CN102185300A - 一种就地式馈线自动化装置及其实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种就地式馈线自动化装置，包括安装在馈电线路上的馈线自动化单元FTU，馈线自动化单元FTU的输入端通过控制通讯通道与馈线监控系统DTU通讯，馈电自动化单元FTU的输入端通过保护通讯通道与相邻的馈线自动化单元FTU通讯，馈电自动化单元FTU的输出端与断路器相连。本发明还公开了一种就地式馈线自动化装置的实现方法。本发明经过信号的交换，完成了故障范围的判断，只切除故障段的两侧断路器，实现有选择地切除故障，避免了非故障段线路停电；在故障发生的10～20毫秒时间内，已完成了故障功率的方向的信息交换，各馈线自动化单元FTU独立工作，故障分析及时，切除故障动作迅速，动作时间小于25ms。

Description

一种就地式馈线自动化装置及其实现方法
技术领域
本发明涉及馈线自动化领域，尤其是一种就地式馈线自动化装置及其实现方法。
背景技术
目前，馈线自动化装置主要有故障指示器、电压-时间型馈线装置和远动型馈线装置三种，这三种馈线装置存在以下缺陷：
首先，故障指示器是一种半自动化装置，当馈电线路发生短路故障时，故障电流流经的所有故障指示器会翻牌，然后靠人工巡线寻找故障点，故障定位处理时间较长，通常会达到几个小时；
其次，电压-时间型馈线装置在馈电线路上安装多个断路器和配套的控制器，馈电线路上出现故障时，故障恢复供电时间较长，而且会对电力用户造成多次冲击，同时对一次断路器要求较高，必须修改变电站出口保护的定值，有造成保护越级跳闸的可能；
最后，远动型馈线装置是在不修改变电站出口保护的情况下，由变电站保护出口切除故障线路，需要和变电站保护配合，故障处理的速度和可靠性依赖于后台软件的可靠性，会导致非故障段停电一次。
上述三种馈线装置都具有明显缺陷，随着电力用户对供电质量要求的提高，已经无法满足馈线自动化的需要。
发明内容
本发明的首要目的在于提供一种能够避免非故障段线路停电、加速故障定位隔离过程、提高供电可靠性的就地式馈线自动化装置。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种就地式馈线自动化装置，包括安装在馈电线路上的馈线自动化单元FTU，馈线自动化单元FTU的输入端通过控制通讯通道与馈线监控系统DTU通讯，馈电自动化单元FTU的输入端通过保护通讯通道与相邻的馈线自动化单元FTU通讯，馈电自动化单元FTU的输出端与断路器相连。
本发明还公开了一种就地式馈线自动化装置的实现方法，该方法包括下列顺序的步骤：
（1）当馈线自动化单元FTU检测到故障时，启动发讯回路，向馈电线路的两侧发送故障启动通知，激活所有在线的馈线自动化单元FTU，并在10ms内建立起通讯；
（2）当通讯建立后，将正方向的发讯回路关闭，并启动本地的跳闸回路，同时，让收讯回路接管保护跳闸出口，若收讯回路在规定的时间内收到闭锁信息，则闭锁；否则，跳闸。
由上述技术方案可知，本发明经过信号的交换，完成了故障范围的判断，只切除故障段的两侧断路器，实现有选择地切除故障，避免了非故障段线路停电；在故障发生的10～20毫秒时间内，已完成了故障功率的方向的信息交换，各馈线自动化单元FTU独立工作，故障分析及时，切除故障动作迅速，动作时间小于25ms；当保护装置损坏、开关拒动、判断失误、通讯失去等情况下，由后备保护动作，进行弥补，做到万无一失，可靠性较高。
附图说明
图1是本发明的电路原理图；
图2是环网故障电流流向图；
图3是本发明的工作流程图。
具体实施方式
一种就地式馈线自动化装置，包括安装在馈电线路上的馈线自动化单元FTU 1，馈线自动化单元FTU 1的输入端通过控制通讯通道3与馈线监控系统DTU 2通讯，馈线自动化单元FTU 1的输入端通过保护通讯通道4与相邻馈线自动化单元FTU 6通讯，馈线自动化单元FTU 1的输出端与断路器5相连，如图1所示。所述的控制通讯通道3和保护通讯通道4均采用光纤，根据上述对通道的要求，保护对通讯的要求在1毫秒内响应。保护通讯与控制系统的通讯独立。保护系统和遥控系统之间必须采用两个独立的通讯通道，避免出现通道的干扰和争用，产生延时。由于光纤比其他的通讯手段有无法比拟的优越性，采用光纤通讯方式。
