CN103887879B - 花瓣型配电网保护控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种花瓣型配电网保护控制系统，包括主站层、区域层、间隔层；所述主站层包括自动化主站；所述区域层包括区域控制主站及集中式保护终端，所述区域控制主站设置于变电站中，集中式保护终端设置于配电房；所述间隔层包括集中式保护终端及纵联保护装置，集中式保护终端用于保护所述配电房内除进出线之外的所有间隔，所述纵联保护装置用于保护所述配电房间的进出线和联络线；所述区域控制主站与所述集中式保护终端及纵联保护装置连接；区域控制主站用于接收实时信息，在检测到花瓣型配电网发生故障并恢复供电后仍存在负荷过载，则根据下述预设策略进行负荷减载。本发明系统针对花瓣型配电网能迅速地定位和隔离故障，并且快速地恢复供电。

Description

花瓣型配电网保护控制系统

技术领域

本发明涉及配电网控制技术领域，特别是涉及一种花瓣型配电网保护控制系统。

背景技术

现有的配网控制系统架构，主要是集中式控制系统为主。馈线终端只负责采集各节点信息，将信息上送给控制子站，终端本身不具备保护控制功能。这些信息包含当地保护测量信息，遥测量信息以及开关量信息。保护控制工作都由子站收集终端上送的信息后来综合分析处理，子站的负担较重，且一旦子站发生故障或处理不及时，馈线终端发生的短路故障将得不到及时处理，严重影响供电可靠性。

发明内容

基于此，本发明提供一种花瓣型配电网保护控制系统，该系统针对花瓣型配电网，能迅速地定位和隔离故障，并且快速地恢复供电。

一种花瓣型配电网保护控制系统，所述花瓣型配电网的结构为：由一个变电站的一段母线引出的一条出线环接多个配电房后，再接回到所述变电站的同一段母线，构成一个花瓣；所述花瓣内的其中一个配电房与另一个花瓣内的其中一个配电房通过联络线连接；

所述花瓣型配电网保护控制系统包括主站层、区域层、间隔层；

所述主站层包括自动化主站，安装在调度机房中，用于统计各区域自动化信息；

所述区域层包括区域控制主站及集中式保护终端，所述区域控制主站设置于所述变电站中，所述集中式保护终端设置于所述配电房，用于检测所述配电房的实时信息并上报给所述区域控制主站，同时接收所述区域控制主站发来的控制指令；

所述间隔层包括纵联保护装置，所述纵联保护装置用于保护所述配电房间的进出线和联络线，当线路发生故障时，使线路两侧开关跳闸，同时将故障点上报给所述区域控制主站；所述集中式保护终端还用于保护所述配电房内除进出线之外的所有间隔，包括母线保护、失灵保护、馈线保护以及配变保护；

其中，所述自动化主站与所述区域层的区域控制主站连接，与所述间隔层通过间隔层光纤以太环网交换机连接；所述区域控制主站与所述集中式保护终端及纵联保护装置连接；区域控制主站用于接收实时信息，在检测到花瓣型配电网发生故障并恢复供电后仍存在负荷过载，则根据下述预设策略进行负荷减载：控制花瓣内合环运行，花瓣间开环运行；当花瓣内进行开关或线路检修时开环运行，花瓣间开环运行；进行备自投时合闸的开关为联络线开关；当进行备自投后检测到所述花瓣内仍然存在负荷过载，则检测与其对侧的无故障花瓣的源端两条线路是否发生负荷过载；在进行备自投后所述花瓣内负荷过载进行切负荷时，根据过载量切断原失电配电房的负荷，其中，所述过载量为故障花瓣对侧无故障花瓣的源端两条线路过载量之和乘以预设的整定系数。

上述花瓣型配电网保护控制系统，构建了花瓣型结构的配电网，该配电网中负荷的电源来自同一个变电站内的同一条母线，接线结构更为简洁；本系统中设置的主站层、区域层以及间隔层三个层次结构，各层次的连接通过分层分布的区域控制主站、集中式保护终端和纵联保护装置来实现，集中式保护终端和纵联保护装置实时采集信息上报给区域控制主站，区域控制主站根据实时信息协调配电网的负荷减载控制工作，使配电网具有良好的自愈性，提高其供电可靠性。

附图说明

图1为本发明花瓣型配电网保护控制系统在一实施例中的花瓣型配电网的结构示意图。

图2为本发明花瓣型配电网保护控制系统在一实施例中的结构示意图。

图3为本发明花瓣型配电网保护控制系统在一实施例中花瓣型配电网合环运行的结构示意图。

图4为本发明花瓣型配电网保护控制系统在一实施例中花瓣型配电网花瓣内检修开环运行的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

