CN103354352B - 一种基于分布式智能的配电网安全保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力系统及其自动化领域，具体涉及一种基于分布式智能的配电网安全保护方法。所述方法在分布式智能体或主站判定出短路故障之后进行安全保护；所述方法包括：（一）分布式智能体，在判定其相邻区段发生短路故障后，采取安全保护动作；（二）主站，在判定其所辖区域电网发生短路故障后，采取安全保护动作。本发明充分利用风险预警先验信息，能够在就地型的配电网控制方式下，准确、快速、可靠地区分永久与瞬时性故障，避免了瞬时故障下的开关误动，并有效隔离永久性故障。较之传统的重合闸保护配合方式，该方法缩短了故障隔离时间，降低了开关动作次数，减少了设备损耗。

Description

一种基于分布式智能的配电网安全保护方法

技术领域

本发明涉及电力系统及其自动化领域，具体涉及一种基于分布式智能的配电网安全保护方法。

背景技术

提高配电网故障处理能力是提高供电可靠性的关键步骤之一。故障处理能力，除了对故障的预警、诊断之外，还包括为实现故障隔离而进行的安全保护配合。当前配电网中的安全保护配合，多通过如下四种方式实现：

（1）仅有一级保护。一旦发生故障，则变电站处的总保跳开，并进行一次重合闸操作，若重合不成功，则采用人工或自动化装置完成故障定位后，进行故障隔离操作，再闭合总保处开关，恢复非故障区域供电。

（2）利用继电器、重合器与柱上开关之间的配合，实现安全保护。当线路上某一段发生故障后，变电站处继电保护动作，线路断路器跳闸。经过一定时限后，变电站处的自动重合闸装置动作，使线路断路器重新合闸。第一段的重合器受电后，经过一定时限动作，使第一段的柱上开关重合。第二段的重合器受电后，也经一定时限动作，使第二段的柱上开关重合……依此类推，直至全线恢复供电。如果故障为永久性的，则重合至故障线段时，变电站侧的继电保护将再次动作，使线路断路器再次跳闸。这时重复上述过程，但仅能重合至故障段的前一段为止，从而恢复非故障段的供电，并隔离故障。

（3）对分支线故障，实施二级保护；对主干线故障，实施一级保护。分支线上的本地保护为末级保护，变电站线路出口处的保护为后备保护。当分支线上发生故障时，末级保护首先动作，一段时间后，如果变电站处的故障特征仍未消除，则变电站处的总保动作；当主干线上发生故障时，则变电站处总保动作，整条线路失电。

（4）基于分布式智能的有选择性保护。当分布式智能体采集到本地过流信息时，即启动保护，并在之后的短暂延时时间（如15ms）内进行故障定位，如果判断出故障发生在该智能体相关联的配电区域，则令其所控制开关跳闸，否则进行闭锁，使其所控制开关保持原状态。

前三种保护配合方式面临如下问题：首先，故障隔离的范围过大，位于某一区段上的事故，经保护动作后，往往会造成整条馈线甚至变电站全部所辖区域内的用户失电。其次，后备保护不足，实际中，保护拒动的现象时有发生，因此，如果未设置足够的后备保护，因单一保护拒动造成的故障非及时隔离，往往会引发更大规模的事故。另外，开关的重复开合，不但会延长故障隔离时间，而且增加设备损耗，影响其使用寿命。

第四种保护方式在检测到故障信息后，同时进行启动开关跳闸操作与故障定位过程，所有监测到故障信息的开关设备均启动开关跳闸操作，然后依靠故障定位信息闭锁不需要跳闸的开关，达到保护正确选择、快速切除/隔离故障的目的。该方法具有速度快的优点，但存在以下问题：同时启动跳闸的开关多，容易造成误动作；开关跳闸操作启动后，通过闭锁操作中止开关跳闸效果不理想甚至难以实现；瞬时故障下会引发开关误动作。

上文所述各级智能体对短路故障状况的判定方法，可基于申请号为201110227040.6，发命名称为“一种基于分布式智能多重校准的配电网短路故障定位方法”，短路风险预警先验信息的获得方法，可基于申请号为201110356888.9，发明名称为“基于分布式智能的配电网隐短路故障风险预警及定位方法”的专利申请。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于分布式智能的配电网安全保护方法，本发明避免了瞬时故障下的开关误动，实现永久故障的快速准确隔离。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种基于分布式智能的配电网安全保护方法，其改进之处在于，所述方法在分布式智能体或主站判定出短路故障之后进行安全保护；所述方法包括：

