CN102306929B

CN102306929B - 一种实现故障自愈的方法和系统

Info

Publication number: CN102306929B
Application number: CN201110270802.0A
Authority: CN
Inventors: 胡杰; 王吉庆; 高颂九; 李光军; 张彦; 郑坤力; 李金海; 张惠芳; 胡余坚; 黄继明; 邱剑斌
Original assignee: JINZHOU POWER SUPPLY BUREAU NINGBO
Current assignee: JINZHOU POWER SUPPLY BUREAU NINGBO
Priority date: 2011-09-14
Filing date: 2011-09-14
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2031-09-14
Also published as: CN102306929A

Abstract

本发明公开了一种实现故障自愈的方法和系统，本发明所提供的系统包括主站系统、点对点对等通信网和配电自动化终端FTU三部分。所述FTU接入点对点对等通信网；主站系统连接通信处理机CP，CP接入对等网络，FTU用于检测环网柜线路的状态。在本发明提供的方法中，FTU通过与相邻的FTU进行对等通信，检测和判断两FTU是否有故障信息，实现对故障的定位，FTU定位出故障后，发送控制命令控制开关动作，隔离故障，最后FTU进行状态确认，执行合闸操作，恢复故障区段两侧环网柜供电。

Description

一种实现故障自愈的方法和系统

技术领域

本发明涉及电力系统自动化技术领域，尤其涉及一种故障自愈的方法。

背景技术

目前，为了减少中压电网故障时间，馈线自动化(Feeder Automation，FA)受到了人们的广泛重视。FA是指变电站出线到用户设备之间的馈电线路自动化，它用于正常情况下的用户检测、资料测量和运行优化，以及事故状态下的故障检测、故障隔离、转移和恢复供电控制。

常规的FA实现模式为集中控制型，该方式需要通信信道及控制主站，当出现故障时，主站接收馈线终端(Feeder Terminal Unit，FTU)发送来的信息，根据该信息经过软件运算定位故障，并向开关自动发送遥控命令，以达到隔离故障和恢复供电的目的，然而，在这种控制方式下，接收故障信息、对故障进行定位以及下发控制命令都是由主站操作的，因此，主站的负担较重，处理故障的速度也就减慢，同时，FTU上传信息至主站，主站下发控制信息至FTU，信息需要在主站和FTU之间来回传送，这些就导致故障处理的时间延长，故障的处理会造成健康区段的短时停电，由于故障处理时间的延长，使得供电恢复时间都在分钟级，然而，对于一些对供电质量十分敏感的场所，如半导体集成电路制造厂、有重要赛事的体育场馆，即便是分钟级的短暂停电都会对其造成严重的经济损失和混乱。此外，由于集中控制方式中，开关或环网柜的FTU都要与控制主站通信，故障隔离由主站以遥控方式集中控制，因此，该方式对通信的可靠性要求比较高，一旦系统通信方式故障，将直接导致馈线自动化的功能丧失。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种实现故障自愈的方法和系统，以实现线路故障的快速处理，从而达到快速恢复无故障区域送电，缩短停电时间，提高供电可靠性的目的。

为实现上述目的，本发明提供了一种实现故障自愈的系统，包括主站、点对点对等通信网和配电自动化终端FTU三部分；FTU接入点对点对等通信网中；主站通过通信处理机接入点对点对等通信网；点对点对等通信网用于实现相邻FTU之间的对等通信；FTU用于检测环网柜线路的状态，对故障进行定位、对故障进行处理和对非故障区段的供电进行恢复。

FTU包括配置工具模块、模拟量计算模块、规约模块、服务端模块和客户端模块。各模块的功能如下：

配置工具模块：用于通过USB上传或下载配置文件、提供配置工具的界面以及生成新的配置文件；

模拟量计算模块：用于检测和判断失压与过流故障，实时计算交流量、直流量、线路的功率、频率等；

规约模块：用于报文处理和上报故障隔离完成给主站；

服务端模块：用于收集临近设备信息和逻辑判断；

客户端模块：用于上报信息给服务端模块。

所述系统的线路中，除首端为断路器外，其余为负荷开关。

一种实现故障自愈的方法，其特征在于，FTU接收自身FTU上报的故障信息，判断与该FTU对应的环网柜的进线是否故障，如果两条进线均故障，则延时时间T₁，FTU通过对等网络接收相邻FTU的故障信息，判断相邻的FTU对应的环网柜是否有故障，如果是，则结束流程；如果否，说明该故障为环网柜间母线故障；

