继电保护系统[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号 CN 211377576 U(45)授权公告日 2020.08.28

(21)申请号 202020144401.5(22)申请日 2020.01.22

(73)专利权人 广东电网有限责任公司

地址 510600 广东省广州市越秀区东风东

路757号

专利权人 广东电网有限责任公司揭阳供电

局(72)发明人 陈晓彬　孙玉彤　陈悦江　王锃　

陈柏廷　倪苗升　李暖群　刘耿彬　孙旭　张勇杰　陈伟钦　邢文忠　王琪　杨协伟　郑其彦　吴永峰　王树浩　(74)专利代理机构 北京集佳知识产权代理有限

公司 11227

代理人 牛亭亭

权利要求书1页 说明书7页 附图2页

(51)Int.Cl.

H02H 7/26(2006.01)H02H 3/06(2006.01)

(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利

CN 211377576 U(54)实用新型名称

继电保护系统(57)摘要

本实用新型涉及电力设备技术领域，具体公开一种继电保护系统，包括：电力线路、与所述电力线路串联连接的断路器开关和与所述断路器开关电连接并用于控制所述断路器开关的分合状态的保护装置；所述保护装置包括控制单元，所述控制单元用于：判定电力线路出现故障，发出与故障线路对应的保护跳闸命令；确定与所述故障线路对应的断路器开关处于跳开状态；在所述断路器开关的重合闸整定时间内进行断口重燃判定，若存在断口重燃的情况，则闭锁所述断

本实用新型提供一种继路器开关的重合闸功能。

电保护系统，能针对开关断口重燃采取针对性的保护措施，防止开关爆炸事故的发生，保证电力系统的稳定运行。

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权　利　要　求　书

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1.一种继电保护系统，其特征在于，包括：电力线路、与所述电力线路串联连接的断路器开关和与所述断路器开关电连接并用于控制所述断路器开关的分合状态的保护装置；所述保护装置包括控制单元，所述控制单元用于：

判定电力线路出现故障，发出与故障线路对应的保护跳闸命令；确定与所述故障线路对应的断路器开关处于跳开状态；在所述断路器开关的重合闸整定时间内进行断口重燃判定，若存在断口重燃的情况，则闭锁所述断路器开关的重合闸功能。

2.根据权利要求1所述的继电保护系统，其特征在于，所述断路器开关设有位置馈电点，所述保护装置还包括：

模拟量输入模块，所述模拟量输入模块的采集端与所述电力线路电连接，输出端与所述控制单元电连接，用于采集电力线路的三相电压、三相电流、零序电压和零序电流；

开关量输入模块，所述开关量输入模块的采集端与所述位置馈电点连接，所述开关量输入模块的输出端与所述控制单元电连接。

3.根据权利要求2所述的继电保护系统，其特征在于，所述模拟量输入模块包括电流表和电压表。

4.根据权利要求1所述的继电保护系统，其特征在于，所述电力线路还串联连接有另一断路器开关，该另一断路器开关电连接有用于控制其分合状态的另一保护装置。

5.根据权利要求4所述的继电保护系统，其特征在于，还包括若干与所述电力线路电连接的自动合闸装置以及与所述控制单元电连接的闭锁继电器BSK，所述闭锁继电器BSK包括：

常开闭锁开关BSK-1，所述另一保护装置的闭锁重合闸回路与所述常开闭锁开关BSK-1电连接；

常闭闭锁开关BSK-2，所述常闭闭锁开关BSK-2串联于所述自动合闸装置的合闸回路中；

常闭闭锁开关BSK-3，与保护装置电连接，当所述常闭闭锁开关BSK-3闭合时，所述保护装置闭锁命令复归。

6.根据权利要求5所述的继电保护系统，其特征在于，所述控制单元还电连接有用于实现站间通信的述的第一通信口和用于实现站内通信的第二通信口。

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说　明　书继电保护系统

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技术领域

[0001]本实用新型涉及电力设备技术领域，尤其涉及一种继电保护系统。

背景技术

[0002]以分闸为例，断路器开关分闸时，在动触头和动触头分断离开的瞬间，两触头之间会产生电弧，产生电弧需要比较高的电压，而维持电弧的存在则需要比较低的电压就可以了，电弧往往在电流过零时就熄灭了，此时触头之间的介质绝缘强度如果大于触头间电弧维持电压，电弧就熄灭了，否则触头间的介质绝缘强度小于触头间的电弧维持电压，则介质被击穿，电弧又重新燃烧，断路器开关被击穿，这就叫电弧的重燃。电弧的重燃产生的能量比较大，很容易造成断路器开关的损坏或在系统中产生过电压。

