一種無人值守變電站自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無人值守變電站自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)，變電站包括主變壓器、備用變壓器、母線、母聯(lián)柜和多個(gè)饋線柜，該系統(tǒng)包括：第一電流互感器、高壓側(cè)開關(guān)、低壓側(cè)開關(guān)、開關(guān)弧光探頭、第一弧光繼電器擴(kuò)展器、第二弧光繼電器擴(kuò)展器、母聯(lián)電流互感器和主控單元。該無人值守變電站自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)，由于在饋線柜和母聯(lián)柜內(nèi)的開關(guān)室、母線室和電纜室內(nèi)均設(shè)置有弧光探頭，所以當(dāng)饋線柜或母聯(lián)柜內(nèi)的三個(gè)相互獨(dú)立的空間中任意一個(gè)出現(xiàn)故障，均可以根據(jù)檢測到的弧光信號(hào)配合檢測到的電流對(duì)變電站進(jìn)行斷電保護(hù)。
【專利說明】一種無人值守變電站自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種無人值守變電站自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]中低壓母線故障，特別是在采用饋線柜配電裝置的情況下，電弧可能將饋線柜內(nèi)的器件點(diǎn)燃，引起火災(zāi)，造成大面積配電設(shè)備燒毀，甚至破壞直流系統(tǒng)，造成更加嚴(yán)重的后果。如果裝設(shè)快速保護(hù)，故障發(fā)生后保護(hù)立即動(dòng)作，在電弧燃燒之前將故障清除，供電就可以迅速恢復(fù)，損失大大降低。根據(jù)繼電保護(hù)快速性的要求，為了保證變壓器及母聯(lián)開關(guān)設(shè)備的安全運(yùn)行，迫切需要配置中低壓母線保護(hù)。
[0003]而在電力系統(tǒng)中，按現(xiàn)行保護(hù)規(guī)程，IlOkV等級(jí)變電站一般不配置設(shè)中壓母線保護(hù)，這使得變電站的饋線柜沒有主保護(hù)。實(shí)踐證明，饋線柜作為配電網(wǎng)的核心設(shè)備，短路故障的發(fā)生幾率遠(yuǎn)大于變電站其它設(shè)備的短路故障。所以，一旦發(fā)生短路故障，因?yàn)槲磁鋫渲鞅Ｗo(hù)，現(xiàn)在主要靠變壓器后備保護(hù)(復(fù)合電壓過流保護(hù))切除，為了和中低壓系統(tǒng)饋線保護(hù)在選擇性上的配合，變壓器后備保護(hù)往往帶著很大的延時(shí)。這樣使得饋線柜中的短路故障存在時(shí)間很長，常常造成嚴(yán)重破壞。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明目的就在于克服上述不足，提供一種無人值守變電站自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
一種無人值守變電站自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)，所述變電站包括主變壓器、備用變壓器、母線、母聯(lián)柜和多個(gè)饋線柜，該系統(tǒng)包括第一電流互感器、高壓側(cè)開關(guān)、低壓側(cè)開關(guān)、開關(guān)弧光探頭、第一弧光繼電器擴(kuò)展器、第二弧光繼電器擴(kuò)展器、母聯(lián)電流互感器和主控單元，其中:所述母聯(lián)柜設(shè)置在所述母線上，所述母聯(lián)柜內(nèi)設(shè)置有開關(guān)室、母線室和電路互感器CT室，并且所述母聯(lián)柜中開關(guān)室內(nèi)設(shè)置有母聯(lián)開關(guān)；所述母聯(lián)開關(guān)串聯(lián)在所述母線上，將所述母線分為第一段母線和第二段母線，并且所述主變壓器與第一段母線相連接，備用變壓器與第二段母線相連接；在所述母聯(lián)柜中開關(guān)室、母線室和CT室內(nèi)均設(shè)置有母聯(lián)柜弧光探頭，在母聯(lián)柜內(nèi)設(shè)置有與母聯(lián)柜弧光探頭相連接的第二弧光繼電器，并且所述第二弧光繼電器與母聯(lián)開關(guān)相連接；所述第一電流互感器位于所述主變壓器低壓側(cè)，用于采集所述主變壓器低壓側(