CN102005819A - 配电网故障隔离的方法 - Google Patents

Abstract

一种配电网故障隔离的方法，远程控制主机在接收到闭锁信息后，首先判断根据上传信息判断是否是合于故障闭锁：检测闭锁前流过普通重合器的电流是否超过整定值，如果该电流没有超过整定值，则属于非合于故障闭锁，如果该电流超过整定值，则属于合于故障闭锁；对于属于非合于故障闭锁，主机不动作；对于属于合于故障闭锁，主机先判断处理再动作。本方法提高了重合器闭锁的可靠性与安全性，降低了过于繁琐的判断条件对于控制单元性能的高要求，防止线路中出现不必要的合于故障对电力系统造成损害。

Description

配电网故障隔离的方法

技术领域

本发明属于输变电技术领域，适用于基于重合器的配网自动化设备隔离10kV环网型配电网中的永久性故障并保证非故障段安全恢复供电。

背景技术

随着电力系统的发展，以及智能电网概念的提出，用户对电网的可靠性提出了更高的要求。目前国内的农网以及中小城市10kV配电网多采用自具控制以及保护功能的交流高压自动重合器与其他高压电器设备配合使用来实现配电网的自动化。当配电网发生故障时，故障段前的重合器检测到故障电流后断开并延时重合，故障段后的重合器检测到失压后断开。如果线路中的故障是瞬时性故障，则故障段前的重合器顺利重合之后，故障段后的重合器按照一定的顺序依次重合，恢复供电。如果线路中的故障是永久性故障，则故障段前的重合器合于故障之后闭锁于断开状态，从而隔离线路中的故障区域。对于手拉手的环网型的配电网络出现永久性故障时，联络开关会在线路中出现故障后进行延时关合，并反向恢复供电。当恢复到故障段时，如果故障段后的重合器没有闭锁，则反向线路将再次合于故障，对于电力系统来说将造成不必要的损失。因此故障段后的重合器的闭锁问题急需解决。

现有技术中，针对几种不同的基于重合器的配电网自动化设备，提出了三种主要的重合器闭锁的条件：(1)重合闸后合于故障段；(2)检测到线路残压冲击；(3)检测到线路零序电压冲击。第一个条件可以使故障段前的重合器检测到故障时进行闭锁操作，却不会使故障段后的重合器在反向恢复供电至故障段前进行闭锁操作。第二个与第三个条件需要繁琐复杂的判断条件，对于重合器的控制单元提出了很高的要求。

发明内容

为了克服现有技术中存在的上述问题，本技术方案提出一种新的重合器闭锁方法，与同类产品相比，可以更加简单快速的判别闭锁条件并进行故障段后智能闭锁操作。

一种配电网故障隔离的方法，本方法应用于基于重合器的10kV配电网自动化系统，该系统包括多个重合器和远程控制主机，每个重合器对应设有一个微机综合保护控制单元和远程通讯模块；远程控制主机设在变电站中，监控各条线路的实时状态；远程控制主机和远程通讯模块采取实时通讯方式，远程通讯模块向主机上传微机综合保护控制单元采集得到实时信息，主机向远程通讯模块下达指令采集信息并记录信息，由微机综合保护控制单元控制相应的重合器动作；

所述重合器分为普通重合器和环网联络重合器；普通重合器分设在两路母线的区节点上，环网联络重合器连在两路母线之间；正常工作时，普通重合器处于合闸状态，环网联络重合器处于分闸状态；所述环网联络重合器两侧有压闭锁合闸操作，当有一侧失压后进行合闸操作；

远程控制主机先通过分析故障与普通重合器闭锁信息，再根据环网联络重合器的分合闸状态，选择普通重合器并下达闭锁指令：

所述远程控制主机在接收到闭锁信息后，首先判断根据上传信息判断是否是合于故障闭锁：检测闭锁前流过普通重合器的电流是否超过整定值，如果该电流没有超过整定值，则属于非合于故障闭锁，如果该电流超过整定值，则属于合于故障闭锁；

