CN104300580B - 基于广域信息的含分布式电源配电网的重合闸方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了提供一种基于广域信息的含分布式电源配电网的重合闸方法，要解决的技术问题是保证负荷的供电可靠性。本发明包括以下步骤：设置方向元件、断路器及保护装置、重合闸操作动作，判断分布式电源是否具备孤岛运行能力，保护与重合闸。本发明与现有技术相比，解决了相邻馈线故障引起DG上游保护误动造成的非同期重合闸问题，避免了重合闸前加速保护动作方式下DG下游线路发生故障时切换DG控制策略及解列孤岛的操作，充分利用广域信息实现DG控制方法切换以及重合闸和保护的动作配合关系，使得重合闸方法能够适用有DG接入的配电网，充分发挥DG的供电能力，减小停电范围，缩短了停电时间，保证负荷的供电可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种电力系统配电网的保护与控制方法，特别是一种含分布式电源配电网的保护与控制方法。
背景技术
分布式电源DG(distributed generation)是一种新兴的电力能源，包括光伏发电系统、风力发电系统、微型燃气轮机发电系统等。分布式发电具有环保、经济的一系列优点，能够很好地满足人们对电力安全稳定和经济环保的要求，已引起广泛关注，并逐渐得到推广和发展。然而，DG接入配电网系统(配电网，系统)也给配电网的保护和控制带来了新的问题和挑战。
DG接入配电网对原有配电网保护的影响包括：1)原有配电网保护是基于传统的辐射型配电网配置的，DG接入配电网后，使得配电网成为了功率双向流动的多源网络，DG的接入对原有保护的影响体现为助增电流、外汲电流和反向电流；2)DG的出力具有间歇性和随机波动性，DG接入后保护也不易整定。因此，DG的接入改变了配电网的故障电流分布以及原有配电网保护配置的基础条件，使得原有配电网保护可能拒动作或误动作，并且保护不易整定。
DG接入配电网对原有配电网重合闸的影响包括：1)DG上游线路发生故障时，系统侧保护动作，但是DG仍然为故障点提供短路电流，使得故障点的电弧持续燃烧，从而导致重合闸失败，并且瞬时性故障可能发展成为永久性故障；2)相邻馈线发生故障时，DG提供的反向短路电流可能使得DG上游保护误动作，该保护进行重合闸操作时，可能出现非同期合闸问题。因此，DG的接入对DG下游重合闸以及相邻馈线重合闸没有影响，但是可能使得DG上游的重合闸失败或出现非同期合闸问题。
与基于保护装置安装处的电压、电流等电气量本地量信息的保护方法相比，基于多个保护装置安装处的电气量信息和保护装置判断得到的方向信息状态量的广域信息的保护方法能够充分利用配电网的多点信息，使得故障的定位更准确、可靠，不存在DG接入配电网给原有保护带来的各种问题，从而得到了广泛的研究，也是含DG配电网保护的发展趋势。另外，现有技术的孤岛检测方法多采用被动式孤岛检测方法和主动式孤岛检测方法结合的方式，通过注入扰动电压或频率使得孤岛时的电压或频率超出允许范围，将DG从孤岛系统中切除，然而这些方法均违背了充分利用可再生能源，减小停电范围，提高供电可靠性的分布式发电的初衷，无法充分发挥DG的作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于广域信息的含分布式电源配电网的重合闸方法，要解决的技术问题是有DG接入时重合闸或同期合闸，保证负荷的供电可靠性。
本发明采用以下技术方案：一种基于广域信息的含分布式电源配电网的重合闸方法，包括以下步骤：
一、在配电网系统设置方向元件、断路器及保护装置、重合闸操作动作：
在含有分布式电源的变电站上游馈线、变电站母线侧连接的断路器及保护装置设置方向元件，方向元件的正方向为从变电站侧指向馈线侧；
在分布式电源接入点的上游馈线设置分布式电源上游断路器及保护装置；
除分布式电源接入点的上游馈线设置的断路器及保护装置，断路器及保护装置均配置有重合闸操作动作；
二、分布式电源出口断路器及保护装置判断分布式电源不具备孤岛运行能力；
三.保护与重合闸的动作流程为：
1)分布式电源上游馈线发生故障，变电站母线侧断路器及保护装置和分布式电源上游断路器及保护装置保护动作跳开断路器，同时变电站母线侧断路器及保护装置开始计时，分布式电源上游断路器及保护装置向分布式电源出口断路器及保护装置发送“跳开断路器”的控制信号，分布式电源出口断路器及保护装置跳开其断路器；
2)变电站母线侧断路器及保护装置检测其下游侧馈线电压小于25％额定电压后进行重合闸操作，重合闸成功后向分布式电源上游断路器及保护装置发送“重合闸成功”的状态信号；
3)分布式电源上游断路器及保护装置检测其上游侧馈线电压达到85额定电压以上，执行合闸操作，馈线恢复供电，同时分布式电源上游断路器及保护装置向DG出口分布式电源出口断路器及保护装置发送“允许闭合断路器”的标志信号，分布式电源为逆变型，分布式电源出口断路器及保护装置检测上游侧达到85％额定电压以上，合闸并网；分布式电源为同步机型，分布式电源出口断路器及保护装置检同期合闸并网。
