自适应多段复杂传输路径线路的光纤差动保护系统及保护方法与流程

1.本发明属于差动保护技术领域，具体涉及自适应多段复杂传输路径线路的光纤差动保护系统及保护方法。


背景技术：

2.目前对于很多新建大水电站以及城市大型地下电力通道，由于其电力线路通道布置在室内厂房或地下廊道，输电线路较为复杂，基本采用气体绝缘金属封闭输电线路(gil)、电缆结合架空线路的方式，其中gil或电缆长度往往在几百米左右，设置在室内传输通道；外送架空线路的长度为几十公里，设置在地面的出线场至对侧变电站之间。目前国内的保护配置为了保护这两段输电线路设备，一般采用了分别配置保护：短线保护，采集室内传输线路的两端电流,通过计算两侧电流差，保护室内传输线路；室外架空线路保护，以光纤为通道,传输电流量信息,通过对两侧电流量的比较计算,实现差动保护功能，从而实现架空传输线路全线速动。
3.现有的方法需要配置两套不同的保护装置，两套保护的电流互感器二次电缆串接，当室内传输线路发生任何类型故障时都应该闭锁线路重合闸功能，站内的两套装置之间，站内和对侧装置之间需要精准的时间配合，否则会存在以下问题：
4.1、本侧室内传输线路故障后，短线保护需要通过线路保护光纤通道将闭锁重合闸信号送到对侧线路保护装置，若闭锁信号由于通过开入中转导致其可靠性降低，对侧线路保护装置未及时收到闭锁重合闸，而重合于故障，会导致本侧室内传输线路设备故障受损加剧。
5.2、本侧室内传输线路故障，短线保护动作后，其闭锁重合闸信号若是通过远传送至对侧线路保护装置，极可能会因为光纤传输通道的延时，导致对侧线路保护收到闭锁信号时，对侧保护就地判据已不满足，闭锁重合闸失败，而同样重合于故障，导致室内传输线路设备再次受到故障电流损害，由上可知，现有的这种多段输路径线路，采用多套不同保护装置配合构成的线路保护存在建设成本高、运行风险高、可靠性低等弊端。
6.因此，需要设计一种自适应多段复杂传输路径线路的光纤差动保护系统及保护方法来解决上述问题。


