CN103904626B - 一种环网柜供电的配电网故障自动判断及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环网柜供电的配电网故障自动判断及控制方法，开关房2与开关房3之间主干线发生故障时，进出线断路器MB1、MB3、MB4、MB6检测到故障，支线负荷开关MB2、MB5未检测到故障，出线断路器MB3、MB6主动跳闸隔离区外故障，开关房3仅检测到失压，进线断路器MB7延时跳闸；出线断路器MB3、MB6依次检测到有压，延时合闸；当线路为瞬时故障，稍后进线断路器MB7有压延时合闸，线路重合成功，全线恢复供电；当线路为永久故障，则出线断路器MB6合于故障，跳闸快速隔离故障；出线断路器MB3未合于故障，闭锁跳闸；进线断路器MB7检测到残压，闭锁合闸。

Description

一种环网柜供电的配电网故障自动判断及控制方法

技术领域

本发明涉及一种环网柜供电的配电网故障自动判断及控制的方法，确切地说是一种通过对环网柜的统一管理、故障特征量检测以及电缆环网的特定动作逻辑，实现电缆网故障定位和故障就地隔离的就地馈线自动化方法。

背景技术

随着国民经济的发展和人们物质文化生活水平的不断提高，经济发展和人们生活对电力需求越来越大，促使电力事业迅速发展，电网不断扩大，用户对供电质量和供电可靠性的要求越来越高，甚至连发生电源的瞬时中断也不能忍受。

目前，我国配电电缆网在没有自动化手段的情况下，一般只能做到用户年平均停电时间在一个小时以上。如果要进一步减低用户停电时间，提高供电可靠性，必须依靠配电自动化DA、馈线自动化FA等自动化方法。然而，传统依赖配电自动化主站与配电自动化终端的DA系统，由于系统的复杂性以及配电网点多面广的特点，建设成本巨大；同时，照搬传统的架空线馈线自动化方法，也因为架空线与电缆网网络结构、开关设备的不同，未能达到完备、最优的应用效果。因此，需要针对配电电缆网环网柜研究提出可行的、完备的、投资成本适中的馈线自动化方法，解决配电电缆网的就地馈线自动化问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环网柜供电的配电网故障自动判断及控制的方法，一种通过对环网柜的统一管理、故障特征量检测以及电缆环网的特定动作逻辑，实现电缆网故障定位和故障就地隔离的就地馈线自动化方法。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

一种环网柜供电的配电网故障自动判断及控制的方法，其中环网柜供电的配电网包括出线断路器CB1、CB2，若干开关房，第一母线L1，第二母线L2，它们依次顺序连接构成环形配电网络；CB1、CB2是为变电站线路保护的出线断路器，作为配电网络的端电源；CB1顺序向第一母线L1上的开关房供电，CB2顺序向第二母线L2上的开关房供电；每个开关房都包括一个进线断路器、一个出线断路器和一个支线负荷开关；第二母线L2上的最后一个开关房内的出线断路器为CB1、CB2两个电源的断开点，处于常开状态。

所述第一母线L1上有开关房1、开关房2、开关房3，所述第二母线L2上有开关房5、开关房4； MB1-MB3位于开关房1，MB1为进线断路器，MB2为支线负荷开关，MB3为出线断路器；MB4-MB6位于开关房2，MB4为进线断路器，MB5为支线负荷开关，MB6为出线断路器；MB7-MB9位于开关房3，MB7为进线断路器，MB8为支线负荷开关，MB9为出线断路器；MB10-MB12位于开关房4，MB12为进线断路器，MB11为支线负荷开关，MB10为出线断路器，MB10为CB1、CB2这个两个电源的断开点，处于常开状态；MB13-MB15位于开关房5，MB15为进线断路器，MB14为支线负荷开关，MB13为出线断路器。

当开关房2与开关房3之间主干线发生故障时，其特征在于故障自动判断及控制的方法包括以下步骤：

S11：进出线断路器MB1、MB3、MB4、MB6检测到故障，支线负荷开关MB2、MB5未检测到故障，出线断路器MB3、MB6主动跳闸隔离区外故障，DTU_3未检测到故障，仅检测到失压，进线断路器MB7延时跳闸；

