本發(fā)明屬于一種光伏、風電等新能源集電線路所在電壓等級系統采用小電阻接地且采用擴大單元接線方式時的接地保護原理和保護動作出口選擇性的分析。

背景技術：

1、現狀光伏、風電等新能源升壓站當裝機容量較大時，為提升投資效益，其升壓變低壓側大多數會采取較為經濟的擴大單元接線方式。

2、新能源集電線路較長，線路電容電流較大，當線路發(fā)生接地故障時，一般會要求配置接地保護以快速切除故障。為滿足接地保護要求，一次設備會配置接地小電阻。

3、集電線路所在電壓等級母線的所有出線均會配置保護裝置，含零序電流保護，并配置升壓變低壓側零序電流保護或者接地變零序電流保護作為出線接地故障的后備保護。

4、當升壓變低壓側為星形接線能引出中性點時，接地電阻接至升壓變低壓側中性點，此時可由主變低壓側零序電流保護聯合出線間隔零序電流保護完成接地保護。現狀電網側變電站主變低壓側較少采用擴大單元接線方式，目前主變壓器保護主要適用電網，當其直接用于新能源升壓站時，當有接地故障時，低壓側零序電流保護會動作跳開主變各側斷路器。

5、當升壓變低壓側為三角形接線時，需要配置能引出中性點的接地變并接入接地電阻，此時需要配置專用的接地變保護，由其零序電流保護聯合出線間隔零序電流保護完成接地保護，現狀接地變零序電流保護動作出口也是跳開和母線有關聯的全部斷路器。

6、無論是升壓變低壓側零序電流保護還是接地變零序電流保護，作為出線零序電流保護的后備保護，其零序電流保護出口動作會導致接至升壓變的所有新能源發(fā)電設備被動切除，針對有些擴大單元接線形式，會導致切除范圍擴大化，新能源發(fā)電受限，影響效益。由此可見，現狀無論是升壓變低壓側零序電流保護還是接地變零序電流保護不適配擴大單元接線形式。

技術實現思路

1、發(fā)明要解決的技術問題是：本發(fā)明主要解決光伏、風電等新能源集電線路所在電壓等級系統采用小電阻接地且采用擴大單元接線方式時，現狀升壓變低壓側零序電流保護或者接地變零序電流保護動作范圍擴大化導致新能源發(fā)電受限問題，提供一種新型的適用擴大單元接線方式的接地保護裝置。

2、本發(fā)明的技術方案具體為：

3、一種適用擴大單元接線方式的接地保護裝置，包括控制器以及與控制器相連接的三相電壓電流回路、通信接口及電源回路、開入開出回路、跳閘報警回路和插件回路；

4、其中，三相電壓電流回路包括兩路a相電壓保護電路、兩路b相電壓保護電路、兩路c相電壓保護電路、兩路a相電流保護電路、兩路b相電流保護電路、兩路c相電流保護電路和兩路接地變小電阻電流保護電路；其中，電壓保護電路連接pt柜的母線電壓，電流保護電路連接進線分支柜的電流；

5、通信接口及電源回路包括1路電b碼對時接口、3路rs232串口、2路rs485串口、4路rj45接口和1個調試接口；

6、開入開出回路包括轉換開關qk，轉換開關qk輸出端分別連接升壓變低壓側擴大單元接線線路i、升壓變低壓側擴大單元接線線路ii或升壓變低壓側擴大單元接線線路iii；

7、插件回路包括電源插件、通訊插件、cpu插件、開入插件、開出插件和交流采樣插件。

8、第一路a相電壓保護電路ua1、第一路b相電壓保護電路ub1和第一路c相電壓保護電路uc1分別連接1#pt柜7的母線電壓；第二路a相電壓保護電路ua2、第二路b相電壓保護電路ub2和第二路c相電壓保護電路uc2分別對應連接2#pt柜8的母線電壓；

9、第一路a相電流保護電路ia1、第一路b相電流保護電路ib1和第一路c相電流保護電路ic1對應接入進線#1分支柜2的3lh的電流量；第二路a相電流保護電路ia2、第二路b相電流保護電路ib2和第二路c相電流保護電路ic2對應接入進線#2分支柜3的3lh的電流量；

10、第一路接地變小電阻電流保護電路3i01對應接入#1接地變及小電阻成套裝置11的2llh的電流量或者小電阻裝置12的2llh的電流量；

11、第二路接地變小電阻電流保護電路3i02對應接入#2接地變及小電阻成套裝置12的2llh的電流量；當接地保護裝置連接升壓變低壓側擴大單元接線線路ii或升壓變低壓側擴大單元接線線路iii時，第二路接地變小電阻電流保護電路3i02不接線。

12、所述的升壓變低壓側擴大單元接線線路i包括高壓側配電裝置，高壓側配電裝置連接升壓變壓器1，升壓變壓器1的輸出端為兩個主變進線，兩個主變進線分別連接主變進線#1分支柜2和主變進線#2分支柜3；其中，主變進線#1分支柜2連接第五母線5，第五母線5分別連接1#pt柜7、#1接地變柜9、站用變出線柜、集電線路出線柜、儲能出線柜、svg出線柜，且#1接地變柜9連接#1接地變及小電阻成套裝置11；

