CN103166203A - 一种带方向的配电网络拓扑保护方法 - Google Patents

一种带方向的配电网络拓扑保护方法 Download PDF

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王文龙
朱中华
程立
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Abstract

一种带方向的配电网络拓扑保护方法，包括以下步骤：在配网自动化终端引入电压、电流来判断馈线是否发生故障以及故障的方向。（1）配电终端形成配电网络拓扑结构，且各配电终端与相邻节点的配电自动化终端之间采用横向通信链接；（2）分布在配电网络中的分段开关之间，如果某个配网区段的相邻配电终端检测到线路有过流故障，且配电终端检测到的故障电流方向都不指向该区段之外，则该区段为故障区段。利用网络拓扑保护原理由终端就地实现故障区域定位，隔离与恢复。解决了双电源合环供电系统中馈线发生故障时的故障定位与隔离问题，可就地、快速、准确的实现故障区域的定位、隔离与非故障区域的供电恢复。

Description

一种带方向的配电网络拓扑保护方法
技术领域
本发明涉及一种用于电力系统的实现配电网络拓扑保护的方法及采用本方法的装置，适用于配网自动化领域含双电源环供电的馈线自动化。
背景技术
现有可应用于实际工程的馈线自动化方案主要有：集中型方案、电压-时间型方案、配电网络拓扑保护的实现方案。
集中型方案，配网自动化终端将检测到的过流故障信号给主站（子站），主站（子站）根据线路整体拓扑结构，实现故障的隔离与恢复。此种方案必须在变电站馈线开关保护跳闸，馈线全线停电之后，再逐步进行故障区域定位与隔离，停电范围大，判断和隔离过程时间长。
电压型馈线自动化通过“无压即分、有压即合”的基本原理，实现就地化的故障判断与隔离，但主要适用于架空线，不适用于电缆线路。并且需要多次重合来实现故障的准确定位，对系统冲击大。
以配电网络拓扑保护为基础的馈线自动化方案，可就地实现故障的隔离与恢复，但是因其故障判断没有加入方向，一般仅适用于单电源供电的线路，对于双电源合环供电线路，则不适用。
发明内容
本发明的目的是提出一种适用于双电源合环供电系统的带方向的配电网络拓扑保护的方法。
本发明的技术方案是：带方向的配电网络拓扑保护的方法，包含以下步骤：在配网自动化终端引入电压、电流来判断配网区段是否发生故障以及故障的方向：
（1）配电自动化终端形成配电网络拓扑结构，且各配电自动化终端与相邻节点的配电自动化终端之间采用横向通信链接；
（2）分布在配电网络中的分段开关之间，或者分段开关和联络开关之间的区域被定义为配网的区段，如果某个配网区段的相邻配电自动化终端检测到线路有过流故障，且所述配网区段的配电终端检测到的故障电流方向都不指向该区段之外，则该区段为故障区段。
判断出故障区段后，该区段的邻节点安装的配电终端保护动作跳闸，跳开邻节点的开关。基于配电网络拓扑保护的原理，各节点只需与相邻节点建立横向通信联接，不需要与馈线上所有节点建立联接，降低了通信的集中度，提高了横向通信及保护的可靠性。采用GOOSE技术，实现配电终端之间横向通信。
带方向的配电网络拓扑保护是在配电网络拓扑保护的基础上加入对故障的方向的判断，配网自动化终端通过对故障电流和故障电压的监测实现带方向的故障判断，使得配网拓扑保护的应用拓展到双电源合环供电的场合。
以配电网络拓扑保护为基础的馈线自动化方案，可就地实现故障的隔离与恢复，但是因其故障判断没有加入方向，一般仅适用于单电源供电的线路，对于双电源合环供电线路，则不适用。
本发明的有益效果是：利用网络拓扑保护原理由终端就地实现故障区域定位，隔离与恢复。通过实现配电网络拓扑保护的方法解决了双电源合环供电系统中馈线发生故障时的故障定位与隔离问题，可以就地、快速、准确的实现故障区域的定位、隔离与非故障区域的供电恢复。
附图说明
图1  配电网络典型网架结构图。
图2  配电网典型网络故障分析图。
具体实施方式
1）带方向的配电网络拓扑保护方法