cè)的電流；所述高壓側(cè)開關(guān)位于所述主變壓器的高壓側(cè)，所述低壓側(cè)開關(guān)位于母線與所述主變壓器之間的低壓側(cè)；在所述低壓側(cè)開關(guān)的開關(guān)室、CT室內(nèi)均設(shè)置有用于檢測其在故障時(shí)出現(xiàn)的弧光的開關(guān)弧光探頭；所述母聯(lián)電流互感器與所述母線相連接，用于檢測所述母線上的母線電流；多個(gè)饋線柜分別與所述母線相連接，每個(gè)饋線柜內(nèi)均設(shè)置有開關(guān)室、母線室和電纜室，在所述饋線柜中開關(guān)室內(nèi)設(shè)置有饋線開關(guān)，并且在每個(gè)饋線柜內(nèi)開關(guān)室、母線室和電纜室均設(shè)置有一個(gè)饋線柜弧光探頭；每個(gè)饋線柜內(nèi)均設(shè)置一個(gè)與該饋線柜內(nèi)開關(guān)室、電纜室的弧光探頭相連接的第一弧光繼電器，并且所述第一弧光繼電器與所述開關(guān)室內(nèi)設(shè)置的饋線開關(guān)相連接；所述主控單元的輸入端分別與所述第一電流互感器、開關(guān)弧光探頭相連接，所述主控單元的輸出端分別與高壓側(cè)開關(guān)、低壓側(cè)開關(guān)相連接，并且輸出端與所述第一弧光繼電器擴(kuò)展器、第二弧光繼電器擴(kuò)展器相連接；所述主控單元用于根據(jù)所述第一電流互感器采集的電流以及開關(guān)探頭、饋線柜弧光探頭的檢測結(jié)果分別控制所述高壓側(cè)開關(guān)、低壓側(cè)開關(guān)、母聯(lián)開關(guān)以及多個(gè)饋線柜中饋線開關(guān)的導(dǎo)通或斷開。
[0006]進(jìn)一步，所述主控單元包括電流比較器、弧光信號(hào)接收電路和第一跳閘電路，其中，所述弧光信號(hào)接收電路用于接收所述開關(guān)弧光探頭、饋線柜弧光探頭以及母聯(lián)柜弧光探頭的弧光檢測信號(hào)；所述電流比較器用于將所述第一電流互感器或母聯(lián)互感器采集到的電流與給定的電流值相比較，判斷是否出現(xiàn)異常；所述第一跳閘電路用于當(dāng)所述第一電流互感器采集到的電流異常時(shí)，如果所述饋線柜的電纜室或開關(guān)室開關(guān)的負(fù)荷側(cè)檢測到弧光信號(hào)，則生成第一跳閘信號(hào)并發(fā)送給饋線開關(guān)，如果所述第一段母線上的饋線柜母線室或低壓側(cè)開關(guān)的母線側(cè)檢測到弧光信號(hào)，則生成第二跳閘信號(hào)并發(fā)送給低壓側(cè)開關(guān)，如果所述母聯(lián)柜母線室或饋線柜母線室檢測到弧光信號(hào)，則生成第三跳閘信號(hào)并發(fā)送給母聯(lián)開關(guān)。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:與現(xiàn)有技術(shù)相比，該無人值守變電站自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)，由于饋線柜和母聯(lián)柜中的各個(gè)隔室均是相互獨(dú)立的，利用弧光探頭精確定位的特點(diǎn)，考慮中壓母線系統(tǒng)的每個(gè)隔室、每個(gè)死區(qū)，綜合了吸收電流保護(hù)、弧光保護(hù)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)一套基于弧光的中壓母線快速保護(hù)的邏輯方案，最終形成了精確化的饋線柜以及母聯(lián)柜全覆蓋保護(hù)系統(tǒng)，填補(bǔ)了目前中壓母線主保護(hù)缺失的配置現(xiàn)狀。另外，該方案無需對(duì)現(xiàn)有變電站進(jìn)行改造，即在不改變原有一、二次設(shè)備的前提下，達(dá)到保供電與保護(hù)設(shè)備的最大效益平衡點(diǎn)的目的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1為本申請實(shí)施例提供的一種無人值守變電站自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本申請實(shí)施例提供的主控單元的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