13、主變進線#2分支柜3連接第六母線6，第六母線6連接2#pt柜8、#2接地變柜10、站用變出線柜、集電線路出線柜、儲能出線柜、svg出線柜，且#2接地變柜10連接#2接地變及小電阻成套裝置12；

14、主變進線#1分支柜2和主變進線#2分支柜3內均設置有電流互感器1lh~6lh，其輸出端均連接有第一斷路器13；

15、#1接地變柜9和#2接地變柜10均設置有第二斷路器15和電流互感器1lh~5lh；

16、第五母線5和第六母線6其他出線柜均設置有第三斷路器16；

17、#1接地變及小電阻成套裝置11和#2接地變及小電阻成套裝置12均設置有電流互感器1llh~3llh；其他出線柜均設置有零序電流互感器17；

18、且站用變出線柜、集電線路出線柜、儲能出線柜、svg出線柜均配置帶零序電流保護的保護測控裝置；#1接地變柜9和#2接地變柜10均配置接地變保護測控裝置。

19、當#1接地變柜9投入運行時，當第六母線6的某回集電線路出現單相接地故障時，集電線路出線柜的保護裝置通過本柜的零序電流互感器17的電流啟動零序電流保護，其動作出口跳本柜的第三斷路器16以切除故障，當保護或者斷路器拒動時，此時#1接地變柜9的接地變保護裝置作為后備保護，通過本柜的#1接地變及小電阻成套裝置11的1llh電流啟動零序電流保護，其動作出口跳第五母線5和第六母線6所關聯的所有斷路器；

20、接地保護裝置中的轉換開關qk置于①②位置，接地保護裝置中的交流采樣插件采集主變進線#1分支柜2和主變進線#2分支柜3的第一斷路器13的位置信號、#1接地變柜9和#2接地變柜10的第二斷路器15的位置信號；采集1#pt柜7和2#pt柜8的電壓量、主變進線#1分支柜2和主變進線#2分支柜3的3lh電流量、#1接地變及小電阻成套裝置11和#2接地變及小電阻成套裝置12的2llh電流量；正常運行時，主變進線#1分支柜2和主變進線#2分支柜3的第一斷路器13處于合位位置；#1接地變柜9和#2接地變柜10投入其中一個柜運行，投入柜的第二斷路器15處于合位位置，未投入柜的第二斷路器15處于分位位置；1#pt柜7和2#pt柜8的電壓互感器均有壓；通過位置信號和電壓量能夠判斷出運行方式；當第六母線6的某回集電線路出現單相接地故障時，集電線路出線柜的保護裝置通過本柜零序電流互感器17的電流啟動零序電流保護，其動作出口跳本柜的第三斷路器16以切除故障，當保護或者斷路器拒動時，本發(fā)明的接地保護裝置作為后備保護，主變進線#1分支柜2和主變進線#2分支柜3的3lh、接地變及小電阻成套裝置11的2llh均產生故障電流，結合運行方式判斷出故障線路在第六母線6上，故障電流大于整定值且達到動作時間時出口跳主變進線#2分支柜3的第一斷路器13以及和第六母線6所關聯的所有斷路器，這樣可切除產生接地故障的第六母線6，保障非故障第五母線5的正常運行；同理，當第五母線5的某回集電線路出現單相接地故障時，采用接地保護裝置可切除產生接地故障的第五母線5，保障非故障第六母線6的正常運行。

21、升壓變低壓側擴大單元接線線路ii包括高壓側配電裝置，高壓側配電裝置連接升壓變壓器1，升壓變壓器1的輸出端為兩個主變進線，兩個主變進線分別連接主變進線#1分支柜2和主變進線#2分支柜3；其中，主變進線#1分支柜2連接第五母線5，第五母線5分別連接1#pt柜7、站用變出線柜、集電線路出線柜、儲能出線柜、svg出線柜；

22、主變進線#2分支柜3連接第六母線6，第六母線6連接2#pt柜8、站用變出線柜、集電線路出線柜、儲能出線柜、svg出線柜；

23、主變進線#1分支柜2和主變進線#2分支柜3內均設置有電流互感器1lh~6lh，其輸出端均連接有第一斷路器13；第五母線5和第六母線6其他出線柜均設置有第三斷路器16；

24、升壓變壓器1僅設置1臺#1接地變及小電阻成套裝置11，且#1接地變及小電阻成套裝置11、與主變進線#1分支柜2和主變進線#2分支柜3共同t接在升壓變壓器1的低壓側；#1接地變及小電阻成套裝置11設置有電流互感器1llh~3llh。

25、當第五母線5或者第六母線6的某回集電線路出現單相接地故障時，集電線路出線柜的保護裝置通過本柜零序電流互感器17的電流啟動零序電流保護，其動作出口跳本柜的第三斷路器16以切除故障，當保護或者斷路器拒動時，此時升壓變低壓側零序電流保護作為后備保護，通過#1接地變及小電阻成套裝置11的1llh電流啟動零序電流保護，其動作出口跳升壓變各側斷路器，所有新能源設備均不能正常發(fā)電；

