智能变电站站域差动保护方法技术

本发明专利技术公开了一种智能变电站站域差动保护方法，包括以变电站为主的大差动保护模式和以各变压器为主的两个以上的小差动保护模式，大差动保护模式为启动元件，任一小差动保护模式为动作元件，当上述两个条件同时满足时，差动保护出口动作，小差保护模式还是故障选择元件。大差动保护模式范围界定于变电站各台变压器高压侧电流、中压侧和低压侧母线上所有出线电流（不包括母联、分段），小差动保护模式范围界定于对应变压器高压侧电流、对应主变中压侧和低压侧所连接母线上所有出线电流（包括母联、分段）。本方法，既能全面保护变电站，又能有针对性地关闭故障变压器，对用电用户影响范围小，特别适合设有两台及以上变压器的变电站使用。

【技术实现步骤摘要】
智能变电站站域差动保护方法
本专利技术属于电力工程的继电保护自动化领域，用于提高电力系统运行的安全可靠性，特别涉及一种智能变电站站域差动保护方法。
技术介绍
变电站（Substation）是把一些电力装置组合起来，用以变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施。在电力系统中，变电站是输电和配电的集结点。变电站主要组成为：馈电线（进线、出线）和母线，隔离开关，接地开关，断路器，电力变压器（主变），电压互感器TV（PT）、电流互感器TA(CT），避雷针。变电站主要可分为：枢纽变电站、终端变电站；升压变电站、降压变电站；电力系统的变电站、工矿变电站、铁路变电站(27.5kV、50Hz）；1000kV、750kV、500kV、330kV、220kV、110kV、66kV、35kV、10kV、6.3kV等电压等级的变电站；10kV开闭所；箱式变电站。目前，变电站已经普遍采用光纤通信技术，同步精度已能够满足保护的要求，高速发展的网络技术满足了日益增加的对网络传输能力和安全、可靠性能的需求，IEC61850标准也有效地解决了原有系统信息集成和共享的复杂程度和技术实现问题，这些先进技术的应用为智能变电站的信息共享奠定了基础，也为站域差动保护的研究、实施提供了可能性。利用智能变电站内信息可灵活共享的特点，以变电站整体作为被保护对象，利用全站输入、输出各元件的电压、电流信息及设备动作、状态等信息集中决策，完成站域差动保护的信息采集，实现全站集中式差动后备保护功能。目前，中国电力系统中，在智能变电站差动保护方法上，都是采用整站保护方式。也就是说，当差动保护方法判断出现故障时，会控制整个变电站的断路器动作，从而起到保护变电站的目的。例如，中国专利号为200910025578.1的专利技术专利公开的一种采样值差动电流启动的相量差动保护方法，这种保护方法结合了采样值差动和相量差动的优点，具有较高的抗干扰性和可靠性，但是依旧是通过控制整站输入或输出的方式来达到保护变电站的目的。这种保护方法，虽然起到了保护整个变电站的作用，但是也影响了整个变电站覆盖范围内的供电，并不能有针对性地控制变电站内某个或某些发生故障变压器的工作状态。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对上述不足提供一种既能全面保护变电站，又能有针对性地关闭故障变压器，对用户影响范围小的智能变电站站域差动保护方法。为解决上述技术问题，本智能变电站站域差动保护方法包括以变电站为主的大差动保护模式和以各变压器为主的两个以上的小差动保护模式，大差动保护模式为启动元件，任一小差动保护模式为动作元件，当上述两个条件同时满足时，差动保护出口动作，小差动保护模式还是故障选择元件。本智能变电站站域差动保护方法是通过双差动保护模式来实现既能全面保护变电站，又能有针对性地关闭故障变压器，对用户影响范围小的。