对于属于非合于故障闭锁，主机不动作；

对于属于合于故障闭锁，主机动作的步骤包括：

1)记录线路中闭锁的普通重合器的编号x，并依此确定故障线路y；

2)检测普通重合器x所在线路y上的环网联络重合器分合闸状态；

如果该环网联络重合器是分闸状态，则对普通重合器x的编号加1；如果如果该环网联络重合器是分闸状态，则对普通重合器x的编号减1；同时，记录经过加1或减1后的普通重合器的编号；

3)对编号是加1或减1后号码的普通重合器下达指令，使处于分闸状态的普通重合器闭锁，从而隔离了配电网的故障区域，并恢复了非故障区域的供电。

对于属于合于故障闭锁，主机发出故障警报。

所述普通重合器是进线端和/或出线端带有电压互感器的自动重合器，具有合于故障加速跳的功能。

使用本方法，在配电网线路出现故障时，如果是瞬时性故障，不会出现重合器闭锁误操作，如果是永久性故障，在环网联络重合器合闸之前，故障段后的重合器实现闭锁于分闸状态，隔离故障区域，使非故障区域恢复供电。

本方法提高了重合器闭锁的可靠性与安全性，降低了过于繁琐的判断条件对于控制单元性能的高要求，防止线路中出现不必要的合于故障对电力系统造成损害。

附图说明

图1为本发明所应用的配网自动化系统结构示意图；

图2为本发明重合器闭锁方法实现过程的流程示意图。

具体实施方式

本例应用的环网型配电网当中，具体器件的选用是，远程通讯模块：安耐电子的ADAM-6501 Web通用通讯控制器；微机综合保护控制单元：安徽鑫龙电器股份有限公司的DPX系列微机综合保护测控装置。重合器分别设在环网型配电网各个控制节点；每个重合器连接一台微机综合保护控制单元，所述微机综合保护控制单元输出控制信号给重合器；微机综合保护控制单元与远程通讯模块连接。所述远程通讯模块是以太网控制模块。所述远程控制主机是以工控计算机为核心，工控计算机和远程通讯模块连接。对于每个重合器，相应的微机综合保护控制单元通过互感器连接重合器进线端和/或出线端。

本例的具体器件的选用是，远程通讯模块：安耐电子的ADAM-6501Web通用通讯控制器；微机综合保护控制单元：安徽鑫龙电器股份有限公司的DPX系列微机综合保护测控装置。

一种配电网故障隔离的方法，本方法应用于基于重合器的10kV配电网自动化系统，该系统的环网型配电网，包括远程控制主机和多个重合器，每个重合器对应设有一个微机综合保护控制单元和远程通讯模块；远程控制主机设在变电站中，监控各条线路的实时状态；远程控制主机和远程通讯模块采取实时通讯方式，远程通讯模块向主机上传微机综合保护控制单元采集得到实时信息，主机向远程通讯模块下达指令采集信息并记录信息，由微机综合保护控制单元控制相应的重合器动作；

所述重合器分为普通重合器和环网联络重合器；普通重合器分设在两路母线的区节点上，环网联络重合器连在两路母线之间；正常工作时，普通重合器处于合闸状态，环网联络重合器处于分闸状态；所述环网联络重合器两侧有压闭锁合闸操作，当有一侧失压后进行合闸操作；

远程控制主机先通过分析故障与普通重合器闭锁信息，再根据环网联络重合器的分合闸状态，选择普通重合器并下达闭锁指令：

参考图2，所述远程控制主机在接收到闭锁信息后，首先判断根据上传信息判断是否是合于故障闭锁：检测闭锁前流过普通重合器的电流是否超过整定值，如果该电流没有超过整定值，则属于非合于故障闭锁，如果该电流超过整定值，则属于合于故障闭锁；

对于属于非合于故障闭锁，主机不动作；

对于属于合于故障闭锁，主机动作的步骤包括：

1)记录线路中闭锁的普通重合器的编号x，并依此确定故障线路y；

2)检测普通重合器x所在线路y上的环网联络重合器分合闸状态；

如果该环网联络重合器是分闸状态，则对普通重合器x的编号加1；如果如果该环网联络重合器是分闸状态，则对普通重合器x的编号减1；同时，记录经过加1或减1后的普通重合器的编号；