26、接地保護裝置采集主變進線#1分支柜2和主變進線#2分支柜3的第一斷路器13的位置信號；采集1#pt柜7和2#pt柜8的電壓量、主變進線#1分支柜2和主變進線#2分支柜3的3lh電流量、接地變及小電阻成套裝置11的2llh電流量；正常運行時，主變進線#1分支柜2和主變進線#2分支柜3的第一斷路器13處于合位位置，1#pt柜7和2#pt柜8的電壓互感器均有壓；當第六母線6的某回集電線路出現單相接地故障時，集電線路出線柜的保護裝置通過本柜零序電流互感器17的電流啟動零序電流保護，其動作出口跳本柜的第三斷路器16以切除故障，當保護或者斷路器拒動時，接地保護裝置作為后備保護，主變進線#2分支柜3的3lh、接地變及小電阻成套裝置11的2llh均產生故障電流，結合運行方式判斷出故障線路在第六母線6上，故障電流大于整定值且達到動作時間時，出口跳主變進線#2分支柜3的第一斷路器13以及和第六母線6所關聯的所有斷路器，這樣可切除產生接地故障的第六母線6，但可以保障非故障第五母線5的正常運行；同理，當第五母線5的某回集電線路出現單相接地故障時，采用接地保護裝置可切除產生接地故障的第五母線5，保障非故障第六母線6的正常運行。

27、升壓變低壓側擴大單元接線線路iii包括高壓側配電裝置，高壓側配電裝置連接升壓變壓器1，升壓變壓器1的輸出端為兩個主變進線，兩個主變進線分別連接主變進線#1分支柜2和主變進線#2分支柜3；其中，主變進線#1分支柜2連接第五母線5，第五母線5分別連接1#pt柜7、站用變出線柜、集電線路出線柜、儲能出線柜、svg出線柜；

28、主變進線#2分支柜3連接第六母線6，第六母線6連接2#pt柜8、站用變出線柜、集電線路出線柜、儲能出線柜、svg出線柜；

29、主變進線#1分支柜2和主變進線#2分支柜3內均設置有電流互感器1lh~6lh，其輸出端均連接有第一斷路器13；第五母線5和第六母線6其他出線柜均設置有第三斷路器16；

30、升壓變壓器1的升壓變接線形式為y/y帶平衡繞組，低壓側從中性點引出并設置有小電阻裝置12，小電阻裝置12設置有電流互感器1llh~3llh。

31、當第五母線5或者第六母線6的某回集電線路出現單相接地故障時，集電線路出線柜的保護裝置通過本柜零序電流互感器17的電流啟動零序電流保護，其動作出口跳本柜的第三斷路器16以切除故障，當保護或者斷路器拒動時，此時升壓變低壓側零序電流保護作為后備保護，通過小電阻成套裝置12的1llh電流啟動零序電流保護，其動作出口跳升壓變各側斷路器，所有新能源設備均不能正常發(fā)電；

32、接地保護裝置采集主變進線#1分支柜2和主變進線#2分支柜3的第一斷路器13的位置信號；采集1#pt柜7和2#pt柜8的電壓量、主變進線#1分支柜2和主變進線#2分支柜3的3lh電流量、小電阻成套裝置12的2llh電流量；正常運行時，主變進線#1分支柜2和主變進線#2分支柜3的第一斷路器13處于合位位置，1#pt柜7和2#pt柜8的電壓互感器均有壓；當第六母線6的某回集電線路出現單相接地故障時，集電線路出線柜的保護裝置通過本柜零序電流互感器17的電流啟動零序電流保護，其動作出口跳本柜的第三斷路器16以切除故障，當保護或者斷路器拒動時，接地保護裝置作為后備保護，主變進線#2分支柜3的3lh、小電阻成套裝置12的2llh均產生故障電流，結合運行方式判斷出故障線路在第六母線6上，故障電流大于整定值且達到動作時間時，出口跳主變進線#2分支柜3的第一斷路器13以及和第六母線6所關聯的所有斷路器，這樣可切除產生接地故障的第六母線6，但可以保障非故障第五母線5的正常運行；同理，當第五母線5的某回集電線路出現單相接地故障時，采用接地保護裝置可切除產生接地故障的第五母線5，保障非故障第六母線6的正常運行。

33、本發(fā)明的有益效果為：具有以下幾方面的優(yōu)點：接地保護裝置設置轉換開關qk以對應擴大單元接線方式，通過采集每個進線分支柜的斷路器位置信號和電流量信號、每段母線的電壓量信號、接地電阻回路電流量、接地變柜斷路器位置信號（擴大單元接線方式二、三無此信號）以確定運行方式，通過各個回路故障電流的流向并結合運行方式邏輯判斷接地故障所在母線段，當接地保護裝置作為后備保護需要動作時精準切除故障母線段所有斷路器，并保障剩下一段母線正常運行，避免后備保護出口跳閘范圍擴大化，不影響非故障段新能源設備的正常發(fā)電，提高新能源發(fā)電時間，提升發(fā)電效益。