本实施例的花瓣型配电网保护控制系统，其中，所述花瓣型配电网的结构为：由一个变电站的一段母线引出的一条出线环接多个配电房后，再接回到所述变电站的同一段母线，构成一个花瓣；所述花瓣内的其中一个配电房与另一个花瓣内的其中一个配电房通过联络线连接；

所述花瓣型配电网保护控制系统包括主站层、区域层、间隔层；

所述主站层包括自动化主站，安装在调度机房中，用于统计各区域自动化信息；

所述区域层包括区域控制主站及集中式保护终端，所述区域控制主站设置于所述变电站中，所述集中式保护终端设置于所述配电房，用于检测所述配电房的实时信息并上报给所述区域控制主站，同时接收所述区域控制主站发来的控制指令；

所述间隔层包括纵联保护装置，所述纵联保护装置用于保护所述配电房间的进出线和联络线，当线路发生故障时，使线路两侧开关跳闸，同时将故障点上报给所述区域控制主站；所述集中式保护终端还用于保护所述配电房内除进出线之外的所有间隔，包括母线保护、失灵保护、馈线保护以及配变保护；

其中，所述自动化主站与所述区域层的区域控制主站连接，与所述间隔层通过间隔层光纤以太环网交换机连接；所述区域控制主站与所述集中式保护终端及纵联保护装置连接；区域控制主站用于接收实时信息，在检测到花瓣型配电网发生故障并恢复供电后仍存在负荷过载，则根据下述预设策略进行负荷减载：控制花瓣内合环运行，花瓣间开环运行；当花瓣内进行开关或线路检修时开环运行，花瓣间开环运行；进行备自投时合闸的开关为联络线开关；当进行备自投后检测到所述花瓣内仍然存在负荷过载，则检测与其对侧的无故障花瓣的源端两条线路是否发生负荷过载；在进行备自投后所述花瓣内负荷过载进行切负荷时，根据过载量切断原失电配电房的负荷，其中，所述过载量为对侧无故障花瓣的源端两条线路过载量之和乘以预设的整定系数。

如图1所示，是花瓣型配电网在本实施例的结构示意图；图中包括两个变电站（甲站和乙站），甲站的一段母线引出的一条出线环接多个配电房（A-B-C-K-D-E）后，回到甲站的同一段母线，构成一个花瓣；同理乙站也构成一个花瓣；甲站与乙站两个花瓣之间由甲站内的配电房K与乙站内的配电房L通过联络线L15连接；这样，多个花瓣就可以构成以变电站为中心的一朵花；此种配电网结构，负荷的电源均来自同一个变电站内的同一条母线，在主环网中间某段线路发生故障时，可通过保护切除故障段线路，仍能保证负荷的正常供电。

如图2所示，本实施例的花瓣型配电网保护控制系统包括主站层21、区域层22、间隔层23；保护控制系统通过分层、分布及开放式的网络实现各层次的连接；

第一层主站层21包括自动化主站，安装于调度机房内，用以接收处理各区域层上报的自动化信息；第二层区域层22包括区域控制主站及集中式保护终端，一个花瓣型配电网中可以只装设一个区域控制主站，区域控制主站可设置于花瓣内的任一变电站中，集中式保护终端安装在配电房中，用于检测所述配电房的实时信息并上报给所述区域控制主站，同时接收所述区域控制主站发来的控制指令；第三层间隔层23包括纵联保护装置，所述纵联保护装置用于保护所述配电房间的进出线和联络线，当线路发生故障时，使线路两侧开关跳闸，同时将故障点上报给所述区域控制主站；所述集中式保护装置还用于在间隔层保护所述配电房内除进出线之外的所有间隔，包括母线保护、失灵保护、馈线保护以及配变保护，各层之间，所述自动化主站与所述区域层的区域控制主站连接、还与所述间隔层通过间隔层光纤以太环网交换机连接；所述区域控制主站与所述集中式保护终端及纵联保护装置连接；

本实施例中，集中式保护终端能采集配电房的实时信息并上报给区域控制主站以及接收区域控制主站发来的控制指令，包括合上或断开联络开关的指令、切断负荷指令等；集中式保护终端还用于在间隔层保护所述配电房内除进出线之外的所有间隔，包括母线保护、失灵保护、馈线保护以及配变保护；纵联保护装置安装在各个配电房之间的进出线和联络线上，因此当配电网中的线路发生故障时可以快速地定位和隔离故障点，使线路两侧开关跳闸，同时将故障点信息上报给区域控制主站；区域控制主站依据上报的信息，可实现配电网的备自投、切机切负荷等控制等功能；

