一种变电站母差保护电流模拟量中线缺陷监测方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种变电站母差保护电流模拟量中线缺陷监测装置，其与包括N条支路中性线汇接于一公共N端子后公共接地的系统相配合；该监测装置有N+1个，分别设置在N条支路中性线及公共接地线上，包括：第一、第二端位于当前所连的线路上感应电流的电流互感器；设有一端连接电流互感器第三端的常开触点且将感应的电流值与预设的电流阈值进行比较后控制常开触点当前工作状态的中间继电器；以及连接常开触点的另一端且当常开触点闭合时启动并发出报警信号的报警模块。实施本发明实施例，能够及时发现变电站母差保护电流二次回路多点接地，有利于维护人员快速维护，从而避免变电站母差保护在区外故障时误动及区内故障时拒动的现象发生。
【专利说明】一种变电站母差保护电流模拟量中线缺陷监测方法和装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统【技术领域】，尤其涉及一种变电站母差保护电流模拟量中线缺陷监测方法和装置。
【背景技术】
[0002]变电站母差保护是保证电网安全稳定运行的重要系统设备，其安全性、可靠性、灵敏性和快速性对保证整个区域电网的安全具有决定性的意义。变电站母差保护由母线大差动和几段母线的小差动组成。母线大差动是由除母联和分段断路器以外的母线上所有支路电流相量和构成的差动元件，用于区分母线区内或区外短路。母线小差动是由与当前母线相连的各支路电流构成的差动元件，其中包括与当前母线相关的母联和分段断路器支路电流，用于区分当前母线区内或区外故障。当母线发生区外故障时，此时母线上所有连接元件中流入的电流和流出的电流相等，母线大差动元件和各段母线小差动元件均不动作；当母线发生区内故障时，所有与母线连接的元件都向母线故障点供给短路电流，母线大差动元件和故障点所在母线的小差动元件动作，实现选择性跳闸。
[0003]为了防止电流互感器一、二次之间绝缘损坏时对二次设备及人身安全造成危害，常常需要电流互感器二次回路必须接地。由于在变电站母线差动保护中，变电站母差保护电流二次回路是由多组电流互感器的二次回路连接在一起构成的，若各组电流互感器的二次回路之间存在电气联系，则一旦电流二次回路存在两个或多个接地点时，将会造成部分电流经大地分流后电流二次回路中出现额外的电流，使得电流互感器负载增加，从而导致电流互感器误差增大甚至饱和，出现保护误动或拒动现象发生，因此变电站母差保护电流二次回路有且只能有一个接地点。
[0004]如图1所示，为现有技术中变电站母差保护电流二次回路常用的一点接地方式，具体过程为在母差保护屏内将各个电流二次回路的一点接地线引至屏内的同一个二次地网接地铜牌上，采用螺栓固定实现一点接地。需要指出的是，在早期母差保护电流二次回路一点接地采用各个支路接地点串接后由一根接地线固定在屏内的二次地网接地铜牌的做法是不可取的，因当中间串接环节或总接地点松动时，可能导致部分或所有电流二次回路失去接地或没有良好的接地点。
[0005]当采用如图1所示的正确接地方式时，虽然避免了串接后一点接地的弊端，但其缺点在于:当电流二次回路因控制电缆绝缘损坏、电流互感器二次接线盒进水等原因导致其除正常接地点外出现了另外的接地点时，则因变电站地网存在较大的地电位差，可能对变电站母差保护电流二次回路产生干扰(如变电站母差保护电流二次回路出现分流、中性线上产生额外差流、加剧电流互感器二次饱和等)，使得变电站母差保护在区外故障时误动、区内故障时拒动，引发严重后果。因此，在正常运行中及时发现变电站母差保护电流二次回路多点接地，以便运维人员及时处理是十分必要的。
【发明内容】
[0006]本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种变电站母差保护电流模拟量中线缺陷监测方法和装置，能够及时发现变电站母差保护电流二次回路多点接地，有利于维护人员快速维护，从而避免变电站母差保护在区外故障时误动及区内故障时拒动的现象发生。