FTU在首端环网柜断路器跳闸后，控制自身跳开无故障方向侧的进线负荷开关，同时发送命令跳开无故障方向侧相邻环网柜的临近进线负荷开关，隔离故障；

FTU进行状态确认，执行合闸操作，恢复故障区段两侧环网柜供电。

所述FTU接收到自身故障信息后，如果与该FTU对应的环网柜的一条进线故障时，则延时时间T1，判断是否无出线故障，如果是，该故障为环网柜母线故障；如果否，该故障为环网柜负荷出线故障。

所述故障为环网柜母线故障时，进行故障隔离的步骤为：在首端环网柜断路器跳闸后，控制自身环网柜的两侧进线负荷开关分闸。

所述故障为环网柜负荷出线故障时，进行故障隔离的步骤为：在首端环网柜短路器跳闸后，控制相应出线负荷开关分闸，确认成功后，控制首端环网柜断路器合闸。

所述对非故障区域的供电恢复的步骤为：FTU接收到自身变化信息后，延时时间T₁，FTU请求邻近单元的电压状态，判断用户是否设定延时时延，如果是，当延时时间到达后，进行状态确认，执行合闸操作；如果否，判断1s内是否收到故障处理结束信息通知，如果是，则失压由故障造成，延时时间T₂，进行状态确认，执行合闸操作，如果否，则失压由开关分闸造成，延时时间T₃，进行状态确认，执行合闸操作。

所述延时时间T₁为60ms，延时时间T₂为100ms，延时时间T₃为3s。

所述故障信息为故障电流。

可见，在，本发明中，由于FTU接入点对点对等通信网，相邻FTU可直接进行通信交换故障信息，且FTU不经主站就可对故障进行定位、对故障进行隔离以及对非故障区段的供电进行恢复，故障信息的传输和交换以及处理变得直接和快速，因此，故障处理的时间大大缩短，停电的时间相应缩短。此外，由于本系统中的网络通信系统为点对点对等通信网，接入点对点对等通信网的设备之间可直接进行相互间的通信，而并不需要借助其它设备的中介或调度，因此，能大大降低通信瘫痪的可能，即通信的可靠性较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本法明的具体实施例的系统结构图；

图2为实现本发明方法的具体实施例的流程示意图；

图3为实现本发明方法的具体实施例的流程示意图；

图4为本发明的具体实施例的系统结构图；

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明公开了一种实现故障自愈的系统，请参见图1，包括主站11、点对点对等通信网12和配电自动化终端FTU 13三部分；FTU 13接入点对点对等通信网中；主站11通过通信处理机(Communication Processor，CP)接入点对点通信网12；点对点对等通信网12用于实现相邻FTU之间的对等通信；FTU13用于检测环网柜线路的状态，对故障进行定位、对故障进行处理和对非故障区段的供电进行恢复。CP用于向主站11转发FTU 13的数据，该数据作为主站11的时间处理顺序soe信息提供给主站的工作人员。

其中，FTU 13包括配置工具模块、模拟量计算模块、规约模块、服务端模块和客户端模块。各模块的功能如下：

规约模块：用于报文处理和上报故障隔离完成给主站；

服务端模块：用于收集临近设备信息和逻辑判断；

客户端模块：用于上报信息给服务端模块。

优选地，点对点对等通信网11为光纤工业以太网；如图3所示，所述FTU13设置于环网柜中；环网柜的开关类型为：进线开关为断路器，出线开关为负荷开关。环网柜的母线配置单相电压互感器PT，环网柜的进、出线配置三相电流互感器CT。变电站出现断路器纳入本系统管理。系统的线路中，除首端为断路器外，其余为负荷开关。

