CN103354390B - 分布式智能馈线自动化控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于对等通信网络与分布式智能的中压配电网馈线故障定位、隔离与供电恢复的通用控制方法，特别是一种分布式智能馈线自动化控制方法。其根据馈线终端及其监控的开关进行分类处理并建立开关配置信息表，然后针对不同类型的馈线开关，设计其分布式智能馈线自动化控制方法，并开发出相应的分布式智能馈线自动化系统。现场测试及应用结果表明，系统可以在保护动作跳闸后600ms内完成馈线故障定位、隔离操作，在1.5s内实现非故障区段的供电恢复操作。

Description

分布式智能馈线自动化控制方法
技术领域
本发明涉及一种基于对等通信网络与分布式智能的中压配电网馈线故障定位、隔离与供电恢复的通用控制方法，特别是一种分布式智能馈线自动化控制方法。
背景技术
馈线自动化（FA）主要用于实现配网线路的故障定位、隔离与供电恢复，可以减少故障停电时间，缩小停电范围，提高供电可靠性。目前FA主要采用集中控制方式，依靠主站采集并处理馈线终端（FTU）送上来的故障信息进行故障定位，遥控分段开关实现故障隔离与网络重构，其非故障区段的供电恢复时间达到分钟级。随着通信与计算机控制技术的发展，目前已开发出基于分布式智能的FA系统，安装在馈线开关处的FTU通过对等通信网络相互交换故障信息与控制信息，进行故障定位、隔离与网络重构操作，使非故障区段的停电时间缩短至秒级。现有技术中，美国S&C公司开发的IntelliTEAMFA系统，提出了基于分布式智能控制的架空线路故障恢复重构方案,根据馈线拓扑结构，将分段开关分组成若干个控制小组（team），控制小组中选择一个coach负责收集并处理小组成员（teammember）的故障信息，实现故障自愈控制，但是由于采用逐段恢复的策略，供电恢复速度较慢。另外，现有技术中还提出采用无线通信技术，将FTU数据通过串行口接入无线对等通信网络实现分布式智能FA，然而整个供电恢复过程也需要10s以上的时间。其他的，还有提出基于CAN总线对等通信的网络式配网保护系统,以及提出利用通用面向对象变电站事件（GOOSE）的高速网络对等通信方式的快速自愈方案，这两种方法针对线路开关均为断路器的情况。
发明内容
本发明的目的在于根据现有技术的不足之处而提供一种有效、可靠、能够极大缩短供电恢复过程的分布式智能馈线自动化控制方法。
本发明的目的是通过以下途径来实现的：
分布式智能馈线自动化控制方法，其要点在于，包括如下步骤：
提供分布式智能FA系统，其具有复数个馈线终端FTU，每个馈线终端FTU均链接并监控一个或者多个开关；
对每个FTU进行编号，用字母表示，按顺序依次为1,2，...N，N为馈线上FTU的个数；
为每一个FTU建立开关配置信息表，对每个FTU监控的所有开关进行编号，然后用区别于FTU标示的字母标示被监控开关的类型及其相邻开关的信息，其中开关类型分为M端电源开关，N端电源开关，干线分段开关，支线中间开关，支线末端开关和联络开关，依次编号为1-6；其邻近开关的信息包括邻近开关的FTU号，及其在FTU中的编号；
发生故障时，根据上述FTU的开关配置表，采集FTU根据本地所监控的开关及相邻开关的测量信息，根据信息反馈逐级进行监控，完成故障定位、隔离故障和供电恢复操作。
与现有技术相比本发明的有益效果是：
通过分布式智能FA通用控制方法，能够在1.5s内完成非故障区段的供电恢复，能够显著地减少故障停电时间；本发明所述方法通用性强，适用于架空线、电缆及架空线/电缆混合线路；FTU根据本地所监控的开关及相邻开关的测量信息，即可完成故障定位、隔离与供电恢复操作，整定配置简单。现场测试及应用结果表明，系统可以在保护动作跳闸后600ms内完成馈线故障定位、隔离操作，在1.5s内实现非故障区段的供电恢复操作。
