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CN113629669A - 基于快速开关的短路电流柔性限制方法 - Google Patents

基于快速开关的短路电流柔性限制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于快速开关的短路电流柔性限制方法，包括如下步骤：S1、变电站正常运行下，备自投装置检测分段断路器的开断状态，S2、根据分段断路器的开断状态制定备自投策略A和备自投策略B；S3、备自投装置通过故障监控器分别检测1号供电侧、二号供电侧、1号主变侧以及2号主变侧的电流状况；S4、根据拟定好的备自投策略A和备自投策略B的制定分区段停电维修计划。本发明采用开关器件在故障期间动态改变系统拓扑结构以限制短路电流，同时降低对系统正常运行的影响，进一步保障线路运行安全。

Description

基于快速开关的短路电流柔性限制方法
技术领域
本发明涉及电力系统安全技术领域，具体的，涉及基于快速开关的短路电流柔性限制方法。
背景技术
随着我国电网的迅速发展，电网规模日益增大，我国电力系统中短路电流水平逐年增长。过大的短路电流会议对电力系统的安全稳定运行以及电气设备本身产生危害。为保证电力系统安全运行，必须加强或更换电网中的电气设备以解决短路电流超标带来的问题，这一方面会导致系统对电气设备的投资及技术要求大幅提高，此外受断路器开断容量限制，还可能出现无合适断路器可选的情况。因此，为避免短路电流超标带来的一系列危害，如何将短路电流水平限制在安全裕度以内已经成为当代电网发展过程中一个必须予以解决的问题。目前，短路电流超标已成为制约浙江电网发展和电网安全运行的主要矛盾之一。
传统通过改变系统结构降低系统短路电流的措施，实施相对简单，仅需对系统接线进行调整，但对系统正常运行的影响相对较大；在电路切换的过程中，由于故障电流的不稳定性，容易对开关器件造成损伤，电气故障时有发生，带来了极大的安全隐患。
发明内容
本发明的目的是针对电力系统在短路故障时需要进行线路切换时所面临的安全隐患问题，提出了基于快速开关的短路电流柔性限制方法，采用开关器件在故障期间动态改变系统拓扑结构以限制短路电流，同时降低对系统正常运行的影响，进一步保障线路运行安全。
为实现上述技术目的，本发明提供的一种技术方案是，基于快速开关的短路电流柔性限制方法，包括如下步骤：
S1、变电站正常运行下，备自投装置检测分段断路器的开断状态，
S2、根据分段断路器的开断状态制定备自投策略A和备自投策略B；
S3、备自投装置通过故障监控器分别检测1号供电侧、二号供电侧、1号主变侧以及2号主变侧的电流状况；
S4、根据拟定好的备自投策略A和备自投策略B的制定分区段停电维修计划。
作为优选，分段断路器初始为断开状态，则Ⅰ段母线和Ⅱ段母线分段运行，1号供电侧上的第一断路器闭合，2号供电侧上的第二断路器闭合，Ⅰ段母线作为1号主变的供电母线，Ⅱ段母线为2号主变的供电端；1号主变侧的第三断路器闭合，2号主变侧的第四断路器闭合；制定备自投策略A。
作为优选，备自投策略A包括对至少四种情况应急处理：
情形一：若1号供电侧出现短路情况，故障监控器将短路电流信息反馈至备自投装置的控制模块，控制模块下达以下指令：第一断路器断开，分段断路器闭合；Ⅰ段母线与Ⅱ段母线连通，保证1号主变和2号主变正常运行；
情形二：若2号供电侧出现短路情况，故障监控器将短路电流信息反馈至备自投装置的控制模块，控制模块下达以下指令：第二断路器断开，分段断路器闭合；Ⅰ段母线与Ⅱ段母线连通，保证1号主变和2号主变正常运行；
