一种基于逻辑判断的站域保护方法

摘要

本发明属于电力系统继电保护技术领域，尤其涉及一种基于逻辑判断的站域保护系统及其方法。其特征在于，所述系统包括顺序相连的数据读入模块、逻辑判断模块和保护动作模块；方法包括采集数据；利用采集的变电站二次保护装置动作逻辑信号，经逻辑判断，得到故障信息；根据故障信息，向相应的断路器发送跳闸信号。本发明有效改善了站内元件的后备保护性能，解决了传统阶段式后备保护难以配合且动作延时长等问题，该方案简单可靠，易于实现。

权利要求

1.一种基于逻辑判断的站域保护方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1：采集数据，包括变压器保护装置的复压闭锁信号、过流保护信号、电流方向信号、零序过流保护信号、零序电流方向信号，以及高压侧、中压侧、低压侧出线保护装置的距离保护信号、零序电流方向信号、零序过流保护信号；

步骤2：进行变压器保护逻辑与高压侧母线保护逻辑、中压侧母线保护逻辑及低压侧母线保护逻辑判断，得到故障信息；

所述变压器保护逻辑包括基于零序电流保护中的保护启动信号的变压器保护逻辑和基于复压闭锁保护中的复压闭锁启动信号和过流启动信号的变压器保护逻辑，具体逻辑为：基于零序电流保护信号的变压器保护逻辑中，不带方向的变压器高压侧出线零序电流保护III段和不带方向的变压器高压侧出线零序电流保护II段均启动，或者不带方向的变压器中压侧出线零序电流保护IIII段和不带方向的变压器中压侧出线零序电流保护II段均启动，同时变压器高、中压侧零序电流方向均不为正，则判定为变压器发生接地故障；

基于复压闭锁过流保护信号的变压器保护逻辑中，变压器高压侧复压闭锁过流保护I段启动，变压器中、低压侧复压闭锁信号均开放，同时变压器中、低压侧方向过流保护I段均不启动，则判定变压器发生相间短路故障；

步骤3：根据故障信息，向相应的断路器发送跳闸信号。

2.根据权利要求1所述的一种基于逻辑判断的站域保护方法，其特征在于，所述高压侧母线保护逻辑包括基于零序电流保护信号的高压侧母线保护逻辑和基于复压闭锁过流保护信号的高压侧母线保护逻辑，具体逻辑为：基于零序电流保护信号的高压侧母线保护逻辑中，不带方向的变压器高压侧零序电流保护II启动，变压器高压侧零序电流方向为正，不带方向的高压侧出线零序电流保护III段启动，高压侧出线零序方向不为正，高压侧出线接地距离保护I、II、III段均不启动，则判定高压侧母线发生接地故障；

基于复压闭锁过流保护信号的高压侧母线保护逻辑中，高压侧至少有一条出线距离四边形特性启动，所有出线的距离保护I、II、III段均不启动，变压器高压侧复压闭锁信号开放，同时变压器高压侧方向过流保护I段不启动，则判定高压侧母线发生相间故障。

3.根据权利要求1所述的一种基于逻辑判断的站域保护方法，其特征在于，所述中压侧母线保护逻辑包括基于零序电流保护信号的中压侧母线保护逻辑和基于复压闭锁过流保护信号的中压侧母线保护逻辑，具体逻辑为：基于零序电流保护信号的中压侧母线保护逻辑中，变压器中压侧零序方向信号为正，变压器中压侧零序电流保护II段启动，中压侧线路零序方向信号和中压侧线路接地距离保护信号均不启动，同时不带方向的中压侧线路零序电流保护III段启动，则判定中压侧母线发生接地故障；

基于复压闭锁过流保护信号的中压侧母线保护逻辑中，变压器中压侧复压闭锁过流保护I段启动，中压侧线路距离保护I、II、III段均不启动，变压器高压侧复压闭锁过流保护II段启动，则判定中压侧母线发生相间短路故障。

4.根据权利要求1所述的一种基于逻辑判断的站域保护方法，其特征在于，所述低压侧母线保护逻辑包括基于复压闭锁过流保护信号的低压侧母线保护逻辑，具体逻辑为：变压器低压侧复压闭锁过流保护I段启动，低压侧线路过电流保护I、II、III段均不启动，变压器高压侧复压闭锁过流保护II段启动，则判定低压侧母线发生相间短路故障。