本发明公开了一种实现故障自愈方法，以解决现有技术中故障处理时间长的问题，其具体实施方式如下：

请参见图2所示的流程图，实现故障自愈的方法包括以下步骤：

步骤(21)：FTU接收自身上报的故障信息；

步骤(22)：如果FTU对应的环网柜故障且环网柜的两条进线均故障，则延时时间T₁；

步骤(23)：FTU通过对等网络读取相邻FTU的故障信息；

步骤(24)：FTU判断相邻FTU是否有故障信息，即判断相邻FTU对应的环网柜是否故障，如果是，则说明故障不在本段，结束流程；如果否，则执行步骤(25)；

步骤(25)：FTU在首端环网柜断路器跳闸后控制自身FTU跳开无故障方向侧的进线负荷开关；

步骤(26)：FTU发送控制命令跳开无故障方向侧相邻环网柜的临近进线负荷开关；

步骤(27)：FTU确认状态信息，执行合闸操作，恢复非故障区段供电。

上述步骤(22)中FTU接收自身上报的故障信息是指FTU接受与之对应的环网柜的故障信息。

上述步骤(24)用以实现故障定位，如果两个相邻的FTU中，其中一个FTU对应的环网柜有故障信息，另一个FTU对应的环网柜没有故障，则说明故障在本区段，此故障为环网柜间母线故障。

上述步骤(25)和步骤(26)用以实现故障的隔离，两个步骤的执行顺序可互换，两个步骤也可同时执行。

进一步地，如果上述步骤(22)中，FTU对应的环网柜的两条进线中只有一条进线都故障，参见图3所示的流程图，其实现故障自愈的步骤为：

步骤(31)：FTU接收自身上报的故障信息；

步骤(32)：如果FTU对应的环网柜故障且环网柜的其中一条进线故障，则延时时间T₁；

步骤(33)：FTU读取与之对应的环网柜的出现故障信息；

步骤(34)：判断环网柜的出线是否故障，如果否，执行步骤(35)；如果是，执行步骤(37)；

步骤(25)：确定故障为环网柜母线故障；

步骤(36)：FTU在首端环网柜断路器跳闸后控制自身环进线负荷开关分闸；

步骤(37)：确定故障为环网柜负荷出线故障，执行步骤(29)；

步骤(38)：FTU在首端环网柜断路器跳闸后控制相应出线负荷开关分闸；

步骤(39)：FTU进行状态确认，执开关合闸操作，恢复非故障区段供电。

在上述步骤(22)和步骤(32)中，在FTU接收到自身故障后都延时了一段时间T₁，在此设定延时的目的是为了防止信息误报，进一步对故障进行确认。在本实施例中，设定延时时间T₁为60ms。

上述步骤(27)和步骤(39)之前还包括：FTU接收到自身信息变化后，当开关属性为联络开关时，则延时时间T₁，然后请求邻近单元的电压状态，判断用户是否设定了延时时间，如果是，则当延时时间到达后，执行步骤(27)或步骤(39)；如果否，进一步判断1s内是否收到故障处理结束信息通知，如果是，则确定失压由故障造成，延时时间T₂后，执行步骤(27)或步骤(39)，如果否，则确定失压是由分闸造成的，延时时间T₃后，执行步骤(27)或步骤(39)，从而实现非故障区段的供电恢复。在本实施例中，设定延时时间T₂为100ms，设定延时时间T₃为3s。

在本实施例中，故障信息为故障电流。

下面以图4所述的系统中F₁、F₂和F₃处故障为例详细说明故障实现自愈的方法。

图4中F₁处故障时，FTU接收自身故障信息，即环网柜1对应的FTU接收故障信息，如果环网柜1的两条进线均故障，则延时60ms，与环网柜1对应的FTU读取相邻FTU的故障信息，即读取环网柜2的故障信息，如果环网柜2无故障信息，则确定该故障为环网柜间母线故障，环网柜1对应的FTU在QF₁₁跳闸后，控制自身无故障方向侧的进线负荷开关Q12跳闸，同时发送命令控制无故障方向侧相邻环网柜的临近进线负荷开关Q21跳闸，隔离故障。

图4中F₂处故障时，FTU接收自身故障信息，即环网柜3对应的FTU接收故障信息，如果环网柜3的两条进线中有一条进线故障，则延时60ms，读取自身环网柜3的出现故障信息，如果出线无故障，则确定该故障为环网柜母线故障，则在QF₁₁跳闸后，控制自身环网柜的两侧进线负荷开关Q₃₁和Q₃₂跳闸，隔离故障。

