[发明专利]基于故障方向纵联比较的线路母线一体化后备保护方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统保护技术领域，尤其涉及一种基于故障方向纵联比较的线路母线一体化后备保护方法。

背景技术

在目前的电力系统中，保护装置是以电气元件为对象进行配置的，在实现方式上大多采用主保护、后备保护一体化的成套装置。例如，有分别针对输电线路、变压器、母线等电气元件的线路成套保护，变压器成套保护和母线成套保护。上述保护配置方案和工作模式沿用多年，为确保电网的安全稳定运行提供了重要保障。但上述方案和模式也存在一定的不足，主要体现在以下几个方面：

(1)以电气元件为对象进行保护配置的方案较为复杂，所需的保护装置数量也较多，降低了保护系统工作的可靠性，增加了保护装置的维护、检修工作量；

(2)各保护装置之间相对独立，相邻电气元件的保护装置之间有时难以有效的配合；

(3)由于按电气元件为对象进行保护配置，使得一台断路器可能对应着多个保护装置的操作回路，导致二次接线复杂，降低了二次系统的可靠性。

此外，在实际电力系统中，当发生故障后主要依靠主保护完成故障的判断和隔离，后备保护只是在主保护拒动、断路器失灵等异常情况下才会动作，大多数情况下是主保护的一个补充，因此在实际电力系统中出现了重主保护、简化后备保护的发展趋势。

目前的微机保护装置大多为成套装置，即将主保护和后备保护功能纳入到同一台保护装置中，这样在加强主保护配置的同时必然也加强了后备保护的配置，这不但不符合简化后备保护配置的发展潮流，更重要的是后备保护之间的配合关系变得更加复杂，在某些情况下会降低后备保护系统工作的可靠性。

目前的后备保护功能在实现原理上，一般都采用基于本地电气量的距离保护和过流保护原理，为保证保护的选择性和可靠性，需要进行较为复杂的定值整定，在动作延时方面采用阶梯时限的配合原则，存在着保护配合复杂、动作延时较长等问题，在某些情况下甚至存在着后备保护误动或拒动等较为严重的问题。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种基于故障方向纵联比较的线路母线一体化后备保护方法，该方法不再以电气元件为中心来配置保护功能，而是以断路器为中心，将与该断路器相关的全部后备保护功能集中在一台保护装置内完成，采用基于故障方向的纵联比较保护原理，对故障位置的判断更加快速、可靠，有利于简化后备保护之间的配合，缩小故障停电的范围，提高后备保护系统的性能。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种基于故障方向纵联比较的线路母线一体化后备保护方法，包括以下步骤：

第一步：以断路器为中心，确定与该断路器相关的电气元件和后备保护功能，即确定哪些电气元件发生故障后必须断开该断路器，以及这些电气元件对应的后备保护功能，将这些后备保护功能纳入到同一台保护装置内完成；

第二步：后备保护采用基于故障方向纵联比较的原理，确定哪些保护装置之间需要交互故障方向信息，以及故障方向信息交互的方式；

第三步：当故障发生后，相关保护装置根据事先确定的故障信息交互对象和交互方式，对故障方向信息进行比较，根据故障方向信息的比较结果判断故障所在位置；

第四步：根据判断得到的故障位置结果，确定后备保护的动作策略。

所述第二步中的故障方向信息，是指故障发生后，保护装置基于安装位置处的电压和电流信息，对故障电流的方向的判断结果。

所述第三步中的对故障方向信息进行比较的具体方法为：

当有故障发生后，如果某保护装置判断为正向故障，则与正方向处的保护装置交互故障方向信息，如果正方向处的保护装置均判断为正方向故障，表明故障位于正向的被保护对象上，否则认为位于正向的被保护对象以外，是区外故障，闭锁保护不动作。

所述第三步中的对故障方向信息进行比较的具体方法为：

如果某保护装置判断为反向故障，则与反方向处的保护交互故障方向信息，如果反方向处的保护装置均判断为反方向故障，表明故障位于反向的被保护对象上，否则认为位于反向的被保护对象以外，是区外故障，闭锁保护不动作。

所述正方向为由母线指向线路或其它电气元件的方向。

所述第四步中确定后备保护动作策略的方法具体为：

如果判断故障位于被保护线路上，后备保护需要与该线路的主保护、线路对应的断路器动作时间配合，确定合理的动作延时；

如果判断故障位于被保护的母线上，后备保护需要与该母线的主保护、母线对应的断路器动作时间配合，确定合理的动作延时。