[0003]近年来全国各个每年开关断口重燃引起开关内部绝缘击穿的事故很多，开关断口重燃击穿有两个主要原因，一个是开关缓冲器反弹不稳定，另一个是操作过电压或者连续落雷，虽然有些地方安装了线路避雷器，效果也不是很好，特别是对于连续落雷的情况，效果比较一般。目前继电保护系统对于开关被击穿后发生的永久性故障都是采取启动失灵保护措施进行处理，并不能针对开关断口重燃导致的击穿进行有效识别和采取针对性措施。[0004]根据启动失灵保护措施，为了消除偶然因素导致的启动失灵，一般地，对于50ms～150ms内发生的瞬时性故障，继电保护系统均会自动重新合上开关。换言之，若并非偶然因素导致的启动失灵，而是由于开关断口重燃击穿断路器开关导致的启动失灵，继电保护系统仍会自动重新合上开关。由于开关内部已被击穿，受损严重，会出现内部粉尘积聚和气体绝缘能力降低等问题，重合上开关后，当线路再发生故障时，将导致开关在分闸瞬间大量热量积聚而发生爆炸。[0005]因此，需要一种保护系统，能对开关断口重燃进行识别，从而有利于执行相关的保护措施，防止开关爆炸事故的发生，保证电力系统的稳定运行。实用新型内容

[0006]本实用新型的一个目的在于，提供一种继电保护系统，包括：电力线路、与所述电力线路串联连接的断路器开关和与所述断路器开关电连接并用于控制所述断路器开关的分合状态的保护装置；所述保护装置包括控制单元，所述控制单元用于：[0007]判定电力线路出现故障，发出与故障线路对应的保护跳闸命令；确定与所述故障线路对应的断路器开关处于跳开状态；在所述断路器开关的重合闸整定时间内进行断口重燃判定，若存在断口重燃的情况，则闭锁所述断路器开关的重合闸功能。[0008]优选的，所述断路器开关设有位置馈电点，所述保护装置还包括：[0009]模拟量输入模块，所述模拟量输入模块的采集端与所述电力线路电连接，输出端与所述控制单元电连接，用于采集电力线路的三相电压、三相电流、零序电压和零序电流；[0010]开关量输入模块，所述开关量输入模块的采集端与所述位置馈电点连接，所述开关量输入模块的输出端与所述控制单元电连接；

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优选的，所述模拟量输入模块包括电流表和电压表。

[0012]优选的，所述电力线路还串联连接有另一断路器开关，该另一断路器开关电连接有用于控制其分合状态的另一保护装置。[0013]优选的，还包括若干与所述电力线路电连接的自动合闸装置以及与所述控制单元电连接的闭锁继电器BSK，所述闭锁继电器BSK包括：[0014]常开闭锁开关BSK-1，所述另一保护装置的闭锁重合闸回路与所述常开闭锁开关BSK-1电连接；

[0015]常闭闭锁开关BSK-2，所述常闭闭锁开关BSK-2串联于所述自动合闸装置的合闸回路中；

[0016]常闭闭锁开关BSK-3，与保护装置电连接，当所述常闭闭锁开关BSK-3闭合时，所述保护装置闭锁命令复归。[0017]优选的，所述控制单元还电连接有用于实现站间通信的述的第一通信口和用于实现站内通信的第二通信口。

[0018]本实用新型的有益效果在于：提供一种继电保护系统，能对开关断口重燃进行识别，从而有利于执行相关的保护措施，防止开关爆炸事故的发生，保证电力系统的稳定运行。

附图说明

[0019]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，还可以根据这些附图获得其它的附图。

[0020]图1为实施例提供的智能识别开关断口重燃的继电保护方法的流程框图；[0021]图2为实施例提供的保护装置的结构框图；[0022]图3为实施例提供的闭锁继电器结构框图；

[0023]图4为实施例提供的保护装置与其它设备的通信连接框图。[0024]图中：[0025]1、保护装置；101、模拟量输入模块；102、开关量输入模块；103、电源变换模块；104、控制单元；105、闭锁继电器；106、第一通信口；107、第二通信口。具体实施方式

[0026]为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

[0027]下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。[0028]实施例一

[0029]参见图1～图4，本实施例提供一种智能识别开关断口重燃的继电保护方法，适用

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于电网运行过程中开关断口重燃的判别和处理，其可由一种继电保护系统执行，通过软件和/或硬件实现。[0030]其中，所述继电保护系统包括：[0031]电力线路；[0032]断路器开关，所述断路器开关连接于所述电力线路的端部；[0033]保护装置1，所述保护装置1与所述断路器开关电连接，用于控制所述断路器开关的分合状态。

