[发明专利]动态延时顺序合闸系统及避免偏置电流损坏断路器的方法

说明书

本发明涉及动态延时顺序合闸系统及避免偏置电流损坏断路器的方法，其包括动态延时顺序合闸装置、用于分别感应母线三相电压的母线电压互感器、用于分别感应线路三相电压的线路电压互感器、感应线路三相电流的线路电流互感器以及断路器机构；动态延时顺序合闸装置包括电源、CPU系统、A/D采样模块、光电隔离器、交流变换器以及固态继电器。

技术领域

本发明涉及动态延时顺序合闸系统及避免偏置电流损坏断路器的方法，本方法用于电力系统断路器的分相顺序合闸控制，适用于变电站、发电厂分相控制断路器的特殊目的合闸控制方法，解决输电线路偏置电流影响断路器灭弧困难的问题。

背景技术

500kV及以上电压等级电网输电线路中，为了解决长距离线路分布电容产生的过电压、容性无功不平衡问题，需要在线路一侧或者两侧并接电抗器。随着电网的发展和工程改扩建，当原有的线路破口接入新的变电站后，原来配置的电抗器对新的短线路形成“过补偿”，即电抗器容量超过新的短线路分布电容的容量。由此，在新线路从一侧送电或操作合闸过程中，因感性电流不能突变，非周期分量电流致使线路充电电流较长时间不能过零点，即“偏置电流”。若送电过程中线路存在一相或两相短路故障，线路继电保护将瞬时动作于断路器三相跳闸，由于非故障相的偏置电流尚未过零，虽然断路器跳闸，但是分故障相断路器的灭弧室无法灭弧，极有可能损坏断路器触头，甚至造成断路器爆炸，威胁电网安全运行。

传统断路器合闸方式是三相随机同时合闸，合闸到线路故障上，继电保护快速动作掉闸，非故障相的直流偏置问题无法避免。若将电抗器从线路变迁至母线上，或者将断路器更换为带合闸电阻型，设备和施工费用巨大。

发明内容

本申请从断路器控制合闸回路的角度，在判断线路偏置电流衰减至过零点，或经过预先设定的延时后，按顺序依次控制三相断路器合闸，躲开偏置电流。科学、经济地规避断路器开断偏置电流的安全风险。详细解决的技术问题以及取得有益效果在后述内容以及结合具体实施方式中内容具体描述。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

采用动态延时分相顺序合闸控制方法，对A、B、C相断路器依次进行合闸控制：按动态延时顺序合闸系统及避免偏置电流损坏断路器的方法，首先控制A相断路器按预先设定的电压相位角合闸，动态延时顺序合闸系统及避免偏置电流损坏断路器的方法判别A相电流衰减至过零点后，或者达到设定的延时后，再控制B相断路器合闸。同理，判别B相电流过零点后，或者达到设定的延时后，再控制C相合闸。上述顺序合闸策略尽可能按优化相位角合闸，尽量避免偏置电流的出现，再加上先合闸相的电流过零点判别，以及规定的延时判别。由此，一旦合闸到线路某一相故障上、继电保护动作跳闸，因先合相的偏置电流已经过零，而故障相的故障电流很快过零，断路器跳闸时刻就不会存在某一相电流不过零、断路器不熄弧的风险了。

动态延时分相顺序合闸装置输入测控装置的一个合闸命令，输出三个分相的合闸命令。引入母线三相电压量和线路三相电压量，线路三相电流量，三相断路器位置状态量。参照三相母线电压量选择合闸相位角，采用线路三相电流量判别先合相电流过零后再合后续相断路器。实现动态延时判别电流、顺序合闸功能。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

动态延时顺序合闸避免偏置电流损坏断路器的方法，适用于分相式高压断路器的顺序合闸控制。该方法的推广应用具有显著的经济效益。以一条500kV输电线路工程为例，若采用将电抗器从线路搬迁至母线上的方案，需要购置额外的断路器、互感器和隔离开关等设备，投资约600万元；采用动态延时顺序合闸控制方案，仅仅需要购置4套控制装置，投资仅仅60万元。节约工程投资540万。

动态延时顺序合闸装置与“控制线路继电保护延时跳闸”相比有如下区别和优势：

1、延时顺序合闸的是分相别依次控制断路器合闸的时机；线路继电保护延时跳闸则是分相控制断路器跳闸的时机；