双差动保护模式主要是指在本智能变电站站域差动保护方法中包含有两套差动保护模式，即大差动保护模式和小差动保护模式。为方便叙述，将大差动保护模式称为大差或大差模式，将小差动保护模式称为小差或小差模式。大差模式的保护范围以变电站为主，也就是说整个变电站都是大差模式的保护对象保护保护范围，因此大差模式的数量只有一套。小差模式的保护对象或保护范围是变电站内的单台变压器及其相关设备。变电站中有几台变压器就有几套小差模式，每套小差模式只保护与其相对应的变压器及其相关设备。在本智能变电站站域差动保护方法中，大差模式作为启动元件，用以区分变电站区内外故障。而小差模式即是动作元件，也是故障选择元件。本双差动保护模式的工作过程为：正常运行方式下，当大差模式和某一小差模式均满足判据时，跳开小差模式对应变压器的高压侧断路器、中压侧纳入本小差模式的支路断路器、中压侧母线母联断路器、低压侧断路器和低压侧母线分段断路器。若仅大差模式满足动作判据，经延时后跳开中压侧所有元件。由上述过程可知，当变电站发生故障时，启动元件满足，大差模式启动。当任一变压器发生故障时，与该变压器对应的小差模式动作，本双差动保护模式出口动作。本双差动保护模式出口动作后，选择该动作的小差模式作为故障选择元件，并控制其对应变压器的高压侧断路器、中压侧纳入本小差模式的支路断路器、中压侧母线母联断路器、低压侧断路器和低压侧母线分段断路器。这样，变电站出现故障时，本智能变电站站域差动保护方法会准确地判据出现故障的变压器，并只切断该变压器的输入输出线路，不会切断整个变电站的输入输出线路，这样，同一变电站内其他未出现故障的变压器的运行将不受影响，保证了变电站的工作可靠性和供电的稳定性。作为一种实现方式，大差动保护模式范围界定于变电站各台变压器高压侧电流、中压侧和低压侧母线上所有出线电流（不包括母联、分段），小差动保护模式范围界定于对应变压器高压侧电流、对应主变中压侧和低压侧所连接母线上所有出线电流（包括母联、分段）。将大差动保护模式的覆盖范围界定于变电站内各台变压器高压侧电流、中压侧和低压侧母线上所有出线电流（不包括母联、分段），就是将大差动保护模式的保护范围设定在变电站内各台变压器高压侧、中压侧和低压侧，也就是整座变电站的高压侧、中压侧和低压侧。大差动保护模式会根据设定在变电站内各台变压器高压侧、中压侧和低压侧上电流互感器反馈回来的电流信号进行启动元件的判据。相对的，将小差动保护模式的覆盖范围界定于对应变压器高压侧电流、对应主变中压侧和低压侧所连接母线上所有出线电流（包括母联、分段），就是将小差动保护模式的保护范围设定在变电站内对应变压器为中心，以对应变压器的高压侧、中压侧和低压侧为边界的范围，也就是通过设置在对应变压器高压侧、中压侧和低压侧电流互感器反馈回来的电流信号进行动作条件的判据。将大差和小差的范围设定后，通过大差判据变电站出现故障时，会根据小差的判据来切除该小差对应的发生故障的变压器，解决了传统保护方式中将整套变电站切断的弊端，有效避免了因为一台变压器故障而影响同一变电站内其他变压器的运行，提高了变电站的供电可靠性。本专利还包括步骤1、数据选择和处理定义两台主变，主变高、中压侧为双母线接线，主变低压侧为单母分段接线；定义站域差动保护保护范围为两台主变+中压侧出线+低压侧出线；为实现站域差动保护功能，保护需要获取到的交流模拟量数据如下电流采样数据为主变高压侧CT、主变中压侧CT、中压侧母线出线CT、中压侧母联CT、低压侧母线出线CT和低压侧分段CT电流采样数据；上述电流采样数据用于构成站域差动保护的各个差动元件；电压采样数据为主变中压侧两段母线电压、主变低压侧两段母线电压；步骤2、大差元件的数据选择大差元件作为启动元件或故障启动元件，用以区分站域保护区内外故障；大差的保护范围为两台主变+中压侧母线+低压侧母线；构成大差动保护模式