一种用于带电抗器混接线路的保护系统及方法

技术领域

本发明属于电力系统继电保护技术领域，特别涉及一种用于带电抗器混接线路的保护系统及方法。

背景技术

随着现代城市化建设的快速发展，可用土地资源日益紧张；然而，纵横交错的架空线路占用了大量的可用空间，是阻碍城市化建设的因素之一，用电缆网络供电取代架空线网络供电成为现代城市化建设的必然趋势。与架空线相比，电缆线具有输电容量和可靠性高、应用成本低、节省空间以及美化市容等优点，得到了广泛应用，在原有架空线网络供电的基础上逐步发展为电缆-架空线混接的线路供电；同时考虑到电缆运行的经济性影响，出现了在混接线路中段并联电抗器的运行场景。这种运行场景为保护配置带来了如下问题：

1)混接线路重合闸难以实现。由于电缆故障多为永久性故障，因此为了避免重合于故障带来的二次冲击，国内的惯例做法是当电缆占比超过全线一定比例(各地有所不同)时，不投入混接线路重合闸。因此，当混接线路发生瞬时性故障时，线路跳开后无法重合，影响供电可靠性；

2)中段电抗器保护跳闸方案有待研究。一般情况下，电抗器通过隔离开关与线路相连，安装在线路的一侧或者两侧，电抗器保护首先跳开线路本侧就地断路器，并通过启动线路保护的远传来跳开线路对侧的断路器，且需要满足线路对侧的故障判据。但混接线路中段并联电抗器缺乏就地断路器，其电抗器保护动作后需跳开线路两侧断路器；且当中段并联电抗器故障时，在线路两侧断路器均未跳开的情况下，线路两侧的故障判据也难以满足，因此也难以通过的远传来跳开线路两侧的断路器。

综上所述，目前未见混接线路中段并联电抗器相关的保护配置和解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于带电抗器混接线路的保护系统及方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明能够为混接线路系统提供保护,可提高混接线路运行可靠性。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一种用于带电抗器混接线路的保护系统，包括：第一组互感器、第二组互感器、第三组互感器、第四组互感器、第一组线路保护模块、第二组线路保护模块、就地传输模块和电抗器保护模块；

其中，第一组互感器和第一组线路保护模块用于安装在混接线路的一端，第一组互感器与第一组线路保护模块的输入端连接；

第二组互感器、第三组互感器、就地传输模块和电抗器保护模块用于安装在带电抗器混接线路中架空线与电缆线连接处，第二组互感器与就地传输模块的输入端连接，第三组互感器与电抗器保护模块的输入端连接，就地传输模块分别与第一组线路保护模块、第二组线路保护模块和电抗器保护模块连接；

第四组互感器和第二组线路保护模块用于安装在混接线路的另一端，第四组互感器与第二组线路保护模块的输入端连接。

本发明的进一步改进在于，第一组互感器、第二组互感器、第四组互感器均包括电流互感器和电压互感器；第三组互感器仅包括电流互感器。

本发明的进一步改进在于，所述就地传输模块与第一组线路保护模块、第二组线路保护模块分别通过光纤通道直连，或者通过复用通道连接；所述就地传输模块与电抗器保护模块通过电缆直连。

本发明的进一步改进在于，所述线路保护模块或所述电抗器保护模块具体包括：

采集单元，用于对本侧电气量进行工频量采样；

接收单元，用于接收就地传输模块的工频量采样、其它侧保护模块的跳闸信号和计算量；

发送单元，用于发送本侧工频量采样及跳闸信号；

同步处理单元，用于采用基于数据通道的采样值时刻调整法对采集单元的采样数据和接收单元的接收数据进行同步处理；

故障及故障区间判断单元，用于根据混接线路两端或电抗器两端的电流工频量进行故障判断；综合判断结果进行故障区间判断，最终决定是否发出跳闸和闭重信号。

本发明的进一步改进在于，第一组线路保护模块、第二组线路保护模块、就地传输模块均包括光电转换模块，用于光信号的转换和收发。

本发明的一种用于带电抗器混接线路的保护方法，其特征在于，基于本发明上述的保护系统，包括以下步骤：

步骤(1)，模拟量采样，包括：通过第一组线路保护模块、第二组线路保护模块、就地传输模块和电抗器保护模块分别对本侧电气量进行工频量采样，获得四侧采样数据；

步骤(2)，将四侧采样数据同步，获得同步处理后的数据；

步骤(3)，基于同步处理后的数据，启动判据计算，包括：第一组线路保护模块、第二组线路保护模块、电抗器保护模块进行启动判据计算；当线路保护模块启动判据满足，或者电抗器保护模块启动判据满足时，进入步骤(4)，否则返回步骤(1)；