本发明的方法1步骤一重合闸动作时间为1s。
本发明的方法1步骤三第1)步骤，分布式电源上游断路器及保护装置向分布式电源出口断路器及保护装置发送“跳开断路器”的控制信号，分布式电源出口断路器及保护装置断路器未断开，分布式电源出口断路器及保护装置向变电站母线侧断路器及保护装置发送“断路器跳闸失败”的状态信号，变电站母线侧断路器及保护装置闭锁重合闸。
本发明的方法1步骤三第2)步骤，变电站母线侧断路器及保护装置重合闸不成功，按以下步骤执行：
a.变电站母线侧断路器及保护装置加速跳开其所控制的断路器，同时向连接馈线与另一馈线的联络断路器及保护装置发送“重合闸失败”的状态信号，使其闭合其断路器，向分布式电源出口断路器及保护装置发送“允许闭合断路器”的标志信号；
b.分布式电源为逆变型，分布式电源出口断路器及保护装置检测上游侧电压达到85％额定电压以上时合闸并网；分布式电源为同步机型，分布式电源出口断路器及保护装置检同期合闸并网；
c.分布式电源上游故障被排除后，手动闭合变电站母线侧断路器及保护装置断路器，变电站母线侧断路器及保护装置向分布式电源上游断路器及保护装置发送“闭合断路器”的控制信号和“闭合断路器时需检同期”的标志信号，分布式电源上游断路器及保护装置进行检同期合闸并网操作，馈线恢复供电，分布式电源上游断路器及保护装置向联络断路器及保护装置发送“跳开断路器”的控制信号，联络断路器及保护装置跳开其处断路器。
一种基于广域信息的含分布式电源配电网的重合闸方法，包括以下步骤：
一、在配电网系统设置方向元件、断路器及保护装置、重合闸操作动作：
在含有分布式电源的变电站上游馈线、变电站母线侧连接的断路器及保护装置设置方向元件，方向元件的正方向为从变电站侧指向馈线侧；
在分布式电源接入点的上游馈线设置分布式电源上游断路器及保护装置；
除分布式电源接入点的上游馈线设置的断路器及保护装置，断路器及保护装置均配置有重合闸操作动作；
二、分布式电源出口断路器及保护装置判断分布式电源具备孤岛运行能力；
三、保护与重合闸的动作流程为：
1)分布式电源上游馈线发生故障，变电站母线侧断路器及保护装置和分布式电源上游断路器及保护装置保护动作跳开断路器，同时变电站母线侧断路器及保护装置开始计时，分布式电源上游断路器及保护装置向分布式电源出口断路器及保护装置发送“分布式电源上游断路器及保护装置断路器处于断开位”的状态信号，分布式电源出口断路器及保护装置向分布式电源发送“恒功率控制切换为恒压恒频控制”的控制信号，分布式电源切换到调压调频控制，分布式电源出口断路器及保护装置向分布式电源下游断路器及保护装置发送“跳开断路器”的控制信号，分布式电源下游断路器及保护装置跳开其断路器，实现分布式电源和部分负荷的孤岛运行；
2)变电站母线侧断路器及保护装置检测线路侧电压小于25％额定电压，进行重合闸操作，向分布式电源出口断路器及保护装置发送“重合闸成功”的状态信号；
3)分布式电源上游断路器及保护装置为解列点，分布式电源出口断路器及保护装置向孤岛上游解列点断路器及保护装置发送“闭合断路器”的控制信号和“闭合断路器时需检同期”的标志信号，孤岛上游解列点断路器及保护装置进行检同期合闸并网操作，向分布式电源出口断路器及保护装置发送“合闸成功”的状态信号，向分布式电源出口断路器及保护装置向分布式电源发送“恒压恒频控制切换为恒功率控制”的控制信号，同时向孤岛下游解列点断路器及保护装置发送“闭合断路器”的控制信号，孤岛下游解列点断路器及保护装置检测变电站母线侧电压达到85％额定电压，进行合闸操作，馈线恢复供电。
本发明的方法2步骤一重合闸动作时间为1s。
本发明的方法2步骤三第1)步骤，分布式电源切换到调压调频控制，分布式电源出口断路器及保护装置向孤岛下游解列点断路器及保护装置发送“跳开断路器”的控制信号，孤岛下游解列点断路器及保护装置断路器未断开，分布式电源下游断路器及保护装置向分布式电源出口断路器及保护装置发送“断路器跳闸失败”的状态信号，分布式电源出口断路器及保护装置跳开其处断路器，转换到分布式电源不具备孤岛运行能力时的保护与重合闸的动作流程，步骤为：
1)分布式电源上游断路器及保护装置向分布式电源出口断路器及保护装置发送“跳开断路器”的控制信号，分布式电源出口断路器及保护装置跳开其断路器；
2)变电站母线侧断路器及保护装置检测其下游侧馈线电压小于25％额定电压后进行重合闸操作，重合闸成功后向分布式电源上游断路器及保护装置发送“重合闸成功”的状态信号；
3)分布式电源上游断路器及保护装置检测其上游侧馈线电压达到85额定电压以上，执行合闸操作，馈线恢复供电，同时分布式电源上游断路器及保护装置向DG出口分布式电源出口断路器及保护装置发送“允许闭合断路器”的标志信号，分布式电源为逆变型，分布式电源出口断路器及保护装置检测上游侧达到85％额定电压以上，合闸并网；分布式电源为同步机型，分布式电源出口断路器及保护装置检同期合闸并网。