技术实现要素：

7.本发明所要解决的技术问题是提供一种自适应多段复杂传输路径线路的光纤差动保护系统及保护方法，适用于采用室内传输线路结合架空线路结构形式的电力传输路径的室内电站，旨在通过一套保护装置精准保护多段复杂传输路径的线路设备，解决由于目前采用多套保护装置配合存在的风险、可靠性低等问题，具有可以自动识别的故障位置，通过采集多段传输路径的线路上的电流，计算多侧电流差，以光纤为通道，直接传输电流量、远传或远跳信息，不经中转，来达到可靠、准确、速动的特点。
8.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
9.自适应多段复杂传输路径线路的光纤差动保护系统，包括两段室内传输线路甲乙和丙丁；室内传输线路之间为室外传输线路；室内传输线路两端设置有电流互感器ct1和ct1’,室内传输线路与室外传输线路之间设置电流互感器ct2和ct2’；ct1和ct2与保护装置a电性连接，ct1’和ct2’与保护装置a’电性连接；ct1和ct2之间设置有断路器dl1，ct1’和ct2’之间设置有断路器dl2。
10.优选地，上述自适应多段复杂传输路径线路的光纤差动保护系统的保护方法，包括以下步骤：
11.s1，当室内传输线路甲乙或丙丁之间发生单相接地故障，则保护装置a和a’比较ct1和ct2以及ct1’和ct2’两侧的差流，具体如下如式(1)和式(2)：
12.i
d1
＝i
ct1
+i
ct2
≥i
set1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
13.i
d2
＝i
ct1'
+i
ct2'
≥i
set1'
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
14.s2，当甲乙之间发生单相接地故障，若不等式(1)满足条件，则断路器dl1跳开三相，将闭锁重合闸信号通过光纤通道以远跳信号的方式传输到保护装置a’，不经就地判据，直接发令跳开断路器dl2三相；
15.s3，当丙丁之间发生单相接地故障，若不等式(2)满足条件，则断路器dl2跳开三相，将闭锁重合闸信号通过光纤通道以远跳信号的方式传输到保护装置a，不经就地判据，直接发令跳开断路器dl1三相；
16.s4，当乙丙之间发生单相接地故障，则保护装置a和a’通过光纤传输通道，比较ct2和ct2’两侧的差流，具体如下式(3)：
17.id＝i
ct2
+i
ct2'
≥i
s e2t
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
18.若上述不等式(3)满足条件，则保护装置a和a’发令跳开dl1和dl2故障相，经延时dl1和dl2重合。
19.优选地，上述自适应多段复杂传输路径线路的光纤差动保护系统的保护方法，采用软件控制字投退甲乙、丙丁两端路径差动保护，具体保护逻辑如下：
20.a.电流突变启动、id1差流判据动作和id1差流判据控制字为1同时满足条件时，向对侧发送闭锁重合闸dl2重合闸信号，并且发令跳开断路器dl1三相；
21.b.电流突变启动、id1差流判据动作和id1差流判据控制字为1同时满足条件，且收对侧闭锁重合闸信号≥1时，闭锁dl1重合闸；
22.c.电流突变启动、id2差流判据动作和id2差流判据控制字为1同时满足条件时，发令跳开断路器dl1故障相。
23.本发明提供的自适应多段复杂传输路径线路的光纤差动保护系统及保护方法的有益效果如下：
24.1，本发明对于多段复杂传输路径的线路，只需配置一套自适应的光纤差动保护，无需配置多套保护，极大的减少了建设成本和维护风险；
25.2，本发明对自适应多段复杂传输路径的线路保护，有完善可靠的理论基础指导，无需经历其他验证；
26.3，本发明对自适应多段复杂传输路径的线路保护，方法简单，动作速度快，结果准确可靠；
27.4，本发明的方法适用性广，适用于所有多段复杂传输路径的线路，对于我国西南部室内水电电站、室内变电站均可以广泛使用。
附图说明
28.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
29.图1为本发明的系统连接示意图；
30.图2为本发明的保护方法流程示意图；
31.图3为本发明实施例2中的保护逻辑示意图。
具体实施方式
32.实施例1：
33.如图1所示，自适应多段复杂传输路径线路的光纤差动保护系统，包括两段室内传输线路甲乙和丙丁；室内传输线路之间为室外传输线路；室内传输线路两端设置有电流互感器ct1和ct1’,室内传输线路与室外传输线路之间设置电流互感器ct2和ct2’；ct1和ct2与保护装置a电性连接，ct1’和ct2’与保护装置a’电性连接；ct1和ct2之间设置有断路器dl1，ct1’和ct2’之间设置有断路器dl2。
34.如图2所示，上述自适应多段复杂传输路径线路的光纤差动保护系统的保护方法，包括以下步骤：
35.s1，当室内传输线路甲乙或丙丁之间发生单相接地故障，则保护装置a和a’比较ct1和ct2以及ct1’和ct2’两侧的差流，具体如下如式(1)和式(2)：
36.i
d1
＝i
ct1
+i
ct2
≥i
set1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
37.i
d2
＝i
ct1'
+i
ct2'
≥i
set1'
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
