一種差動保護系統的制作方法

本實用新型涉及電網變壓器電流保護領域，尤其涉及一種差動保護系統。

背景技術：

在電網中，變電站之間進行電力傳輸，常常有許多不確定因素使電網發生故障，此時變壓器差動保護就發生作用，隔離故障點，防止故障蔓延。變壓器的差動保護是變壓器的主保護，是按循環電流原理裝設的。主要用來保護雙繞組或三繞組變壓器繞組內部及其引出線上發生的各種相間短路故障，同時也可以用來保護變壓器單相匝間短路故障。

傳統的220kV外橋接線形式變電站的保護配置方案中，220kV線路均配置雙套三端光纖電流差動保護、變壓器均配置雙套雙端電流差動保護。在變壓器進線側，線路差動保護與變壓器差動保護的電流回路在橋斷路器間隔及變壓器高壓側交叉配置，避免死區出現。當線路故障時，線路差動保護動作，分別跳開變壓器輸出線路的斷路器、橋斷路器及變壓器高壓側斷路器；當變壓器內部變壓器故障時，變壓器差動保護動作，跳開變壓器高壓側及低壓側斷路器，故障均被切除。

但是，在傳統的差動保護系統中，在變壓器高壓側線路差動保護與變壓器差動保護交叉區域故障時，線路差動保護與變壓器差動保護均動作，且線路差動保護會誤跳開變壓器輸出線路的斷路器及橋斷路器。而且傳統外橋接線形式的線路配置的是三端線路差動保護，一套完整三端線路差動保護系統，需要配置3臺三端線路差動保護裝置，在大型電網中，往往有許多個變電站，線路保護裝置配置數量較多，要求光纖通道數量也多，這給設計、施工及運行維護均帶來工作量的增加。因此，縮小線路差動保護在橋接線變電站內的保護范圍，將該保護范圍交由本變電站的其它保護來負責，同時在保持外橋接線運行結構不變的條件下，防止變壓器輸出線路的斷路器及橋斷路器誤斷是我們要解決的技術問題。

技術實現要素：

本實用新型實施例提供了一種差動保護系統，能減少線路保護裝置的數量，同時保持外橋接線運行結構不變，避免出現變壓器高壓側故障誤切電源線路及橋斷路器的現象出現。

本實用新型實施例提供一種差動保護系統，包括：第一線路差動保護裝置、第二線路差動保護裝置和一臺變壓器差動保護裝置，

所述第一線路差動保護裝置的一端連接所述第二線路差動保護裝置，另一端連接變壓器的輸出線路；

所述第二線路差動保護裝置的一端連接所述第一線路差動保護裝置，另一端連接變壓器的進線側線路

所述變壓器差動保護裝置的第一端連接所述變壓器的進線側線路，第二端連接橋斷路器線路，第三端連接所述變壓器的低壓側線路；

所述第二線路差動保護裝置與所述變壓器差動保護裝置的電路接線在所述變壓器進線側線路交叉配置。

在一條電路線路上，裝置的兩條導線連接線路，形成電路回路。所述裝置的電路回路在共同連接的所述電路線路上有相互重疊的部分，視為交叉配置。

優選地，

所述變壓器的進線側安裝了供差動保護使用的電流互感器。

優選地，

所述變壓器差動保護裝置的第四端連接所述變壓器的高壓側線路，用于進一步細分變壓器差動保護裝置的范圍。

優選地，

所述線路差動保護裝置和所述變壓器差動保護裝置均通過電流互感器與所述線路連接，用于檢測電流變化。

優選地，

所述第一線路差動保護裝置、第二線路差動保護裝置和一臺變壓器差動保護裝置均具有遠跳保護功能，當故障發生時，用此功能能迅速跳開對應的斷路器。

優選地，

所述第一線路差動保護裝置和第二線路差動保護裝置為光纖電流差動保護裝置。

優選地，

所述變壓器差動保護裝置為電流差動保護裝置。

優選地，

所述變壓器差動保護裝置為三端差動保護裝置或四端差動保護裝置，用于連接線路上的三個電流互感器或四個電流互感器或五端差動保護裝置。

優選地，

所述變壓器具體設置于變電站內部。

優選地，

所述變壓器具體為三相變壓器。

本實用新型實施例提供一種多變壓器差動保護系統，包括兩套或兩套以上上述的差動保護系統，以及至少兩個變壓器；

至少兩個所述變壓器之間以外橋接線的方式連接；

兩套或兩套以上所述差動保護系統在所述外橋接線方式的橋斷路器線路上交叉配置。

從以上技術方案可以看出，本實用新型實施例具有以下優點：

本實用新型實施例能減少線路保護裝置的數量，同時保持外橋接線運行結構不變，避免出現變壓器高壓側故障誤切電源線路及橋斷路器的現象出現。并且，將變壓器的差動保護區域進行了細分，使變壓器差動保護能根據不同的故障區域自動選擇跳開不同的斷路器，能將故障影響范圍限制在最小區域。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為采用三端變壓器差動保護裝置的差動保護系統示意圖；