附图说明
附图1为采用所述分布式智能馈线自动化控制方法进行开关故障定位、隔离的操作流程图；
附图2为采用所述分布式智能馈线自动化控制方法进行开关供电恢复操作流程图；
附图3为基于智能馈线自动化控制方法的架空线路分布式智能FA系统示意图；
附图4为基于智能馈线自动化控制方法的电缆线路分布式智能FA统示意图；
附图5为基于智能馈线自动化控制方法的架空线/电缆混合线路FA系统示意图；
附图6为基于智能馈线自动化控制方法的现场电缆环网供电线路示意图。
下面结合附图对本发明做进一步阐述。
具体实施方式
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在分布式智能FA系统中，FTU控制被监控的开关，完成故障定位、隔离与供电恢复操作，需要建立FTU的开关配置信息表。
FTU的开关配置信息表是通过如下方法实现的：首先对馈线上的所有FTU进行编号，用a表示，按顺序依次为1,2，...N，N为馈线上FTU的个数。
每个FTU可能只监控一个开关（断路器或者柱上开关），也可能监控同一环网柜的多个开关。给每一个FTU建立开关配置信息表，对FTU监控的所有开关进行编号，然后标示被监控开关的类型（用b表示）及其相邻开关的信息，其中开关类型分为M端电源开关，N端电源开关，干线分段开关，支线中间开关，支线末端开关和联络开关，依次编号为1-6，如表1所示；其邻近开关的信息包括邻近开关的FTU号，及其在FTU中的编号。
表1
如图1所示，对于FTU监控的馈线开关，其故障信息包括开关过流信息，邻侧开关的过流信息及联络开关的两侧失压信息，如表2所示。当故障开关与其邻侧开关被同一FTU监控时，所有故障信息由当地FTU监控获得；当故障开关与邻侧开关被不同FTU监控时，其邻侧的开关的过流信息通过对等通信网络由远方获得。
表2
如图1所示，c1=1表示开关检测到过流；c2=0表示开关M侧邻近开关均无过流；c3=0表示开关N侧邻近开关均无过流，具体流程是：当开关检测到过流，则判断保护是否动作，如果保护有动作，则进一步判断开关的类型：判断开关类型是否为1（M端电源开关），如果是，则判断开关N侧邻近开关是否均无过流（c3=0），如果不是，判断开关类型是否为2（N端电源开关），如果是，则判断开关M侧邻近开关是否均无过流（c2=0），依序判别后，发送相应的跳闸命令给相应开关，最后实现故障隔离。
如图2所示，c2=1：开关M侧邻近开关过流；c3=1：开关N侧邻近开关过流；c4=0：联络开关M侧有压；c5=0：联络开关N侧有压。当故障隔离成功后，判断开关的类型是否为1（M端电源开关）、2（N端电源开关）或者是6（联络开关），如果是，进一步判断是否收到重合闸闭锁信息，直到重合闸成功。如果开关为b6联合开关，则需要判断各个开关是否过流或者有压，并根据判断情况进行重合闸。根据上述方法，在实际应用中可以构建如下几种不同的系统。
如图6所示：在实际应用中，利用分布式智能馈线自动化通用控制方法，开发了一FA系统在电缆环网供电线路现场试运行，该线路包含4个环网柜，分别为湖西立交环网柜、湖西海湾#1环网柜、湖西污水环网柜以及滨南污水环网柜，湖西立交环网柜的901开关与滨南污水环网柜的901开关为断路器，其余开关为负荷开关，其中湖西污水环网柜的902开关正常运行时处于分闸状态，为联络开关。在电缆线路上的各环网柜处安装分布式智能终端FTU，进一步根据本发明所述方法对每个FTU和其所监控的开关建立开关配置信息表如表3，如FTU1标示为a1，903负荷开关为支线末端开关b5。
表3
