间隔是否存在采样数据异常；(2)当检测出组成站域差动保护的线路间隔存在采样数据异常时，切换异常线路的本侧采样数据为对侧采样数据，由对侧采样数据重新组成保护范围扩大至该对侧线路电流互感器TA安装处的大站域差动保护；(3)执行大站域差动保护：如果所述大站域差动保护范围内出现故障，向异常线路的本侧和对侧断路器同时发出跳闸命令，跳开该线路两侧断路器。

[0008] 进一步的，执行大站域差动保护过程中，如果所述大站域差动保护范围内没有出现故障，则继续执行大站域差动保护，直至异常线路电流互感器TA恢复。

[0009] 进一步的，跳开异常线路两侧断路器后：若保护范围内仍存在故障，则向与异常线路间隔相连接母线上的所有断路器发出跳闸命令，跳开该母线上的所有断路器；若保护范围内无故障，则继续执行大站域差动保护，直至异常线路电流互感器TA恢复。

[0010] 进一步的，还包括：检测组成站域差动保护的低压侧电容器是否存在采样数据异常的步骤；

[0011] 若为站域差动保护的低压侧电容器间隔采样异常，切换异常低压侧母线上采样数据为低压侧变压器的电流互感器TA采样数据，重新组成保护范围缩小至低压侧变压器电流互感器TA安装处的小站域差动保护的步骤；

[0012] 执行所述小站域差动保护，直至异常低压侧电容器恢复的步骤。

[0013] 进一步的，还包括用于识别线路间隔异常或电容器间隔异常的步骤：

[0014] 对组成站域差动保护的高、中、低压侧的线路间隔和低压侧电容器间隔进行不同的数字编码；

[0015] 当某一间隔出现采样数据异常时，通过对采样间隔的编码进行解析，区分出是线路间隔异常还是电容器间隔异常。

[0016] 本发明的一种站域差动保护装置，包括：用于检测组成站域差动保护的线路间隔是否存在采样数据异常的单元；用于在检测出组成站域差动保护的线路间隔存在采样数据异常时，切换异常线路的本侧采样数据为对侧采样数据，由对侧采样数据重新组成保护范围扩大至该对侧线路电流互感器TA安装处的大站域差动保护的单元；用于执行大站域差动保护的单元：如果保护范围内出现故障，向采样数据异常的线路间隔的本侧和对侧断路器同时发出跳闸命令，跳开该线路两侧断路器。

[0017] 进一步的，用于执行大站域差动保护的单元中：如果所述大站域差动保护范围内没有出现故障，则继续执行大站域差动保护，直至异常线路电流互感器TA恢复。

[0018] 进一步的，还包括用于跳开两侧断路器后：若保护范围内仍存在故障，则向与异常线路间隔相连接母线上的所有断路器发出跳闸命令，跳开该母线上的所有断路器；若保护范围内无故障，则继续执行大站域差动保护，直至异常线路电流互感器TA恢复的单元。

[0019] 进一步的，还包括：用于检测组成站域差动保护的低压侧电容器是否存在采样数据异常的单元；

[0020] 若为站域差动保护的低压侧电容器间隔采样异常，切换异常低压侧母线上采样数据为低压侧变压器的电流互感器TA采样数据，重新组成保护范围缩小至低压侧变压器电流互感器TA安装处的小站域差动保护的单元；

[0021] 用于执行所述小站域差动保护，直至异常低压侧电容器恢复的单元。

[0022] 进一步的，还包括用于识别线路间隔异常或电容器间隔异常的单元：

[0023] 对组成站域差动保护的高、中、低压侧的线路间隔和低压侧电容器间隔进行不同的数字编码；

[0024] 当某一间隔出现采样数据异常时，通过对采样间隔的编码进行解析，区分出是线路间隔异常还是电容器间隔异常。

[0025] 本发明的有益效果是：采用本发明的方案，通过对采样数据异常线路间隔的检测，相应扩大站域差动保护的保护范围，不需要进行任何判断，从而避免了现有技术中常规判断CT本身异常的复杂过程。

[0026] 由于本发明的技术方案在线路间隔采样异常时仍然采用大站域差动保护方式，而不会闭锁保护，从而保证了线路异常情况下的保护运行，弥补了因采样数据异常导致相应常规线路差动保护和常规元件差动保护被闭锁的不足。