3)对编号是加1或减1后号码的普通重合器下达指令，使处于分闸状态的普通重合器闭锁，从而隔离了配电网的故障区域，并恢复了非故障区域的供电。

对于属于合于故障闭锁，主机发出故障警报。

所述普通重合器是进线端和/或出线端带有电压互感器的自动重合器，具有合于故障加速跳的功能。

本例中，如图1所示的环网型配电网当中，DL1、DL2分别为1#、2#变电站的出口断路器，具有一次重合闸功能，速断保护功能。CH1、CH5为进线端带有电压互感器的自动重合器，具有合于故障加速跳的功能。CH4为环网联络重合器，两侧有压闭锁合闸操作，当有一侧失压后进行合闸操作，具有过流保护功能，具有合于故障加速跳的功能，加速跳闸后闭锁合闸操作。CH1、CH2、CH3、CH5、CH6、CH7正常工作处于合闸状态，CH4处于分闸状态。PARC为综合保护控制单元。

每台重合器都配备有远程通讯模块，可以实时的将线路中流过重合器的电气参数上传至远程控制主机，而远程控制主机也可以通过远程通讯模块向重合器下达指令获取电气参数以及控制重合器的关断、闭合、闭锁和解锁等操作。本发明所采用的重合器闭锁的方法就是通过远程控制主机的判断分析、远程控制主机与远程通讯模块的数据通讯以及对远程控制主机对重合器的远程控制，从而实现了配电网故障区域的快速隔离。

以图1为例，当线路中E点出现永久性故障时，CH2首先延时分闸断开，CH3检测到失压后分闸断开，CH4检测到一侧失压后延时合闸(延时时间较长，这个时间是考虑到远端区段故障所需延时时间以及一定的裕度时间)。CH2经过延时合闸后，合于故障段，加速跳分闸断开并闭锁于分闸状态。一旦线路中出现重合器合于故障闭锁于分闸状态，则CH2的远程通讯模块将故障信息上传给远程控制主机，远程控制主机在接收到闭锁信息后，首先判断根据上传信息判断是否是合于故障闭锁(检测闭锁前流过重合器的电流是否超过整定值)，如果属于非合于故障闭锁则不动作，否则发出故障警报通知值班工作人员并记录线路中闭锁的重合器的编号，主机检测环网联络重合器CH4的状态，如果CH4处于分闸状态，则主机对重合器的编号做一次加1运算否则做一次减1运算并分别记录经过运算后的重合器的编号。远程控制主机对运算后的编号的重合器下达指令，使处于分闸状态的重合器闭锁，例如此时CH3为分闸状态，则主机对CH3下达指令闭锁于分闸状态，以上过程如图2所示。以上操作的时间可以保证CH3的闭锁发生于CH4合闸之前，CH4合闸之后恢复G区供电，从而隔离了配电网的故障区域，并安全可靠的恢复了非故障区域的供电。

当遇到环网联络重合器在合闸之后线路中再次出现故障的情况，本文所设计的方法仍然可以很好的隔离故障。主机检测到环网联络重合器处于合闸状态时，会对动作的重合器在线路正序方向的前一个重合器发出闭锁指令，从而隔离故障。

关于配电网的故障检测，方式包括本地检测与远程检测，方法更是多种多样。而本发明所提及的是一种远程检测，并且通过数据库检索来确定故障电流值，不仅可以判断故障点位置，还可以确定故障类型。通过实际工程的应用效果来看，这种方法更加安全可靠，这是其他方法很难达到的。

目前的配电网多是手拉手环网型的，相邻线路的结合处会安装一台环网联络重合器，环网联络重合器在电网健康时是处于断开状态的，而线路中出现故障时，环网联络重合器感应到一侧失电会延时合闸，为非故障区域恢复供电。在环网联络重合器动作之前要确保故障区域已经被隔离。如果环网联络重合器处于分闸状态，就进行编号加1运算的目的是沿着正向电流方向，选择故障段下游重合器闭锁。如果环网联络重合器已经合闸了，此时电流方向就是反向，要想选择故障段下游重合器就需要减1预算才行。这是一种判别和选择条件，相比其他方法来说，更简单可靠，而且容易实现。

