面向對象的母線保護設定方法

《面向對象的母線保護設定方法》是南京南瑞繼保電氣有限公司和南京南瑞繼保工程技術有限公司於2009年7月24日申請的專利，該專利的申請號為2009101817930，公布號為CN101609979，授權公布日為2009年12月23日，發明人是李力、呂航。

《面向對象的母線保護設定方法》是將母線主接線系統中的母線電壓互感器，母聯或分段開關、饋線開關和跨條刀閘作為基本構成對象，先對每個基本構成對象的拓撲結構進行解析，然後形成母線拓撲結構，再以母線拓撲結構為對象依照傳統的方法完成母線差動保護的差動構成邏輯；通過解析基本構成對象的配置信息完成母線差動保護範圍的自適應構造；每一基本構成對象分別定義各自類型並同時提供相關的配置信息：參數、開入和開出；根據這些配置信息，形成被保護母線的拓撲結構，然後保護通過解析對象的配置信息完成母線差動範圍的自適應構造；採用該發明的母線保護適應性很強，通過修改配置檔案可以方便地實現不同主接線系統的母線保護，有利於提高程式的質量。

2013年，《面向對象的母線保護設定方法》獲得第八屆江蘇省專利項目獎優秀獎。

基本介紹

• 中文名：面向對象的母線保護設定方法
• 公布號：CN101609979
• 公布日：2009年12月23日
• 申請號：2009101817930
• 申請日：2009年7月24日
• 申請人：南京南瑞繼保電氣有限公司、南京南瑞繼保工程技術有限公司
• 地址：江蘇省南京市江寧區蘇源大道69號
• 發明人：李力、呂航
• Int.Cl.：H02H7/22（2006.01）I
• 代理機構：南京天翼專利代理有限責任公司
• 代理人：陳建和
• 類別：發明專利

專利背景

電力系統中主接線方式及運行方式繁多，傳統的母線差動保護僅僅是以母線為對象，但由於母線主接線的千變萬化，給選擇元件的差動構成造成困難，有時不得不因為某些特殊的主接線而更改差動構成邏輯，導致母線保護裝置型號多，程式升級維護工作量大。尤其碰到一些特殊的主接線系統，需專門開發相應的特殊程式，程式結構及差動構成變動較大，程式二次開發工作量大。

以圖1為例，此為雙母雙分主接線，但除了具有標準雙母雙分段主接線的一般特點之外，還有其不同之處，主要是：有元件可以在一對角線的母線之間倒閘（圖中的淡顏色表示）。

這樣主接線系統的母線保護如果採用傳統的辦法實現，程式改動很大，比如必須專門為此特殊間隔的刀閘位置處理、差動構成、跳閘邏輯等加不少特殊處理，程式二次開發工作量很大。

類似的特殊主接線在電力系統中，尤其是廠礦、石化企業、海外工程中比比皆是。圖2、和圖3是另外兩種特殊主接線。

可見，傳統的簡單按母線為對象的差動構成邏輯不能適應這諸多的主接線方式，因此需要一種能適應各種主接線的差動構成方式。

專業術語的概念解釋：母差保護差動迴路包括母線大差迴路和各段母線小差迴路。母線大差是指除母聯開關和分段開關外所有支路電流所構成的差動迴路。某段母線的小差是指該段母線上所連線的所有支路（包括母聯和分段開關）電流所構成的差動迴路。母線大差比率差動用於判別母線區內和區外故障，小差比率差動用於故障母線的選擇。

發明內容

專利目的

《面向對象的母線保護設定方法》提供一種面向對象母線保護設定方法，不同的主接線方式只需根據實際情況對各個構成對象進行配置即可，不需修改保護主程式，採用此方法後母線保護的差動構成靈活可靠，而且不再是只能適應已知的主接線模式。

技術方案

《面向對象的母線保護設定方法》特徵是將母線主接線系統中的母線電壓互感器，母聯或分段開關、饋線開關和跨條刀閘作為基本構成對象，先對每個基本構成對象的拓撲結構進行解析，然後形成母線拓撲結構，再以母線拓撲結構為對象依照傳統的方法完成母線差動保護的差動構成邏輯（小差的構成邏輯）。面向對象母線保護通過解析基本構成對象的配置信息完成母線差動保護範圍的自適應構造。每一基本構成對象分別定義各自類型並同時提供相關的配置信息：參數、開入和開出；根據 這些配置信息，形成被保護母線的拓撲結構，然後保護通過解析對象的配置信息完成母線差動範圍的自適應構造。

將主接線上的所有的單元分為四類構成對象，見表1：

表1中，對象類型指的是一次主接線系統中用於母線保護的主要構成對象（包括母線電壓互感器器、母聯或分段開關、饋線開關，跨條刀閘等）；構成對象類型指的是該設定方法中將所研究的構成對象類型抽象成的通用的對象類型；配置信息用於將抽象成的通用的對象類型實例化成所保護主接線構成元件，包括了各對象的參數、開入和開出等信息。

針對對象的參數配置，保護的解析原則為：

（1）電流互感器（TA）電流計入END1或END2端刀閘合位所連線母線的差動電流，這裡END1和END2對應TA電流計入連線母線差動電流的不同極性，END1端的母線差動電流正極性計入TA電流，END2端的母線差動電流負極性計入TA電流；

