CN103606910A - 一种基于广域信息的配电网馈线出口死区的故障自愈方法 - Google Patents

Abstract

一种基于广域信息的配电网馈线出口死区的故障自愈方法，本发明采用基于广域信息的相邻智能终端间的互通信功能，通过与变电站相邻的首个及第二个智能终端检测到的相关故障信息进行故障隔离，并由双电源联络点处断路器合闸来完成负荷转供，恢复非故障区域的供电。本方法能有效判断配网变电站出口死区故障，降低首个智能终端设备故障所带来的风险，实现配网系统的快速自愈，提高供电可靠性，减少停电损失。

Description

一种基于广域信息的配电网馈线出口死区的故障自愈方法

技术领域

本发明涉及一种基于广域信息的配电网馈线出口死区的故障自愈方法，属于电力系统继电保护技术领域。

背景技术

随着环网供电及配电自动化技术在城市配电网中的普及，配网故障的定位、隔离及非故障区段的供电恢复已得到明显改善，达到分钟级。但对于城市中心区的重要敏感负荷，现有的基于与保护相配合的故障自愈方案对变电站出口至邻近首个FTU（馈线自动化终端，FeederTerminal Unit简称FTU）之间的配电线路死区内故障无法实现无缝自愈，其造成整条线路的短时停电是无法避免的，对于敏感负荷依旧存在供电可靠性的问题。不过，通过基于广域信息的FTU经EPON（以太无源光网络，Ethernet Passive Optical Network简称EPON）实现高速对等通信来准确判断故障并进行处理，能够极大地缩短故障隔离及供电恢复的时间，对进一步提高供电的可靠性还是很有必要的。

本发明是一种基于广域信息的配电网馈线出口死区的故障自愈方法，通过相邻FTU的互通信功能，基于EPON网络进行信息的快速交换，由与变电站相邻的FTU₁及FTU₂检测信息准确可靠判断死区内故障，并快速隔离故障，恢复非故障区域的供电，完成负荷转供，将停电时间缩短至秒级，进一步提高供电的可靠性。

藉此，本发明提出一种基于广域信息的配电网馈线出口死区的故障自愈方法。

发明内容

本发明的目的是为了克服传统配电线路故障定位、隔离及恢复非故障区的供电响应速度慢、供电可靠性不高等不足之处，特别是针对与变电站相邻的首个FTU设备故障给死区故障处理所带来的风险问题。于是本发明提出一种基于广域信息的配网变电站出口死区故障自愈分析方法。

本发明的技术方案是：对于中性点不直接接地的开环运行配电网系统，当变电站出口至邻近首个FTU之间的配电线路故障时，由于变电站内未配备FTU，原有故障自愈方案中通过相邻FTU交换过流信息来实现与变电站出线保护相配合的故障快速定位并隔离无法完成，导致该段线路形成死区。当该段死区内发生故障时，变电站出口的整条配电线路上各FTU均检测不到过流信息，即认为各自的下游都没有故障，各断路器均无动作。待死区内故障引起变电站出线保护动作跳闸后，与变电站相邻的首个FTU₁检测到失压且无流，同时得知其下游FTU₂也失压且无流，即可判断上游变电站出线保护已动作，于是FTU₁发指令跳开其自身断路器，完成故障隔离。此时双电源联络点处FTU检测到其一端进线失压且无流，另一端正常，则该FTU启动联络断路器合闸，完成负荷转供，恢复非故障区域的供电。

该基于广域信息的配网变电站出口死区故障自愈分析方法的具体步骤是：

（1）基于广域信息的实时监测采集，各FTU实时监测自身的电压、电流信息；

（2）各FTU实时检测自身有无过流信息，判断各自下游是否存在故障：若检测到过流，则判断其下游存在故障；若无过流，则其下游无故障；

（3）与变电站相邻的首个FTU₁实时监测自身电压电流信息，检测是否出现失压且无流，并申请获取与之相邻的第二个FTU₂的电压电流信息，可靠判断变电站出线保护是否已经动作；

（4）FTU₁根据自身的检测结果及FTU₂的信息分析判断是否发出自身断路器的跳闸指令：

若FTU₁检测到失压且无流，同时获取FTU₂信息得知其也失压且无流，则判断上游变电站出线保护已动作，FTU₁便启动相应断路器跳闸；

若FTU₁检测到失压且无流，但FTU₂没有检测到失压且无流，则通过主站发出告警信号，FTU₁保持原态不动作，并检查与FTU₁相关的PT、CT等设备是否故障，排查原因；