S12：出线断路器MB3、MB6依次检测到有压，延时合闸；当线路为瞬时故障，稍后进线断路器MB7有压延时合闸，线路重合成功，全线恢复供电；当线路为永久故障，则出线断路器MB6合于故障，跳闸快速隔离故障；进线断路器MB7检测到残压，闭锁合闸；出线断路器MB3未合于故障，闭锁跳闸； MB10一侧失压延时合闸，进线开关MB7因已闭锁合闸不再动作；至此，故障定位、故障隔离及非故障区域恢复供电完成。

当开关房2支线发生故障时，故障自动判断及控制的方法包括以下步骤：

S21：支线负荷开关MB2未检测到故障，支线负荷开关MB5检测到故障，开关房3所有开关未检测到故障，出线断路器MB3主动跳闸隔离区外故障，进线断路器MB4主动跳闸隔离区内支线故障；支线负荷开关MB5检测到故障，失压后延时跳闸，就近隔离故障，进线断路器MB7失压后延时跳闸隔离区外故障；

S22：出线断路器MB3、进线断路器MB4、进线断路器MB7、支线负荷开关MB5依次检测到有压，延时合闸；若为线路瞬时故障，线路重合成功，全线恢复供电；若为线路永久故障，则支线负荷开关MB5合于故障，闭锁合闸；进线断路器MB4跳闸快速隔离故障；出线断路器MB3、进线断路器MB7未合于故障，闭锁跳闸；稍后支线负荷开关MB5失压延时跳闸，就近隔离故障；进线断路器MB4有压延时合闸；至此，故障定位、故障隔离完成。

本发明的有益效果是：

1、以环网柜为对象，不依赖通信系统；

2、通过对环网柜的统一管理、故障特征量检测以及电缆环网的特定动作逻辑，实现电缆网故障定位和故障就地隔离；

3、为电缆环网提供可行的、完备的、投资成本适中的馈线自动化方法。

附图说明

图1是配电电缆环网结线及环网柜配置示意图，其中为断路器合位，为断路器分位；

图2-图6是配电电缆环网开关房间主干分段故障隔离示意图，其中为断路器合位，为断路器分位；

图7-图11是配电电缆环网开关房支线故障隔离示意图，其中为断路器合位，为断路器分位，为负荷开关合位，为负荷开关分位。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

假设配电电缆网为：小电阻接地方式，变电站出线断路器CB1、CB2配置定时限相过流保护延时为：0.3秒，定时限零序过流保护延时为：1.0秒，一次重合延时为：5秒。此时，环网柜需配置三相电流互感器、零序电流互感器、进出线电压互感器；配电自动化终端配置统一定时限相过流保护延时：0.15秒，定时限零序过流保护延时：0.5秒；配置统一区外故障出线开关跳闸，支线故障进线开关跳闸，支线故障支线开关失压延时2秒跳闸，无故障进线开关失压延时2秒跳闸，进出线一侧有压延时5秒合闸，支线一侧有压延时7秒合闸，联络开关一侧失压延时45秒合闸，合于故障跳闸闭锁合闸，未合于故障闭锁跳闸45秒，残压检测及闭锁合闸等逻辑。按如下步骤即可快速实现故障定位、故障隔离及转供电等自动化功能：

1）如图1，为20kV及以下配电电缆环网结线及环网柜示意图。CB1、CB2为变电站配置传统线路保护的出线断路器，是配电网络的端电源；CB1顺序向开母线L1上的关房1、开关房2、开关房3供电；CB2顺序向母线L2上的开关房5、开关房4供电；其中MB10为两个电源的断开点，处于常开状态；MB1、MB3、MB4、MB6、MB7、MB9、MB10、MB12、MB13、MB15为电缆网环网柜配置统一整定值、统一动作逻辑的进出线断路器；MB2、MB5、MB8、MB11、MB14为电缆网环网柜配置统一整定值、统一动作逻辑的支线负荷开关；负荷开关仅能开断数百安培的额定供电电流，需要等待附近断路器跳闸隔离故障后，才能跳闸就近隔离故障；断路器则能开断数十千安培的故障电流，可主动开断故障电流，保护配电网络及相关设备的安全；

2）如图2，当开关房间（如：开关房2、开关房3间）主干分段发生故障时，进出线断路器MB1、MB3、MB4、MB6检测到故障，支线开关MB2、MB5未检测到故障，以环网柜为统一节点考虑，出线断路器MB3、MB6主动跳闸隔离区外故障；