[0007]为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种变电站母差保护电流模拟量中线缺陷监测装置，其与包括N条支路中性线，所述N条支路中性线经一公共N端子汇接后，通过一条公共接地线实现一点接地的系统相配合；其中，所述监测装置有N+1个，使得所述N条支路中性线及所述公共接地线上均设置有一个所述监测装置；N为正整数；
所述监测装置包括:
一个电流互感器，其第一端及第二端均位于当前所连的线路上，用于实时感应所述当前所连线路上流过的电流值；
一个中间继电器，其包括一个常开触点，所述常开触点的一端与所述电流互感器的第三端相连，用于将所述电流互感器实时感应的电流值与预设的电流阈值进行比较，并根据比较结果控制所述常开触点当前工作状态；其中，工作状态包括闭合状态和断开状态；一个报警模块，其与所述中间继电器的常开触点的另一端相连，用于当所述中间继电器的常开触点当前工作状态为闭合状态时，启动并发出报警信号。
[0008]其中，所述报警模块包括一个双位置继电器，所述双位置继电器用于当所述中间继电器的常开触点当前工作状态为闭合状态时，所述双位置继电器的接点闭合，保持所述报警信号一直处于运行状态，直至所述双位置继电器被复位后其接点断开。
[0009]其中，所述中间继电器的预设的电流阈值小于所述电流互感器实时感应的电流值时，所述中间继电器控制其所述常开触点处于闭合状态；所述中间继电器的预设的电流阈值大于所述电流互感器实时感应的电流值时，所述中间继电器控制其所述常开触点处于断开状态。
[0010]其中，所述预设的电流阈值的取值范围位于(30mA，50mA)之间。
[0011]本发明实施例还提供了一种变电站母差保护电流模拟量中线缺陷监测方法，其在前述的监测装置与包括N条支路中性线，所述N条支路中性线经一公共N端子汇接后，通过一条公共接地线实现一点接地的系统相配合中实现，所述监测方法包括:
通过N+1个所述监测装置上的电流互感器同时实时采集所述N条支路中性线及所述公共接地线上流过的电流值；其中，N为正整数；
将每一个监测装置中电流互感器实时感应的电流值与其对应在同一监测装置中相连的中间继电器上预设的电流阈值进行比较，并根据比较结果控制每一个中间继电器上的常开触点当前工作状态；其中，工作状态包括闭合状态和断开状态；
根据所述每一个中间继电器的常开触点的当前工作状态，确定与其对应在同一监测装置中相连的报警模块启动或断开；
当有至少一个报警模块启动时，获取到所述启动后的报警模块均发出报警信号，并将所述发出报警信号的报警模块所在的线路均确定为接地故障线路。
[0012]其中，所述监测方法进一步包括:
当有至少一个报警模块启动时，获取到所述启动后的报警模块中的双位置继电器的接点均闭合，使得所述启动后的报警模块发出的报警信号均会一直处于运行状态，直至所述双位置继电器均被复位后其对应的接点断开。
[0013]其中，所述将每一个监测装置中电流互感器实时感应的电流值与其同一监测装置中相连的中间继电器上预设的电流阈值进行比较，并根据比较结果控制每一个中间继电器上的常开触点当前工作状态的具体步骤包括:
当所述每一个监测装置中电流互感器实时感应的电流值均大于其对应在同一监测装置中相连的中间继电器上预设的电流阈值时，所述每一个中间继电器均控制其对应的常开触点处于闭合状态；
当所述一个或多个监测装置中电流互感器实时感应的电流值均小于其对应在同一监测装置中相连的中间继电器上预设的电流阈值时，所述一个或多个中间继电器均控制其对应的常开触点处于断开状态。
[0014]其中，所述预设的电流阈值的取值范围位于(30mA，50mA)之间。
[0015]实施本发明实施例，具有如下有益效果:
1、在本发明实施例中，由于在每一条中性线以及公共接地线上均设置有一个监测装置，并通过每一个监测装置中的电流互感器感应所在线路上流过的电流值与对应在同一监测装置中的中间继电器的电流阈值进行比较，确定线路上电流过大时中间继电器启动使得报警模块发出报警信号，从而能够快速及准确的确定变电站母差保护电流二次回路接地故障线路，有利于维护人员快速维护，避免变电站母差保护在区外故障时误动及区内故障时拒动的现象发生；