圖2為差動保護系統的遠跳保護接線示意圖；

圖3為采用四端變壓器差動保護裝置的差動保護系統示意圖；

圖4為外橋接線示意圖。

其中，附圖標記如下所述：

1.線路差動保護裝置；2.變壓器差動保護裝置(220kV變電站C內)；3.變壓器；4.電流互感器。

具體實施方式

本實用新型實施例公開了一種差動保護系統，用于保護雙繞組或三繞組變壓器繞組內部及其引出線上發生的各種相間短路故障，同時也可以用來保護變壓器單相匝間短路故障。

為使得本實用新型的實用新型目的、特征、優點能夠更加的明顯和易懂，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，下面所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而非全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

本項目方案的思路是縮小線路差動保護的在220kV變電站C內的保護范圍，即減少在橋接線變電站內的保護范圍，將該保護范圍交由本變電站的其它保護來負責，即由變壓器的差動保護來負責，也就是擴大橋接線變電站內變壓器差動保護的保護范圍，同時保持外橋接線運行結構不變，以達到減少線路保護裝置1的數量、避免出現變壓器高壓側故障誤切電源線路及橋斷路器的現象出現。

實施例1

本實用新型實施例提供一種差動保護系統，包括：第一線路差動保護裝置1、第二線路差動保護裝置1和一臺變壓器差動保護裝置，

第一線路差動保護裝置1的一端連接第二線路差動保護裝置1，另一端連接變壓器的輸出線路；

第二線路差動保護裝置1的一端連接第一線路差動保護裝置1，另一端連接變壓器的進線側線路

變壓器差動保護裝置的第一端連接變壓器的進線側線路，第二端連接橋斷路器線路，第三端連接變壓器的低壓側線路；

第二線路差動保護裝置1與變壓器差動保護裝置的電路接線在變壓器進線側線路交叉配置。

本實用新型實施例提供一種差動保護實現方法，基于上述差動保護系統，包括：

差動保護系統檢測出故障點的位置；

差動保護系統根據故障點的位置跳開故障點兩邊的斷路器。

由圖1可以看出，采用現有的變壓器差動保護裝置，當出現D1點區域故障時，線路差動動作，變電站A側的線路保護跳開對應的斷路器DL-A；變電站C側線路保護分別跳開變壓器高壓側斷路器1DL及橋斷路器3DL，故障被隔離。

如圖1所示的線路D2區域某點故障后，線路差動動作，變電站A側的線路保護跳開對應的斷路器DL-A；變電站C側線路保護分別跳開變壓器高壓側斷路器1DL及橋斷路器3DL，故障被隔離。同時D2點故障也在變壓器差動保護的保護范圍內，變壓器差動保護動作，一方面分別跳開變電站C內變壓器高壓側斷路器1DL、變壓器低壓側斷路器及橋斷路器3DL，另一方面，變壓器差動保護通過某一出口接點對外接線啟動本站內220kV線路保護裝置1的遠跳功能，通過光纖回路將跳閘命令傳至線路對側的變電站A內對應的線路保護裝置1，通過該裝置跳開對側變電站對應的斷路器，故障被隔離。可以看出D2點故障通過跳開1DL及3DL斷路器實現故障隔離是正確的。

如在圖1所示的線路D4點故障，故障點位于線路差動的保護范圍之外不會動作。但D4點故障在變壓器差動保護的保護范圍內，變壓器差動保護動作，一方面分別跳開變電站C內變壓器高壓側斷路器1DL、變壓器低壓側斷路器及橋斷路器3DL，另一方面，變壓器差動保護通過某一出口接點對外接線啟動本站內220kV線路保護裝置1的遠跳功能，通過光纖回路將跳閘命令傳至線路對側的變電站A內對應的線路保護裝置1，通過該裝置跳開對側變電站對應的斷路器，故障被隔離。可以看出，故障點D4位于變壓器高壓側斷路器與變壓器低壓側斷路器之間，只要變壓器差動保護跳開變壓器高壓側斷路器及低壓側斷路器就能將故障隔離，顯然，現有變壓器差動保護誤切了橋斷路器及上級變電站A對應的斷路器，致使事故范圍擴大，必須研究適合外橋接線變壓器差動保護裝置。

同樣，如在圖1所示的線路D5點故障，故障點也位于線路差動的保護范圍之外不會動作。但D5點故障也在變壓器差動保護的保護范圍內，現有變壓器差動保護也將誤切橋斷路器及上級變電站A對應的斷路器，致使事故范圍擴大，必須研究適合外橋接線變壓器差動保護裝置。