其中，当区域控制主站在检测到所述花瓣型配电网发生故障并恢复供电后仍存在负荷过载，则根据下述策略进行负荷减载：控制花瓣内合环运行，花瓣间开环运行；当花瓣内进行开关或线路检修时开环运行，花瓣间开环运行；进行备自投时合闸的开关为联络线开关；当进行备自投后检测到所述花瓣内仍然存在负荷过载，则检测与其对侧的无故障花瓣的源端两条线路是否发生负荷过载；在进行备自投后所述花瓣内负荷过载进行切负荷时，根据过载量切断原失电配电房的负荷，其中，所述过载量为对侧无故障花瓣的源端两条线路过载量之和乘以预设的整定系数；

如图3，是花瓣型配电网合环运行的结构图；花瓣内合环运行时，配电房K两端电源同时失压（包括甲站20kV母线失压，或者花瓣环线同时发生两个故障，或者花瓣环线先发生一个故障、在有人处理之前又发生另一个故障）时，纵联保护装置可定位到甲站到配电房K两路电源上的故障点并隔离故障点，区域控制主站控制合上联络线上的开环点开关并恢复失压配电房供电。

例如甲站20kV母线失压，备自投跳线路L1配电房A侧开关与线路L7配电房E侧开关，确认跳开后，再合上联络线开关，恢复该花瓣内失压配电房A、B、C、K、D、E的供电；甲站所在花瓣的K1点与K2点同时故障，线路L2与L7的主保护动作，识别故障点后先跳开线路L2配电房B侧开关与线路L7配电房E侧开关，确认两开关跳开后再合上花瓣间联络线开环点开关，恢复该花瓣失压配电房B、C、K、D、E的供电。在备自投合闸后需判断乙站线路L8、L14（变电站侧）是否过载（不考虑联络线过载），若过载，则根据L8、L14过载量之和，以及失电配电房的馈线负荷进行匹配，实现精确切负荷，只切除原失电配电房的馈线负荷。

如图4所示，是花瓣型配电网花瓣内检修开环运行的结构图；花瓣内开关或线路检修开环运行时，如花瓣内“L1～L4”之间某个开关或线路检修（需投入检修压板），当甲站20kV母线失压或“L7～配电房K”之间发生故障时，自投应隔离故障点后合联络线开环点开关恢复失压配电房供电。

如图4，线路L3检修时，K3点发生故障，线路L6的主保护动作，在识别故障点后先跳开线路L6配电房D侧开关，确认开关跳开后再合上花瓣间联络线开环点开关，恢复失压配电房C、K、D的供电。在备自投合闸后需判断乙站线路L8、L14（变电站侧）是否过载，若过载，则根据L8、L14过载量之和，以及失电配电房的馈线负荷进行匹配，实现精确切负荷，只切除原失电配电房的馈线负荷。

在一较佳实施例中，所述集中式保护终端为包括相互连接的集成母线保护模块、失灵保护模块、馈线保护模块以及配变保护模块的集中式保护终端；

本实施例的集中式保护终端集成了合环运行的配电网所需的所有保护；通过将原有的多个保护集中到一起，可以大大降低装置及屏柜数量，节约建设成本；集中式保护终端中设置有多个模拟量采集插件，用于采集多个间隔的电压电流量；还设置多个出口插件，用于控制多个间隔的开关；还需设置多个DSP（digitalsignalprocessor，数字信号处理器）保护计算插件，每个插件分别固化了多个保护程序，保护程序即上述的母线保护、失灵保护、馈线保护以及配变保护；各个DSP保护计算插件之间通过总线连接，实现快速的数据交互；

在传统的应用中，不同的保护之间（如母线保护和失灵保护）需要互相配合，在常规变电站里是通过电缆连接，而在智能变电站中则是通过光纤连接；本实施例的集中式保护终端不需要使用电缆和光纤，在装置内部通过总线进行连接，进一步加快了数据交互，减少了装置之间的接线，简化了设备。

在一较佳实施例中，各个所述纵联保护装置之间可通过光纤以太网连接；本实施例的纵联保护装置，可通过复用已有的光纤以太环网进行连接，纵联保护装置通过光纤以太环网来交换本侧和对侧的电流数据，用于计算线路差流，可有效降低通信成本。