[0034]所述继电保护方法包括：[0035]S10：保护装置1判定电力线路出现故障，发出与故障线路对应的保护跳闸命令。[0036]S20：确定与所述故障线路对应的断路器开关处于跳开状态。[0037]具体地，所述S20具体为：若故障线路电流消失或者断路器开关处于分位状态，且故障线路的电压回升至非故障状态，则与所述故障线路对应的断路器开关处于跳开状态。[0038]可以理解的是，故障线路的电流可以通过电流表进行测量获得。断路器开关一般设有分位馈电点和合位馈电点两位置馈电点，处于分位状态时分位位置馈电点导通且合位馈电点断开，处于合位状态时合位馈电点导通且分位馈电点断开。根据位置馈电点的导通状态即可获知断路器开关是否处于分位状态。[0039]S30：在所述断路器开关的重合闸整定时间内进行断口重燃判定，若存在断口重燃的情况，则闭锁所述断路器开关的重合闸功能。[0040]具体地，重合闸整定时间指从断路器开关进行分闸断开故障到断路器开关收到合闸脉冲的时间。闭锁重合闸功能指禁止执行重合闸操作。[0041]优选的，“在所述断路器开关的重合闸整定时间内进行断口重燃判定”具体指：[0042]S301：在所述断路器开关的重合闸整定时间内，若所述故障线路再次出现故障且故障随后自动消失，判定所述断路器开关出现断口重燃的情况。[0043]需要说明的是，由于断路器开关已经处于跳开状态，所以故障线路已被断开，故障消失，在断路器开关断开期间，若出现断口重燃的情况，重燃瞬间断路器开关被击穿，重燃电弧会导通该故障线路，所以故障会再次出现，随后断路器开关损毁，故障线路再次断开，所以故障随后自动消失。[0044]优选的，所述故障线路的两侧各设有一所述断路器开关。每一断路器开关均对应一保护装置1。若存在断口重燃的情况，则闭锁所述故障线路两侧的断路器开关的重合闸功能。

[0045]可以理解的是，若只有一个断路器开关，运维人员容易由于误操作而合上已故障的断路器开关而导致爆炸事故，在故障线路两端均设置断路器开关，然后使两断路器开关均保持跳开状态，可以降低误操作导致爆炸事件的发生。[0046]“若存在断口重燃的情况，则闭锁所述断路器开关的重合闸功能”具体为：[0047]S302：当保护装置1判断出存在断口重燃事故后，为防止合、分闸时断路器开关出现爆炸事故，保护装置1将发出闭锁命令1(保护装置1内部闭锁信号)、闭锁命令2和闭锁命令3以闭锁一切合闸命令并通知有关调度及运行人员。[0048]S3021：“闭锁命令1”包括：[0049]S30211：闭锁所有保护装置1内部程序的合闸命令，即所有保护装置1均不向外发