2、在本发明实施例中，由于每一个监测装置中报警模块均包括有一个双位置继电器，该双位置继电器可以保持报警信号一直处于运行状态，直至接地故障排除后，将该双位置继电器进行复位使得报警信号停止发送，有利于维护人员对接地故障线路排除情况的排查。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
[0017]图1为现有技术中变电站母差保护电流二次回路一点接地方式的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的变电站母差保护电流模拟量中线缺陷监测装置应用于中性线回路一点接地方式的结构示意图；
图3为图2中报警模块的结构示意图；
图4为图2中支路N接地故障形成电位差的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的变电站母差保护电流模拟量中线缺陷监测方法的流程图。
【具体实施方式】
[0018]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
[0019]如图2所示，为本发明实施例提供的一种变电站母差保护电流模拟量中线缺陷监测装置与包括N条支路中性线a，该N条支路中性线a经一公共N端子汇接后，通过一条公共接地线b实现一点接地的系统相配合的结构示意图。应当说明的是，变电站母差保护电流二次回路的N条支路都会先接入具有N端子的支路支架上，再从该支路支架上引出N条支路中性线a，而公共N端子靠中间导体以一个端子对应一条支路中性线a的连接方式将N条支路中性线a连接在一起。
[0020]监测装置有N+1个，使得N条支路中性线a及公共接地线b上均设置有一个监测装置；其中，N为正整数。该监测装置包括:
一个电流互感器T，其第一端LI及第二端L2均位于当前所连的线路上，用于实时感应当前所连线路上流过的电流值；
一个中间继电器J，其包括一个常开触点J-1，常开触点J-1的一端与电流互感器T的第三端L3相连，用于将电流互感器T实时感应的电流值与预设的电流阈值进行比较，并根据比较结果控制常开触点J-1当前工作状态；其中，工作状态包括闭合状态和断开状态；一个报警模块B，其与中间继电器J的常开触点J-1的另一端相连，用于当中间继电器J的常开触点J-1当前工作状态为闭合状态时，启动并发出报警信号。
[0021]中间继电器J的常开触点J-1实现闭合动作，需要当中间继电器J的预设的电流阈值小于电流互感器T实时感应的电流值时，中间继电器J才能控制其常开触点J-1处于闭合状态；
中间继电器J的常开触点J-1实现断开动作或保持断开状态，需要当中间继电器J的预设的电流阈值大于电流互感器T实时感应的电流值时，中间继电器J才能控制其常开触点J-1处于断开状态。
[0022]应当说明的是，预设的电流阈值的取值范围位于(30mA，50mA)之间，因此预设的电流阈值可以选择该取值范围内的任一数值(如38mA)作为预设的电流阈值。
[0023]为了便于维护和排查接地故障，提醒维护人员对未排除故障的线路进行及时维护，因此在每一个报警模块B中都设有一个双位置继电器KKJ，如图3所示，该双位置继电器KKJ用于当中间继电器J的常开触点J-1当前工作状态为闭合状态时，双位置继电器KKJ的接点KKJ-1闭合，保持报警信号一直处于运行状态，直至双位置继电器KKJ被复位后其对应的接点KKJ-1断开。
[0024]应当说明的是，图3中KKJ为双位置继电器；KKJ_1为双位置继电器接点；R1、R2为限压电阻，应于分配电压；D1、D2为反向二极管，用于消弧；FA为复归按键。
[0025]本发明实施例提供的一种变电站母差保护电流模拟量中线缺陷监测装置的工作原理为:
当支路N上新出现一个接地点Ml时(由于绝缘损坏等原因造成)，如图4所示，使得新接地点Ml与公共接地线的接地点M2在外电场的影响下具有电位差，从而导致Ml和M2接地点之间形成电流环路，故其对应的中性线a上有电流流过。
[0026]特别是当系统发生接地故障时，将产生地中电流，在上述两接地点之间产生电位差Λ U，引入保护的电压不是上述两接地点之间对应中性线a真正的对地电压U，而是叠加了上述两接地点之间的电位差Λ U之后的电压，记为U’，公式如下:
U，=U+Λ U(I)