本发明的方法2步骤三第2)步骤，变电站母线侧断路器及保护装置重合闸不成功，按以下步骤执行：
a.变电站母线侧断路器及保护装置加速跳开其所控制的断路器，同时向连接馈线与另一馈线的联络断路器及保护装置发送“重合闸失败”的状态信号，联联络断路器及保护装置闭合其处断路器，并向分布式电源出口断路器及保护装置发送“联络断路器处于闭合位”的状态信号；
b.分布式电源出口断路器及保护装置向孤岛下游解列点断路器及保护装置发送“闭合断路器”的控制信号和“闭合断路器时需检同期”的标志信号，孤岛下游解列点断路器及保护装置进行检同期合闸并网操作；
c.孤岛下游解列点断路器及保护装置向分布式电源出口断路器及保护装置发送“合闸成功”的状态信号，向分布式电源出口断路器及保护装置向DG发送“恒压恒频控制切换为恒功率控制”的控制信号，分布式电源切换到恒功率控制，分布式电源上游故障被排除；
d.分布式电源上游断路器及保护装置断路器是解列点，在分布式电源上游故障被排除后，手动闭合变电站母线侧断路器及保护装置断路器，变电站母线侧断路器及保护装置向孤岛上游解列点断路器及保护装置发送“闭合断路器”的控制信号和“闭合断路器时需检同期”的标志信号，孤岛上游解列点断路器及保护装置进行检同期合闸并网操作，向联络断路器及保护装置发送“跳开断路器”的控制信号，联络断路器及保护装置跳开其处断路器，馈线恢复原来的馈线供电。
本发明的方法2步骤三第3)步骤，分布式电源上游断路器及保护装置断路器不是解列点，分布式电源出口断路器及保护装置接收到“重合闸成功”的状态信号后，向分布式电源上游断路器及保护装置发送“闭合断路器”的控制信号，分布式电源上游断路器及保护装置检测上游侧电压达到85％额定电压，进行合闸操作，向分布式电源出口断路器及保护装置发送“合闸成功”的状态信号，分布式电源出口断路器及保护装置向孤岛上游解列点断路器及保护装置发送“闭合断路器”的控制信号和“闭合断路器时需检同期”的标志信号，孤岛上游解列点断路器及保护装置进行检同期合闸并网操作，合闸成功后向分布式电源出口断路器及保护装置发送“合闸成功”的状态信号，分布式电源出口断路器及保护装置向孤岛下游解列点断路器及保护装置发送“闭合断路器”的控制信号，断路器及保护装置检测上游侧电压达到85％额定电压，进行合闸操作，馈线恢复供电。
本发明的方法2步骤d，分布式电源上游断路器及保护装置断路器不是解列点，分布式电源出口断路器及保护装置向孤岛上游解列点断路器及保护装置发送“闭合断路器”的控制信号，孤岛上游解列点断路器及保护装置检测上游侧电压达到85％额定电压，进行合闸操作,合闸成功后向联络断路器及保护装置发送“跳开断路器”的控制信号，联络断路器及保护装置跳开其处断路器，馈线恢复供电。
本发明与现有技术相比，对配电网的一次系统进行改进，在DG接入点上游配备了断路器和保护装置，并对DG上游线路变电站母线侧保护配置方向元件，除DG上游保护外，各保护装置均配置重合闸，重合闸和保护的配合方式为重合闸后加速保护动作，防止DG为上游线路故障点提供短路电流，解决了相邻馈线故障引起DG上游保护误动造成的非同期重合闸问题，避免了重合闸前加速保护动作方式下DG下游线路发生故障时切换DG控制策略及解列孤岛的操作；充分利用广域信息实现DG控制方法切换以及重合闸和保护的动作配合关系，使得重合闸方法能够适用有DG接入的配电网；结合配电网闭环设计、开环运行的典型接线方式，考虑了DG特点，根据DG是否具有孤岛运行能力，分别设置了不同的保护与重合闸的动作配合逻辑，充分发挥DG的供电能力，减小停电范围，缩短了停电时间，保证负荷的供电可靠性。
附图说明
图1是本发明实施例1和实施例2的配电网拓扑图。
图2是本发明实施例1的保护与重合闸的动作配合流程图。
图3是本发明实施例2的保护与重合闸的动作配合流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。本发明的方法所指的配电网系统(配电网，系统)为基于架空线单联络结线方式、有DG接入、10kV电压等级的配电网系统。
如图1所示，实施例1和实施例2中，位于配电网的变电站母线1(A母线)上连接有两条馈线1馈线L-1和2馈线L-2，变电站母线2上连接有馈线L，1馈线L-1和馈线L的下游(馈线的负载方向)之间连接有联络断路器及保护装置7(保护7)，配电网正常运行时联络断路器处于断开位。从变电站母线1往下游，1馈线L-1上顺序连接有B母线、C母线和D母线。DG连接在1馈线L-1的B母线上，DG出口处设置有DG出口断路器及保护装置5(保护5)，在1馈线L-1上、DG上游连接有断路器及保护装置6(保护6)，在DG下游顺序连接有断路器及保护装置2(保护2)和断路器及保护装置1(保护1)，在保护6上游、变电站母线1侧连接有断路器及保护装置3(保护3)。保护装置是指具有保护与控制功能的电力系统继电保护的二次设备,保护装置可以实现本发明的方法,控制与其关联的断路器合闸、断开和重合闸操作，检测断路器合闸位置、断开位置，检测电压、电流和相位等电量数据，进行运算和判断，输出指令，保护装置之间通信联网,各个保护装置相互接收其他保护装置发送的指令信息，使保护装置之间形成广域信息网。在变电站母线1侧连接的断路器及保护装置3设置有方向元件，方向元件的正方向为从变电站母线1指向馈线侧。保护1、保护2和保护3分别配置有重合闸。