線路差動保護裝置1和變壓器差動保護裝置均通過電流互感器與線路連接。

第一線路差動保護裝置1、第二線路差動保護裝置1和一臺變壓器差動保護裝置均具有遠跳保護功能。

差動保護系統的遠跳保護接線如圖2所示，本站在線路電流互感器(CT)和斷路器之間發生故障時，故障點在母線保護動作范圍內，由其快速動作并切除與該母線連接的所有斷路器，但是對于對側變電站來說，此時故障依然存在，且故障點不在線路保護的主保護動作范圍內，無法快速切除故障，要求對側線路的后備保護段經延時切除故障，這將影響電力系統的穩定運行。為了實現快速切除故障，設置了遠跳工作，即在母線保護和失靈保護動作后，啟動本側斷路器操作箱的TJR出口繼電器，該繼電器接點啟動本側線路保護裝置1的遠跳功能，對側線路保護收到該遠跳命令后，可經接點判據后跳開該線路斷路器，實現故障的快速切除。以上故障及其它故障時，如果保護動作無法跳開本間隔斷路器時，通過遠跳功能也可以跳開對側斷路器，實現故障隔離。

第一線路差動保護裝置1和第二線路差動保護裝置1為光纖電流差動保護裝置。

在光纖廣泛采用的中、高壓電網中，線路保護大多滿足以下配置要求：

220kV線路保護A：配置光纖電流差動保護；

220kV線路保護B：配置光纖電流差動保護，或縱聯距離保護；

110kV線路保護：配置光纖電流差動保護。

以上保護裝置均具有保護跳閘信號遠方傳送功能。

變壓器差動保護裝置為電流差動保護裝置。

變壓器差動保護裝置為三端差動保護裝置或四端差動保護裝置或五端差動保護裝置。

變壓器具體設置于變電站內部。

變壓器具體為三相變壓器。

實施例2

本實用新型實施例提供一種差動保護系統，包括：第一線路差動保護裝置1、第二線路差動保護裝置1和一臺變壓器差動保護裝置，

第一線路差動保護裝置1的一端連接第二線路差動保護裝置1，另一端連接變壓器的輸出線路；

第二線路差動保護裝置1的一端連接第一線路差動保護裝置1，另一端連接變壓器的進線側線路

變壓器差動保護裝置的第一端連接變壓器的進線側線路，第二端連接橋斷路器線路，第三端連接變壓器的低壓側線路；

第二線路差動保護裝置1與變壓器差動保護裝置的電路接線在變壓器進線側線路交叉配置；

變壓器差動保護裝置的第四端連接變壓器的高壓側線路。

由圖3可以看出，改進后的外橋接線變壓器差動保護裝置，接入了變壓器高壓測電流，將原有變壓器差動保護范圍分成不同的差動保護區域，可按不同的區域分別進行判斷、分別啟動對應的跳閘出口繼電器，跳開對應的斷路器。

本實用新型實施例提供一種差動保護實現方法，基于上述差動保護系統，包括：

差動保護系統檢測出故障點的位置；

差動保護系統根據故障點的位置跳開故障點兩邊的斷路器。

具體地，

對圖3進行分析，如在圖3所示的線路D1點故障，線路差動動作，變電站A側的線路保護跳開對應的斷路器DL-A；變電站C側線路保護分別跳開變壓器高壓側斷路器1DL及橋斷路器3DL，故障被隔離。

如在圖3所示的線路D2點故障，線路差動動作，變電站A側的線路保護跳開對應的斷路器DL-A；變電站C側線路保護分別跳開變壓器高壓側斷路器1DL及橋斷路器3DL，故障被隔離。同時D2點故障也在變壓器差動保護的保護區域A的范圍內，變壓器差動保護動作，一方面分別跳開變電站C內變壓器高壓側斷路器1DL及橋斷路器3DL，另一方面，變壓器差動保護通過某一出口接點對外接線啟動本站內220kV線路保護裝置1的遠跳功能，通過光纖回路將跳閘命令傳至線路對側的變電站A內對應的線路保護裝置1，通過該裝置跳開對側變電站對應的斷路器(注：現有技術，詳見圖1、2接線)，故障被隔離。注：上述動作過程中，變壓器差動保護可以選擇跳開變壓器低壓側斷路器、也可以選擇不跳開變壓器低壓側斷路器。

如在圖3所示的線路D3點故障，由于故障點不在線路差動保護范圍內，故線路差動保護不動作動作。由于D3點故障也在變壓器差動保護的保護區域A的范圍內，變壓器差動保護動作，一方面分別跳開變電站C內變壓器高壓側斷路器1DL及橋斷路器3DL，另一方面，變壓器差動保護通過某一出口接點對外接線啟動本站內220kV線路保護裝置1的遠跳功能，通過光纖回路將跳閘命令傳至線路對側的變電站A內對應的線路保護裝置1，通過該裝置跳開對側變電站對應的斷路器(注：現有技術，詳見圖1、2接線，另由于是外橋接線，變電站C進線側無斷路器，因此必須通過跳開變電站A內的斷路器才能將故障隔離)，故障被隔離。注：上述動作過程中，變壓器差動保護可以選擇跳開變壓器低壓側斷路器、也可以選擇不跳。