图4中F₃处故障时，FTU接收自身故障信息，即环网柜3对应的FTU接收故障信息，如果环网柜3的两条进线中有一条进线故障，则延时60ms，读取自身环网柜3的出现故障信息，如果出线故障，则在QF₁₁跳闸后，控制相应出线负荷开关S31分闸，确认成功后，在控制QF₁₁合闸，隔离故障。

将变电站出现断路器纳入本系统中，当图4中的F₀处故障时，变电所保护动作，QF₁跳闸，环网柜1的FTU检测到失压且无流，跳开自身断路器QF₁₁，隔离故障。

对故障进行隔离后，FTU接收到自身信息变化后，当开关属性为联络开关时，则延时时间60ms，然后请求邻近单元的电压状态，判断用户是否设定了延时时间，如果是，则当延时时间到达后，进行状态确认，执行合闸操作；如果否，进一步判断1s内是否收到故障处理结束信息通知，如果是，则确定失压由故障造成，延时时间100ms后，进行状态确认，执行合闸操作，如果否，则确定失压是由分闸造成的，延时时间3s后，进行状态确认，执行合闸操作，从而实现非故障区段的供电恢复。

在图4所示系统的线路中除首端为断路器外，其余为负荷开关。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种实现故障自愈的系统，其特征在于，包括主站、点对点对等通信网和配电自动化终端FTU三部分；

所述FTU接入点对点对等通信网中；

所述主站通过通信处理机接入对等网络；

所述点对点对等通信网用于实现相邻FTU之间的对等通信；

所述FTU用于检测环网柜线路的状态，对故障进行定位、对故障进行处理和对非故障区段的供电进行恢复，其中，所述FTU在接收到自身故障后会延时60ms的时间处理。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述FTU包括

配置工具模块、模拟量计算模块、规约模块、服务端模块和客户端模块；

所述配置工具模块，用于通过USB上传或下载配置文件、提供配置工具的界面以及生成新的配置文件；

所述模拟量计算模块，用于检测和判断失压与过流故障，实时计算交流量、直流量、线路的功率、频率等；

所述规约模块，用于报文处理和上报故障隔离完成给主站；

所述服务端模块，用于收集临近设备信息和逻辑判断；

所述客户端模块，用于上报信息给服务端模块。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统的线路中，除首端为断路器外，其余为负荷开关。

4.一种实现故障自愈的方法，其特征在于，

FTU接收自身FTU上报的故障信息，判断与该FTU对应的环网柜的进线是否故障，如果两条进线均故障，则延时时间T1，FTU通过对等网络接收相邻FTU的故障信息，判断相邻的FTU对应的环网柜是否有故障，如果是，则结束流程；如果否，说明该故障为环网柜间母线故障；

FTU进行状态确认，执行合闸操作，恢复故障区段两侧环网柜供电，其中，对非故障区域的供电恢复的步骤为：

FTU接收到自身变化信息后，延时时间T1，FTU请求邻近单元的电压状态，判断用户是否设定延时时间，如果是，当延时时间到达后，进行状态确认，执行合闸操作；如果否，判断1s内是否收到故障处理结束信息通知，如果是，则失压由故障造成，延时时间T2，进行状态确认，执行合闸操作，如果否，则失压由开关分闸造成，延时时间T3，进行状态确认，执行合闸操作。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述FTU接收到自身故障信息后，如果与该FTU对应的环网柜的一条进线故障时，则延时时间T1，判断是否无出线故障，如果是，该故障为环网柜母线故障；如果否，该故障为环网柜负荷出线故障。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述故障为环网柜母线故障时，进行故障隔离的步骤为：

在首端环网柜断路器跳闸后，控制自身环网柜的两侧进线负荷开关分闸。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述故障为环网柜负荷出线故障时，进行故障隔离的步骤为：

在首端环网柜断路器跳闸后，控制相应出线负荷开关分闸，确认成功后，控制首端环网柜断路器合闸。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述延时时间T1为60ms，延时时间T2为100ms，延时时间T3为3s。

9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述故障信息为故障电流。