步骤(4)，故障及故障区间判断，包括：当线路保护模块启动时，第一组线路保护模块、第二组线路保护模块分别根据混接线路两端电流工频量进行区内外故障判断，当电抗器保护模块启动时，电抗器保护模块根据第二组互感器与第三组互感器的电流工频量进行区内外故障判断；当判断发生区内故障时，第一组线路保护模块、第二组线路保护模块进行故障区间判断；

步骤(5)，跳闸和闭重信号输出，包括：当判断故障发生在混接线路电缆线路段时，发出跳闸和闭重信号；当判断故障发生在混接线路架空线路段时，仅发出跳闸信号；当判断故障发生在电抗器段时，发送跳闸和闭重信号至就地传输模块，由就地传输模块送至混接线路两端的线路保护模块，线路保护模块经判断跳开两侧断路器。

本发明的进一步改进在于，步骤(2)具体步骤包括：就地传输模块作为主机，第一组线路保护模块和第二组线路保护模块作为从机，从机采用基于数据通道的采样值时刻调整法与主机进行采样同步。

本发明的进一步改进在于，步骤(4)中，线路保护模块的故障判断具体包括：根据混接线路两端的电流工频量，使用式(1)计算差动电流和制动电流是否满足判据，并与对侧交换判据结果；当两侧均不满足时，判断为区外故障；当两侧均满足判据条件时，判断为区内故障；

式中，I

本发明的进一步改进在于，步骤(4)中，进行故障区间判断的具体步骤包括：

当判断为区内故障时，使用式(2)计算混接线路连接处的电压是否与就地采集模块的电压工频量满足判据，并与对侧交换判据结果；当一侧线路保护模块计算满足一侧不满足时，判断为故障发生在不满足线路保护模块所在的混接线路段；当两侧线路保护模块计算均满足判据条件时，判断为故障发生在混接线路并联电抗器段；

式中，

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的系统中，就地传输模块采集混接线路连接处的工频量并与两端线路保护模块、电抗器保护模块通信，实现了带电抗器混接线路系统的故障区间判断，远跳信号传输至两侧线路保护模块，为混接线路系统提供保护，可有效提高混接线路运行可靠性，经济且工程易实现。

本发明的方法中，通过在架空线路与电缆连接处增加就地传输模块,通过就地传输模块采集混接线路连接处的工频量并与两端线路保护模块、电抗器保护模块通信，实现各侧采样同步和重要数据交互、故障区间判断，为混接线路系统提供保护,提高混接线路运行可靠性。

综上，本发明提供的用于混接线路中段带电抗器的保护系统或方法，能够实现故障区间的准确判断对混接线路和电抗器的完备保护。

附图说明

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，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍；显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的一种用于带电抗器混接线路的保护系统的示意图；

图2是本发明实施例的一种用于带电抗器混接线路的保护方法的流程示意图；

图3是本发明实施例中，采样同步的原理示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术效果及技术方案更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例。基于本发明公开的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它实施例，都应属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例提供的一种用于带电抗器混接线路的保护系统是一种用于混接线路中段带电抗器的保护系统，包括：第一组互感器、第二组互感器、第三组互感器、第四组互感器、两组线路保护模块、就地传输模块和一组电抗器保护模块；所述第一组互感器和一组线路保护模块安装在混接线路的一端，所述第二组互感器、第三组互感器、就地传输模块和电抗器保护模块安装在混接线路中架空线与电缆线连接处，所述第四组互感器和另一组线路保护模块安装在混接线路的另一端，所述第一组互感器和第四组互感器分别与两端的线路保护模块输入端连接，第二组互感器与就地传输模块的输入端连接，第三组互感器与电抗器保护模块的输入端连接，就地传输模块分别与两侧线路保护模块连接，它们均包含光电转换模块，用于光信号的转换和收发，连接方式可以是光纤直连，也支持通过复用通道连接形式；同时就地传输模块还与电抗器保护模块通过电缆直连。具体地，还可以包括断路器，用于接收线路保护模块发送的信号。