如圖1圖2所示，為了保證變電站的安全運(yùn)行，通常變電站可以設(shè)置有兩套高壓線路，并且在變電站設(shè)置主變壓器和備用變壓器。下面以雙變壓器的變電站為例，對(duì)比本申請實(shí)施例提供的該無人值守變電站自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行說明。圖中變電站包括:主變壓器CT1、備用變壓器CT2、母線M、母聯(lián)柜和多個(gè)饋線柜，其中，母線M分別與主變壓器CT1、備用變壓器CT2相連接，多個(gè)饋線柜(每個(gè)饋線柜包含開關(guān)Q6、Q7、Q8或Q9中的一個(gè))分別與母線M相連接，用于將向用戶輸出低壓電，母聯(lián)柜(其內(nèi)設(shè)置有母聯(lián)開關(guān)Q10)位于母線上，用于將母線分成第一段母線I和第二段母線II，并且所述主變壓器CTl與第一段母線I相連接，備用變壓器CT2與第二段母線II相連接。該無人值守變電站自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)包括:主控單元1、第一電流互感器L1、高壓側(cè)開關(guān)低壓側(cè)開關(guān)Q2、開關(guān)弧光探頭4、第一弧光繼電器2、第一弧光繼電器擴(kuò)展器7、母聯(lián)電流互感器L4、母聯(lián)開關(guān)Q10、母聯(lián)柜弧光探頭
6、第二弧光繼電器8、第二弧光繼電器擴(kuò)展器9和多個(gè)饋線柜弧光探頭3。第一電流互感器LI串聯(lián)在主變壓器CTl的低壓側(cè)，用于采集主變壓器CTl低壓側(cè)的電流。當(dāng)變電站內(nèi)的饋線柜或其它位置出現(xiàn)故障時(shí)，第一電流互感器LI采集到的電流將會(huì)出現(xiàn)變化，通常為電流變大出現(xiàn)過流現(xiàn)象。
[0010]高壓側(cè)開關(guān)位于主變壓器CTl的高壓側(cè)，低壓側(cè)開關(guān)Q2串聯(lián)在母線M與主變壓器CTl之間，在低壓側(cè)開關(guān)Q2的CT(Current Transformer,電流互感器)室、開關(guān)室內(nèi)均設(shè)置有開關(guān)弧光探頭4，開關(guān)弧光探頭用于檢測低壓側(cè)開關(guān)Q2、第一電流互感器LI故障時(shí)出現(xiàn)的弧光。這樣當(dāng)?shù)蛪簜?cè)開關(guān)Q2出現(xiàn)弧光故障時(shí)，利用開關(guān)弧光探頭4就可以及時(shí)檢測到弧光變化，進(jìn)而將檢測到的弧光情況發(fā)送給主控單元I。
[0011]多個(gè)饋線柜分別與母線M相連接，現(xiàn)有的每個(gè)饋線柜內(nèi)設(shè)置有三個(gè)相互獨(dú)立的空間，即開關(guān)室、母線室和電纜室，為了避免饋線柜內(nèi)出現(xiàn)檢測死區(qū)，在本申請實(shí)施例中，優(yōu)選地，在每個(gè)饋線柜內(nèi)均設(shè)置有開關(guān)室、母線室和電纜室，其中，在開關(guān)室內(nèi)設(shè)置有饋線開關(guān)(Q6、Q7、Q8或Q9)，饋線開關(guān)串聯(lián)在母線M與用戶側(cè)之間。
[0012]在每個(gè)饋線柜內(nèi)開關(guān)室、母線室和電纜室均設(shè)置有一個(gè)饋線柜弧光探頭3，用于檢測每個(gè)饋線柜內(nèi)開關(guān)室、母線室和電纜室內(nèi)發(fā)生的弧光故障。并且每個(gè)饋線柜內(nèi)還均設(shè)置有第一弧光繼電器2，第一弧光繼電器2與設(shè)置在饋線柜內(nèi)開關(guān)室、電纜室的饋線柜弧光探頭3相連接，而設(shè)置在饋線柜內(nèi)母線室的饋線柜弧光探頭3則可以與主控單元I相連接(如圖1所示)。并且第一弧光繼電器2與開關(guān)室內(nèi)設(shè)置的饋線開關(guān)(Q6、Q7、Q8或Q9)相連接。
[0013]另外，在本申請其他實(shí)施例中，多個(gè)饋線柜內(nèi)母線室的饋線柜弧光探頭3可以通過一個(gè)弧光探頭擴(kuò)展器后再與主控單元I相連接。