本发明的基于广域信息的含分布式电源配电网的重合闸方法，包括以下步骤：
一、在配电网系统设置方向元件、断路器及保护装置和重合闸操作动作，建立各个保护的联网通信，具体为：
(1)在含有分布式电源DG的变电站上游线路(1馈线)、变电站母线1侧连接的断路器及保护装置3设置方向元件，方向元件的正方向为从变电站侧的变电站母线1指向馈线侧。方向元件用于防止相邻馈线故障时DG提供的反向短路电流使保护装置误动，从而避免了保护误动后进行重合闸时出现的非同期合闸。
(2)在DG接入点的上游线路设置DG上游断路器及保护装置6，用于DG上游线路发生故障时，在故障线路两端跳开断路器，切除故障线路，如图1中的DG上游1馈线L-1的K1点发生故障，保护3和保护6保护动作跳开断路器，防止DG为短路点提供短路电流，避免瞬时性故障发展成为永久性故障。
(3)除DG接入点的上游线路设置的断路器及保护装置6外，各断路器及保护装置均配置有重合闸操作动作，如图1中的保护1、保护2和保护3均分别配置有重合闸操作动作。设置重合闸操作和保护动作之间的配合方式为重合闸后加速保护动作，即当线路第一次故障时，保护动作断路器跳闸，然后再进行断路器重合闸。在保护动作之后启动断路器重合闸，使得故障为瞬时性故障时能够快速恢复供电。重合闸启动后保护动作启动。考虑保护动作时间、故障点电弧熄弧时间和断路器绝缘恢复时间，重合闸动作时间整定为1s。
二、DG出口保护5判断DG是否具备孤岛运行能力，通常情况下，同步机型DG具备孤岛运行能力，如孤岛后能够由恒功率控制方法切换为恒压恒频控制方法的逆变型DG具备孤岛运行能力。
三、根据DG不具备孤岛运行能力和具备孤岛运行能力两种情况，分别采用不同的保护动作配合逻辑。
(1)实施例1，DG不具备孤岛运行能力，如图2所示，保护与重合闸的动作流程为：
1)DG上游1馈线L-1的K1点发生故障，变电站母线1侧保护3和DG上游保护6保护动作跳开断路器，将故障线路切除，同时保护3开始计时，保护6在跳开本保护处断路器的同时，向DG出口保护5发送“跳开断路器”的控制信号，保护5接收到“跳开断路器”的控制信号后，跳开其断路器，实现保护6动作时联切DG。
保护6向DG出口保护5发送“跳开断路器”的控制信号，若保护5接收到“跳开断路器”的控制信号后，保护5断路器未断开，保护5向保护3发送“断路器跳闸失败”的状态信号，保护3接收到“断路器跳闸失败”后，闭锁重合闸。
2)DG出口保护5跳开断路器后，若故障为瞬时故障，延时1s后，变电站母线1侧保护3检测其下游侧馈线电压小于25％额定电压UN(无压)后进行重合闸操作，重合闸成功后向DG上游保护6发送“重合闸成功”的状态信号。
保护5跳开其断路器后，在延时1s后，保护3检测其下游侧馈线无压，进行重合闸操作。若故障为永久性故障，由于故障仍然存在，保护3重合闸不成功，按以下步骤执行：
a.保护3加速跳开其所控制的断路器，因为保护装置是二次设备，断路器是接受其指令的一次设备，保护装置向断路器发送指令来控制其开合,这里的加速跳开是指提前于整定的延时时间保护动作并出口。保护3同时向联络断路器保护装置7发送“重合闸失败”的状态信号，保护7接收到“重合闸失败”的状态信号后，闭合其断路器，故障线路下游负荷由另一变电站母线2供电，减小了停电范围，缩短了停电时间，同时向保护5发送“允许闭合断路器”的标志信号。
b.保护5接收到“允许闭合断路器”的标志信号后，若DG为逆变型DG，检测上游侧电压达到85％UN以上(有压)时合闸并网；若DG为同步机型DG，检同期合闸并网，即检测DG输出端与配电网之间的电压差、频率差和相角差满足设置的并网要求时，合闸将DG并入配电网。
c.待DG上游故障被排除后，手动闭合故障线路的变电站母线1侧保护3处断路器，保护3确认其处断路器处于闭合位后，向DG上游保护6发送“闭合断路器”的控制信号和“闭合断路器时需检同期”的标志信号，保护6接收到“闭合断路器”和“闭合断路器时需检同期”信号后，进行检同期合闸并网操作，本馈线(1馈线L-1)恢复供电，保护6合闸成功后，向联络断路器保护7发送“跳开断路器”的控制信号，保护7接收到“跳开断路器”的控制信号后，跳开其处断路器。
3)DG上游保护6接收到保护3发送的“重合闸成功”的状态信号后，检测其上游侧馈线有压，执行合闸操作，本馈线(1馈线L-1)恢复供电，同时保护6向DG出口保护5发送“允许闭合断路器”的标志信号，若DG为逆变型DG，保护5检测上游侧有压时合闸并网；若DG为同步机型DG，保护5检同期合闸并网。