如图3及表4所示：架空线路分布式智能FA系统。假设F点发生永久故障，变电站出口断路器CB1跳闸并重合失败后，检测到过流现象的FTU启动FA算法，并与相邻FTU交换故障检测信息。故障点上游分段开关处的FTU2检测到故障信息，而故障点下游分段开关处的FTU3未检测到故障信息，因此判断出故障位于FTU2与FTU3之间，FTU2与FTU3分别控制S1和S2跳闸隔离故障，然后发出启动恢复供电信号，FTU1与FTU4分别控制CB1与S3合闸，恢复非故障区段供电。
表4
如图4及表5所示：电缆线路分布式智能FA系统。其系统构成与架空线路分布式智能FA系统类似，不同之处在于每个FTU监控环网柜中的多个开关，馈线故障点可能位于环网柜之间、环网柜母线或者环网柜出线上。假如环网柜之间线路上F1点发生故障，FTU控制故障线路两侧环网柜RMU1与RMU2的进线开关S12、S21跳闸隔离故障，然后合上断路器CB1、RMU3的联络开关S31恢复RMU1与RMU2的供电；假如RMU2母线上F2点发生故障，FTU控制RMU2的所有开关（进线开关S21、S22和出线开关S23）跳闸隔离故障，然后合上断路器CB1，恢复RMU1供电，而RMU2停电等待检修；假如RMU2出线上F3点发生故障，FTU控制RMU2的出线开关S23跳闸隔离故障，然后断路器CB1合闸恢复RMU1和RMU2的供电。
表5
如图5和表6所示：混合线路上的架空线故障与电缆线路故障的故障定位、隔离与供电恢复操作过程同上述。而在架空线与电缆邻接线路故障时,需要控制故障点两侧的架空线柱上开关及环网柜的进线开关跳闸以隔离故障。假如图3所示F点发生故障时，FTU控制故障点两侧的开关（柱上开关S1和RMU1的进线开关S11）跳闸隔离故障，然后控制断路器CB1和RMU1的联络开关S12合闸以恢复非故障区段的正常供电。
表6
本发明未述部分与现有技术相同。

Claims (1)

1.分布式智能馈线自动化控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供分布式智能FA系统，其具有复数个馈线终端FTU，每个馈线终端FTU均链接并监控一个或者多个开关；
对每个FTU进行编号，用字母表示，按顺序依次为1,2，...N，N为馈线上FTU的个数；
为每一个FTU建立开关配置信息表，对每个FTU监控的所有开关进行编号，然后用区别于FTU标示的字母标示被监控开关的类型及其相邻开关的信息，其中开关类型分为M端电源开关，N端电源开关，干线分段开关，支线中间开关，支线末端开关和联络开关，依次编号为1-6；其邻近开关的信息包括邻近开关的FTU号，及其在FTU中的编号；
发生故障时，根据上述FTU的开关配置表，采集FTU根据本地所监控的开关及相邻开关的测量信息，根据信息反馈逐级进行监控，完成故障定位、隔离故障和供电恢复操作；
当故障开关与其邻侧开关被同一FTU监控时，所有故障信息由当地FTU监控获得；当故障开关与邻侧开关被不同FTU监控时，其邻侧的开关的过流信息通过对等通信网络获得；
故障隔离和供电恢复操作步骤如下：
当开关检测到过流，则判断保护是否动作，如果保护有动作，则进一步判断开关的类型：判断开关类型是否为M端电源开关，如果是，则判断开关N侧邻近开关是否均无过流，如果不是，判断开关类型是否为N端电源开关，如果是，则判断开关M侧邻近开关是否均无过流，依序判别后，发送相应的跳闸命令给相应开关，最后实现故障隔离；
当故障隔离成功后，判断开关的类型是否为M端电源开关、N端电源开关或者是联络开关，如果是，进一步判断是否收到重合闸闭锁信息，直到重合闸成功。
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