CN103746353A - 智能配电网自愈控制系统及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能配电网自愈控制系统及其工作方法，该系统包括依次相连的第一变电站的第一出线断路器QF1，分段开关B、C、D，联络开关CB，分段开关E、F，和第二变电站的第二出线断路器QF2；所述联络开关CB和和各分段开关均是能够切断负荷电流但不能切断短路电流的负荷开关，第一出线断路器和第二出线断路器均是既能切断负荷电流又能切断短路电路的高压断路器。该方法可以通过出线断路器一次重合闸找到故障区段，二次重合闸对非故障区段进行恢复供电。

Description

智能配电网自愈控制系统及其工作方法
技术领域
本发明智能配电网技术领域，具体涉及一种智能配电网自愈控制系统及其工作方法。
背景技术                                                                    
国内的10kV配电网绝大多数采用小电流接地方式，包括中性点不接地及中性点经消弧线圈接地方式。随着线路运行时间的延长，架空线路上的绝缘子、开关、变压器等设备的绝缘老化电阻降低，地埋电缆线路其本身也面临着腐蚀老化，尤其容易受到地面施工的不良影响，会导致与其相连的各种电器开关设备发生意料之外的风险。一旦绝缘电阻降低后可能会引发泄漏小电流，小电流接地系统存在两种隐患故障情况，第一种是短路故障，包括两相短路、两相接地短路及三相短路；第二种是单相接地故障。目前我国的运行方式是，当发生短路故障后，位于变电站的出线断路器跳闸隔离大面积停电故障。当发生单相接地故障后，可以带故障运行一段时间，其存在很大的风险，如：火灾、人身安全等等，如果是永久性接地故障，通过手动或者自动方式断开出线断路器隔离故障。这种故障处理方式存在如下三个问题：
第一，只要是线路某个位置发生短路故障或者单相接地故障，线路始端的出线断路器就要动作断开整条线路。由于配电线路为辐射状结构，负荷分散在线路的多个位置，因此这种故障处理方式使没有故障的区段也停电，极大的影响了供电可靠性和经济性。
第二，配电网发生短路故障或者单相接地故障后需要尽快找到故障点并排除故障，这就是故障定位问题。这个问题长期以来困扰运行部门，现在还在采用人工巡线的方法，延长了故障时间，对用户和供电部门都造成了很大的经济损失。
第三，配电网的实时信息只能在变电站获得，调度运行人员不能掌握每个负荷分支的情况，不能对线路的运行风险进行有效的评估分析，当线路某一个分支的运行状况不正常时不能快速诊断并加以处理，造成配电网可靠性下降。
为了解决上述三个问题，提高全国配电网的可靠性和经济性，实时现场急需一种功能强大的新型配电网运行风险评估自愈控制及管理系统。
 
发明内容
本发明的目的是提供一种能够及时有效定位故障区段，并自动隔离故障区段以及向正常区段自动供电的智能配电网自愈控制系统。
本发明的另一个目的是提供上述智能配电网自愈控制系统的工作方法。
实现本发明第一个目的的技术方案是：一种智能配电网自愈控制系统，其特征在于：包括依次相连的第一变电站的第一出线断路器QF1、分段开关B、分段开关C、分段开关D、联络开关CB、分段开关E、分段开关F、第二变电站的第二出线断路器QF2；所述联络开关CB和和各分段开关均是能够切断负荷电流但不能切断短路电流的负荷开关，第一出线断路器和第二出线断路器均是既能切断负荷电流又能切断短路电路的高压断路器，所述第一出线断路器QF1、分段开关B、分段开关C、分段开关D、联络开关CB、分段开关E、分段开关F、第二变电站的第二出线断路器QF2各自设有智能控制器，所述智能控制器包括用于监测自身端电压的电压传感器以及GPRS通信单元。
实现本发明第二个目的的技术方案是：一种智能配电网自愈控制系统的工作方法，包括以下工作步骤：
①首先对各分段开关的控制器预设三个动作时间：（1）X时间，设为7秒，分段开关的智能控制器检测到一端有电压后，延迟X时间后合闸；（2）Y时间，设为5秒，分段开关合闸后，分段开关的智能控制器检测到在Y时间内电压消失，则发出闭锁命令不再合闸；（3）Z时间，设为300毫秒，分段开关的智能控制器检测到一端有残余电压后，在Z时间内电压消失，则发出闭锁命令不再合闸；