本发明花瓣型配电网保护控制系统，构建了花瓣型结构的配电网，该配电网中负荷的电源来自同一个变电站内的同一条母线，接线结构更为简洁；本系统中设置的主站层、区域层以及间隔层三个层次结构，各层次的连接通过分层分布的区域控制主站、集中式保护终端和纵联保护装置来实现，集中式保护终端和纵联保护装置实时采集信息上报给区域控制主站，区域控制主站根据实时信息协调配电网的负荷减载控制工作，使配电网具有良好的自愈性，提高其供电可靠性。

本发明能使得配电网能够在“N-1”甚至是“N-2”的条件下实现故障自愈，提高其供电可靠性；所述“N-1”条件指的是正常运行方式下的电力系统中任一元件（如线路、发电机、变压器等）无故障或因故障断开，电力系统应能保持稳定运行和正常供电，其他元件不过负荷，电压和频率均在允许范围内；同理，“N-2”条件指的是正常运行方式下的电力系统中任意两个元件（如线路、发电机、变压器等）无故障或因故障断开，电力系统应能保持稳定运行和正常供电，其他元件不会发生负荷过载，电压和频率均在允许范围内。

本发明通过各个层级自身功能以及相互的配合，间隔层使得配电网能够迅速定位并隔离故障，当发生永久性故障时区域层能够通过控制控制控制区域备自投使非故障区域快速恢复供电，主站层协调配网系统的调配运行工作，让整个配网系统具有良好的自愈性。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种花瓣型配电网保护控制系统，其特征在于，所述花瓣型配电网的结构为：由一个变电站的一段母线引出一条出线环接多个配电房后，再接回到所述变电站的同一段母线，构成一个花瓣；所述花瓣内的其中一个配电房与另一个花瓣内的其中一个配电房通过联络线连接；

所述花瓣型配电网保护控制系统包括主站层、区域层、间隔层；

所述主站层包括自动化主站，安装在调度机房中，用于统计各区域自动化信息；

所述区域层包括区域控制主站及集中式保护终端，所述区域控制主站设置于所述变电站中，所述集中式保护终端设置于所述配电房，用于检测所述配电房的实时信息并上报给所述区域控制主站，同时接收所述区域控制主站发来的控制指令；

所述间隔层包括纵联保护装置，所述纵联保护装置用于保护所述配电房间的进出线和联络线，当线路发生故障时，使线路两侧开关跳闸，同时将故障点上报给所述区域控制主站；所述集中式保护终端还用于保护所述配电房内除进出线之外的所有间隔，包括母线保护、失灵保护、馈线保护以及配变保护；

其中，所述自动化主站与所述区域层的区域控制主站连接，还与所述间隔层通过间隔层光纤以太环网交换机连接；所述区域控制主站与所述集中式保护终端及纵联保护装置连接；区域控制主站用于接收实时信息，在检测到花瓣型配电网发生故障并恢复供电后仍存在负荷过载，则根据下述预设策略进行负荷减载：控制花瓣内合环运行，花瓣间开环运行；当花瓣内进行开关或线路检修时开环运行，花瓣间开环运行；进行备自投时合闸的开关为联络线开关；当进行备自投后检测到所述花瓣内仍然存在负荷过载，则检测与其对侧的无故障花瓣的源端两条线路是否发生负荷过载；在进行备自投后所述花瓣内负荷过载进行切负荷时，根据过载量切断原失电配电房的负荷，其中，所述过载量为故障花瓣对侧无故障花瓣的源端两条线路过载量之和乘以预设的整定系数；

所述区域控制主站还用于：当花瓣内合环运行时，若所述变电站内发生故障，所述区域控制主站检测变电站到各个配电房间的故障点，在隔离故障点后合上联络线的开关，恢复失压配电房供电。

2.根据权利要求1所述的花瓣型配电网保护控制系统，其特征在于，所述集中式保护终端为包括相互连接的集成母线保护模块、失灵保护模块、馈线保护模块以及配变保护模块的集中式保护终端。

3.根据权利要求2所述的花瓣型配电网保护控制系统，其特征在于，所述集中式保护终端中设置多个DSP保护计算插件，每个插件分别固化有所述母线保护模块、失灵保护模块、馈线保护模块以及配变保护模块。

4.根据权利要求1所述的花瓣型配电网保护控制系统，其特征在于，各个所述纵联保护装置之间通过光纤以太网交换差动电流数据。