38.s2，当甲乙之间发生单相接地故障，若不等式(1)满足条件，则断路器dl1跳开三相，将闭锁重合闸信号通过光纤通道以远跳信号的方式传输到保护装置a’，不经就地判据，直接发令跳开断路器dl2三相；
39.s3，当丙丁之间发生单相接地故障，若不等式(2)满足条件，则断路器dl2跳开三相，将闭锁重合闸信号通过光纤通道以远跳信号的方式传输到保护装置a，不经就地判据，直接发令跳开断路器dl1三相；
40.s4，当乙丙之间发生单相接地故障，则保护装置a和a’通过光纤传输通道，比较ct2和ct2’两侧的差流，具体如下式(3)：
41.id＝i
ct2
+i
ct2'
≥i
s e2t
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
42.若上述不等式(3)满足条件，则保护装置a和a’发令跳开dl1和dl2故障相，经延时dl1和dl2重合。
43.实施例2：
44.如图3所示，上述自适应多段复杂传输路径线路的光纤差动保护系统的保护方法，采用软件控制字投退甲乙、丙丁两端路径差动保护，具体保护逻辑如下：
45.a.电流突变启动、id1差流判据动作和id1差流判据控制字为1同时满足条件时，向对侧发送闭锁重合闸dl2重合闸信号，并且发令跳开断路器dl1三相；
46.b.电流突变启动、id1差流判据动作和id1差流判据控制字为1同时满足条件，且收
对侧闭锁重合闸信号≥1时，闭锁dl1重合闸；
47.c.电流突变启动、id2差流判据动作和id2差流判据控制字为1同时满足条件时，发令跳开断路器dl1故障相。
48.上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本技术中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.自适应多段复杂传输路径线路的光纤差动保护系统，包括两段室内传输线路甲乙和丙丁；室内传输线路之间为室外传输线路；室内传输线路两端设置有电流互感器ct1和ct1’,其特征在于：室内传输线路与室外传输线路之间设置电流互感器ct2和ct2’；ct1和ct2与保护装置a电性连接，ct1’和ct2’与保护装置a’电性连接；ct1和ct2之间设置有断路器dl1，ct1’和ct2’之间设置有断路器dl2。2.根据权利要求1所述的自适应多段复杂传输路径线路的光纤差动保护系统的保护方法，其特征在于，包括以下步骤：s1，当室内传输线路甲乙或丙丁之间发生单相接地故障，则保护装置a和a’比较ct1和ct2以及ct1’和ct2’两侧的差流，具体如下如式(1)和式(2)：i
d1
＝i
ct1
+i
ct2
≥i
set1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)i
d2
＝i
ct1'
+i
ct2'
≥i
set1'
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(2)s2，当甲乙之间发生单相接地故障，若不等式(1)满足条件，则断路器dl1跳开三相，将闭锁重合闸信号通过光纤通道以远跳信号的方式传输到保护装置a’，不经就地判据，直接发令跳开断路器dl2三相；s3，当丙丁之间发生单相接地故障，若不等式(2)满足条件，则断路器dl2跳开三相，将闭锁重合闸信号通过光纤通道以远跳信号的方式传输到保护装置a，不经就地判据，直接发令跳开断路器dl1三相；s4，当乙丙之间发生单相接地故障，则保护装置a和a’通过光纤传输通道，比较ct2和ct2’两侧的差流，具体如下式(3)：i
d
＝i
ct2
+i
ct2'
≥i
se2t
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)若上述不等式(3)满足条件，则保护装置a和a’发令跳开dl1和dl2故障相，经延时dl1和dl2重合。3.根据权利要求2所述的自适应多段复杂传输路径线路的光纤差动保护系统的保护方法，其特征在于：采用软件控制字投退甲乙、丙丁两端路径差动保护，具体保护逻辑如下：a.电流突变启动、id1差流判据动作和id1差流判据控制字为1同时满足条件时，向对侧发送闭锁重合闸dl2重合闸信号，并且发令跳开断路器dl1三相；b.电流突变启动、id1差流判据动作和id1差流判据控制字为1同时满足条件，且收对侧闭锁重合闸信号≥1时，闭锁dl1重合闸；c.电流突变启动、id2差流判据动作和id2差流判据控制字为1同时满足条件时，发令跳开断路器dl1故障相。

技术总结
本发明公开了自适应多段复杂传输路径线路的光纤差动保护系统及保护方法，包括两段室内传输线路甲乙和丙丁；室内传输线路之间为室外传输线路；室内传输线路两端设置有电流互感器CT1和CT1’,其特征在于：室内传输线路与室外传输线路之间设置电流互感器CT2和CT2’；CT1和CT2与保护装置A电性连接，CT1’和CT2’与保护装置A’电性连接；CT1和CT2之间设置有断路器DL1，CT1’和CT2’之间设置有断路器DL2；相比传统的光纤差动保护，在室内传输线路和架空线路之间增加了一个电流互感器，通过比较两组电流互感器两侧的差流，来判断两段室内传输线路之间是否发生了故障；通过光纤传输计算比较CT2和CT2’之间的差流来判断架空线路之间是否发生了故障；解决了现有技术可靠性低的问题。解决了现有技术可靠性低的问题。解决了现有技术可靠性低的问题。


技术研发人员：骆佳勇 张欢 李能昌 肖闯 王叶星 周静位 梁刚 吉元涛 孙文猛 陈思源
受保护的技术使用者：中国长江电力股份有限公司
技术研发日：2023.05.25
技术公布日：2023/10/6