②当短路故障发生在C-D区段线路时，与C-D区段处于联络开关同一侧线路的第一出线断路器QF1因短路跳闸，分段开关B、分段开关C、分段开关D因失压而同时断开；
③第一出线断路器QF1经过延时后第一次重合闸，分段开关B、分段开关C、分段开关D顺序延时X时间合闸；
④如果故障消失，则各分段开关正常合闸，QF1-D区段线路恢复运行；
如果故障是永久性的，当分段开关C合闸后，因再次短路引起第一出线断路器QF1再次跳闸，分段开关B、分段开关C、分段开关D因失压而同时断开；此时，分段开关C的智能控制器由于检测到合闸后电压小于Y时间消失，于是发出闭锁命令；分段开关D由于检测到一端有电压后，并在Z时间内电压消失，也发出闭锁命令；同时闭锁的分段开关C和分段开关D通过GPRS通信平台，向远程服务器发出信息，服务器得到信息后直接定位出故障区段；
⑤第一出线断路器QF1经过延时后第二次重合闸，分段开关B延时X时间合闸，由于分段开关C闭锁不再合闸，因此QF1-C区段线路供电，故障区C-D区段线路自动隔离，；
⑥联络开关CB在预设计时过程中始终未检测到一方的供电，在经过一定的延时后，联络开关CB闭合，由于分段开关D闭锁不再合闸，因此第二出线断路器QF2通过联络开关CB给D-CB区段线路供电。
本发明的出线断路器一次重合闸找到故障区段，二次重合闸对非故障区段进行恢复供电，也即本发明能够及时有效定位故障区段，自动隔离故障区段，并向正常区段自动供电，是从技术上保证电网安全、稳定和经济运行的重要措施之一，具有巨大的社会和经济效益。
附图说明
图1为本发明中智能配电网自愈控制系统的一种结构示意图；
图2为图1所示智能配电网自愈控制系统中C-D区段发生短路故障时的一种结构示意图。
具体实施方式
    （实施例1、智能配电网自愈控制系统）
本实施例是一种智能配电网自愈控制系统，见图1所示，包括依次相连的第一变电站的第一出线断路器QF1、分段开关B、分段开关C、分段开关D、联络开关CB、分段开关E、分段开关F、第二变电站的第二出线断路器QF2；所述联络开关CB和和各分段开关均是能够切断负荷电流但不能切断短路电流的负荷开关，第一出线断路器和第二出线断路器均是既能切断负荷电流又能切断短路电路的高压断路器，所述第一出线断路器QF1、分段开关B、分段开关C、分段开关D、联络开关CB、分段开关E、分段开关F、第二变电站的第二出线断路器QF2各自设有智能控制器，所述智能控制器包括用于监测自身端电压的电压传感器以及GPRS通信单元。
本实施例中，第一出线断路器QF1至分段开关B之间的线路称为QF1-B区段，分段开关B和分段开关C之间的线路称为B-C区段，分段开关C和分段开关D之间的线路称为C-D区段，分段开关D和联络开关CB之间的线路称为D-CB区段。
（实施例2、工作方法）
本实施例是上述实施例1的工作方法，包括以下工作步骤：
①首先对各分段开关的控制器预设三个动作时间：（1）X时间，设为7秒，分段开关的智能控制器检测到一端有电压后，延迟X时间后合闸；（2）Y时间，设为5秒，分段开关合闸后，分段开关的智能控制器检测到在Y时间内电压消失，则发出闭锁命令不再合闸；（3）Z时间，设为300毫秒，分段开关的智能控制器检测到一端有残余电压后，在Z时间内电压消失，则发出闭锁命令不再合闸；
②见图2所示，当短路故障发生在C-D区段线路时，与C-D区段处于联络开关同一侧线路的第一出线断路器QF1因短路跳闸，分段开关B、分段开关C、分段开关D因失压而同时断开；
本实施例是以C-D区段发生短路故障为例，但并不局限于C-D区段发生短路故障才能自愈，实际上，本领域技术人员能够通过依据本实施例推论出其它区段发生短路故障
③第一出线断路器QF1经过延时后第一次重合闸，分段开关B、分段开关C、分段开关D顺序延时X时间合闸；
④如果故障消失，则各分段开关正常合闸，QF1-D区段线路恢复运行；
如果故障是永久性的，当分段开关C合闸后，因再次短路引起第一出线断路器QF1再次跳闸，分段开关B、分段开关C、分段开关D因失压而同时断开；此时，分段开关C的智能控制器由于检测到合闸后电压小于Y时间消失，于是发出闭锁命令；分段开关D由于检测到一端有电压后，并在Z时间内电压消失，也发出闭锁命令；同时闭锁的分段开关C和分段开关D通过GPRS通信平台，向远程服务器发出信息，服务器得到信息后直接定位出故障区段；