若FTU₁未检测到失压且无流，则继续上述监测工作；

（5）双电源联络点处FTU实时监测其电压、电流信息，若检测到其一端进线失压且无流，另一端正常，则发出联络断路器的合闸命令，完成负荷转供，恢复非故障区域的供电；否则，继续上述监测工作。

本发明的原理是：

对于中性点不直接接地的开环运行配电网系统，当变电站出口至邻近首个FTU之间的配电线路故障时，由于变电站内未配备FTU，原有故障自愈方案中通过相邻FTU交换过流信息来实现与变电站出线保护相配合的故障快速定位并隔离无法完成，导致该段线路形成死区。当该段死区内发生故障时，变电站出口的整条配电线路上各FTU均检测不到过流信息，即认为各自的下游都没有故障，各断路器均无动作。待死区内故障引起变电站出线保护动作跳闸后，与变电站相邻的首个FTU₁检测到失压且无流，同时得知其下游FTU₂也失压且无流，即可判断上游变电站出线保护已动作，于是FTU₁发指令跳开自身断路器，完成故障隔离。此时双电源联络点处FTU检测到其一端进线失压且无流，另一端正常，则该FTU启动联络断路器合闸，完成负荷转供，恢复非故障区域的供电。

基于此本发明提出一种基于广域信息的配网变电站出口死区故障自愈分析方法，通过采用基于广域信息的控制节点间FTU经EPON网进行快速信息交换，由与变电站相邻的FTU₁及FTU₂检测信息准确可靠判断死区内故障，并对其进行有效处理，实现配网系统的快速自愈，极大地缩短停电时间，提高供电可靠性，减少停电损失。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

（1）本发明是基于广域信息所进行的故障自愈分析方法，可以方便地检测我们所需要的任何节点信息量。与现有技术相比，本方法更加突出广域信息量的获取，充分利用系统中采集的多点信息量主要完成安全监视、控制、稳定边界计算及状态评估等功能，侧重于广域信息的利用和安全功能的实现。

（2）本方法是基于广域信息的控制节点间FTU经EPON网进行快速信息交换的技术，实现相邻FTU间的对等通信，将配网故障自愈功能的完成下放到馈线保护装置，无需配电主站、子站配合，能够快速识别变电站出口死区内故障并将其隔离，实现了配电网的分布式就地快速保护，极大地缩短了停电时间，进一步提高了供电的可靠性。

（3）本方法主要通过与变电站相邻的FTU₁及FTU₂检测信息准确可靠判断死区内故障，避免了只靠FTU₁检测其失压无流信息所带来的风险。若FTU₁由于自身设备故障原因引起失压无流信息，还必须通过FTU₂的检测信息进行校验，若同时失压且无流，则FTU₁发指令跳开相应断路器；不然，FTU₁保持原态不动作，避免其因非死区故障原因而引起误动作。

附图说明

图1为本发明的配电环网系统示意图；

图2为配网变电站出口死区故障自愈逻辑流程图。

具体实施方式

实施例1：某配网变电站10kV母线出口分为两条配电线路分别向负荷供电，并经双电源联络点构成环网系统，系统正常运行时联络点处断路器为常开状态，两条配电线路各自独立供电。其系统示意图如图1所示。

本发明对于中性点不直接接地的开环运行配电网系统，当变电站出口至邻近首个FTU之间的配电线路故障时，由于变电站内未配备FTU，原有故障自愈方案中通过相邻FTU交换过流信息来实现与变电站出线保护相配合的故障快速定位并隔离无法完成，导致该段线路形成死区。当该段死区内发生故障时，变电站出口的整条配电线路上各FTU均检测不到过流信息，即认为各自的下游都没有故障，各断路器均无动作。待死区内故障引起变电站出线保护动作跳闸后，与变电站相邻的首个FTU₁检测到失压且无流，同时得知其下游FTU₂也失压且无流，即可判断上游变电站出线保护已动作，于是FTU₁发指令跳开其自身断路器，完成故障隔离。此时双电源联络点处FTU检测到其一端进线失压且无流，另一端正常，则该FTU启动联络断路器合闸，完成负荷转供，恢复非故障区域的供电。

该基于广域信息的配网变电站出口死区故障自愈分析方法的具体步骤为：

（1）基于广域信息的实时监测采集，各FTU实时监测自身的电压、电流信息；

（2）各FTU实时检测自身有无过流信息，判断各自下游是否存在故障：若检测到过流，则判断其下游存在故障；若无过流，则其下游无故障；

（3）与变电站相邻的首个FTU₁实时监测自身电压电流信息，检测是否出现失压且无流，并申请获取与之相邻的第二个FTU₂的电压电流信息，可靠判断变电站出线保护是否已经动作；