（一）分布式智能体，在判定其相邻区段发生短路故障后，采取安全保护动作；

（二）主站，在判定其所辖区域电网发生短路故障后，采取安全保护动作。

优选的，所述（一）中，对于分布式智能体，在判定其相邻区段发生短路故障后，采取如下安全保护动作方式：

（1）查看本地是否存在短路风险预警先验信息，若是，则判定该故障为永久性故障，分布式智能体处开关断开；若否，则进入步骤（2）；

（2）等待时间t1，查看本地是否恢复供电且过流现象消失，若是，则该故障为瞬时性故障（瞬时性故障是指由雷电引起的绝缘子表面闪络、线路对树枝放电、大风引起的短时碰线、通过鸟类身体的放电等原因引起的短路，这类故障在断开供电后，故障点的电弧自行熄灭，绝缘强度重新恢复，故障自行消除），该分布式智能体处开关不动作；若否，则该故障为永久性故障（永久性故障是指由于杆塔倒塌、断线、绝缘子击穿或损坏等引起的故障。这类故障在断开供电后，故障点的绝缘不能恢复，故障仍然存在），分布式智能体处开关断开，并发送“故障已隔离”信号至主站处的总保。

较优选的，所述时间t1为主站重合闸操作所需的时间；

所述分布式智能体的设置位置包括：

A、线路上每隔一定距离处、不同回路的联络线；

B、线路分支；

C、配电站/配变台区；

D、环网柜/开闭所/电缆分接箱；

E、分布式电源并网点；

F、用户接入点。

优选的，所述（二）中，对于主站，在判定其所辖区域电网发生短路故障后，采取安全保护动作方式：

<1>延时时间t2，查看主站处是否仍存在短路故障表征，即过流，若否，则主站处开关不动作；若是，则进入步骤（2）；

<2>主站处开关断开；

<3>主站处开关进行一次重合闸操作，若重合成功，则该故障为瞬时性故障，主站处开关保持闭合状态；若否，则该故障为永久性故障，等待接收分布式智能体发送来的“故障已隔离”信号；

<4>若主站处的总保接收到“故障已隔离”信号，则闭合主站处开关，恢复非故障区域供电。

较优选的，所述时间t2为分布式智能体利用本地先验信息判断的时间；时间t1>t2，其中，t1为1.5～5s，t2为0.05～0.3s。

与现有技术比，本发明达到的有益效果是：

本发明充分利用风险预警先验信息，能够在就地型的配电网控制方式下，准确、快速、可靠地区分永久与瞬时性故障，避免了瞬时故障下的开关误动，有效隔离永久性故障。较之传统的重合闸保护配合方式，该方法缩短了故障隔离时间：传统利用重合闸方式的故障隔离时间在5s以上，本文所述方法能够在2s左右即可区分永久与瞬时性故障，并完成永久性故障的隔离；本文所述方法降低了开关动作次数：传统利用重合闸方式为实现永久性故障隔离，需要主站与各个分段开关近十次甚至十余次的反复动作，本文所述方法最多仅需主站处开关的四次动作，即可完成永久性故障隔离，本文所述方法减少了设备损耗。

附图说明

图1是本发明提供的用于典型配电网中的安全保护方法实施例结构示意图；

图2是本发明提供的分布式智能体采取的安全保护方法流程图；

图3是本发明提供的主站采取的安全保护方法流程图；

图4是本发明提供的基于分布式智能的配电网安全保护方法的总体流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

本发明提供的用于典型配电网中的安全保护方法实施例结构示意图如图1所示，其中，在变电站处设置主站，并配备本地的电流监测装置、继电保护装置、重合器、开关及通信装置，在各个分段开关处设置分布式智能体，并配备本地的电流监测装置及通信设备。