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送合闸指令；

[0050]具体地，保护装置1通过“闭锁命令1”闭锁本保护装置1的重合闸功能，同时将“闭锁命令1”信号经通信口，发至本间隔对侧的另一保护装置1。对侧的保护装置1收到“闭锁命令1”信号后同时闭锁自身内部程序的合闸命令，防止对应的断路器开关重合闸。[0051]具体地，在电力系统中，变电站是由一些紧密连接、具有某些共同功能的部分组成。例如：进线或者出线与母线之间的开关设备；由断路器开关、隔离刀闸及接地刀闸组成的母线连接设备；变压器与两个不同电压等级母线之间相关的开关设备。将一次断路器开关和相关设备组成虚拟间隔，间隔概念也可适用于断路器开关接线和环型母线等变电站配置。这些部分构成电网一个受保护的子部分，如一台变压器或一条线路的一端，对应开关设备的控制，具有某些共同的约束条件，如互锁或者定义明确的操作序列。这些部分的识别区分对于检修(哪些部分断开同时对变电站其余部分影响最小)或扩展计划(如果增加一条新线路，哪些部分须增加)非常重要。这些部分称为间隔，并且由那些统称为“间隔控制器”的装置管理，配有成套保护，称之为“间隔保护”。[0052]S30212：将该“闭锁命令1”信号上送当地“监控系统”、当地“远动装置”和上级“调度系统”。[0053]当地“监控系统”收到该“闭锁命令1”信号后，闭锁当地监控系统对该保护间隔断路器开关的合闸操作；当地“远动装置”收到该“闭锁命令1”信号后，闭锁经“远动装置”对该保护间隔断路器开关的合闸操作；上级“调度系统”收到该“闭锁命令1”信号后，闭锁经“调度系统”对该保护间隔断路器开关的合闸操作。[0054]S30213：以上闭锁保持至收到复归命令为止。[0055]S3022：“闭锁命令2”包括：[0056]S30221：启动闭锁继电器105，该闭锁继电器105为双位置继电器，其包括若干闭锁开关，其中，一个常开闭锁开关BSK-1用于启动“闭锁命令2”的任务1，一个常闭闭锁开关BSK-2用于启动“闭锁命令2”的任务2，另一个常闭闭锁开关BSK-3用于启动“闭锁命令1复归”的复归任务。[0057]S30222：当闭锁继电器105收到“闭锁命令2”后动作，常开闭锁开关BSK-1接通执行“闭锁命令2”的任务1、常闭闭锁开关BSK-2断开执行“闭锁命令2”的任务2。[0058]具体地：[0059]BSK-1对应的“闭锁命令2”的任务1：用于闭锁本站本间隔另一套保护装置1的重合闸，即当本站本间隔的一套保护装置1采集到常开闭锁开关BSK-1接通后，通过软件将自身的重合闸闭锁，同时将该闭锁命令经通信口发至本间隔对侧的另一套保护装置1，当其收到该信号后将自身的重合闸闭锁；[0060]BSK-2对应的“闭锁命令2”的任务2：用于闭锁所有自动装置和本断路器开关，即将该闭接点串接至其它自动装置和本断路器开关的合闸回路中，当本闭锁继电器105动作后，执行的“闭锁命令2”的任务2的闭接点动作断开，其它自动装置和本断路器开关的合闸回路被断开，并一直保持断开状态至收到复归命令为止。[0061]S30223：当闭锁继电器105收到手动复归命令，常闭闭锁开关BSK-3被手动闭合，闭锁继电器105返回复归状态。[0062]具体地，返回复归以闭锁解除的方式如下：

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①常开闭锁开关BSK-1断开，解除BSK-1执行的“闭锁命令2”的任务1，即另一套保

护采集到执行“闭锁命令2”的任务1的常开闭锁断开后，解除对该另一套保护重合闸的闭锁；

[0064]②常闭闭锁开关BSK-2接通，解除BSK-2对应的“闭锁命令2”的任务2，即串接至其它自动装置和本断路器开关的合闸回路中该闭接点接通，其它自动装置和本断路器开关的合闸回路恢复到接通状态，对其它自动装置合闸闭锁解除；[0065]③常闭闭锁开关BSK-3接通，保护装置1采集到该接点接通后，保护装置1一方面执行“闭锁命令1复归”指令，解除本保护装置1内部对重合闸的闭锁；[0066]同时保护装置1将“闭锁命令1复归”信号经本保护保护装置1通信口，将该信号上送本侧“当地监控系统”、“当地远动装置”、“其上级调度系统”，其“当地监控系统”收到该信号后解除对该间隔断路器开关的合闸闭锁，其“当地远动装置”收到该信号后解除对该间隔断路器开关的合闸闭锁，“其上级调度系统”收到该信号后解除对该间隔断路器开关的合闸闭锁；[0067]另一方面将“闭锁命令1复归”指令信号，经本保护装置1通信口发至本间隔对侧对应保护装置1，对侧保护装置1收到“闭锁命令1复归”信号后，解除其保护装置1重合闸的闭锁，同时将该信号上送该侧“当地监控系统”、该侧“当地远动装置”、该侧对应“上级调度系统”，其“当地监控系统”收到该信号后解除对该间隔断路器开关的合闸闭锁，其“当地远动装置”收到该信号后解除对该间隔断路器开关的合闸闭锁，其的对应“上级调度系统”收到该信号后解除对该间隔断路器开关的合闸闭锁。[0068]S3023：闭锁命令3包括：[0069]S30231：本保护装置1经网络通信接口，将“闭锁信号3”上送运动主机，远动主机收到“闭锁信号3”后，闭锁收到的上级调度操作本间隔断路器开关合闸命令；[0070]S30232：同时本保护装置1经网络通信接口，将“闭锁信号3”发送至上级调度系统及巡检中心监控系统，上级调度系统及巡检中心监控系统收到“闭锁信号3”后，自动闭锁对本断路器开关的合闸操作，同时发出“该间隔断路器开关发生重燃故障，需要检查维护后方可进行合闸操作”的提示；[0071]S30233：以上闭锁保持至收到复归命令为止。

