开关保护

随着电力系统技术的快速发展，智能开关（永磁真空断路器）已成为目前市场占有量较大的断路器设备，在电力系统中起到了举足轻重的作用。由于智能开关长期在户外恶分环境下运行，其二次控制箱零部件烧坏、电池老化等问题时有发生。一旦二次控制箱发生故障，就会导致智能开关保护动作后，或手动分合闸操作后，出现智能开关分合闸拒动的情况，即智能开关分合闸拒动事件，对用电客户停电时长、供电企业的供电可靠性产生了较大的负面影响。据统计，在2015年1月至2016年1月--年时间内，深圳龙岗供电局横岗辖区已发生智能开关分合闸拒动事件31次，造成客户年累计停电时间1712分钟，平均每次事件处理时间长达55.2分钟。 一方面，智能开关分合闸拒动事件发生后，对控制箱进行检修、更换零配件、并恢复其功能，这一修复的过程将会耽误大量时间。另一方面，极少数智能开关厂家针对自家产品配套应急操作箱，且型号只能一对一使用。最重要的是，大部分在网运行的智能开关没有合适的应急操作箱。因此，拟研发一款可靠性高、免维护、适用于常见厂家型号的通用型智能开关应急操作箱。

随着智能电网和泛在电力互联网的发展，配电网需要更高水平、更优化、更智能地运行，而配电网保护是实现配电网智能运行的重要部分，而实现配电网智能保护功能的实现，需要更加精确有效的开关位置设置和保护定值整定，以实现配网线路故障的自动优化隔离，降低配网线路出线开关跳闸频次，提升配网线路供电可靠性。本专利创新发明了配网线路开关智能配置和定值自动优化整定技术，解决了智能电网和泛在电力互联网保护智能化自动优化设计的问题。 本专利提供一种配网线路开关保护定值整定计算装置和方法，所述方法同时考虑分级保护的有效配合和全线总停电负荷最小的限制确定导线下游开关的优化位置，并根据开关位置和线路信息整定计算各开关的保护定值；所述装置及其软件基于配电线路保护信息模型，实现任意配电线路统一自动成图及显示；根据所输入的信息按照预定的软件算法自动进行优化计算，输出并显示开关位置设置及各开关最优化定值结果。 本发明 实现了使故障停电负荷最小的配网线路保护方案的自动优化配置。该技术方案中所述配网线路开关位置的设置及优化方法，基于各级开关保护间的配合限制开关位置，建立故障处理过程停电容量目标函数并采用遍历法求算最小值确定开关最优化位置。通过上述技术特征限定使本专利区别于现有技术，体 现了本专利能够实现配网线路各开关保护分级有序配合，创新性地实现了配网线路故障停电负荷最小化。该技术方案中所述定值整定计算装置及软件，构建了配网线路保护信息模型，通过导引模板输入线路信息，实现配网线路示意图的统一成图显示，并在图中自动显示最优化的保护配置结果。 通过上述技术特征限定使本专利区别于现有技术，本专利技术突破了配网线路保护示意图无法统一显示的问题，为整定计算人员 带来极大方便。该技术方案中开关最优化位置的确定方法，根据配变容量及位置信息，建立故障等效停电负荷目标函数，基于配变位置将无穷遍历转化为有限遍历，找到了快速计算开关最优化位置的可行算法。 上述方法真正解决了保护配置方案优劣的评判依据问题，实现了最优化保护配置的快速自动获得。

换流变有载分接开关为国外厂家垄断（德国MR和瑞典ABB），与普通交流变有载分接开关相比其调压范围更大（超过20个档位）、动作更频繁（平均每年数千次）、工况更严苛（开断电流为非正弦波）。近年来南方电网换流变/柔直变油熄弧式有载分接开关发生油流继电器参数设置不合理多次误动、复杂谐波工况下档位切换失败、现场状态诊断和监测技术缺乏等突出问题。本项目针对上述问题开展研究。 本项目首次建立油熄弧式有载分接开关切换过程的动态（流体与电气耦合）仿真计算模型，获得了与有载分接开关切换试验和继电器静态压力试验相吻合的油流、油压变化数据，攻克了有载分接开关流体-电气耦合准确建模的仿真难题，揭示了有载分接开关切换过程中保护继电器内油流和压力的变化规律，提出了有载分接开关保护配置及其定值配合建议（油流定值2.5m/s，油压150kPa），解决了有载分接开关非电量保护误动问题。基于直流系统有载分接开关的复杂电气与机械结构、快速切换过程、非特征高次谐波工况和故障失效模式研究，提出了考虑直流系统交直流叠加波形畸变和系统复杂谐波情况下有载分接开关的配置建议和参数配置方法，解决了有载分接开关运行中因谐波和波形畸变导致故障的技术难题。构建了表征有载分接开关运行状态的关键特征量参数体系，提出了换流变有载分接开关波形切换试验、振动响应特性测试等电气与机械综合的运行状态诊断新方法，首次提出基于有载分接开关切换时的电压电流波形、油流速度、振动频谱特性和油色谱等多参数综合分析的有载分接开关状态监测预警系统，实现了有载分接开关运行状态的全面感知和智能诊断。 项目成果已成功应用于±500kV从西换流站有载分接开关的非电量保护定值配置、±500kV鲁西换流站复杂谐波工况下有载分接开关的技术选型，有效提升了有载分接开运行可靠性，取得重大的经济效益和良好的社会效益。提出的有载分接开关多参数综合智能诊断方法已在±500kV柳南换流站、±800kV侨乡换流站、±800kV楚雄换流站应用，发现数十起分接开关机构异常等缺陷，取得了良好的应用效果。 项目成果参与修订国家标准1项，形成发明专利3项，实用新型专利3项，发表核心论文7篇。项目成果通过了中国电机工程学会组织的科技成果鉴定，总体达到国际先进水平，部分国际领先。

6月6日，国网兰州供电公司供电服务指挥中心组织开展对管辖范围内已接入D5200配网自动化系统的相关站房DTU保护、柱上开关FTU保护、以及客户分界开关保护定值的核查工作，实现“分级保护+馈线自动化”保配网安全可靠，提升配网故障精准隔离能力，推进配电自动化FA功能。