上述实施例中，线路保护模块和电抗器保护模块包括：

采集单元：对本侧电气量进行工频量采样；

接收单元：接收就地传输模块的工频量采样、其它侧保护模块的跳闸信号和计算量；

发送单元：发送本侧工频量采样及跳闸信号；

同步处理单元：采用基于数据通道的采样值时刻调整法对采集单元的采样数据和接收单元的数据进行同步处理；

故障及故障区间判断单元：根据混接线路两端或电抗器两端的电流工频量进行故障判断，线路保护模块综合判据结果进行故障区间判断，最终决定是否发出跳闸和闭重信号。

请参阅图2，本发明实施例提供的一种用于带电抗器混接线路的保护方法是一种用于混接线路中段带电抗器的保护方法，具体包括以下步骤：

步骤(1)，模拟量采样：混接线路两端线路保护模块、就地传输模块和电抗器保护模块分别对本侧电气量进行工频量采样；

步骤(2)，四侧采样同步：就地传输模块作为主机按照固定频率采样，两端线路保护模块和电抗器保护模块作为从机采用基于数据通道的采样值时刻调整法与主机进行采样同步；

请参阅图3，本发明实施例中，就地传输模块作为主机，两端线路保护模块和电抗器保护模块作为从机采用基于乒乓原理的通道延时测量技术实时计算通道延时；主机在t

设定以主机的内部时钟为两侧时钟，主机在当前本侧时刻t

Δt

通过调整从机的内部时钟，使Δt

步骤(3)，启动判据计算：线路保护模块、电抗器保护模块进行启动判据计算；当线路保护模块启动判据满足，或电抗器保护模块启动判据满足时，进入步骤(4)，否则返回步骤(1)；

步骤(4)，故障及故障区间判断：当线路保护模块启动时，线路保护模块分别根据混接线路两端电流工频量进行区内外故障判断，当电抗器保护模块启动时，电抗器保护模块根据第二组互感器与第三组互感器的电流工频量进行区内外故障判断；当保护模块判断发生区内故障时，线路保护模块进行故障区间判断；

对于两侧线路保护模块，根据混接线路两端的电流工频量，使用式(1)计算差动电流和制动电流是否满足判据，并实时与对侧交换判据结果；当两侧均不满足时，判断为区外故障；当两侧均满足判据条件时，判断为区内故障；

式中，I

当线路保护模块、电抗器保护模块判断为区内故障时，线路保护模块使用式(2)计算混接线路连接处的电压是否与就地采集模块的电压工频量满足判据，并实时与对侧交换判据结果；当一侧线路保护模块计算满足一侧不满足时，判断为故障发生在不满足线路保护模块所在的混接线路段；当两侧线路保护模块计算均满足判据条件时，判断为故障发生在混接线路并联电抗器段；

式中，

步骤(5)，跳闸和闭重信号输出：当线路保护模块判断故障发生在混接线路电缆线路段时，发出跳闸和闭重信号，当线路保护模块判断故障发生在混接线路架空线路段时，可仅发出跳闸信号；当电抗器保护模块判断故障发生在电抗器段时，发送跳闸和闭重信号至就地传输模块，由就地传输模块送至混接线路两端的线路保护模块，线路保护模块经判断跳开两侧断路器。

综上所述，本发明公开一种用于混接线路中段带电抗器的保护系统及方法，通过在架空线路与电缆连接处增加就地传输模块，就地传输模块采集混接线路连接处的工频量并与两端线路保护模块、电抗器保护模块通信，实现各侧采样同步和重要数据交互；通过对带电抗器混接线路系统的故障区间判断，提供有效的闭重信号避免重合于永久性故障，经济实现远跳信号传输至两侧线路保护模块，从而达到电抗器故障快速隔离，实现对混接线路系统的保护；本发明可提高混接线路运行可靠性，经济且工程易实现。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。