说明书

一种基于逻辑判断的站域保护方法

技术领域

[0001] 本发明属于电力系统继电保护技术领域，尤其涉及一种基于逻辑判断的站域保护方法。

背景技术

[0002] 变电站传统保护仅能获取本地单间隔或局部信息，这种先天性的不足已造成保护无法同时兼顾选择性、速动性和灵敏性，且愈加不能满足复杂电网对保护提出的更高要求。同时，随着计算机、通信技术的不断进步，获取全站信息实现站域保护已成为可能，研究站域保护对保证电网安全运行具有重要意义。

[0003] 目前，站域保护主要有集中式和分布式两种算法。集中式算法是将所有信息集中到一个计算机系统，对信息进行集中处理。分布式算法主要针对分布式母线，基于多Agent的分布式母线保护的原理及结构，设计具体实现的技术方案，提高母线差动保护的可靠性和灵敏性。

发明内容

[0004] 为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是，一种基于逻辑判断的站域保护系统，其特征在于，所述系统包括数据读入模块、逻辑判断模块和保护动作模块顺序相连；

[0005] 所述数据读入模块用于采集变电站二次保护装置的逻辑信号，包括变压器保护装置的复压闭锁信号、过流保护信号、电流方向信号、零序过流保护信号、零序电流方向信号，以及高压侧、中压侧、低压侧出线保护装置的距离保护信号、零序电流方向信号、零序过流保护信号，并将采集的数据发送至逻辑判断模块；

[0006] 所述逻辑判断模块用于根据变压器保护装置的复压闭锁信号、过流保护信号、电流方向信号、零序过流保护信号、零序电流方向信号，以及高压侧、中压侧、低压侧出线保护装置的距离保护信号、零序电流方向信号、零序过流保护信号，经变压器保护逻辑与高、中、低压母线保护逻辑判断，得到故障信息，并将故障信息发送至保护动作模块；

[0007] 所述保护动作模块用于根据故障信息，向相应的断路器发送跳闸信号。

[0008] 一种基于逻辑判断的站域保护方法，其特征在于，所述方法包括：

[0009] 步骤1：采集数据，包括变压器保护装置的复压闭锁信号、过流保护信号、电流方向信号、零序过流保护信号、零序电流方向信号，以及高压侧、中压侧、低压侧出线保护装置的距离保护信号、零序电流方向信号、零序过流保护信号；

[0010] 步骤2：进行变压器保护逻辑与高压侧母线保护逻辑、中压侧母线保护逻辑及低压侧母线保护逻辑判断，得到故障信息；

[0011] 步骤3：根据故障信息，向相应的断路器发送跳闸信号。

[0012] 所述变压器保护逻辑包括基于零序电流保护信号的变压器保护逻辑和基于复压闭锁过流保护信号的变压器保护逻辑，具体逻辑为：

[0013] 基于零序电流保护信号的变压器保护逻辑中，不带方向的高压侧出线零序电流保护III段和不带方向的变压器高压侧零序电流保护II段均启动，或者不带方向的中压侧出线零序电流保护IIII段和不带方向的变压器中压侧零序电流保护II段均启动，同时变压器高、中压侧零序电流方向均不为正，则判定为变压器发生接地故障；

[0014] 基于复压闭锁过流保护信号的变压器保护逻辑中，变压器高压侧复压闭锁过流保护I段启动，变压器中、低压侧复压闭锁信号均开放，同时变压器中、低压侧方向过流保护I段均不启动，则判定变压器发生相间短路故障。

[0015] 所述高压侧母线保护逻辑包括基于零序电流保护信号的高压侧母线保护逻辑和基于复压闭锁过流保护信号的高压侧母线保护逻辑，具体逻辑为：

[0016] 基于零序电流保护信号的高压侧母线保护逻辑中，不带方向的变压器高压侧零序电流保护II启动，变压器高压侧零序电流方向为正，不带方向的高压侧出线零序电流保护III段启动，高压侧出线零序方向不为正，高压侧出线接地距离保护I、II、III段均不启动，则判定高压侧母线发生接地故障；

[0017] 基于复压闭锁过流保护信号的高压侧母线保护逻辑中，高压侧至少有一条出线距离四边形特性启动，所有出线的距离保护I、II、III段均不启动，变压器高压侧复压闭锁信号开放，同时变压器高压侧方向过流保护I段不启动，则判定高压侧母线发生相间故障。

[0018] 所述中压侧母线保护逻辑包括基于零序电流保护信号的中压侧母线保护逻辑和基于复压闭锁过流保护信号的中压侧母线保护逻辑，具体逻辑为：

[0019] 基于零序电流保护信号的中压侧母线保护逻辑中，变压器中压侧零序方向信号为正，变压器中压侧零序电流保护II段启动，中压侧线路零序方向信号和中压侧线路接地距离保护信号均不启动，同时不带方向的中压侧线路零序电流保护III段启动，则判定中压侧母线发生接地故障；