（4）FTU₁根据自身的检测结果及FTU₂的信息分析判断是否发出自身断路器的跳闸指令：

若FTU₁检测到失压且无流，同时获取FTU₂信息得知其也失压且无流，则判断上游变电站出线保护已动作，FTU₁便启动相应断路器跳闸；

若FTU₁检测到失压且无流，但FTU₂没有检测到失压且无流，则通过主站发出告警信号，FTU₁保持原态不动作，并检查与FTU₁相关的PT、CT等设备是否故障，排查原因；

若FTU₁未检测到失压且无流，则继续上述监测工作；

（5）双电源联络点处FTU实时监测其电压、电流信息，若检测到其一端进线失压且无流，另一端正常，则发出联络断路器的合闸命令，完成负荷转供，恢复非故障区域的供电；否则，继续上述监测工作。

参照图1所示的系统示意图，就配网变电站出口死区故障自愈分析方法具体如下：

当变电站10kV I段母线出口至邻近首个FTU之间的配电线路发生故障时，由于故障点左侧变电站内没有配备FTU，原有故障自愈方案中通过相邻FTU交换过流信息来实现与变电站出线保护相配合的故障快速定位并隔离无法完成，导致该段线路形成死区。当该段死区内发生故障时，10kV I段母线出口的整条配电线路上各FTU均检测不到过流信息，即认为各自的下游都没有故障，各断路器均无动作。待死区内故障引起变电站10kV I段母线出线保护动作跳闸后，造成其出口整条线路停电，此时FTU₁检测到失压且无流，同时获取其下游FTU₂的失压无流信息，即可判断上游10kV I段母线出线保护QF_I已动作，于是FTU₁发指令跳开断路器QF₁，完成故障隔离。同时双电源联络点处FTU₄检测到其一端进线失压且无流，另一端正常，则FTU₄发指令启动联络断路器QF₄合闸，完成负荷转供，恢复非故障区域的供电。同理当变电站10kV II段母线出口至邻近首个FTU之间的配电线路死区内故障时，故障自愈的分析方法与上述一致。

实施例2：考虑到FTU₁设备的可靠性问题，分析其对配网变电站出口死区故障自愈的影响。

当配网线路正常运行时，由于FTU₁所接PT、CT或自身设备故障等原因引起FTU₁采集到失压无流信息，若按原有自愈方案，FTU₁则会认为变电站出口死区发生了故障，并启动相应断路器跳闸，这样使得原本不存在故障的配电线路就会因此误动作而发生停电，无意间就降低了系统的供电可靠性。但是通过本方法，由与变电站相邻的FTU₁及其下游FTU₂两者共同检测到失压无流信息才判断死区内发生故障，若两者检测到的信息不一致，则FTU₁保持原态不动作，防止引起不必要的误动作。这将明显改善系统对死区故障的判断，显著提高系统的供电可靠性。

Claims (1)

1.一种基于广域信息的配电网馈线出口死区的故障自愈方法，其特征在于：对于中性点不直接接地的开环运行配电网系统，当变电站出口至邻近首个智能终端之间的配电线路死区内故障时，由与变电站相邻的首个及第二个智能终端检测到的相关故障信息对其准确判断，并快速隔离，且通过双电源联络点处断路器合闸来实现负荷转供，恢复非故障区域的供电，保证配网系统的供电可靠性；

分析方法的具体步骤如下：

（1）基于广域信息的实时监测采集，各FTU实时监测自身的电压、电流信息；

（2）各FTU实时检测自身有无过流信息，判断各自下游是否存在故障：若检测到过流，则判断其下游存在故障；若无过流，则其下游无故障；

（3）与变电站相邻的首个FTU₁实时监测自身电压电流信息，检测是否出现失压且无流，并申请获取与之相邻的第二个FTU₂的电压电流信息，可靠判断变电站出线保护是否已经动作；

（4）FTU₁根据自身的检测结果及FTU₂的信息分析判断是否发出自身断路器的跳闸指令：

若FTU₁检测到失压且无流，同时获取FTU₂信息得知其也失压且无流，则判断上游变电站出线保护已动作，FTU₁便启动相应断路器跳闸；

若FTU₁检测到失压且无流，但FTU₂没有检测到失压且无流，则通过主站发出告警信号，FTU₁保持原态不动作，并检查与FTU₁相关的PT、CT等设备是否故障，排查原因；

若FTU₁未检测到失压且无流，则继续上述监测工作；

（5）双电源联络点处FTU实时监测其电压、电流信息，若检测到其一端进线失压且无流，另一端正常，则发出联络断路器的合闸命令，完成负荷转供，恢复非故障区域的供电；否则，继续上述监测工作。

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