[發明專利]一種智能牽引變電站層次化保護方法及系統

有效

• 申請號: 201811530324.0
• 申請日: 2018-12-14
• 公開（公告）號: CN109768527B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 孫金華;范三龍;張林;陳娜娜
• 申請（專利權）人: 國電南京自動化股份有限公司
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26;H02J13/00;H02J9/06
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

1.一種智能牽引變電站層次化保護方法，其特征在于：

站控層配置保護智能管理單元，控制智能牽引變電站層次化保護，智能牽引變電站層次化保護包括就地級保護、站域級保護和廣域級保護；

就地級保護基于就地化保護裝置實現就地級保護，就地化保護裝置采用電纜采樣和電纜跳閘模式，通過SV/GOOSE接口接入過程層網絡；

站域級保護通過站域保護裝置和網絡記錄分析裝置實現站域級保護；站域級保護采用網絡采樣和網絡跳閘模式；站域級保護包括斷路器失靈保護、簡易母線保護、站域備自投和單重化保護配置設備的冗余保護；

廣域級保護基于就地級保護和站域級保護共同完成，通過故障測距裝置和饋線保護裝置配合，實現AT牽引供電饋線選擇性跳閘；

站域級保護具體包括以下步驟：

斷路器失靈保護：當饋線、電容器和所用變壓器保護跳閘失靈后，通過GOOSE信號跳運行主變低壓側斷路器，并將失靈斷路器的隔離開關分閘，隔離故障；

簡易母線保護：當主變低壓側保護的過流保護啟動后，判斷同一母線上的所有出線是否有過流啟動信號，如果出線有過流啟動信號則判斷是出線故障，閉鎖簡易母線保護；如果出線沒有過流啟動信號則判斷是母線故障，輸出簡易母線動作信號，跳開主變低壓側斷路器；

站域備自投：接收到主變高壓側保護的進線失壓或主變內部故障的GOOSE信息，結合全所的開關位置信號，輸出備自投動作邏輯；當接收到運行進線失壓信號后啟動進線失壓自投，當接收到主變故障信號后啟動主變故障自投，自投啟動后給出GOOSE信號順序分合閘相應開關；

冗余保護：對饋線、電容器、所用變壓器、主變低壓側設備進行冗余保護；冗余保護對饋線配置過電流保護、電流速斷保護、距離保護和電流增量保護，冗余保護與就地化保護對應配置；當就地級保護出現異常時站域級保護作為后備保護動作；

就地化保護裝置包括主變高壓側保護裝置、主變低壓側保護裝置、主變測控裝置、饋線保護裝置、電容器保護裝置、所用變壓器保護裝置、AT變壓器保護裝置、備自投裝置和故障測距裝置；

廣域級保護由就地化保護裝置和站域保護裝置共同實施完成，同一供電臂的變電所、AT所和分區所的所有層次化保護通過過程層網絡和廣域網絡構建成一個廣域保護系統；當接觸網故障后由故障測距裝置根據故障交流量判別上行或下行故障方向，輸出故障方向的GOOSE信號，閉鎖變電所非故障方向的饋線保護T ms，同時聯跳AT所和分區所故障方向的聯絡饋線斷路器，實現供電臂故障時有選擇性地切除故障功能。

2.根據權利要求1所述的一種智能牽引變電站層次化保護方法，其特征在于：

電纜采樣通過電纜直接采樣交流數據；電纜跳閘通過電纜直接跳閘斷路器，電纜采樣和電纜跳閘與站域級保護的網絡采樣和網絡跳閘對應；網絡采樣和網絡跳閘通過通信實現采樣和跳閘的。

3.根據權利要求1所述的一種智能牽引變電站層次化保護方法，其特征在于：

就地化保護裝置設置在一次設備間隔內，主變高壓側保護裝置設置在主變戶外柜內，備自投裝置和故障測距裝置在主控室集中組屏；對既有變電所智能化改造工程，開關柜沒有安裝空間的就地化保護裝置集中組屏。

4.根據權利要求1所述的一種智能牽引變電站層次化保護方法，其特征在于：

保護智能管理單元實現變電站內保護裝置的界面集中展示、配置管理、備份管理、自動切換保護定值區和保護設備在線監視與診斷，站域保護裝置冗余保護定值按冗余保護對象設置，當冗余保護對象的定值修改后智能管理單元可以直接拷貝相關定值到站域保護；保護智能管理單元根據廣域保護采集的開關位置分析當前的牽引供電運行狀況。

5.一種智能牽引變電站層次化保護系統，其特征在于：

包括保護智能管理單元、就地級保護單元、站域級保護單元和廣域級保護單元；

保護智能管理單元設置在站控層，用于控制智能牽引變電站層次化保護；

就地級保護單元基于就地化保護裝置實現就地級保護，就地化保護裝置采用電纜采樣和電纜跳閘模式，通過SV/GOOSE接口接入過程層網絡；

站域級保護單元通過站域保護裝置和網絡記錄分析裝置實現站域級保護；站域級保護單元采用網絡采樣和網絡跳閘模式；站域級保護單元包括斷路器失靈保護模塊、簡易母線保護模塊、站域備自投模塊和單重化保護配置設備的冗余保護模塊；

廣域級保護單元基于就地級保護單元和站域級保護單元共同完成，通過故障測距裝置和饋線保護裝置配合，實現AT牽引供電饋線選擇性跳閘；

站域級保護單元進行站域級保護具體包括以下步驟：

斷路器失靈保護：當饋線、電容器和所用變壓器保護跳閘失靈后，通過GOOSE信號跳運行主變低壓側斷路器，并將失靈斷路器的隔離開關分閘，隔離故障；

簡易母線保護：當主變低壓側保護的過流保護啟動后，判斷同一母線上的所有出線是否有過流啟動信號，如果出線有過流啟動信號則判斷是出線故障，閉鎖簡易母線保護；如果出線沒有過流啟動信號則判斷是母線故障，輸出簡易母線動作信號，跳開主變低壓側斷路器；

站域備自投：接收到主變高壓側保護的進線失壓或主變內部故障的GOOSE信息，結合全所的開關位置信號，輸出備自投動作邏輯；當接收到運行進線失壓信號后啟動進線失壓自投，當接收到主變故障信號后啟動主變故障自投，自投啟動后給出GOOSE信號順序分合閘相應開關；

冗余保護：對饋線、電容器、所用變壓器、主變低壓側設備進行冗余保護；冗余保護對饋線配置過電流保護、電流速斷保護、距離保護和電流增量保護，冗余保護與就地化保護對應配置；當就地級保護出現異常時站域級保護作為后備保護動作；

廣域級保護單元由就地化保護裝置和站域保護裝置共同實施完成，同一供電臂的變電所、AT所和分區所的所有層次化保護通過過程層網絡和廣域網絡構建成一個廣域保護系統；當接觸網故障后由故障測距裝置根據故障交流量判別上行或下行故障方向，輸出故障方向的GOOSE信號，閉鎖變電所非故障方向的饋線保護T ms，同時聯跳AT所和分區所故障方向的聯絡饋線斷路器，實現供電臂故障時選擇性地切除故障功能。