本发明用于解决在分布式智能体或主站判定出短路故障之后的安全保护问题，本发明提供的基于分布式智能的配电网安全保护方法的总体流程图如图4所示，通过如下技术方案实现：

（一）分布式智能体采取的安全保护方法流程如图2所示，对于分布式智能体，在判定其相邻区段发生短路故障后，采取如下的安全保护动作方式：

（1）查看本地是否存在短路风险预警先验信息，若是，则判定该故障为永久性故障，分布式智能体处开关断开；若否，则进入步骤（2）。

（2）等待时间t1（主站重合闸操作所需的时间），查看本地是否恢复供电且过流现象消失，若是，则该故障为瞬时性故障，分布式智能体处开关不动作。若否，则该故障为永久性故障，分布式智能体处开关断开，并发送“故障已隔离”信号至主站。

（二）主站采取的安全保护方法的流程如图3所示，对于主站，在判定其所辖区域电网发生短路故障后，采取如下的安全保护动作方式：

<1>延时时间t2（t2指的是分布式智能体利用本地先验信息判断的时间），查看主站处是否仍存在短路故障表征（即过流），若否，则主站处开关不动作；若是，则进入步骤（2）。

<2>主站处开关断开。

<3>主站处开关进行一次重合闸操作，若重合成功，则该故障为瞬时性故障，主站处开关保持闭合状态；若否，则该故障为永久性故障，等待接收分布式智能体发送来的“故障已隔离”信号。

<4>若主站处的总保接收到“故障已隔离”信号，则闭合主站处开关，恢复非故障区域供电。

延时时间t1>t2，其中，t1为1.5～5s，t2为0.05～0.3s。

本发明提供的基于分布式智能的配电网安全保护方法，实现就地型的配电网控制方式下的安全保护配合，包括：

若分布式智能体确定本地相邻区段发生短路故障，且本地存在风险预警先验信息，则判定该故障为永久性故障，分布式智能体处开关立刻跳开，实现故障隔离。并发送信号至主站，说明故障已隔离，主站处开关不必动作。若分布式智能体确定本地相邻区段发生短路故障，但本地不存在风险预警先验信息，则分布式智能体处开关暂时不动作，主站处开关断开，并进行一次重合闸操作，若重合成功，则该故障为瞬时性故障，各处开关均不动作，保证区域的正常供电；若重合不成功，则该故障为永久性故障，分布式智能体处开关立刻断开，实现故障隔离，并发送信号至主站处的总保，说明故障已隔离，主站处开关闭合。本发明避免了瞬时故障下的开关误动，实现永久故障的快速准确隔离。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种基于分布式智能的配电网安全保护方法，其特征在于，所述方法在分布式智能体或主站判定出短路故障之后进行安全保护；所述方法包括：

(一)分布式智能体，在判定其相邻区段发生短路故障后，采取安全保护动作；

(二)主站，在判定其所辖区域电网发生短路故障后，采取安全保护动作；

所述(一)中，对于分布式智能体，在判定其相邻区段发生短路故障后，采取如下安全保护动作方式：

(1)查看本地是否存在短路风险预警先验信息，若是，则判定该故障为永久性故障，分布式智能体处开关断开；若否，则进入步骤(2)；

(2)等待时间t1，查看本地是否恢复供电且过流现象消失，若是，则该故障为瞬时性故障，该分布式智能体处开关不动作；若否，则该故障为永久性故障，分布式智能体处开关断开，并发送“故障已隔离”信号至主站处的总保；

所述(二)中，对于主站，在判定其所辖区域电网发生短路故障后，采取如下安全保护动作方式：

<1>延时时间t2，查看主站处是否仍存在短路故障表征，即过流，若否，则主站处开关不动作；若是，则进入步骤<2>；

<2>主站处开关断开；

<3>主站处开关进行一次重合闸操作，若重合成功，则该故障为瞬时性故障，主站处开关保持闭合状态；若否，则该故障为永久性故障，等待接收分布式智能体发送来的“故障已隔离”信号；

<4>若主站处总保接收到“故障已隔离”信号，则闭合主站处开关，恢复非故障区域供电。

2.如权利要求1所述的配电网安全保护方法，其特征在于，所述时间t1为主站重合闸操作所需的时间；

所述分布式智能体的设置位置包括：

A、线路上每隔一定距离处、不同回路的联络线；

B、线路分支；

C、配电站/配变台区；

D、环网柜/开闭所/电缆分接箱；

E、分布式电源并网点；

F、用户接入点。

3.如权利要求1所述的配电网安全保护方法，其特征在于，所述时间t2为分布式智能体利用本地先验信息判断的时间；时间t1>t2，其中，t1为1.5～5s，t2为0.05～0.3s。