如在圖3所示的線路D4及D5點故障，故障點位于線路差動的保護范圍之外不會動作。但D4點故障在變壓器差動保護的保護范圍內，并且在變壓器差動保護的保護區域B內，變壓器差動保護動作，分別跳開變壓器高壓側斷路器1DL及變壓器低壓側斷路器，故障被隔離。可以看出，故障點D4及D5位于變壓器高壓側斷路器與變壓器低壓側斷路器之間，本方案的變壓器差動保護只要跳開變壓器高壓側斷路器及低壓側斷路器就能將故障隔離，顯然，本變壓器差動保護裝置具有分區域判斷能力，并按故障區域啟動不同的跳閘出口機電，切除不同的斷路器，按故障點采用不同的隔離策略，明顯優于現有變壓器差動保護，不會誤切橋斷路器及上級變電站A對應的斷路器，不會使事故范圍擴大。

本實用新型實施例提供一種多變壓器差動保護系統，包括兩套或兩套以上上述的差動保護系統，以及至少兩個變壓器；

至少兩個變壓器之間以外橋接線的方式連接；

兩套或兩套以上差動保護系統在外橋接線方式的橋斷路器線路上交叉配置。具體地，

外橋接線如圖4所示，橋斷路器(3DL)在變壓器高壓側斷路器外側(線路與變壓器斷路器間)。外橋接線的變壓器投入、斷開、檢修或故障時，不會影響其他回路的正常運行。但當線路投入、斷開、檢修或故障時，則會影響一臺變壓器的正常運行。因此外橋接線僅適用于變壓器按照經濟運行需要經常投入或斷開的情況。此外當線路上有較大的穿越功率時，為避免穿越功率通過多臺斷路器，通常采用外橋接線

橋形接線中使用的斷路器和隔離開關臺數少，其配電裝置占地面積也小，能夠滿足變電所可靠性的要求，具有一定的運行靈活性。橋形接線適用于線路為兩回、變壓器為兩臺的交流牽引變電所和鐵路變電所等。

采用本方案，在保持外橋接線形式不變的前提下，在變電站C的進線側增配了電流互感器，縮小了線路保護的保護區域，較少了線路保護裝置1的配置數量，擴大了變壓器差動保護的保護區域，研究了適合本外橋接線形式的變壓器差動保護裝置，并將變壓器的差動保護區域進行了細分，使變壓器差動保護能根據不動的故障區域自動選擇跳開不同的斷路器，能將故障影響范圍限制在最小區域。

首次提出并構建了外橋進線加裝電流互感器的外橋接線變電站接線形式。

提出并構建了全新一次系統接線方式及二次保護接線原則，防止了原有接線形式下，變壓器高壓側D4點區域故障誤切橋斷路器及上級變電站的對應斷路器的事故發生，并確保保護無死區；

提出并構建了滿足外橋接線形式的變壓器差動保護裝置，并首次將變壓器的差動保護區域進行了細分，使變壓器差動保護能根據不動的故障區域自動選擇跳開不同的斷路器，能將故障影響范圍限制在最小區域。

對于該種接線方式，使線路保護的保護范圍縮小，特別適用于變電站C與變電站A不是同一業主單位的項目，可以最大限度的較少變電站C內故障對變電站A業主單位的影響，對于變電站C是發電系統、高速鐵路系統及廠礦企業特別適用。

所屬領域的技術人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的系統，裝置和單元的具體工作過程，可以參考前述方法實施例中的對應過程，在此不再贅述。

在本申請所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭露的系統，裝置和方法，可以通過其它的方式實現。例如，以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或組件可以結合或者可以集成到另一個系統，或一些特征可以忽略，或不執行。另一點，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，裝置或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性，機械或其它的形式。

所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網絡單元上。可以根據實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現本實施例方案的目的。

另外，在本實用新型各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實現，也可以采用軟件功能單元的形式實現。

所述集成的單元如果以軟件功能單元的形式實現并作為獨立的產品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質中。基于這樣的理解，本實用新型的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分或者該技術方案的全部或部分可以以軟件產品的形式體現出來，該計算機軟件產品存儲在一個存儲介質中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，服務器，或者網絡設備等)執行本實用新型各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質包括：U盤、移動硬盤、只讀存儲器(ROM，Read-Only Memory)、隨機存取存儲器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。

以上所述，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的精神和范圍。