[0020] 基于复压闭锁过流保护信号的中压侧母线保护逻辑中，变压器中压侧复压闭锁过流保护I段启动，中压侧线路距离保护I、II、III段均不启动，变压器高压侧复压闭锁过流保护II段启动，则判定中压侧母线发生相间短路故障。

[0021] 所述低压侧母线保护逻辑包括基于复压闭锁过流保护信号的低压侧母线保护逻辑，具体逻辑为：

[0022] 变压器低压侧复压闭锁过流保护I段启动，低压侧线路过电流保护I、II、III段均不启动，变压器高压侧复压闭锁过流保护II段启动，则判定低压侧母线发生相间短路故障。

[0023] 有益效果

[0024] 集中式站域保护的决策中心能够获取更多的信息，从全站的层面定位故障，简化了保护在动作时间上的配合关系，并且能够提高保护的选择性和可靠性。基于此，本发明采取集中式方案，提出了一种基于逻辑判断的站域保护系统及其方法。站域主机接收变电站内各二次保护设备的动作逻辑信号，经过变压器保护逻辑与高、中、低压母线保护逻辑判断，得到故障信息，并向相应的断路器发送跳闸信号。该发明有效改善了站内元件的后备保护性能，解决了传统阶段式后备保护难以配合且动作延时长等问题，该方案简单可靠，易于实现。本发明用于解决传统变电站保护无法同时兼顾选择性、速动性和灵敏性，且愈加不能满足复杂电网对保护提出的更高要求的问题。

附图说明

[0025] 图1是本发明提供的基于逻辑判断的站域保护系统结构图；

[0026] 图2是基于零序电流保护信号的变压器保护逻辑图；

[0027] 图3是基于复压闭锁过流保护信号的变压器保护逻辑图；

[0028] 图4是基于零序电流保护信号的高压侧母线保护逻辑图；

[0029] 图5是基于复压闭锁过流保护信号的高压侧母线保护逻辑图；

[0030] 图6是基于零序电流保护信号的中压侧母线保护逻辑图；

[0031] 图7是基于复压闭锁过流保护信号的中压侧母线保护逻辑图；

[0032] 图8是基于复压闭锁过流保护信号的低压侧母线保护逻辑图；

[0033] 图9是在RTDS上搭建的某站模型做仿真验证的模型仿真图。

具体实施方式

[0034] 下面结合附图，对优选实施例作详细说明。

[0035] 实施例1

[0036] 图1是本发明提供的基于逻辑判断的站域保护系统结构图，如图1所示，本发明提供的基于逻辑判断的站域保护系统包括顺序相连的数据读入模块、逻辑判断模块和保护动作模块。

[0037] 数据读入模块用于采集变电站二次保护装置的逻辑信号，包括变压器保护装置的复压闭锁信号、过流保护信号、电流方向信号、零序过流保护信号、零序电流方向信号，以及高压侧、中压侧、低压侧出线保护装置的距离保护信号、零序电流方向信号、零序过流保护信号，并将采集的数据发送至逻辑判断模块；

[0038] 逻辑判断模块用于根据变压器保护装置的复压闭锁信号、过流保护信号、电流方向信号、零序过流保护信号、零序电流方向信号，以及高压侧、中压侧、低压侧出线保护装置的距离保护信号、零序电流方向信号、零序过流保护信号，经变压器保护逻辑与高、中、低压母线保护逻辑判断，得到故障信息，并将故障信息发送至保护动作模块；

[0039] 保护动作模块用于根据故障信息，向相应的断路器发送跳闸信号。

[0040] 本发明提供的基于电压相位比较的单相接地距离保护系统的工作原理是：

[0041] 图2逻辑中，变压器发生接地故障时，变压器高压侧零序电流保护II段和变压器中压侧零序电流保护II段至少会有一个启动，但是由于二者信号本身不带有方向信息，还不能判断出故障位置是在变压器上还是在母线或线路上。而变压器高、中压侧零序电流整定正方向均指向出线，此时若二者方向均不为正，则可排除母线或线路故障的可能性，将故障位置限定在变压器上。同时，在保护逻辑中加上高压侧线路零序电流保护III段和中压侧线路零序电流保护III段启动条件，增强了保护逻辑的严格性，防止变压器高压侧零序电流保护II段或变压器中压侧零序电流保护II段因装置故障等原因误启动导致保护逻辑误判。

