一种变电站应急保护方法及装置与流程

本发明涉及一种变电站电气保护方法，尤其是一种应急保护方法及装置，用于解决变电站交直流电源系统失压后，原有二次保护系统退出而产生的安全运行隐患。

背景技术：

变电站电气一次设备是指直接用于生产、输送和分配电能的生产过程的高压电气设备，它包括发电机、变压器、断路器、隔离开关、自动开关、接触器、刀开关、母线、输电线路、电力电缆、电抗器、电动机等。

变电站电气二次设备是指对一次系统的工作进行监测、控制、调节、保护所需的低压电气设备，如继电保护、安全自动控制、系统通讯、调度自动化系统等等。由二次设备相互连接,构成对一次设备进行监测、控制、调节和保护的电气回路称为二次回路或二次接线系统。二次设备和二次回路共同构成了电气二次系统。

电气二次系统的工作需要可靠的工作电源，因此现代变电站内均设置了交直流电源系统为变电站电气二次系统供电。一旦交直流电源系统失压，将会导致二次系统失效。此时，如果一次设备中发生短路故障，故障将不会被二次系统保护切除，从而导致变压器等一次设备的严重损坏，同时对电力系统的稳定运行也会带来严重影响。

由于交直流电源系统失电导致的严重事故时有发生。例如：2016年6月18日凌晨，陕西西安330kv南郊变发生主变烧损事故。经过国家电网公司事故后的调查分析(参见《西安330kv变压器烧毁事故调查报告》)，本次事故的原因是：“本次事故起因是35千伏韦里iii电缆中间头爆炸，同时电缆沟道内存在可燃气体，发生闪爆。事故主要原因是330千伏南郊变#1、#2、#0站用变因低压脱扣全部失电，蓄电池未正常联接在直流母线，全站保护及控制回路失去直流电源，造成故障越级”。由此可见，站内二次系统失电是导致事故的主要原因。

在现有技术中，例如：《变电站直流电源消失后的微机型应急处理装置的研究》，薛斌，2006年，华北电力大学，介绍了一种微机型应急处理装置，其采用电容器储能供电，在站内直流电源消失后投入电流保护功能。该方法的不足之处是：1)电容器储能供电方式的电压随供电时长而降低，无法长时间保证供电质量；2)没有考虑直流电源消失信号误报而导致的应急保护误投入；3)没有考虑非电量保护功能；4)没有说明应急处理装置的跳闸范围。

技术实现要素：

本发明提出了一种新型变电站应急保护方法及装置。应急保护装置，主要由微机处理器、采样回路和跳闸回路组成；应急保护装置及其跳闸回路采用双电源模式，由独立ups储能电源和变电站原有交直流电源同时供电。

变电站应急保护方法在应急保护装置内实现，包括3个部分：保护投入条件，保护动作条件和保护跳闸方法。应急保护方法的实现逻辑如图1所示。

应急保护在同时满足以下三个条件时投入，否则应急保护退出：

投入条件1：变电站原有交直流电源失压；

投入条件2：变电站内至少2台安装于不同盘柜的原有保护设备同时闭锁；

投入条件3：应急保护的控制字、软压板和硬压板同时投入。

应急保护在满足投入条件后，如果满足以下保护动作条件中的任意一个，应急保护跳闸：

动作条件1：电流和电压等电气量的有效值和持续时间满足保护动作条件；

动作条件2：接收到非电量跳闸继电器的动作信号；

应急保护跳闸后，应切除变电站的全部电源进线。

本发明使用时，由于采用了ups储能供电，可以保证应急保护装置在较长时间内的连续工作；由于采用了双电源同时供电，可以保证变电站原有交直流电源系统失压后应急保护装置快速投入；由于在交直流系统失压信号的基础上，增加了原有保护闭锁信号作为应急保护投入条件，可以避免电源监视继电器损坏导致的应急保护误投入；由于增加了应急非电量保护功能，可以提高一次设备本体故障时的故障切除速度和可靠性；由于明确了应急保护动作后切除变电站全部电源，可以有效简化应急保护的功能，降低应急保护的复杂程度和实施难度。

附图说明

图1应急保护方法逻辑图；

图2直流电源型应急保护装置典型结构图；

具体实施方式

应急保护装置及其跳闸回路采用双电源供电模式，由独立储能电源和变电站原有交直流电源同时供电，以确保在变电站原有交直流电源系统失压，导致二次保护系统停电停运后，应急保护装置仍然可以继续保护变电站的安全运行。图2为一种直流电源型应急保护装置的典型结构图。其独立储能电源由不间断供电系统(uninterruptiblepowersystem/uninterruptiblepowersupply，ups)和整流器组成。站内原有直流电源正常时，应急保护装置及其跳闸回路由站内直流电源供电；站内原有直流电源失压后，应急保护装置及其跳闸回路由独立储能电源继续供电。

应急保护装置作为应急手段，在站内二次系统正常运行时必须退出，否则就可能对既有二次系统的工作带来干扰。因此应急保护装置必须要采集电源监视继电器失压接点和原有保护装置闭锁接点，作为应急保护功能的投入条件，如图2所示。为增加判断逻辑的可靠性，应急保护装置应该至少采集2台原有保护装置的闭锁接点。

变电站内发生二次系统电源失压事故后，应急保护装置投入，但并不直接跳闸出口，而是根据保护逻辑监视一次系统的运行状态。因此，应急保护装置需要采集一次系统电流和电压等电气量，并通过判断其有效值的大小和持续时间是否满足保护动作条件，来确定一次设备是否发生了故障。如果应急保护装置接收到非电量继电器的动作接点信号，可以直接判定一次设备内发生了故障。

应急保护动作后，应急保护装置的跳闸出口继电器闭合，并通过跳闸二次回路应切除变电站的全部电源进线。

以上实施案例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种变电站应急保护方法，应急保护装置及其跳闸回路采用双电源供电模式，由独立UPS储能电源和变电站原有交直流电源同时供电，以确保在变电站原有交直流电源系统失效后，应急保护装置仍然可以继续保护变电站的安全运行。应急保护方法包括：保护投入条件，保护动作条件和保护跳闸方法共3个部分，保护投入条件用来确保应急保护仅在原有二次系统失电情况下投入；保护动作条件用于判断一次系统中是否出现了需要跳闸的故障；保护跳闸方法用于确定保护动作后的跳闸范围。此应急保护方法及装置，解决了变电站二次系统整体失电情况下，因原有保护装置退出运行而带来的巨大风险。

技术研发人员：魏巍;侯炜;陈俊;沈全荣;刘永生;石勇;李宇琦;张灵凌;王栎涛;倪群辉;曾先锋
受保护的技术使用者：南京南瑞继保电气有限公司;南京南瑞继保工程技术有限公司
技术研发日：2017.05.11
技术公布日：2017.09.01