情形三：若1号主变侧出现短路情况，故障监控器将短路电流信息反馈至备自投装置的控制模块，控制模块下达以下指令：第三断路器断开，第一断路器断开，开分段断路器无动作；情形四：若2号主变侧出现短路情况，故障监控器将短路电流信息反馈至备自投装置的控制模块，控制模块下达以下指令：第二断路器断开，第四断路器断开，开分段断路器无动作。
作为优选，情形一和情形二中分段断路器闭合时需要对分段断路器开断状态进行危情判定，环境温度采集器采集分段断路器的表面温度，当表面温度高于设定温度阈值，分段断路器断开，同时与分段断路器串联的快速开关断开，快速开关断开的同时，与快速开关并联的电抗器串入母线，控制模块控制分段断路器再次闭合，实现短路电流的柔性限制。
作为优选，分段断路器初始为闭合状态，则Ⅰ段母线和Ⅱ段母线连通，1号供电侧上的第一断路器闭合，2号供电侧上的第二断路器开断，2号供电侧作为1号供电侧的备用电源端；1号主变侧的第三断路器闭合，2号主变侧的第四断路器闭合；制定备自投策略B。
作为优选，备自投策略B包括对至少三种情况应急处理：
情形五：若1号供电侧出现短路情况，故障监控器将短路电流信息反馈至备自投装置的控制模块，控制模块下达以下指令：第一断路器断开，第二断路器闭合，分段断路器不动作；Ⅰ段母线与Ⅱ段母线连通，保证1号主变和2号主变正常运行；
情形六：若1号主变侧出现短路情况，故障监控器将短路电流信息反馈至备自投装置的控制模块，控制模块下达以下指令：第一断路器断开，第二断路器闭合，分段断路器断开；Ⅰ段母线与Ⅱ段母线开路，保证2号主变正常运行；
情形七：若2号主变侧出现短路情况，故障监控器将短路电流信息反馈至备自投装置的控制模块，控制模块下达以下指令：分段断路器断开；Ⅰ段母线与Ⅱ段母线开路，保证1号主变正常运行。
作为优选，所述1号供电侧和二号供电侧通过分裂电抗器与发电机组的电源输出端连接。
本发明的有益效果：本发明提出了基于快速开关的短路电流柔性限制方法，通过对变电系统的各个故障位置进行检测，一旦任一路出现故障，立即进行对应故障排除，保证其他线路的运行安全，同时为电路维修提供保障，进一步的，通过检测母线上的分段断路器的开关状态，进一步保证整个线路的运行安全。
附图说明
图1为本发明的基于快速开关的短路电流柔性限制方法流程图。
图2为适用于本发明的变电系统拓扑结构示意图。
图中标记说明：1-备自投装置、2-分裂电抗器、3-发电机组、4-第一断路器、5-第二断路器、6-第三断路器、7-第四断路器、11-电抗器、12-快速开关、41-第一故障监控器、51-第二故障监控器、61-第三故障监控器、71-第四故障监控器。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅是本发明的一种最佳实施例，仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：如图1所示，基于快速开关12的短路电流柔性限制方法流程图，包括如下步骤：
S1、变电站正常运行下，备自投装置1检测分段断路器的开断状态，
S2、根据分段断路器的开断状态制定备自投策略A和备自投策略B；
S3、备自投装置通过故障监控器分别检测1号供电侧、二号供电侧、1号主变侧以及2号主变侧的电流状况；
S4、根据拟定好的备自投策略A和备自投策略B的制定分区段停电维修计划。
分段断路器初始为断开状态，则Ⅰ段母线和Ⅱ段母线分段运行，1号供电侧上的第一断路器4闭合，2号供电侧上的第二断路器5闭合，Ⅰ段母线作为1号主变的供电母线，Ⅱ段母线为2号主变的供电端；1号主变侧的第三断路器6闭合，2号主变侧的第四断路器7闭合；制定备自投策略A。
备自投策略A包括对至少四种情况应急处理：