[0042] 图3逻辑中，变压器发生相间短路故障时，变压器高压侧复压闭锁过流保护I段将启动。而变压器中、低压侧的过流保护正方向指向母线，此时若变压器中压侧和低压侧的方向过流保护均不启动，则可排除中、低压侧母线和线路故障的可能，判定故障发生在变压器上。同时，无论中、低压侧是否有电源接入，变压器中、低压侧的复压闭锁信号均为开放，通过将这两个条件接入“与”逻辑，可消除仅由变压器高压侧复压闭锁过流保护启动信号作为启动条件易发生逻辑误判的弊端，增强保护逻辑的可靠性。

[0043] 图4逻辑中，由于变压器高压侧零序电流保护正方向和高压侧线路零序电流保护正方向均指向线路，因此只需变压器高压侧零序方向电流启动，并且高压侧线路零序方向不为正，同时线路接地距离保护I、II、III段均不启动即可识别出高压侧母线发生接地故障。保护逻辑图中，通过将变压器高压侧零序电流方向信号和变压器高压侧零序电流保护II段启动信号相“与”，构成传统站内保护中可能并未配置的方向零序电流保护II段启动信号。将高压侧出线零序电流保护III段启动接入“与”逻辑，可增强保护逻辑的可靠性，防止因变压器保护装置故障等原因造成变压器保护误动导致逻辑发生误判。

[0044] 图5逻辑中，虽然传统站内保护配置并无正方向指向高压侧母线的保护配置，但是传统高压侧线路距离保护I段中，设有以复平面原点为中心的小四边形保护特性，能够反应高压侧母线相间故障，可将此信号上传至GOOSE网络。由于高压侧母线所连线路并不是全都接有电源，因此逻辑中仅要求至少有一条线路的距离四边形特性启动。无论线路是否接入电源，其距离保护I、II、III段均不会启动，逻辑通过此条件排除故障发生在线路上的可能。再通过限制变压器高压侧方向过流保护I段不启动，排除变压器发生故障的可能，最终将故障定位在高压侧母线上。由于正常情况下线路距离保护和变压器保护均不启动，此时若某个线路保护的距离四边形特性发生误动，则会导致母线保护逻辑发生误判，因此将变压器高压侧复压闭锁信号开发加入保护“与”逻辑，提高逻辑的可靠性。

[0045] 图6逻辑中，将变压器中压侧零序方向信号和变压器中压侧零序电流保护II段启动信号相“与”，构成方向零序电流保护II段信号(传统保护中未配置)，作为逻辑的启动条件。利用中压侧线路零序方向信号和中压侧线路接地距离保护信号构成闭锁条件，将中压侧线路故障情况排除。使用中压侧线路零序电流保护III段启动信号来增强逻辑的防误动性。

[0046] 图7逻辑中，由变压器中压侧复压闭锁过流保护I段启动信号作为逻辑的启动条件。使用中压侧线路距离保护I、II、III段不启动来排除中压侧线路相间短路情况。为了降低因保护误动导致逻辑误判的可能，使用变压器高压侧复压闭锁过流保护II段启动信号来对逻辑中的启动条件进行校验。

[0047] 图8逻辑中，由变压器低压侧复压闭锁过流保护I段启动信号作为逻辑的启动条件。使用低压侧线路过流保护不启动来排除低压侧线路相间短路情况。使用变压器高压侧复压闭锁过流保护II段启动信号来对逻辑中的启动条件进行校验，增强逻辑可靠性。

[0048] 依据上述原理，本发明提供的基于电压相位比较的单相接地距离保护方法包括：

[0049] 步骤1：采集数据，包括变压器保护装置的复压闭锁信号、过流保护信号、电流方向信号、零序过流保护信号、零序电流方向信号，以及高压侧、中压侧、低压侧出线保护装置的距离保护信号、零序电流方向信号、零序过流保护信号；

[0050] 步骤2：进行变压器保护逻辑与高、中、低母线保护逻辑判断，得到故障信息；

[0051] 步骤3：根据故障信息，向相应的断路器发送跳闸信号。

[0052] 实施例2

[0053] 在RTDS上搭建贵州六盘水的某站模型做仿真验证，模型仿真图如图9所示。分别在高压侧母线、变压器三侧以及中低压侧母线设置单相短路、相间短路、三相短路、两相接地短路、发展性故障以及转移性故障，对站域保护功能进行验证。验证结果如表1所示。

[0054] 表1.仿真验证结果

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[0063] 验证结果表明，所提站域保护方案能够准确识别站内各种故障，满足保护快速性、选择性、灵敏性要求，与传统保护相比，对站内保护的动作速度有显著提升。

[0064] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。