3）如图3，开关房3未检测到故障，仅检测到失压，进线断路器MB7延时跳闸；

4）如图4，出线断路器MB3、MB6依次检测到有压，延时合闸；若为线路瞬时故障，稍后进线MB7有压延时合闸，线路重合成功，全线恢复供电；

5）如图5，若为线路永久故障，则出线断路器MB6合于故障，跳闸快速隔离故障；进线断路器MB7检测到残压，闭锁合闸；出线断路器MB3未合于故障，闭锁跳闸；

6）如图6，MB10一侧失压延时合闸，进线断路器MB7因已闭锁合闸不再动作；至此，故障定位、故障隔离及非故障区域恢复供电完成；

7）如图7，当开关房支线（如：开关房2支线）发生故障时，进出线断路器MB1、MB3、MB4检测到故障，出线断路器MB6未检测到故障，支线开关MB2未检测到故障，支线开关MB5检测到故障，开关房3未检测到故障，以环网柜为统一节点考虑，出线断路器MB3主动跳闸隔离区外故障，进线断路器MB4主动跳闸隔离区内支线故障；

8）如图8，此前，支线开关MB5检测到故障，失压后延时跳闸，就近隔离故障，进线断路器MB7失压后延时跳闸隔离区外故障；

9）如图9，出线断路器MB3、MB4、进线断路器MB7、支线开关MB5依次检测到有压，延时合闸；若为线路瞬时故障，线路重合成功，全线恢复供电；

10）如图10，若为线路永久故障，则支线开关MB5合于故障，闭锁合闸；进线断路器MB4跳闸快速隔离故障；出线断路器MB3、进线断路器MB7未合于故障，闭锁跳闸；稍后支线开关MB5，失压延时跳闸，就近隔离故障；

11）如图11，进线断路器MB4，有压延时合闸；至此，故障定位、故障隔离完成。

实施例2

假设配电电缆网为：不接地方式或消弧线圈接地方式，变电站出线断路器CB1、CB2配置定时限相过流保护延时为：0.3秒，一次重合延时为：5秒。此时，环网柜需配置三相电流互感器、零序电流互感器、零序电压互感器、进出线电压互感器；配电自动化终端配置统一定时限相过流保护延时：0.15秒，零序功率方向判断单相接地故障功能；配置统一区外故障出线开关跳闸，支线故障进线开关跳闸，支线故障支线开关失压延时2秒跳闸，无故障进线开关失压延时2秒跳闸，进出线一侧有压延时5秒合闸，支线一侧有压延时7秒合闸，联络开关一侧失压延时30秒合闸，合于故障跳闸闭锁合闸，未合于故障闭锁跳闸30秒，残压检测及闭锁合闸等逻辑。按如下步骤即可快速实现故障定位、故障隔离及转供电等自动化功能：

1）如图1，为20kV及以下配电电缆环网结线及环网柜示意图。CB1、CB2为变电站配置传统线路保护的出线断路器，是配电网络的端电源；CB1顺序向母线L1上的开关房1、开关房2、开关房3供电；CB2顺序向母线L2上的开关房5、开关房4供电；其中MB10为两个电源的断开点，处于常开状态；MB1、MB3、MB4、MB6、MB7、MB9、MB10、MB12、MB13、MB15为电缆网环网柜配置统一整定值、统一动作逻辑的进出线断路器；MB2、MB5、MB8、MB11、MB14为电缆网环网柜配置统一整定值、统一动作逻辑的支线负荷开关；负荷开关仅能开断数百安培的额定供电电流，需要等待附近断路器跳闸隔离故障后，才能跳闸就近隔离故障；断路器则能开断数十千安培的故障电流，可主动开断故障电流，保护配电网络及相关设备的安全；

2）如图2，当开关房间（如：开关房2、开关房3间）主干分段发生故障时，进出线断路器MB1、MB3、MB4、MB6检测到故障，支线开关MB2、MB5未检测到故障，以环网柜为统一节点考虑，出线断路器MB3、MB6主动跳闸隔离区外故障；