情形一：若1号供电侧出现短路情况，故障监控器将短路电流信息反馈至备自投装置的控制模块，控制模块下达以下指令：第一断路器断开，分段断路器闭合；Ⅰ段母线与Ⅱ段母线连通，保证1号主变和2号主变正常运行；
情形二：若2号供电侧出现短路情况，故障监控器将短路电流信息反馈至备自投装置的控制模块，控制模块下达以下指令：第二断路器断开，分段断路器闭合；Ⅰ段母线与Ⅱ段母线连通，保证1号主变和2号主变正常运行；
情形三：若1号主变侧出现短路情况，故障监控器将短路电流信息反馈至备自投装置的控制模块，控制模块下达以下指令：第三断路器断开，第一断路器断开，开分段断路器无动作；情形四：若2号主变侧出现短路情况，故障监控器将短路电流信息反馈至备自投装置的控制模块，控制模块下达以下指令：第二断路器断开，第四断路器断开，开分段断路器无动作。
情形一和情形二中分段断路器闭合时需要对分段断路器开断状态进行危情判定，环境温度采集器采集分段断路器的表面温度，当表面温度高于设定温度阈值，分段断路器断开，同时与分段断路器串联的快速开关断开，快速开关断开的同时，与快速开关并联的电抗器11串入母线，控制模块控制分段断路器再次闭合，实现短路电流的柔性限制。
分段断路器初始为闭合状态，则Ⅰ段母线和Ⅱ段母线连通，1号供电侧上的第一断路器闭合，2号供电侧上的第二断路器开断，2号供电侧作为1号供电侧的备用电源端；1号主变侧的第三断路器闭合，2号主变侧的第四断路器闭合；制定备自投策略B。
备自投策略B包括对至少三种情况应急处理：
情形五：若1号供电侧出现短路情况，故障监控器将短路电流信息反馈至备自投装置的控制模块，控制模块下达以下指令：第一断路器断开，第二断路器闭合，分段断路器不动作；Ⅰ段母线与Ⅱ段母线连通，保证1号主变和2号主变正常运行；
情形六：若1号主变侧出现短路情况，故障监控器将短路电流信息反馈至备自投装置的控制模块，控制模块下达以下指令：第一断路器断开，第二断路器闭合，分段断路器断开；Ⅰ段母线与Ⅱ段母线开路，保证2号主变正常运行；
情形七：若2号主变侧出现短路情况，故障监控器将短路电流信息反馈至备自投装置的控制模块，控制模块下达以下指令：分段断路器断开；Ⅰ段母线与Ⅱ段母线开路，保证1号主变正常运行。
如图2所示为适用于本实施例的变电系统拓扑结构示意图，包括有设置在分段母线上的备自投控制器、快速开关、电抗器、分段断路器、用于监控1号主变故障信息的第一故障监控器41、用于监控2号主变故障信息的第二故障监控器51、用于检测1号供电侧故障信息的第三故障监控器61以及用于检测2号供电侧故障信息的第四故障监控器71；1号供电侧和2号供电侧由分裂电抗器2连接至发电机组3，1号主变通过第一断路器与Ⅰ段母线连接，2号主变通过第二断路器与Ⅱ段母线连接，1号供电侧设置有用控制关断的第三断路器，2号供电侧设置有用控制关断的第四断路器；第三故障监控器用于监控第三断路器的故障信息，第四故障监控器用于监控第四断路器的故障信息，备自投控制器分别与第一故障监控器、第二故障监控器、第三故障监控器、第四故障监控器、快速开关以及分段断路器连接，快速开关与电抗器联动实现线路的快速切换，当快速开关断开时，联动的，电抗器立即串入母线实现电流抑制。
以上所述之具体实施方式为本发明基于快速开关的短路电流柔性限制方法的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本发明之形状、结构所作的等效变化均在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.基于快速开关的短路电流柔性限制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、变电站正常运行下，备自投装置检测分段断路器的开断状态；