(2)实施例2，DG具备孤岛运行能力，为了充分发挥DG的供电能力，减小停电范围，缩短停电时间，既可以按照预先规划解列点形成规划孤岛，也可以由DG出口保护5通过在线功率计算进行在线孤岛划分。若已经预先规划好解列点，则DG出口保护5存储解列点处保护的编号。若DG出口保护5具有在线孤岛划分功能，在配电网系统正常运行时，DG出口保护5与DG上游保护6和DG下游保护2保持通信联系，接收流过DG上游保护6和DG下游保护2处的功率数据，并判断DG容量与馈线上各处负荷的匹配情况。如3所示，在本实施例中，设DG上游保护6断路器和DG下游保护2断路器为解列点，即DG和所在母线上负荷形成孤岛或故障前在线分析出功率匹配形成在线孤岛，保护与重合闸的动作流程为：
1)DG上游1馈线L-1的K1点发生故障，变电站母线1侧保护3和DG上游保护6保护动作跳开断路器，将故障线路切除，同时保护3开始计时，保护6在跳开本保护处断路器的同时，向DG出口保护5发送“保护6处断路器处于断开位”的状态信号，保护5接收到“保护6处断路器处于断开位”的状态信号后，向DG发送“恒功率控制切换为恒压恒频控制”的控制信号，DG切换到调压调频控制，以利于孤岛运行，由于DG上游保护6(孤岛上游解列点保护6)处的断路器已经断开，故保护5只需同时向DG下游保护2(孤岛下游解列点保护2)发送“跳开断路器”的控制信号，DG下游保护2接收到“跳开断路器”的控制信号，跳开其断路器，实现DG和部分负荷的孤岛运行。在本实施例中，DG上游保护6断路器是解列点，同时也是线路故障时保护动作出口的故障隔离点，当DG上游配置有多个断路器和保护装置时，保护动作出口的故障隔离点和解列点可能存在两者不是同一个点的情况。
保护2接收到“跳开断路器”的控制信号，若孤岛下游解列点保护2断路器未断开，保护2向DG出口保护5发送“断路器跳闸失败”的状态信号，DG出口保护5接收到“断路器跳闸失败”的状态信号后，跳开其处断路器，转换到DG不具备孤岛运行能力时的保护与重合闸的动作流程(实施例1中的步骤1))。在此情况下仍能够保证对负荷的正常供电，缩短了负荷的停电时间。
2)孤岛下游解列点保护2跳开其断路器后，若故障为瞬时性故障，延时1s后，变电站母线1侧保护3检测线路侧无压，进行重合闸操作，重合闸成功后向DG出口保护5发送“重合闸成功”的状态信号。
孤岛下游解列点保护2跳开其断路器后，若故障为永久性故障，延时1s后，变电站母线1侧保护3重合闸不成功，按以下步骤执行：
a.保护3加速跳开其所控制的断路器，同时向联络断路器保护7发送“重合闸失败”的状态信号，联络断路器处保护7接收到“重合闸失败”后，闭合其处断路器，并向DG出口保护5发送“联络断路器处于闭合位”的状态信号。
b.DG出口保护5接收到“联络断路器处于闭合位”的状态信号后，向孤岛下游解列点保护2发送“闭合断路器”的控制信号和“闭合断路器时需检同期”的标志信号，保护2接收到“闭合断路器”的控制信号和“闭合断路器时需检同期”的标志信号后，进行检同期合闸并网操作。
c.保护2合闸成功后向DG出口保护5发送“合闸成功”的状态信号，保护5接收到“合闸成功”的状态信号后，向DG发送“恒压恒频控制切换为恒功率控制”的控制信号，DG切换到恒功率控制，DG上游故障被排除。
若DG上游保护6断路器是解列点，直接进入下一步d。若DG上游保护6断路器不是解列点，保护5向孤岛上游解列点保护发送“闭合断路器”的控制信号，孤岛上游解列点保护接收到“闭合断路器”的控制信号后，检测上游侧有压，进行合闸操作,合闸成功后向联络断路器保护7发送“跳开断路器”的控制信号，保护7接收到“跳开断路器”的控制信号后，跳开其处断路器，本馈线恢复原来的变电站母线1供电。
d.在DG上游故障被排除后，手动闭合变电站母线1侧保护3断路器，保护3确认其断路器处于闭合位后，向DG上游保护6发送“闭合断路器”的控制信号和“闭合断路器时需检同期”的标志信号，保护6接收到“闭合断路器”的控制信号和“闭合断路器时需检同期”的标志信号后，进行检同期合闸并网操作，合闸成功后向联络断路器保护7发送“跳开断路器”的控制信号，保护7接收到“跳开断路器”的控制信号后，跳开其处断路器，本馈线恢复原来的变电站母线1供电。
3)DG出口保护5接收到“重合闸成功”的状态信号后，若DG上游保护6断路器为解列点，向保护6发送“闭合断路器”的控制信号和“闭合断路器时需检同期”的标志信号，保护6接收到“闭合断路器”的控制信号和“闭合断路器时需检同期”的标志信号后，进行检同期合闸并网操作，合闸成功后向DG出口保护5发送“合闸成功”的状态信号，保护5接收到“合闸成功”的状态信号后，向DG发送“恒压恒频控制切换为恒功率控制”的控制信号，同时向孤岛解列点下游保护2发送“闭合断路器”的控制信号，保护2接收到“闭合断路器”的控制信号后，检测变电站母线1侧有压，进行合闸操作，本馈线(1馈线L-1)恢复供电。