此时，支路N上的电流经过新接地点Ml、爾端子、感应器N、公共N端子、感应器Ν+1、公共接地线的接地点M2后形成环路，感应器N及感应器N+1同时会感应到电流。当感应器N和/或感应器N+1感应的电流值大于其对应中间继电器J中预设的电流阈值时，则其对应的中间继电器J启动使得对应的常开触点J-1闭合；当感应器N和/或感应器N+1感应的电流值小于其对应中间继电器J中预设的电流阈值时，则其对应的中间继电器J的常开触点J-1返回，保持处于断开状态。
[0027]在每一个中间继电器J启动使得对应的常开触点J-1闭合后，如图3所示，与其相连的报警模块B中的双位置继电器KKJ启动，使得双位置继电器KKJ接点KKJ-1闭合将报警信号发出，维护人员能够及时且准确的了解接地故障存在，并及时将设备检修，消除中性线的缺陷。由于双位置继电器KKJ为保持继电器，将信号一直保持，直至接地故障排除后，按下复归按键FA，使得双位置继电器KKJ的接点KKJ-1断开，将信号复归。
[0028]如图5所示，为本发明实施例提供的一种变电站母差保护电流模拟量中线缺陷监测方法，其在前述的监测装置与包括N条支路中性线，所述N条支路中性线经一公共N端子汇接后，通过一条公共接地线实现一点接地的系统相配合中实现，所述监测方法包括:
步骤S101、通过N+1个所述监测装置上的电流互感器同时实时采集所述N条支路中性线及所述公共接地线上流过的电流值；其中，N为正整数；
具体过程为，N条支路中性线及公共接地线上均设置有一个监测装置，每一监测装置的电流互感器均用于采集其对应线路上流过的电流值。
[0029]步骤S102、将每一个监测装置中电流互感器实时感应的电流值与其对应在同一监测装置中相连的中间继电器上预设的电流阈值进行比较，并根据比较结果控制每一个中间继电器上的常开触点当前工作状态；其中，工作状态包括闭合状态和断开状态；
具体过程为，当每一个监测装置中电流互感器实时感应的电流值均大于其对应在同一监测装置中相连的中间继电器上预设的电流阈值时，每一个中间继电器均控制其对应的常开触点处于闭合状态；
当一个或多个监测装置中电流互感器实时感应的电流值均小于其对应在同一监测装置中相连的中间继电器上预设的电流阈值时，一个或多个中间继电器均控制其对应的常开触点处于断开状态。
[0030]其中，所述预设的电流阈值的取值范围位于(30mA，50mA)之间。
[0031]步骤S103、根据所述每一个中间继电器的常开触点的当前工作状态，确定与其对应在同一监测装置中相连的报警模块启动或断开；
步骤S104、当有至少一个报警模块启动时，获取到所述启动后的报警模块均发出报警信号，并将所述发出报警信号的报警模块所在的线路均确定为接地故障线路。
[0032]当然为了有利于维护人员对接地故障线路排除情况的排查，所述监测方法进一步包括:
当有至少一个报警模块启动时，获取到所述启动后的报警模块中的双位置继电器的接点均闭合，使得所述启动后的报警模块发出的报警信号均会一直处于运行状态，直至所述双位置继电器均被复位后其对应的接点断开。
[0033]实施本发明实施例，具有如下有益效果:
1、在本发明实施例中，由于在每一条中性线以及公共接地线上均设置有一个监测装置，并通过每一个监测装置中的电流互感器感应所在线路上流过的电流值与对应在同一监测装置中的中间继电器的电流阈值进行比较，确定线路上电流过大时中间继电器启动使得报警模块发出报警信号，从而能够快速及准确的确定变电站母差保护电流二次回路接地故障线路，有利于维护人员快速维护，避免变电站母差保护在区外故障时误动及区内故障时拒动的现象发生；
2、在本发明实施例中，由于每一个监测装置中报警模块均包括有一个双位置继电器，该双位置继电器可以保持报警信号一直处于运行状态，直至接地故障排除后，将该双位置继电器进行复位使得报警信号停止发送，有利于维护人员对接地故障线路排除情况的排查。
[0034]本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如R0M/RAM、磁盘、光盘等。
[0035]以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
【权利要求】