[0072]本实施例提供一种智能识别开关断口重燃的继电保护方法，具备以下有益效果：[0073]①开发出能够识别高压断路器开关断口重燃引起的瞬时性故障或者开关处于半分合状态的保护方法，杜绝开关故障对电网的二次伤害，最大程度上保障电网安全；[0074]②保护深度融合开关的分-合-分时间特性，多维度智能识别是不同保护合闸还是开关重合，还是防跳回路出现多次分合闸的问题；

[0075]③智能识别开关击穿并智能闭锁两侧重合闸；

[0076]④将保护装置1和断路器开关位置状态监测智能融合，防止配合出现问题导致断路器开关带病运行。[0077]实施例二

[0078]参见图2～图4，本实施例提供的继电保护系统可用于执行本发明的实施例提供的继电保护方法，具备相应的功能和有益效果。[0079]继电保护系统包括电力线路、与所述电力线路串联连接的断路器开关和与所述断

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路器开关电连接并用于控制所述断路器开关的分合状态的保护装置1；所述保护装置1包括控制单元104，所述控制单元104用于：[0080]判定电力线路出现故障，发出与故障线路对应的保护跳闸命令；确定与所述故障线路对应的断路器开关处于跳开状态；在所述断路器开关的重合闸整定时间内进行断口重燃判定，若存在断口重燃的情况，则闭锁所述断路器开关的重合闸功能。[0081]所述断路器开关设有位置馈电点，所述保护装置1还包括模拟量输入模块101、开关量输入模块102和电源变换模块103。所述模拟量输入模块101的采集端与所述电力线路电连接，输出端与所述控制单元104电连接，用于采集电力线路的三相电压、三相电流、零序电压和零序电流。所述开关量输入模块102的采集端与所述位置馈电点连接，所述开关量输入模块102的输出端与所述控制单元104电连接。电源变换模块103与控制单元104电连接，可以将交流电转换为保护装置1可用的直流电。可以理解的是，控制单元104包括处理芯片和相关的处理电路。

[0082]需要说明的是，控制单元104依靠接收到的电力线路的三相电压、三相电流、零序电压和零序电流与预设的标准值进行比较，一旦误差超出允许范围，即可判断电力线路出现故障。控制单元104依靠接收到的位置馈电点的导通信号就可以确定断路器开关的分合状态。

[0083]优选的，所述模拟量输入模块101包括电流表和电压表。[0084]所述电力线路还串联连接有另一断路器开关，该另一断路器开关电连接有用于控制其分合状态的另一保护装置1。双断路器开关实现双重保险，防止由于电力人员误合闸而导致发生爆炸事故。

[0085]继电保护系统还包括若干与所述电力线路电连接的自动合闸装置以及与所述控制单元104电连接的闭锁继电器105，所述闭锁继电器105包括：[0086]常开闭锁开关BSK-1，所述另一保护装置的闭锁重合闸回路与所述常开闭锁开关BSK-1电连接，从而实现两保护装置1重合闸回路的联动；[0087]常闭闭锁开关BSK-2，所述常闭闭锁开关BSK-2串联于所述自动合闸装置的合闸回路中，从而实现所有自动合闸开关与保护装置1各重合闸回路的联动；[0088]常闭闭锁开关BSK-3，与保护装置1电连接，当所述常闭闭锁开关BSK-3闭合时，所述保护装置1闭锁命令复归，闭锁继电器105复位。

[0089]所述控制单元104还电连接有用于实现站间通信的述的第一通信口106和用于实现站内通信的第二通信口107。所述保护装置1通过第一通信口106将“闭锁命令1”信号上送当地“监控系统”、当地“远动装置”和上级“调度系统”。所述保护装置1通过第二通信口107发送“闭锁命令2”。

[0090]本实施例提供一种智能识别开关断口重燃的继电保护系统，具备以下有益效果：[0091]①开发出能够识别高压断路器开关断口重燃引起的瞬时性故障或者开关处于半分合状态的保护系统，杜绝开关故障对电网的二次伤害，最大程度上保障电网安全；[0092]②保护深度融合开关的分-合-分时间特性，多维度智能识别是不同保护合闸还是开关重合，还是防跳回路出现多次分合闸的问题；

[0093]③智能识别开关击穿并智能闭锁两侧重合闸；

[0094]④将保护装置1和断路器开关位置状态监测智能融合，防止配合出现问题导致断

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路器开关带病运行。

[0095]以说明和描述的目的提供上述实施例的描述。不意指穷举或者限制本公开。特定的实施例的单独元件或者特征通常不受到特定的实施例的限制，但是在适用时，即使没有具体地示出或者描述，其可以互换和用于选定的实施例。在许多方面，相同的元件或者特征也可以改变。这种变化不被认为是偏离本公开，并且所有的这种修改意指为包括在本公开的范围内。

[0096]以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

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图1

图2

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