⑤第一出线断路器QF1经过延时后第二次重合闸，分段开关B延时X时间合闸，由于分段开关C闭锁不再合闸，因此QF1-C区段线路供电，故障区C-D区段线路自动隔离，；
⑥联络开关CB在预设计时过程中始终未检测到一方的供电，在经过一定的延时后，联络开关CB闭合，由于分段开关D闭锁不再合闸，因此第二出线断路器QF2通过联络开关CB给D-CB区段线路供电。
这样，经过上述六个步骤实现了故障区段的自动隔离和正常区段的恢复供电。
本实施例中，出线断路器需要进行两次重合闸，第一次重合闸的目的是找到故障区段，第二次重合闸的目的是恢复供电。最终闭锁的分段开关通过其职能控制器中的GPRS通信平台，向远程服务器发出信息，服务器得到信息后直接定位故障区段，并提供给调度运行人员，极大的减少了故障定位的时间，提高了排除故障的效率。
上述工作方法主要是针对短路故障，包括两相短路、两相接地短路及三相短路。
排除故障后，运行人员采用GPRS远程控制方式或者就地手动控制方式，将闭锁的分段开关闭合，重新恢复整条线路的正常运行。
本实施例的出线断路器一次重合闸找到故障区段，二次重合闸对非故障区段进行恢复供电，也即本实施例能够及时有效定位故障区段，自动隔离故障区段，并向正常区段自动供电，是从技术上保证电网安全、稳定和经济运行的重要措施之一，具有巨大的社会和经济效益。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的实质精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种智能配电网自愈控制系统，其特征在于：包括依次相连的第一变电站的第一出线断路器（QF1）、分段开关（B）、分段开关（C）、分段开关（D）、联络开关（CB）、分段开关（E）、分段开关（F）、第二变电站的第二出线断路器（QF2）；所述联络开关（CB）和和各分段开关均是能够切断负荷电流但不能切断短路电流的负荷开关，第一出线断路器和第二出线断路器均是既能切断负荷电流又能切断短路电路的高压断路器，所述第一出线断路器（QF1）、分段开关（B）、分段开关（C）、分段开关（D）、联络开关（CB）、分段开关（E）、分段开关（F）、第二变电站的第二出线断路器（QF2）各自设有智能控制器，所述智能控制器包括用于监测自身端电压的电压传感器以及GPRS通信单元。
2.权利要求1所述的智能配电网自愈控制系统的工作方法，包括以下工作步骤：
①首先对各分段开关的控制器预设三个动作时间：（1）X时间，设为7秒，分段开关的智能控制器检测到一端有电压后，延迟X时间后合闸；（2）Y时间，设为5秒，分段开关合闸后，分段开关的智能控制器检测到在Y时间内电压消失，则发出闭锁命令不再合闸；（3）Z时间，设为300毫秒，分段开关的智能控制器检测到一端有残余电压后，在Z时间内电压消失，则发出闭锁命令不再合闸；
②当短路故障发生在C-D区段线路时，与C-D区段处于联络开关同一侧线路的第一出线断路器（QF1）因短路跳闸，分段开关（B）、分段开关（C）、分段开关（D）因失压而同时断开；
③第一出线断路器（QF1）经过延时后第一次重合闸，分段开关（B）、分段开关（C）、分段开关（D）顺序延时X时间合闸；
④如果故障消失，则各分段开关正常合闸，QF1-D区段线路恢复运行；
如果故障是永久性的，当分段开关（C）合闸后，因再次短路引起第一出线断路器（QF1）再次跳闸，分段开关（B）、分段开关（C）、分段开关（D）因失压而同时断开；此时，分段开关（C）的智能控制器由于检测到合闸后电压小于Y时间消失，于是发出闭锁命令；分段开关（D）由于检测到一端有电压后，并在Z时间内电压消失，也发出闭锁命令；同时闭锁的分段开关（C）和分段开关（D）通过GPRS通信平台，向远程服务器发出信息，服务器得到信息后直接定位出故障区段；
⑤第一出线断路器（QF1）经过延时后第二次重合闸，分段开关（B）延时X时间合闸，由于分段开关（C）闭锁不再合闸，因此QF1-C区段线路供电，故障区C-D区段线路自动隔离，；
⑥联络开关（CB）在预设计时过程中始终未检测到一方的供电，在经过一定的延时后，联络开关（CB）闭合，由于分段开关（D）闭锁不再合闸，因此第二出线断路器（QF2）通过联络开关（CB）给D-CB区段线路供电。
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