附图说明

[0027] 图1是站域差动保护涉及的通信与保护系统示意图；

[0028] 图2是一种站域差动保护方法的实施例1的原站域差动保护范围示意图；

[0029] 图3是一种站域差动保护方法的实施例1的大站域差动保护范围示意图；

[0030] 图4是一种站域差动保护方法的实施例2的处理流程图；

[0031] 图5是一种站域差动保护方法的实施例2的原站域差动保护范围示意图；

[0032] 图6是一种站域差动保护方法的实施例2的大站域差动保护范围示意图；

[0033] 图7是一种站域差动保护方法的实施例2的小站域差动保护范围示意图。

具体实施方式

[0034] 下面结合附图对本发明作进一步说明。

[0035] 如图1为本发明的站域差动保护涉及的通信与保护系统，其中显示出了采样与跳闸回路。

[0036] 本侧线路采集单元将采集到的数据信息传递给本对侧线路数据合并单元MU，对侧常规线路保护模块与本对侧线路数据合并单元MU之间通过光纤通道连接；本对侧线路数据合并单元MU将信息处理后传递给站域网络化交换机；主变高中压侧合并单元MU与主变低压侧合并单元MU与站域网络化交换机之间的连接方式与本对侧线路数据合并单元MU相同。

[0037] 网络化交换机再将信息传递给站域差动保护模块。该站域差动保护模块依据站域网络化交换机传递的信息提供不同的处理指令，并将处理指令依次传递，即发送跳闸GOOSE指令到本对侧线路数据合并单元MU、主变高中压侧合并单元MU以及主变低压侧合并单元MU。本对侧线路数据合并单元MU将跳闸对策GOOSE命令传递给对侧常规线路保护模块。

[0038] 一种站域差动保护方法实施例1

[0039] 站域差动保护方法包括下面的步骤：

[0040] 步骤(1)：检测组成站域差动保护的线路间隔是否存在采样数据异常；

[0041] 步骤(2)：当检测出组成站域差动保护的线路间隔存在采样数据异常时，切换异常线路的本侧采样数据为对侧采样数据，由对侧采样数据重新组成保护范围扩大至该对侧线路电流互感器TA安装处的大站域差动保护；

[0042] 步骤(3)：执行大站域差动保护后，如果保护范围内出现故障，延时200ms向采样数据异常的线路间隔的本侧和对侧断路器同时发出跳闸命令，跳开该线路两侧断路器。

[0043] 下面结合附图2-3对实施例1作进一步说明：

[0044] 如图2所示，原站域差动保护的范围，包括高、中、低压侧线路间隔，当检测到线路间隔采样数据异常时，例如高压侧线路间隔的电流互感器TA5采样数据异常，那么切换该高压侧电流互感器TA5采样数据为对侧电流互感器TA6采样数据，由反相处理后的电流互感器TA6采样数据重新组成保护范围扩大到电流互感器TA6安装处的大站域差动保护(由于正常线路本侧与对侧的CT极性是相反的，所以当本侧CT采样异常切换到对侧CT采样数据时，需要对对侧采样数据进行反相处理)，如图3所示。执行大站域差动保护后，如果保护范围内出现故障，延时200ms向采样数据异常的线路间隔的本侧断路器6DL和对侧断路器7DL同时发出跳闸命令，跳开该线路间隔的两侧断路器6DL和7DL。

[0045] 本实施例中，当检测到线路间隔采样数据异常时，扩大站域差动保护范围至异常线路间隔对侧线路电流互感器TA安装处的大站域差动保护，避免了常规判断CT本身异常的复杂过程。

[0046] 一种站域差动保护方法实施例2

[0047] 一种站域差动保护方法，其具体流程如图4所示，步骤为：

[0048] 步骤(1)：检测组成站域差动保护的高、中、低压侧线路间隔、低压侧电容器间隔是否存在采样数据异常；

[0049] 步骤(2)：如果出现异常，则进一步判断是线路间隔采样异常还是低压侧电容器采样异常：若为线路间隔采样异常，则进行大站域差动保护；若为低压侧电容器采样异常，则进行小站域差动保护，直至异常低压侧电容器恢复；