DG出口保护5接收到“重合闸成功”的状态信号后，若DG上游保护6断路器不是解列点，向保护6发送“闭合断路器”的控制信号，保护6接收到“闭合断路器”的控制信号后，检测上游侧有压，进行合闸操作，合闸成功后向DG出口保护5发送“合闸成功”的状态信号，保护5接收到“合闸成功”的状态信号后，向孤岛上游解列点保护发送“闭合断路器”的控制信号和“闭合断路器时需检同期”的标志信号，孤岛上游解列点处保护接收到“闭合断路器”的控制信号和“闭合断路器时需检同期”的标志信号后，进行检同期合闸并网操作，合闸成功后向DG出口保护5发送“合闸成功”的状态信号，保护5接收到“合闸成功”的状态信号后，向孤岛下游解列点处保护发送“闭合断路器”的控制信号，孤岛下游解列点处保护接收到“闭合断路器”的控制信号后，检测上游侧有压，进行合闸操作，本馈线(1馈线L-1)恢复供电。
本发明的方法，设置方向元件，其正方向为变电站侧指向线路侧，从而防止相邻馈线故障时DG提供的反向短路电流使保护误动，避免了保护误动后进行重合时出现的非同期合闸，解决了DG接入后可能引起的重合闸失败和非同期重合闸问题。在DG接入点上游配备断路器及保护装置6，从而当DG上游线路发生故障时，故障线路两端保护动作，故障线路被切除，防止DG为短路点提供短路电流，避免了瞬时性故障发展成为永久性故障。除DG上游保护6外，其余各保护装置均配置重合闸，重合闸和保护的配合方式为重合闸后加速保护动作，重合闸启动方式为保护动作启动。充分利用广域信息实现DG控制方法切换以及重合闸和保护的动作配合，使得重合闸适用于有DG接入的配电网。并且，结合配电网闭环设计、开环运行的典型接线方式，根据DG是否具有孤岛运行能力，本发明分别设计了不同的保护与重合闸的动作配合逻辑，既能够充分发挥DG的供电能力，也减小了停电范围，缩短了停电时间，保证了负荷的供电可靠性。
本发明的方法克服现有技术难以适应DG接入配电网的不足，能够适应不同特点DG接入的配电网进行重合闸，将重合闸控制与广域保护系统融合，能够充分利用广域信息，通过保护与重合闸之间的配合，解决非同期合闸的问题。另外，结合配电网闭环设计、开环运行的典型接线方式，根据DG是否具备孤岛运行能力，本发明的方法还提供了不同的动作配合逻辑，简单易行，能够使得具备孤岛运行能力的DG快速切换控制方法，减小停电范围，缩短停电时间，充分发挥DG的供电能力，保证负荷的供电可靠性。
Claims (10)
1.一种基于广域信息的含分布式电源配电网的重合闸方法，包括以下步骤：
一、在配电网系统设置方向元件、断路器及保护装置、重合闸操作动作：
在含有分布式电源(DG)的变电站上游馈线、变电站母线(1)侧连接的断路器及保护装置(3)设置方向元件，方向元件的正方向为从变电站侧指向馈线侧；
在分布式电源(DG)接入点的上游馈线设置的分布式电源(DG)上游断路器及保护装置(6)；
除分布式电源(DG)接入点的上游馈线设置的分布式电源(DG)上游断路器及保护装置(6)，断路器及保护装置均配置有重合闸操作动作；
二、分布式电源(DG)出口断路器及保护装置(5)判断分布式电源(DG)是否不具备孤岛运行能力；
三、保护与重合闸的动作流程为：
1)分布式电源(DG)上游馈线发生故障，变电站母线(1)侧连接的断路器及保护装置(3)和分布式电源(DG)上游断路器及保护装置(6)保护动作跳开断路器，同时变电站母线(1)侧连接的断路器及保护装置(3)开始计时，分布式电源(DG)上游断路器及保护装置(6)向分布式电源(DG)出口断路器及保护装置(5)发送“跳开断路器”的控制信号，分布式电源(DG)出口断路器及保护装置(5)跳开分布式电源(DG)出口断路器及保护装置(5)的断路器；
2)变电站母线(1)侧连接的断路器及保护装置(3)检测其下游侧馈线电压小于25％额定电压(UN)后进行重合闸操作，重合闸成功后向分布式电源(DG)上游断路器及保护装置(6)发送“重合闸成功”的状态信号；
3)分布式电源(DG)上游断路器及保护装置(6)检测其上游侧馈线电压达到85％额定电压(UN)以上，执行合闸操作，馈线恢复供电，同时分布式电源(DG)上游断路器及保护装置(6)向DG出口分布式电源(DG)出口断路器及保护装置(5)发送“允许闭合断路器”的标志信号，分布式电源(DG)为逆变型，分布式电源(DG)出口断路器及保护装置(5)检测上游侧达到85％额定电压(UN)以上，合闸并网；分布式电源(DG)为同步机型，分布式电源(DG)出口断路器及保护装置(5)进行检同期合闸并网操作。
2.根据权利要求1所述的基于广域信息的含分布式电源配电网的重合闸方法，其特征在于：所述步骤一重合闸动作时间为1s。
3.根据权利要求1所述的基于广域信息的含分布式电源配电网的重合闸方法，其特征在于：所述步骤三第1)步骤，分布式电源(DG)上游断路器及保护装置(6)向分布式电源(DG)出口断路器及保护装置(5)发送“跳开断路器”的控制信号，分布式电源(DG)出口断路器及保护装置(5)断路器未断开，分布式电源(DG)出口断路器及保护装置(5)向变电站母线(1)侧连接的断路器及保护装置(3)发送“断路器跳闸失败”的状态信号，变电站母线(1)侧连接的断路器及保护装置(3)闭锁重合闸。