如图1所示，所述的馈线自动化单元FTU 1由采集监控装置7、系统重构器8和继电保护装置9组成，所述的采集监控装置7的输入端通过控制通讯通道3与馈线监控系统DTU 2通讯，所述的采集监控装置7的输出端与系统重构器8的输入端相连，系统重构器8的输出端与断路器5相连，继电保护装置9的输入端依次通过收/发讯回路、保护通讯通道4与相邻馈线自动化单元FTU 6通讯，采集监控装置7与继电保护装置9通讯，继电保护装置9的输出端与断路器5相连。
如图1所示，所述的馈线监控系统DTU 2由安装于馈电线路两侧的第一、二馈线监控系统DTU 1、DTU 2组成，所述的采集监控装置7的输入端通过控制通讯通道3分别与第一、二馈线监控系统DTU 1、DTU 2通讯。所述的采集监控装置7的信号输入端分别与断路器5和电流互感器相连。
第一、二馈线监控系统DTU 1、DTU 2分别接收线路上馈线自动化单元FTU 1送来的闭锁信号，并传递给变电站出口保护；采集监控装置7用于采集保护、断路器以及电压、电流互感器参数，接受馈线自动化系统人工或自动控制命令，完成系统的定期测试并汇报；系统重构器8用于故障切除后的系统恢复，采集系统的运行状态，决定进行系统恢复的装置；继电保护装置9采用双向闭锁式方向电流保护或者采用双向允许式过电流保护，10～20毫秒完成保护的动作出口。
本发明采用故障电流方向与故障电流幅值大小同时判别原理构成的反向闭锁式方向过电流保护，利用主-备保护原理构成完整的馈线保护，可以用于双电源环网闭环运行和开环运行方式，以及单电源辐射方式运行。
在配电网络上，各电气相邻的馈线自动化单元FTU保护之间采用光纤构成信号交换回路，每套保护只与相邻的保护联系。在故障发生时，判断故障电流的方向，采取故障电流正方向信号默认不发送，反方向发送禁止动作信号原理构成。保护配置瞬时速断、过电流、重合闸以及后加速保护。
如图2所示，由于#2馈线自动化单元FTU与#3馈线自动化单元FTU之间发生短路故障，按照上述原理进行故障分析如下：
A、变电站开关收到#1馈线自动化单元FTU的反向报告，反向报告即闭锁信息，拒动；#1馈线自动化单元FTU收到的是#2馈线自动化单元FTU的反方向报告：拒动；#2馈线自动化单元FTU没有收到报告，跳闸；
B、变电站断路器收到#3馈线自动化单元FTU的反向报告，拒动；#3馈线自动化单元FTU没有收到报告，跳闸。
在变电站侧，将主保护延时Δt（0.3s或0.5s）以配合自动化系统保护的动作，作为馈线保护的后备。在馈线自动化保护动作失败的情况下，作为馈线保护失败的补救措施。
如图3所示，在工作时，当馈线自动化单元FTU 1检测到故障时，启动发讯回路，向馈电线路的两侧发送故障启动通知，激活所有在线的馈线自动化单元FTU 1，并在10ms内建立起通讯；当通讯建立后，将正方向的发讯回路关闭，并启动本地的跳闸回路，同时，让收讯回路接管保护跳闸出口，若收讯回路在规定的时间内收到信息，则闭锁；否则，保护跳闸出口，即跳闸。如图2所示。
也就是说，当馈线自动化单元FTU 1检测到故障时，启动发讯回路，向馈电线路的两侧，即M侧和N侧发送故障启动通知，关闭方向比较回路和保护出口回路，启动10s的保持动作，延时10ms。在延时10ms后，方向比较回路关闭正向发信通道，保持反向发信工作，同时，启动允许本地跳闸回路，收讯回路接管控制跳闸出口，启动10ms保持。在10ms保持内，收讯回路判断是否收到信息，若收到信息，则闭锁，否则，跳闸。在到达10ms后，并且到达10s的保持后，返回馈线自动化单元FTU 1继续检测故障。若一开始，馈线自动化单元FTU 1没有检测到故障，则判断收讯回路是否收到信号，若收到信号，则激发发讯回路后返回馈线自动化单元FTU 1继续检测故障；若没有收到信号，则直接返回馈线自动化单元FTU 1继续检测故障。