[0014]第一弧光繼電器擴(kuò)展器7的作用是采集饋線柜弧光探頭3 (僅指饋線柜開關(guān)室和電纜室內(nèi)的饋線柜弧光探頭)的檢測信號(hào)并發(fā)送給主控單元1，接收主控單元I的控制信號(hào)控制饋線開關(guān)(Q6、Q7、Q8或Q9)的導(dǎo)通或關(guān)閉。母聯(lián)柜設(shè)置在母線M上，母聯(lián)柜內(nèi)設(shè)置有開關(guān)室、母線室和CT室，并且母聯(lián)柜中開關(guān)室內(nèi)設(shè)置有母聯(lián)開關(guān)Q10，母聯(lián)開關(guān)QlO串聯(lián)在母線M上，將母線M兩段，母聯(lián)電流互感器L4位于第一段母線I上，用于檢測母線上的電流。在母聯(lián)柜中開關(guān)室和CT室室內(nèi)均設(shè)置有母聯(lián)柜弧光探頭6，在母聯(lián)柜內(nèi)設(shè)置有與母聯(lián)柜弧光探頭6相連接的第二弧光繼電器9，并且第二弧光繼電器9與母聯(lián)開關(guān)QlO相連接，第二弧光繼電器8用于控制母聯(lián)開關(guān)QlO的導(dǎo)通或斷開。
[0015]第二弧光繼電器擴(kuò)展器9 一端與主控單元I相連接，另一端與第二弧光繼電器8相連接，第二弧光繼電器擴(kuò)展器9用于采集母聯(lián)柜弧光探頭6的檢測信號(hào)并發(fā)送給主控單元1，接收主控單元I的控制信號(hào)母聯(lián)開關(guān)QlO的導(dǎo)通或關(guān)閉。
[0016]在本申請實(shí)施中，主控單元I作為該保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)算中心，主控單元I的輸入端分別與第一電流互感器L1、開關(guān)弧光探頭4相連接，用于接收第一電流互感器LI采集的電流信號(hào)，并接收開關(guān)弧光探頭4、饋線柜弧光探頭3檢測到的弧光信號(hào)。主控單元I的輸出端分別與高壓側(cè)開關(guān)、低壓側(cè)開關(guān)相連接，輸出端通過第一弧光繼電器擴(kuò)展器7與每個(gè)饋線柜中的第一弧光繼電器2相連接，并且通過第二弧光繼電器擴(kuò)展器9與母聯(lián)柜內(nèi)的第二弧光繼電器8相連接。
[0017]主控單元的目的是根據(jù)第一電流互感器L1、母聯(lián)電流互感器采集的電流以及開關(guān)探頭4、饋線柜弧光探頭3的檢測結(jié)果分別控制高壓側(cè)開關(guān)、低壓側(cè)開關(guān)Q2、母聯(lián)開關(guān)QlO以及多個(gè)饋線開關(guān)的導(dǎo)通或斷開。
[0018]圖2所示為本申請實(shí)施例提供的主控單元的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖中，主控單元包括:電流比較器11、弧光信號(hào)接收電路12和第一跳閘電路13，其中，第一跳閘電路分別與電流比較器11、弧光信號(hào)接收電路12相連接。
[0020]弧光信號(hào)接收電路12用于接收所述開關(guān)弧光探頭4、饋線柜弧光探頭3以及母聯(lián)柜弧光探頭6的弧光檢測信號(hào)。
[0021]電流比較器11用于將第一電流互感器或者母聯(lián)電流互感器采集到的電流與給定電流值相比較，判斷是否出現(xiàn)異常。在具體實(shí)施方案中，當(dāng)該變電站出現(xiàn)故障后，采集到的電流將會(huì)增大，即超過給定的電流值，出現(xiàn)過流異常；
第一跳閘電路13用于當(dāng)電流比較器11的比較結(jié)果為電流異常時(shí)，判斷是否檢測到弧光信號(hào)，當(dāng)檢測到某一個(gè)弧光探頭的弧光信號(hào)時(shí)，生成跳閘信號(hào)，并將跳閘信號(hào)發(fā)送給檢測到弧光信號(hào)的弧光探頭位置的上一級(jí)開關(guān)，并將該開關(guān)斷開。
[0022]具體為:
1、電流異常并且饋線柜的電纜室或開關(guān)室開關(guān)的負(fù)荷側(cè)檢測到弧光信號(hào)，則生成第一跳閘信號(hào)并發(fā)送給饋線開關(guān)；
2、電流異常并且第一段母線上的饋線柜母線室或低壓側(cè)開關(guān)的母線側(cè)檢測到弧光信號(hào)，則生成第二跳閘信號(hào)并發(fā)送給低壓側(cè)開關(guān)；
3、電流異常并且母聯(lián)柜母線室或饋線柜母線室檢測到弧光信號(hào)，則生成第三跳閘信號(hào)并發(fā)送給母聯(lián)開關(guān)。