4.根据权利要求1所述的基于广域信息的含分布式电源配电网的重合闸方法，其特征在于：所述步骤三第2)步骤，变电站母线(1)侧连接的断路器及保护装置(3)重合闸不成功，按以下步骤执行：
a.变电站母线(1)侧连接的断路器及保护装置(3)加速跳开变电站母线(1)侧连接的断路器及保护装置(3)所控制的断路器，同时向连接馈线与另一馈线的联络断路器及保护装置(7)发送“重合闸失败”的状态信号，使其闭合联络断路器及保护装置(7)的断路器，向分布式电源(DG)出口断路器及保护装置(5)发送“允许闭合断路器”的标志信号；
b.分布式电源(DG)为逆变型，分布式电源(DG)出口断路器及保护装置(5)检测上游侧电压达到85％额定电压(UN)以上时合闸并网；分布式电源(DG)为同步机型，分布式电源(DG)出口断路器及保护装置(5)检同期合闸并网；
c.分布式电源(DG)上游故障被排除后，手动闭合变电站母线(1)侧连接的断路器及保护装置(3)断路器，变电站母线(1)侧连接的断路器及保护装置(3)向分布式电源(DG)上游断路器及保护装置(6)发送“闭合断路器”的控制信号和“闭合断路器时需检同期”的标志信号，分布式电源(DG)上游断路器及保护装置(6)进行检同期合闸并网操作，馈线恢复供电，分布式电源(DG)上游断路器及保护装置(6)向联络断路器及保护装置(7)发送“跳开断路器”的控制信号，联络断路器及保护装置(7)跳开联络断路器及保护装置(7)处断路器。
5.一种基于广域信息的含分布式电源配电网的重合闸方法，包括以下步骤：
一、在配电网系统设置方向元件、断路器及保护装置、重合闸操作动作：
在含有分布式电源(DG)的变电站上游馈线、变电站母线(1)侧连接的断路器及保护装置(3)设置方向元件，方向元件的正方向为从变电站侧指向馈线侧；
在分布式电源(DG)接入点的上游馈线设置分布式电源(DG)上游断路器及保护装置(6)；
除分布式电源(DG)接入点的上游馈线设置的分布式电源(DG)上游断路器及保护装置(6)，断路器及保护装置均配置有重合闸操作动作；
二、分布式电源(DG)出口断路器及保护装置(5)判断分布式电源(DG)具备孤岛运行能力；
三、保护与重合闸的动作流程为：
1)分布式电源(DG)上游馈线发生故障，变电站母线(1)侧连接断路器及保护装置(3)和分布式电源(DG)上游断路器及保护装置(6)保护动作跳开断路器，同时变电站母线(1)侧连接的断路器及保护装置(3)开始计时，分布式电源(DG)上游断路器及保护装置(6)向分布式电源(DG)出口断路器及保护装置(5)发送“分布式电源(DG)上游断路器及保护装置(6)断路器处于断开位”的状态信号，分布式电源(DG)出口断路器及保护装置(5)向分布式电源(DG)发送“恒功率控制切换为恒压恒频控制”的控制信号，分布式电源(DG)切换到调压调频控制，分布式电源(DG)出口断路器及保护装置(5)向分布式电源(DG)下游断路器及保护装置(2)发送“跳开断路器”的控制信号，分布式电源(DG)下游断路器及保护装置(2)跳开分布式电源(DG)下游断路器及保护装置(2)的断路器，实现分布式电源(DG)和部分负荷的孤岛运行；
2)变电站母线(1)侧连接的断路器及保护装置(3)检测线路侧电压小于25％额定电压(UN)，进行重合闸操作，向分布式电源(DG)出口断路器及保护装置(5)发送“重合闸成功”的状态信号；
3)分布式电源(DG)上游断路器及保护装置(6)为解列点，分布式电源(DG)出口断路器及保护装置(5)向分布式电源(DG)上游断路器及保护装置(6)发送“闭合断路器”的控制信号和“闭合断路器时需检同期”的标志信号，分布式电源(DG)上游断路器及保护装置(6)进行检同期合闸并网操作，向分布式电源(DG)出口断路器及保护装置(5)发送“合闸成功”的状态信号，向分布式电源(DG)出口断路器及保护装置(5)向分布式电源(DG)发送“恒压恒频控制切换为恒功率控制”的控制信号，同时向分布式电源(DG)下游断路器及保护装置(2)发送“闭合断路器”的控制信号，分布式电源(DG)下游断路器及保护装置(2)检测变电站母线(1)侧电压达到85％额定电压(UN)，进行合闸操作，馈线恢复供电。
6.根据权利要求5所述的基于广域信息的含分布式电源配电网的重合闸方法，其特征在于：所述步骤一重合闸动作时间为1s。
7.根据权利要求5所述的基于广域信息的含分布式电源配电网的重合闸方法，其特征在于：所述步骤三第1)步骤，分布式电源(DG)切换到调压调频控制，分布式电源(DG)出口断路器及保护装置(5)向分布式电源(DG)下游断路器及保护装置(2)发送“跳开断路器”的控制信号，分布式电源(DG)下游断路器及保护装置(2)断路器未断开，分布式电源(DG)下游断路器及保护装置(2)向分布式电源(DG)出口断路器及保护装置(5)发送“断路器跳闸失败”的状态信号，分布式电源(DG)出口断路器及保护装置(5)跳开分布式电源(DG)出口断路器及保护装置(5)处断路器，转换到分布式电源不具备孤岛运行能力时的保护与重合闸的动作流程，步骤为：