本方法是和新型自动化系统结构结合在一起的，并且在应用中取得了相当好的效果。是一种本地与远程结合、重合器与远程主机结合的配网自动化模式。随着国内对于配电网的重视，以及重合器价格的下降，越来越多的配电线路采用重合器替代了传统的负荷开关，重合器的优点是可以独自快速的处理辐射性电网的瞬时性故障，可是重合器在应用到手拉手环网时存在一个硬伤，就是没有通讯能力，对于故障后的网络重构不具备安全闭锁能力，往往会造成重复故障。目前对于这种问题，一般采取联络开关手动分合闸的办法，但是这样也降低了自动化程度，不符合国家对于构建智能电网的要求标准。而联络开关的自动化操作就需要更可靠的重合器闭锁机理，故障段上游的重合器可以实现重合闸后闭锁于分闸状态，而故障段下游的重合器借助远程主机的分析、判断以及操作后实现分闸闭锁，随后联络开关合闸，为非故障区域供电，实现了故障隔离。这一系列过程均是自动化操作，并且本地与远程控制方式的配合使用，不会仅依赖于重合器也不会仅依赖于远程控制，增加了这个系统的可靠性。

在工程实际应用当中，远程控制主机会监控很多条线路，因此需要对线路进行编号，当主机接收到有重合器合于故障的信号时，首先定位故障线路，然后再定位故障点，进行故障隔离操作。

Claims (3)

1.一种配电网故障隔离的方法，其特征是本方法应用于基于重合器的10kV配电网自动化系统，该系统包括多个重合器和远程控制主机，每个重合器对应设有一个微机综合保护控制单元和远程通讯模块；远程控制主机设在变电站中，监控各条线路的实时状态；远程控制主机和远程通讯模块采取实时通讯方式，远程通讯模块向主机上传微机综合保护控制单元采集得到实时信息，主机向远程通讯模块下达指令采集信息并记录信息，由微机综合保护控制单元控制相应的重合器动作；

所述重合器分为普通重合器和环网联络重合器；普通重合器分设在两路母线的区节点上，环网联络重合器连在两路母线之间；正常工作时，普通重合器处于合闸状态，环网联络重合器处于分闸状态；所述环网联络重合器两侧有压闭锁合闸操作，当有一侧失压后进行合闸操作；

远程控制主机先通过分析故障与普通重合器闭锁信息，再根据环网联络重合器的分合闸状态，选择普通重合器并下达闭锁指令：

所述远程控制主机在接收到闭锁信息后，首先判断根据上传信息判断是否是合于故障闭锁：检测闭锁前流过普通重合器的电流是否超过整定值，如果该电流没有超过整定值，则属于非合于故障闭锁，如果该电流超过整定值，则属于合于故障闭锁；

对于属于非合于故障闭锁，主机不动作；

对于属于合于故障闭锁，主机动作的步骤包括：

1)记录线路中闭锁的普通重合器的编号x，并依此确定故障线路y；

2)检测普通重合器x所在线路上的环网联络重合器分合闸状态；

如果该环网联络重合器是分闸状态，则对普通重合器x的编号加1；如果如果该环网联络重合器是分闸状态，则对普通重合器x的编号减1；同时，记录经过加1或减1后的普通重合器的编号；

3)对编号是加1或减1后号码的普通重合器下达指令，使处于分闸状态的普通重合器闭锁，从而隔离了配电网的故障区域，并恢复了非故障区域的供电。

2.根据权利要求1所述的配电网故障隔离的方法，其特征是对于属于合于故障闭锁，主机发出故障警报。

3.根据权利要求1所述的配电网故障隔离的方法，其特征是所述普通重合器是进线端和/或出线端带有电压互感器的自动重合器，具有合于故障加速跳的功能。

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