3）如图3，开关房3未检测到故障，仅检测到失压，进线断路器MB7延时跳闸；

4）如图4，出线断路器MB3、MB6依次检测到有压，延时合闸；若为线路瞬时故障，稍后进线MB7有压延时合闸，线路重合成功，全线恢复供电；

5）如图5，若为线路永久故障，则出线断路器MB6合于故障，跳闸快速隔离故障；进线断路器MB7检测到残压，闭锁合闸；出线断路器MB3未合于故障，闭锁跳闸；

6）如图6，MB10一侧失压延时合闸，进线断路器MB7因已闭锁合闸不再动作；至此，故障定位、故障隔离及非故障区域恢复供电完成；

7）如图7，当开关房支线（如：开关房2支线）发生故障时，进出线断路器MB1、MB3、MB4检测到故障，出线断路器MB6未检测到故障，支线开关MB2未检测到故障，支线开关MB5检测到故障，开关房3未检测到故障，以环网柜为统一节点考虑，出线断路器MB3主动跳闸隔离区外故障，进线断路器MB4主动跳闸隔离区内支线故障；

8）如图8，此前，支线开关MB5检测到故障，失压后延时跳闸，就近隔离故障，进线断路器MB7失压后延时跳闸隔离区外故障；

9）如图9，出线断路器MB3、MB4、进线断路器MB7、支线开关MB5依次检测到有压，延时合闸；若为线路瞬时故障，线路重合成功，全线恢复供电；

10）如图10，若为线路永久故障，则支线开关MB5合于故障，闭锁合闸；进线断路器MB4跳闸快速隔离故障；出线断路器MB3、进线断路器MB7未合于故障，闭锁跳闸；稍后支线开关MB5，失压延时跳闸，就近隔离故障；

11）如图11，进线断路器MB4，有压延时合闸；至此，故障定位、故障隔离完成。

以上馈线自动化原理，适用于双电源电缆环网以及单电源电缆辐射网；环网柜数量不受限制，环网柜支线数量不受限制；如图1所示开关房之间的供电网络，可以存在任意数量的非自动化开关房。

Claims (1)

1.一种环网柜供电的配电网故障自动判断及控制方法，其中环网柜供电的配电网包括出线断路器CB1、CB2，若干开关房，第一母线L1，第二母线L2，它们依次顺序连接构成环形配电网络；CB1、CB2是为变电站线路保护的出线断路器，作为配电网络的端电源；CB1顺序向第一母线L1上的开关房供电，CB2顺序向第二母线L2上的开关房供电；每个开关房都包括一个进线断路器、一个出线断路器和一个支线负荷开关；第二母线L2上的最后一个开关房内的出线断路器为CB1、CB2两个电源的断开点，处于常开状态；

所述第一母线L1上有开关房1、开关房2、开关房3，所述第二母线L2上有开关房5、开关房4； MB1-MB3位于开关房1，MB1为进线断路器，MB2为支线负荷开关，MB3为出线断路器；MB4-MB6位于开关房2，MB4为进线断路器，MB5为支线负荷开关，MB6为出线断路器；MB7-MB9位于开关房3，MB7为进线断路器，MB8为支线负荷开关，MB9为出线断路器；MB10-MB12位于开关房4，MB12为进线断路器，MB11为支线负荷开关，MB10为出线断路器，MB10为CB1、CB2这个两个电源的断开点，处于常开状态；MB13-MB15位于开关房5，MB15为进线断路器，MB14为支线负荷开关，MB13为出线断路器；

当开关房2支线发生故障时，其特征在于故障自动判断及控制的方法包括以下步骤：

S21：支线负荷开关MB2未检测到故障，支线负荷开关MB5检测到故障，开关房3所有开关未检测到故障，出线断路器MB3主动跳闸隔离区外故障，进线断路器MB4主动跳闸隔离区内支线故障；支线负荷开关MB5检测到故障，失压后延时跳闸，就近隔离故障，进线断路器MB7失压后延时跳闸隔离区外故障；

S22：出线断路器MB3、进线断路器MB4、进线断路器MB7、支线负荷开关MB5依次检测到有压，延时合闸；若为线路瞬时故障，线路重合成功，全线恢复供电；若为线路永久故障，则支线负荷开关MB5合于故障，闭锁合闸；进线断路器MB4跳闸快速隔离故障；出线断路器MB3、进线断路器MB7未合于故障，闭锁跳闸；稍后支线负荷开关MB5失压延时跳闸，就近隔离故障；进线断路器MB4有压延时合闸；至此，故障定位、故障隔离完成。