[0023]本發(fā)明的技術(shù)方案不限于上述具體實(shí)施例的限制，凡是根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案做出的技術(shù)變形，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種無人值守變電站自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)，所述變電站包括主變壓器、備用變壓器、母線、母聯(lián)柜和多個(gè)饋線柜，其特征在于:該系統(tǒng)包括第一電流互感器、高壓側(cè)開關(guān)、低壓側(cè)開關(guān)、開關(guān)弧光探頭、第一弧光繼電器擴(kuò)展器、第二弧光繼電器擴(kuò)展器、母聯(lián)電流互感器和主控單元，其中:所述母聯(lián)柜設(shè)置在所述母線上，所述母聯(lián)柜內(nèi)設(shè)置有開關(guān)室、母線室和電路互感器CT室，并且所述母聯(lián)柜中開關(guān)室內(nèi)設(shè)置有母聯(lián)開關(guān)；所述母聯(lián)開關(guān)串聯(lián)在所述母線上，將所述母線分為第一段母線和第二段母線，并且所述主變壓器與第一段母線相連接，備用變壓器與第二段母線相連接；在所述母聯(lián)柜中開關(guān)室、母線室和CT室內(nèi)均設(shè)置有母聯(lián)柜弧光探頭，在母聯(lián)柜內(nèi)設(shè)置有與母聯(lián)柜弧光探頭相連接的第二弧光繼電器，并且所述第二弧光繼電器與母聯(lián)開關(guān)相連接；所述第一電流互感器位于所述主變壓器低壓側(cè)，用于采集所述主變壓器低壓側(cè)的電流；所述高壓側(cè)開關(guān)位于所述主變壓器的高壓側(cè)，所述低壓側(cè)開關(guān)位于母線與所述主變壓器之間的低壓側(cè)；在所述低壓側(cè)開關(guān)的開關(guān)室、CT室內(nèi)均設(shè)置有用于檢測其在故障時(shí)出現(xiàn)的弧光的開關(guān)弧光探頭；所述母聯(lián)電流互感器與所述母線相連接，用于檢測所述母線上的母線電流；多個(gè)饋線柜分別與所述母線相連接，每個(gè)饋線柜內(nèi)均設(shè)置有開關(guān)室、母線室和電纜室，在所述饋線柜中開關(guān)室內(nèi)設(shè)置有饋線開關(guān)，并且在每個(gè)饋線柜內(nèi)開關(guān)室、母線室和電纜室均設(shè)置有一個(gè)饋線柜弧光探頭；每個(gè)饋線柜內(nèi)均設(shè)置一個(gè)與該饋線柜內(nèi)開關(guān)室、電纜室的弧光探頭相連接的第一弧光繼電器，并且所述第一弧光繼電器與所述開關(guān)室內(nèi)設(shè)置的饋線開關(guān)相連接；所述主控單元的輸入端分別與所述第一電流互感器、開關(guān)弧光探頭相連接，所述主控單元的輸出端分別與高壓側(cè)開關(guān)、低壓側(cè)開關(guān)相連接，并且輸出端與所述第一弧光繼電器擴(kuò)展器、第二弧光繼電器擴(kuò)展器相連接；所述主控單元用于根據(jù)所述第一電流互感器采集的電流以及開關(guān)探頭、饋線柜弧光探頭的檢測結(jié)果分別控制所述高壓側(cè)開關(guān)、低壓側(cè)開關(guān)、母聯(lián)開關(guān)以及多個(gè)饋線柜中饋線開關(guān)的導(dǎo)通或斷開。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述主控單元包括:電流比較器、弧光信號(hào)接收電路和第一跳閘電路，其中，所述弧光信號(hào)接收電路用于接收所述開關(guān)弧光探頭、饋線柜弧光探頭以及母聯(lián)柜弧光探頭的弧光檢測信號(hào)；所述電流比較器用于將所述第一電流互感器或母聯(lián)互感器采集到的電流與給定的電流值相比較，判斷是否出現(xiàn)異常；所述第一跳閘電路用于當(dāng)所述第一電流互感器采集到的電流異常時(shí)，如果所述饋線柜的電纜室或開關(guān)室開關(guān)的負(fù)荷側(cè)檢測到弧光信號(hào)，則生成第一跳閘信號(hào)并發(fā)送給饋線開關(guān)，如果所述第一段母線上的饋線柜母線室或低壓側(cè)開關(guān)的母線側(cè)檢測到弧光信號(hào)，則生成第二跳閘信號(hào)并發(fā)送給低壓側(cè)開關(guān)，如果所述母聯(lián)柜母線室或饋線柜母線室檢測到弧光信號(hào)，則生成第三跳閘信號(hào)并發(fā)送給母聯(lián)開關(guān)。
【文檔編號(hào)】H02H7/22GK104201655SQ201410397494
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月14日
【發(fā)明者】趙麗, 周晉豫, 杜娟 申請人:國家電網(wǎng)公司, 博愛縣電業(yè)公司