的数据为：高压侧电流：采用两台主变高压侧CT采集电流的矢量和；中压侧电流：采用不含主变支路和母联的中压侧母线各支路CT采集电流的矢量和；低压侧电流：采用不含主变支路和分段的低压侧母线各支路CT采集电流的矢量和；步骤3、小差元件的数据选择小差元件用作故障选择元件，每个小差元件的保护范围为每台主变+对应的部分中压侧母线和低压侧母线；构成每个小差元件差动保护的数据为：高压侧电流：采用本主变高压侧CT采集电流；中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能变电站站域差动保护方法，其特征是：包括以变电站为主的大差动保护模式和以各变压器为主的两个以上的小差动保护模式，大差动保护模式为启动元件，任一小差动保护模式为动作元件，当上述两个条件同时满足时，差动保护出口动作，小差保护模式还是故障选择元件。

【技术特征摘要】
1.一种智能变电站站域差动保护方法，其特征是：包括以变电站为主的大差动保护模式和以各变压器为主的两个以上的小差动保护模式，大差动保护模式为启动元件，简称大差元件，任一小差动保护模式为动作元件，简称小差元件，当大差动保护模式和小差动保护模式同时满足时，差动保护出口动作，小差动保护模式还是故障选择元件；大差动保护模式范围界定于变电站各台变压器高压侧电流、中压侧和低压侧母线上不包括母联和分段的所有出线电流，小差动保护模式范围界定于对应变压器高压侧电流、对应变压器中压侧和低压侧所连接母线上所有包括母联和分段的出线电流；还包括步骤1、数据选择和处理定义两台主变，主变高、中压侧为双母线接线，主变低压侧为单母分段接线；定义站域差动保护保护范围为两台主变+中压侧出线+低压侧出线；为实现站域差动保护功能，保护需要获取到的交流模拟量数据如下电流采样数据为主变高压侧CT、主变中压侧CT、中压侧母线出线CT、中压侧母联CT、低压侧母线出线CT和低压侧分段CT电流采样数据；上述电流采样数据用于构成站域差动保护的各个差动元件；电压采样数据为主变中压侧两段母线电压、主变低压侧两段母线电压；步骤2、大差元件的数据选择大差元件作为启动元件，用以区分站域保护区内外故障；大差元件的保护范围为两台主变+中压侧母线+低压侧母线；构成大差动保护模式的数据为：高压侧电流：采用两台主变高压侧CT采集电流的矢量和；中压侧电流：采用不含主变支路和母联的中压侧母线各支路CT采集电流的矢量和；低压侧电流：采用不含主变支路和分段的低压侧母线各支路CT采集电流的矢量和；步骤3、小差元件的数据选择小差元件用作故障选择元件，每个小差元件的保护范围为每台主变+对应的部分中压侧母线和低压侧母线；构成每个小差元件差动保护的数据为：高压侧电流：采用本主变高压侧CT采集电流；中压侧电流：采用本主变连接的中压侧某一段不含本主变支路的母线各支路和母联CT采集电流的矢量和；低压侧电流：采用本主变连接的低压侧某一段不含本主变支路的母线各支路和分段CT采集电流的矢量和；步骤4、数据计算针对中压侧电流采样数据的选取，采用专用逻辑实现，实时跟踪主变支路的连接状态，根据主变支路具体连接母线确定需要纳入本小差元件的出线CT；母联支路固定纳入两个小差元件；装置母联CT的极性设置同Ⅰ母连接支路，当计入Ⅱ母对应小差元件时，固定将对应的采样数据取反；中压侧小差电流的计算公式如下：其中，为1#小差元件...

【专利技术属性】
技术研发人员：栾国军，王思诚，姜光，王俊凯，晋飞，董兴欣，李江林，张道杰，邱俊宏，穆宗军，王广民，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司潍坊供电公司，许昌许继软件技术有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：