S2、根据分段断路器的开断状态制定备自投策略A和备自投策略B；
S3、备自投装置通过故障监控器分别检测1号供电侧、二号供电侧、1号主变侧以及2号主变侧的电流状况；
S4、根据拟定好的备自投策略A和备自投策略B的制定分区段停电维修计划。
2.根据权利要求1所述的基于快速开关的短路电流柔性限制方法，其特征在于，包括如下步骤：
分段断路器初始为断开状态，则Ⅰ段母线和Ⅱ段母线分段运行，1号供电侧上的第一断路器闭合，2号供电侧上的第二断路器闭合，Ⅰ段母线作为1号主变的供电母线，Ⅱ段母线为2号主变的供电端；1号主变侧的第三断路器闭合，2号主变侧的第四断路器闭合；制定备自投策略A。
3.根据权利要求2所述的基于快速开关的短路电流柔性限制方法，其特征在于，包括如下步骤：备自投策略A包括对至少四种情况应急处理：
情形一：若1号供电侧出现短路情况，故障监控器将短路电流信息反馈至备自投装置的控制模块，控制模块下达以下指令：第一断路器断开，分段断路器闭合；Ⅰ段母线与Ⅱ段母线连通，保证1号主变和2号主变正常运行；
情形二：若2号供电侧出现短路情况，故障监控器将短路电流信息反馈至备自投装置的控制模块，控制模块下达以下指令：第二断路器断开，分段断路器闭合；Ⅰ段母线与Ⅱ段母线连通，保证1号主变和2号主变正常运行；
情形三：若1号主变侧出现短路情况，故障监控器将短路电流信息反馈至备自投装置的控制模块，控制模块下达以下指令：第三断路器断开，第一断路器断开，开分段断路器无动作；
情形四：若2号主变侧出现短路情况，故障监控器将短路电流信息反馈至备自投装置的控制模块，控制模块下达以下指令：第二断路器断开，第四断路器断开，开分段断路器无动作。
4.根据权利要求3所述的基于快速开关的短路电流柔性限制方法，其特征在于，情形一和情形二中分段断路器闭合时需要对分段断路器开断状态进行危情判定，环境温度采集器采集分段断路器的表面温度，当表面温度高于设定温度阈值，分段断路器断开，同时与分段断路器串联的快速开关断开，快速开关断开的同时，与快速开关并联的电抗器串入母线，控制模块控制分段断路器再次闭合，实现短路电流的柔性限制。
5.根据权利要求1或2所述的基于快速开关的短路电流柔性限制方法，其特征在于，分段断路器初始为闭合状态，则Ⅰ段母线和Ⅱ段母线连通，1号供电侧上的第一断路器闭合，2号供电侧上的第二断路器开断，2号供电侧作为1号供电侧的备用电源端；1号主变侧的第三断路器闭合，2号主变侧的第四断路器闭合；制定备自投策略B。
6.根据权利要求5所述的基于快速开关的短路电流柔性限制方法，其特征在于，包括如下步骤：备自投策略B包括对至少三种情况应急处理：
情形五：若1号供电侧出现短路情况，故障监控器将短路电流信息反馈至备自投装置的控制模块，控制模块下达以下指令：第一断路器断开，第二断路器闭合，分段断路器不动作；Ⅰ段母线与Ⅱ段母线连通，保证1号主变和2号主变正常运行；
情形六：若1号主变侧出现短路情况，故障监控器将短路电流信息反馈至备自投装置的控制模块，控制模块下达以下指令：第一断路器断开，第二断路器闭合，分段断路器断开；Ⅰ段母线与Ⅱ段母线开路，保证2号主变正常运行；
情形七：若2号主变侧出现短路情况，故障监控器将短路电流信息反馈至备自投装置的控制模块，控制模块下达以下指令：分段断路器断开；Ⅰ段母线与Ⅱ段母线开路，保证1号主变正常运行。
7.根据权利要求1或2或3所述的基于快速开关的短路电流柔性限制方法，其特征在于，包括如下步骤：所述1号供电侧和二号供电侧通过分裂电抗器与发电机组的电源输出端连接。
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