以下结合图3对本发明作进一步的说明。
在系统发生故障的同时，由复合电压（负序和低电压）低值过电流组成的灵敏本地故障检测启动元件检测到系统发生故障，立即起动10s保持延时回路，并启动发讯回路分别向馈电线路的两侧发送故障启动通知。故障启动后立即关闭方向比较和保护出口回路10ms，防止保护动作竞赛。
合环运行时，对侧的收讯回路收到信号后立即启动响应，激发本机的发讯回路。这时，全线的通讯工作已完全激活。
延时10ms后，允许方向比较回路关闭正方向的通道，反方向的通道继续发信工作，禁止对侧保护跳闸。同时，启动允许本侧保护跳闸回路，并让收讯回路继续接管控制跳闸的出口。
当收讯回路无信号时，开放保护出口，保护动作跳闸。当收到信号时，收讯回路关闭保护出口，禁止保护动作跳闸。
当断路器完成跳闸后，所有测量元件返回到正常状态。发信延时到10s关闭。
当断路器5拒绝动作跳闸时，由变电站保护延时Δt秒动作跳闸。作为馈线自动化单元FTU 1保护或断路器5的后备。

Claims (10)

1.一种就地式馈线自动化装置，其特征在于：包括安装在馈电线路上的馈线自动化单元FTU，馈线自动化单元FTU的输入端通过控制通讯通道与馈线监控系统DTU通讯，馈线自动化单元FTU的输入端通过保护通讯通道与相邻馈线自动化单元FTU通讯，馈线自动化单元FTU的输出端与断路器相连。
2.根据权利要求1所述的就地式馈线自动化装置，其特征在于：所述的馈线自动化单元FTU由采集监控装置、系统重构器和继电保护装置组成，所述的采集监控装置的输入端通过控制通讯通道与馈线监控系统DTU通讯，所述的采集监控装置的输出端与系统重构器的输入端相连，系统重构器的输出端与断路器相连，继电保护装置的输入端依次通过收/发讯回路、保护通讯通道与相邻馈线自动化单元FTU通讯，采集监控装置与继电保护装置通讯，继电保护装置的输出端与断路器相连。
3.根据权利要求2所述的就地式馈线自动化装置，其特征在于：所述的控制通讯通道和保护通讯通道均采用光纤。
4.根据权利要求2所述的就地式馈线自动化装置，其特征在于：所述的馈线监控系统DTU由安装于馈电线路两侧的第一、二馈线监控系统DTU1、DTU2组成，所述的采集监控装置的输入端通过控制通讯通道分别与第一、二馈线监控系统DTU1、DTU2通讯。
5.根据权利要求2所述的就地式馈线自动化装置，其特征在于：所述的采集监控装置的信号输入端分别与断路器和电流互感器相连。
6.根据权利要求1所述的就地式馈线自动化装置的实现方法，该方法包括下列顺序的步骤：
（1）当馈线自动化单元FTU检测到故障时，启动发讯回路，向馈电线路的两侧发送故障启动通知，激活所有在线的馈线自动化单元FTU，并在10ms内建立起通讯；
（2）当通讯建立后，将正方向的发讯回路关闭，并启动本地的跳闸回路，同时，让收讯回路接管保护跳闸出口，若收讯回路在规定的时间内收到闭锁信息，则闭锁；否则，跳闸。
7.根据权利要求6所述的就地式馈线自动化装置的实现方法，其特征在于：当馈线自动化单元FTU检测到故障时，启动发讯回路，向馈电线路的两侧发送故障启动通知，关闭方向比较回路和保护出口回路，启动10s的保持动作，延时10ms。
8.根据权利要求7所述的就地式馈线自动化装置的实现方法，其特征在于：在延时10ms后，方向比较回路关闭正向发信通道，保持反向发信工作，同时，启动允许本地跳闸回路，收讯回路接管控制跳闸出口，启动10ms保持。
9.根据权利要求8所述的就地式馈线自动化装置的实现方法，其特征在于：在10ms保持内，收讯回路判断是否收到信息，若收到闭锁信息，则闭锁；否则，跳闸。
10.根据权利要求9所述的就地式馈线自动化装置的实现方法，其特征在于：在到达10ms后，并且到达10s的保持后，返回馈线自动化单元FTU继续检测故障。
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