配电终端（全称：配电自动化终端，DTU: distribution terminal unit或FTU: feeder terminal unit）与相邻的配电终端通过配电终端之间的横向通信，实时交互配电网络拓扑保护相关信息，利用带方向的配电网络拓扑方法就地化快速完成配网馈线故障区域判断定位，迅速隔离故障点，达到减少停电面积，降低停电时间，减少停电次数的目的，实现配网馈线自动化的故障区域判断与隔离能够实现快速性、准确性、选择性、就地化的统一。
以图1为例，对带方向的配电网络拓扑保护方法进行说明。
为方便说明，对相关名词作如下定义：
配网区段——配网线路被配网分段开关或联络开关分隔成的线路分段区域。
配网区段的邻节点——与配网区段在拓扑上相邻的开关（或配电终端）。
故障区外——与故障点不直接相邻的开关（或配电终端）。
如图1所示：
由变电站出线A引出的配网线路和变电站出线B引出的配网线路，被分段开关K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8和联络开关L1分为多个配网区段（F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7七个区段）；联络开关L1在合位，图中系统为双电源供电。每个分段开关及联络开关配置一台配电终端。
安装在断路器A和断路器B的馈线保护过流保护增加短延时（如150ms）。
配网区段F1的邻节点为K1、K2、K3，配网区段F2的邻节点为K2、K8；如此类推。
2）带方向的配电网络拓扑保护判据
配电终端配置带方向的过流启动元件，各相电流以各相电压作为参考计算方向，通过多个配电终端的过流及过流方向信息，对故障区点进行定位。
带方向的配电网络拓扑保护判据：如果某个配网区段的相邻配电终端检测到线路有过流故障，且配电终端检测到的故障电流方向都不指向该区段之外，则该区段为故障区段。
3）横向通信机制
基于配电网络拓扑保护的原理，各节点只需与相邻节点建立横向通信联接，不需要与馈线上所有节点建立联接，降低了通信的集中度，提高了横向通信及保护的可靠性。
采用GOOSE技术，实现配电终端之间横向通信，保证了保护信息交互超高的实时性，横向通信信息交互时间可以整定，为保护的快速性提供了基础条件。
配电自动化终端通过横向通信实时交互配电网络拓扑保护的相关信息，如：保护启动、保护动作、开关位置、开关拒动、重合闸出口、重合闸后加速动作等。
4）实施例分析
参考图2 配电网典型网络故障分析图；位于分段开关K1，K2和K3之间的配网区段F1发生线路故障。
K1和K3处的配电终端检测到线路过流，K8处无电源点，因此K2处无故障电流流过。K1和K3的故障电流i1f、i3f方向都指向“F1”区段；K2处的配电终端没有故障电流流过，其过流方向当然不指向“F1”区段之外。
K1处的配电终端通过横向通信接收来自K2、K3处配电终端检测的过流状态、故障电流方向信息，根据带方向的配电网络拓扑保护基本原理，判定“F1”区段为故障区段，K1处配电终端保护跳闸，K1开关跳开。依此类推，K2、K3处配电终端也判断“F1”区段为故障区段，K2、K3处配电终端同样保护跳闸，K2、K3开关跳开。
K1、K3 、K2处的配电终端带方向的配电网络拓扑保护先于变电站馈线保护动作，跳闸K1、K3、K2开关，将故障区点隔离在最小范围，非故障区域的供电则不受影响，尤其应用于双电源合环供电的场合。

Claims (2)

1.带方向的配电网络拓扑保护的方法，其特征是包括以下步骤：在配网自动化终端引入电压、电流来判断配网区段是否发生故障以及故障的方向：
（1）配电自动化终端形成配电网络拓扑结构，且各配电自动化终端与相邻节点的配电自动化终端之间采用横向通信链接；
（2）分布在配电网络中的分段开关之间，或者分段开关和联络开关之间的区域被定义为配网的区段，如果某个配网区段的相邻配电自动化终端检测到线路有过流故障，且所述配网区段的配电终端检测到的故障电流方向都不指向该区段之外，则该区段为故障区段。
2.一种带方向的配电网络拓扑保护的方法，其特征是：判断出故障区段后，该区段的邻节点安装的配电终端保护动作跳闸，跳开邻节点的开关。
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