[0050] 步骤(3)：执行大站域差动保护后，如果保护范围内出现故障，延时200ms向采样数据异常的线路间隔的本侧和对侧断路器同时发出跳闸命令，跳开该线路两侧断路器。

[0051] 执行大站域差动保护过程中，如果所述大站域差动保护范围内没有出现故障，则继续执行大站域差动保护，直至异常线路电流互感器TA恢复。

[0052] 跳开异常线路两侧断路器后：若保护范围内仍存在故障，则延时500ms向与异常线路间隔相连接母线上的所有断路器发出跳闸命令，跳开该母线上的所有断路器；若保护范围内无故障，则继续执行大站域差动保护，直至异常线路电流互感器TA恢复。上述延时时间选取，也可以选取不同于200ms，500ms的值，可以由本领域技术人员根据站域保护的特点以及需求进行整定。

[0053] 下面结合附图5-7对站域差动保护方法实施例2作进一步的说明：

[0054] 如图5所示，原站域差动保护的范围，包括高、中、低压侧线路间隔和低压侧电容器间隔。

[0055] 用于识别线路间隔异常或电容器间隔异常的一种具体方式为：

[0056] 对组成站域差动保护的高、中、低压侧的线路间隔和低压侧电容器间隔进行不同的数字编码，例如：编码按间隔的SV采样数据进行16进制编码；

[0057] 当某一间隔出现采样数据异常时，通过对采样间隔的编码进行解析，区分出是线路间隔异常还是电容器间隔异常。

[0058] 当检测到线路间隔采样数据异常时，例如高压侧线路间隔的电流互感器TA5采样数据异常，那么将切换该高压侧电流互感器TA5采样数据为对侧电流互感器TA6采样数据，由反相处理后的电流互感器TA6采样数据重新组成保护范围扩大到电流互感器TA6安装处的大站域差动保护，如图6所示；执行大站域差动保护后，如果保护范围内出现故障，向采样数据异常的线路间隔的本侧断路器6DL和对侧断路器7DL同时发出跳闸命令，跳开该线路间隔的两侧断路器6DL和7DL。

[0059] 执行如图6所示的大站域差动保护过程中，如果所述大站域差动保护范围内没有出现故障，则继续执行大站域差动保护，直至异常线路电流互感器TA5恢复。由于在无故障情况(即CT本身异常)下没有闭锁保护，从而避免了采样数据异常引起的相应常规线路差动保护和常规元件差动保护被闭锁的不足，提高了变电站运行的可靠性。

[0060] 当检测到低压侧电容器C间隔异常时，切换该低压侧母线上采样数据为低压侧变压器的电流互感器TA3采样数据，重新组成保护范围缩小至低压侧变压器电流互感器TA3安装处的小站域差动保护，如图7所示，直至低压侧电容器C间隔异常恢复。可见，本实施例还可以对低压侧电容器异常的情况进行检测和处理。

[0061] 跳开异常线路两侧断路器6DL和7DL后：若保护范围内仍存在故障，则向与异常线路间隔相连接母线上的所有断路器，如向8DL发出跳闸命令，跳开该母线上的所有断路器；若保护范围内无故障，则继续执行大站域差动保护，直至异常线路电流互感器TA5恢复。可见，在异常线路间隔相连母线出现故障时，也能保证变电站的可靠运行。

[0062] 一种站域差动保护装置实施例

[0063] 一种站域差动保护装置，包括用于检测组成站域差动保护的线路间隔是否存在采样数据异常的单元；

[0064] 用于在检测出组成站域差动保护的线路间隔存在采样数据异常时，切换异常线路的本侧采样数据为对侧采样数据，由对侧采样数据重新组成保护范围扩大至该对侧线路电流互感器TA安装处的大站域差动保护的单元；

[0065] 用于执行大站域差动保护的单元：如果保护范围内出现故障，向采样数据异常的线路间隔的本侧和对侧断路器同时发出跳闸命令，跳开该线路两侧断路器。上述各单元是与上面的方法实施例中各步骤(1)、(2)、(3)相对应的功能模块。本发明的方法运行于相应的站域差动保护装置中，方法实施例中的全部或部分流程，是通过计算机程序或者计算机程序配合硬件来完成的。装置实施例即是与方法实施例相对应的一个功能模块构架。