1)分布式电源(DG)上游断路器及保护装置(6)向分布式电源(DG)出口断路器及保护装置(5)发送“跳开断路器”的控制信号，分布式电源(DG)出口断路器及保护装置(5)跳开分布式电源(DG)出口断路器及保护装置(5)的断路器；
2)变电站母线(1)侧连接的断路器及保护装置(3)检测其下游侧馈线电压小于25％额定电压(UN)后进行重合闸操作，重合闸成功后向分布式电源(DG)上游断路器及保护装置(6)发送“重合闸成功”的状态信号；
3)分布式电源(DG)上游断路器及保护装置(6)检测其上游侧馈线电压达到85额定电压(UN)以上，执行合闸操作，馈线恢复供电，同时分布式电源(DG)上游断路器及保护装置(6)向DG出口分布式电源(DG)出口断路器及保护装置(5)发送“允许闭合断路器”的标志信号，分布式电源(DG)为逆变型，分布式电源(DG)出口断路器及保护装置(5)检测上游侧达到85％额定电压(UN)以上，合闸并网；分布式电源(DG)为同步机型，分布式电源(DG)出口断路器及保护装置(5)检同期合闸并网。
8.根据权利要求5所述的基于广域信息的含分布式电源配电网的重合闸方法，其特征在于：所述步骤三第2)步骤，变电站母线(1)侧连接的断路器及保护装置(3)重合闸不成功，按以下步骤执行：
a.变电站母线(1)侧连接的断路器及保护装置(3)加速跳开变电站母线(1)侧连接的断路器及保护装置(3)所控制的断路器，同时向连接馈线与另一馈线的联络断路器及保护装置(7)发送“重合闸失败”的状态信号，联络断路器及保护装置(7)闭合联络断路器及保护装置(7)处断路器，并向分布式电源(DG)出口断路器及保护装置(5)发送“联络断路器处于闭合位”的状态信号；
b.分布式电源(DG)出口断路器及保护装置(5)向分布式电源(DG)下游断路器及保护装置(2)发送“闭合断路器”的控制信号和“闭合断路器时需检同期”的标志信号，分布式电源(DG)下游断路器及保护装置(2)进行检同期合闸并网操作；
c.分布式电源(DG)下游断路器及保护装置(2)向分布式电源(DG)出口断路器及保护装置(5)发送“合闸成功”的状态信号，向分布式电源(DG)出口断路器及保护装置(5)向DG发送“恒压恒频控制切换为恒功率控制”的控制信号，分布式电源(DG)切换到恒功率控制，分布式电源(DG)上游故障被排除；
d.分布式电源(DG)上游断路器及保护装置(6)断路器是解列点，在分布式电源(DG)上游故障被排除后，手动闭合变电站母线(1)侧连接的断路器及保护装置(3)断路器，变电站母线(1)侧连接的断路器及保护装置(3)向分布式电源(DG)上游断路器及保护装置(6)发送“闭合断路器”的控制信号和“闭合断路器时需检同期”的标志信号，分布式电源(DG)上游断路器及保护装置(6)进行检同期合闸并网操作，向联络断路器及保护装置(7)发送“跳开断路器”的控制信号，联络断路器及保护装置(7)跳开联络断路器及保护装置(7)处断路器，馈线恢复原来的馈线供电。
9.根据权利要求5所述的基于广域信息的含分布式电源配电网的重合闸方法，其特征在于：所述步骤三第3)步骤，分布式电源(DG)上游断路器及保护装置(6)断路器不是解列点，分布式电源(DG)出口断路器及保护装置(5)接收到“重合闸成功”的状态信号后，向分布式电源(DG)上游断路器及保护装置(6)发送“闭合断路器”的控制信号，分布式电源(DG)上游断路器及保护装置(6)检测上游侧电压达到85％额定电压(UN)，进行合闸操作，向分布式电源(DG)出口断路器及保护装置(5)发送“合闸成功”的状态信号，分布式电源(DG)出口断路器及保护装置(5)向分布式电源(DG)上游断路器及保护装置(6)发送“闭合断路器”的控制信号和“闭合断路器时需检同期”的标志信号，分布式电源(DG)上游断路器及保护装置(6)进行检同期合闸并网操作，合闸成功后向分布式电源(DG)出口断路器及保护装置(5)发送“合闸成功”的状态信号，分布式电源(DG)出口断路器及保护装置(5)向分布式电源(DG)下游断路器及保护装置(2)发送“闭合断路器”的控制信号，断路器及保护装置检测上游侧电压达到85％额定电压(UN)，进行合闸操作，馈线恢复供电。
10.根据权利要求8所述的基于广域信息的含分布式电源配电网的重合闸方法，其特征在于：所述步骤d，分布式电源(DG)上游断路器及保护装置(6)断路器不是解列点，分布式电源(DG)出口断路器及保护装置(5)向分布式电源(DG)上游断路器及保护装置(6)发送“闭合断路器”的控制信号，分布式电源(DG)上游断路器及保护装置(6)检测上游侧电压达到85％额定电压(UN)，进行合闸操作,合闸成功后向联络断路器及保护装置(7)发送“跳开断路器”的控制信号，联络断路器及保护装置(7)跳开联络断路器及保护装置(7)处断路器，馈线恢复供电。
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