（2）END1或END2端刀閘合位所連線的母線構成互聯，相關兩條母線合為一個差動；

（3）END1和END2端均有刀閘合位時，該支路電流不計入大差；

（4）END1和END2端均有刀閘合位且兩端都與同一母線相聯時，該支路電流不計入小差和大差；

（5）SWITCH TIE合位時，兩側母線互聯，合為一個差動；

（6）TIE元件兩側均有TA時，兩TA均不計入大差，一組TA只計入一個母線的小差。

有益效果

採用此方法構成的母線保護適應性很強，通過修改配置檔案可以方便地實現不同主接線系統的母線保護，並可以滿足不同運行方式的需要，同系列保護程式升級維護工作量大大減少，開發人員可以更專注於保護程式本身上，有利於提高程式的質量。《面向對象的母線保護設定方法》容易實現，工作可靠。

附圖說明

圖1為雙母雙分段主接線，有元件可以在一對角線的母線之間倒閘；

圖2為雙母雙分主接線，有兩條母線之間無分段開關，只有刀閘，但無TA；

圖3為雙母主接線，支路TA在旁路刀閘的外側，導致旁代時被代支路仍有電流；

圖4為特殊雙母雙分段主接線方式。

權利要求

1、《面向對象的母線保護設定方法》特徵是將母線主接線系統中的母線電壓互感器，母聯或分段開關、饋線開關和跨條刀閘作為基本構成對象，先對每個基本構成對象的拓撲結構進行解析，然後形成母線拓撲結構，再以母線拓撲結構為對象依照傳統的方法完成母線差動保護的差動構成邏輯；通過解析基本構成對象的配置信息完成母線差動保護範圍的自適應構造；每一基本構成對象分別定義各自類型並同時提供相關的配置信息：參數、開入和開出；根據這些配置信息，形成被保護母線的拓撲結構，然後保護通過解析對象的配置信息完成母線差動範圍的自適應構造；保護的解析方法為：

（1）電流互感器TA電流計入END1或END2端刀閘合位所連線母線的差動電流；

（2）END1或END2端刀閘合位所連線的母線構成互聯，相關兩條母線合為一個差動；

（3）END1和END2端均有刀閘合位時，該支路電流不計入大差；

（4）END1和END2端均有刀閘合位且兩端都與同一母線相聯時，該支路電流不計入小差和大差；

（5）互聯跨條在合位時，兩側母線互聯，合為一個差動；

（6）母聯或分段開關的兩側均有電流互感器TA時，兩TA均不計入大差，一組TA只計入一個母線的小差。

（7）母聯或分段開關的左右兩端分別定義為END1和END2端；

（8）饋線開關的左右兩端分別定義為END1和END2；其中END1和END2對應TA電流計入連線母線差動電流的不同極性，END1端的母線差動電流正極性計入TA電流，END2端的母線差動電流負極性計入TA電流。

2.如權利要求1所述的面向對象的母線設定方法，其特徵是：四類構成對象母線電壓互感器、母聯或分段開關、饋線開關和跨條刀閘，分別為：

（1）母線電壓互感器：對象類型：電壓互感器掛在某條母線上；參數：所在母線的拓撲信息等；開入和開出：無；

（2）母聯或分段開關：對象類型：互聯或分段開關的左、右兩端分別接一個電流互感器（TA），再分別通過隔離刀閘連線到母線上；參數：是否固定連線，是否雙TA，各個刀閘所連線的拓撲信息，刀閘位置是否為雙位置等；開入：刀閘位置開入，斷路器位置開入，母聯保護投退開入，起動母聯失靈開入等；開出：跳本斷路器，聯跳其他斷路器等；

（3）饋線開關：饋線斷路器的左端連線一個TA後再通過隔離刀閘連線到母線上，饋線的另一端連線通過隔離刀閘直接連線到母線上；參數：各個刀閘所連線的母線拓撲位置信息，刀閘位置是否為雙位置等；開入：刀閘位置開入，失靈起動開入，解除復壓閉鎖開入等；開出：跳本斷路器，聯跳其他斷路器等；

（4）跨條刀閘：指互聯跨條的隔離開關，兩側分別連線到一條母線上；參數：兩側刀閘所連線的母線拓撲位置，刀閘位置是否為雙位置；開入：刀閘位置開入；開出：無。

實施方式

如圖4，此為雙母雙分主接線，但除了具有標準雙母雙分段主接線的一般特點之外，還有其不同之處，主要是：有元件（即支路5）可以在一對角線的母線（即母線I和IV）之間倒閘。

這樣主接線系統的母線保護如果採用傳統的辦法實現，程式改動很大，而採用了面向對象的設定方法後，只需將可以在對角線母線切換的饋線單元的參數中“各刀閘所連線母線的拓撲信息”按實際情況配置即可，程式不需作任何改動。

下面以此特殊主接線為例說明發明的具體實施方法（圖4），本主接線由4段母線，9個連線支路構成，其中支路1為I、II母之間的母聯開關，支路2、3為可在I、II母之間倒閘的支路，支路4為II、IV母之間的分段開關，支路5為可在I、IV母之間倒閘的支路，支路6為I、III母之間的分段開關，支路7、8為可在III、IV母之間倒閘的支路，支路9為III、IV母之間的母聯開關。

表2為此特殊主接線方式的參數配置信息。

舉例說明拓撲信息的數據含義：比如“0x0001”，其中“0x”表示十六進制數，“0001”表示4位十六進制數，其每一位的含義如下所示：

母線8	母線7	母線6	母線5	母線4	母線3	母線2	母線1
0/1	0/1	0/1	0/1	0/1	0/1	0/1	0/1

對應的各位根據支路與母線的聯繫關係確定：1表示該支路與此母線相連，0表示該支路與此母線不相連。

母線保護根據上述配置信息構造出各條母線的差動構成，以母線為對象依照傳統的方法完成差動構成邏輯。

表1

榮譽表彰

2013年，《面向對象的母線保護設定方法》獲得第八屆江蘇省專利項目獎優秀獎。