[发明专利]一种开关柜内死区故障的继电保护方法和装置

说明书

技术领域

本发明属于电力系统领域，尤其适用于地铁中低压供电系统，特别涉及一种开关柜内死区故障的继电保护方法和装置。

背景技术

中低压供电系统中的开关柜多采用在断路器的一侧配置电流互感器。由于设备绝缘材料的老化，设计、制造、安装、维护的不良，以及检修人员的误操作等原因，开关柜内电流互感器和断路器之间发生故障是无法完全避免的。当断路器和电流互感器之间发生故障时，目前的保护装置虽然可以快速动作跳开本断路器，但仍无法有效切除故障电流，故障点无法被正确隔离，从而形成保护死区，这对于一次设备的保护和人员的安全构成严重威胁，极大影响了中低压供电系统的正常运行。

以地铁中低压供电系统为例，对于由若干个10kV或35kV牵引所串接构成的地铁中低压供电系统，如图1(a)、图1(b)所示，其中图1(a)正常运行方式指母联分开时供电运行方式，图1(b)非正常运行方式指母联合上时供电运行方式，这两种运行方式均为地铁系统的运行方式，为现有技术。现有的地铁中低压供电系统保护方法多采用故障发生时，保护装置之间互发闭锁信号来完成故障点的识别和切除，但是现有方案在发生开关柜内死区故障时，要么靠上级供电线路的后备保护来完成故障的切除，扩大了停电范围，增加了故障切除时间；要么无法真正将故障点进行隔离，使得供电系统无法快速恢复，并增加了后级供电系统合于故障的风险。现有地铁中低压供电系统保护方法处理死区故障，动作分析如下：

1)图1(a)中的K1点发生故障，保护装置会给进线301开关发出跳闸命令，并联跳出线303开关，但是故障点依然存在，只能通过上级开关的后备保护或301开关的失灵保护完成故障的切除，扩大了停电范围，增加了故障切除时间，不利于供电系统的快速恢复；

2)图1(a)中的K2点发生故障，保护装置会给进线301开关发出跳闸命令，并联跳出线303开关，不仅扩大了停电范围，导致本站母线停电，而且故障点未被隔离出供电系统，增加了后级供电系统合于故障的风险；

3)图1(a)中的K3点发生故障，保护装置会给进线300开关发出跳闸命令，并联跳进出线301、303开关，但是故障点依然存在，只能通过302开关的后备保护完成故障的切除，导致正常母线误停电，同时增加了故障切除时间；

4)图1(b)中的K4点发生故障，保护装置会给进线300开关发出跳闸命令，并联跳进出线301、303开关，但是故障点依然存在，只能通过302开关的后备保护完成故障的切除，扩大了停电范围，同时增加了故障切除时间。

综上所述，现有的保护方法无法识别出开关柜内电流互感器和断路器之间发生的故障，造成了故障不能被快速切除，停电范围扩大化等后果，无法实现供电系统的快速恢复。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种开关柜内死区故障的继电保护方法，专门针对电流互感器和断路器之间的发生的故障，其依靠故障发生时电流的突变，以及产生的电弧强光，快速、可靠地检测到开关柜内死区故障的存在，进而通过保护装置发出跳闸命令迅速切除故障，并将故障点隔离，降低故障对设备及人员的伤害，为供电系统的快速恢复提供条件。

为了达成上述目的，本发明的技术方案是：一种开关柜内死区故障的继电保护方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)光传感器将电弧光模拟信号传输至保护装置；

(2)保护装置将接收到的电弧光模拟信号转换为数字信号，作为电弧光信号判据，并结合电流信号判据综合判断；当电流信号判据和电弧光信号判据同时满足，保护装置判断出开关柜内发生死区故障；

(3)保护装置根据判断结果，发出命令将故障切除，并对故障点进行隔离。

上述方案中：所述光传感器安装于需要监视的开关柜小室内的电流互感器和断路器之间，对其间发生的故障时产生的电弧光进行监视。

上述方案中：所述步骤(2)中电流判据具体指：对于电源进、出线开关柜，电流信号判据根据本柜内电流互感器检测到的电流信号，以及同段母线其它进、出线开关柜内的电流信息综合判断；对于母联开关柜，电流信号判据根据本柜内电流互感器检测到的电流信号进行判断。

上述方案中：所述步骤(3)中，将故障切除，并对故障点进行隔离具体通过：保护装置向本柜内断路器发出跳闸命令，并根据需要，通过本保护装置或者其他保护装置对相关断路器发出联跳命令，从而实现所述的切除和隔离。

上述方案中：所述跳闸命令或所述联跳命令通过发出信号和/或空接点实现；其中，空接点是指继电器出口。