1.一种变电站母差保护电流模拟量中线缺陷监测装置，其特征在于，其与包括N条支路中性线，所述N条支路中性线经一公共N端子汇接后，通过一条公共接地线实现一点接地的系统相配合；其中，所述监测装置有N+1个，使得所述N条支路中性线及所述公共接地线上均设置有一个所述监测装置#为正整数； 所述监测装置包括: 一个电流互感器，其第一端及第二端均位于当前所连的线路上，用于实时感应所述当前所连线路上流过的电流值； 一个中间继电器，其包括一个常开触点，所述常开触点的一端与所述电流互感器的第三端相连，用于将所述电流互感器实时感应的电流值与预设的电流阈值进行比较，并根据比较结果控制所述常开触点当前工作状态；其中，工作状态包括闭合状态和断开状态； 一个报警模块，其与所述中间继电器的常开触点的另一端相连，用于当所述中间继电器的常开触点当前工作状态为闭合状态时，启动并发出报警信号。
2.如权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述报警模块包括一个双位置继电器，所述双位置继电器用于当所述中间继电器的常开触点当前工作状态为闭合状态时，所述双位置继电器的接点闭合，保持所述报警信号一直处于运行状态，直至所述双位置继电器被复位后其接点断开。
3.如权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述中间继电器的预设的电流阈值小于所述电流互感器实时感应的电流值时，所述中间继电器控制其所述常开触点处于闭合状态；所述中间继电器的预设的电流阈值大于所述电流互感器实时感应的电流值时，所述中间继电器控制其所述常开触点处于断开状态。
4.如权利要求1或3所述的监测装置，其特征在于，所述预设的电流阈值的取值范围位于(30mA，50mA)之间。
5.一种变电站母差保护电流模拟量中线缺陷监测方法，其特征在于，其在如权利要求1至4中任一项所述的监测装置与包括N条支路中性线，所述N条支路中性线经一公共N端子汇接后，通过一条公共接地线实现一点接地的系统相配合中实现，所述监测方法包括: 通过N+1个所述监测装置上的电流互感器同时实时采集所述N条支路中性线及所述公共接地线上流过的电流值；其中，N为正整数； 将每一个监测装置中电流互感器实时感应的电流值与其对应在同一监测装置中相连的中间继电器上预设的电流阈值进行比较，并根据比较结果控制每一个中间继电器上的常开触点当前工作状态；其中，工作状态包括闭合状态和断开状态； 根据所述每一个中间继电器的常开触点的当前工作状态，确定与其对应在同一监测装置中相连的报警模块启动或断开； 当有至少一个报警模块启动时，获取到所述启动后的报警模块均会发出报警信号，并将所述发出报警信号的报警模块所在的线路均确定为接地故障线路。
6.如权利要求5所述的监测方法，其特征在于，所述监测方法进一步包括: 当有至少一个报警模块启动时，获取到所述启动后的报警模块中的双位置继电器的接点均闭合，使得所述启动后的报警模块发出的报警信号均会一直处于运行状态，直至所述双位置继电器均被复位后其对应的接点断开。
7.如权利要求5所述的监测方法，其特征在于，所述将每一个监测装置中电流互感器实时感应的电流值与其同一监测装置中相连的中间继电器上预设的电流阈值进行比较，并根据比较结果控制每一个中间继电器上的常开触点当前工作状态的具体步骤包括: 当所述每一个监测装置中电流互感器实时感应的电流值均大于其对应在同一监测装置中相连的中间继电器上预设的电流阈值时，所述每一个中间继电器均控制其对应的常开触点处于闭合状态； 当所述一个或多个监测装置中电流互感器实时感应的电流值均小于其对应在同一监测装置中相连的中间继电器上预设的电流阈值时，所述一个或多个中间继电器均控制其对应的常开触点处于断开状态。
8.如权利要求5或7所述的监测方法，其特征在于，所述预设的电流阈值的取值范围位于(30mA，50mA)之间。
【文档编号】G01R31/02GK104407265SQ201410643014
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月14日 优先权日:2014年11月14日
【发明者】王世祥, 钱敏, 郭伟华 申请人:深圳供电局有限公司