CN105024363A - 一种无信道的配电网单相接地故障自愈方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无信道的配电网单相接地故障自愈方法，在配电网环网线路的两出线端各安装有一出线断路器，两出线断路器之间安装有若干分段负荷开关，联络点安装有联络开关，其中首台分段负荷开关上配置有选线终端，其余分段负荷开关上均配置有选段终端，包括以下步骤：包括故障选线、故障选段与隔离、非故障区段复电3个部分。故障选线基于健全线路和非健全线路的高频零序模型识别法，发生极性变化的为故障线路；故障选段采用零压-时限的电压型逻辑识别和隔离故障区段；隔离故障区段后，联络点及非故障区域自动化点基于电压-时限逻辑复电；该方法能可靠准确地实现单相接地故障自动快速隔离、非故障区域快速复电。

Description

一种无信道的配电网单相接地故障自愈方法

技术领域

   本发明涉及配电网单相接地故障的自愈技术，具体涉及一种无信道的配电网单相接地故障自愈方法。

背景技术

我国配电网与发达国家在配电设备、网架结构、运行方式以及管理上存在较大差距，呈现以下特点：1）网架结构复杂薄弱，故障概率高，据统计90%的停电和故障扰动发生在配电网中；2）中性点非有效接地运行，单相接地故障电流较小，故障选线问题尚未圆满解决，实现故障区域定位难度大；3）运行统计表明，配电网中发生单相接地故障的概率最高。因此，研究配电网单相接地故障区域定位对提高供电可靠性意义重大，如果能够实现单相接地故障自愈，则可以有效提高配电网的自动化水平、大大降低故障巡线的难度，并能够减少单相接地故障引发相间短路的概率，减少停电损失、提高供电可靠性。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种不依赖于通信的自愈无信道的满足智能配电网要求的配电线路单相接地故障自愈方法。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种无信道的配电网单相接地故障自愈方法，在配电网环网线路的两出线端各安装有一出线断路器，两出线断路器之间安装有若干分段负荷开关，联络点安装有联络开关，其中首台分段负荷开关上配置有选线终端，其余分段负荷开关上均配置有选段终端，其特征在于包括以下步骤：

步骤1，故障选线：选线终端实时检测各条线路的零序电压，零序电压超过门阀值时启动高频零序模型识别法，根据高频零序模型识别法的结果判断本线路是否发生故障，如果发生故障，故障线路的选线终端控制该故障线路的首台分段负荷开关跳闸，如果没有发生故障则继续检测线路的零序电压；

步骤2，零压-时限故障选段：

A、     故障线路的其余分段负荷开关跳闸，联络点处的联络开关启动转供逻辑计时；

B、     首台分段负荷开关延时后进行重合闸，如果选段终端得电启动X时限逻辑，则选段终端作用对应的分段负荷开关合闸；如果选段终端得电时间小于X时限，则选段终端闭锁合闸；

C、     如果选段终端在Y时限内检测到零压，那么判定该选段终端对应的分段负荷开关合闸于故障点一侧，并控制分闸该分段负荷开关并闭锁合闸；如果选段终端在Y时限内检测到零压，则选段终端停止时限逻辑；

D、     如果配置在故障点对侧的分段负荷开关上的选段终端在X时限内检测到残压，则控制该分段负荷开关保持分闸并闭锁合闸，实现故障区隔离；

步骤3，恢复供电：联络开关转供逻辑计时结束，并核算负载容量后，对非故障区域转供电。

作为上述方案的进一步改进，步骤1中采用高频零序模型识别法对发生线路电容参数极性变化的线路判定为故障线路；高频零序模型识别法的工作原理为：设定零序电流的参考方向为母线流向线路，当中性点非有效接地系统发生单相接地故障时，非故障线路的对地电容电流方向不变，故障线路的故障相流过全网正常线路非故障相电流，且方向为线路流向母线。又由于在某一特定高频频带内，不管是中性点不接地，还是中性点经消弧线圈接地，整个零序网络可等效为电容模型，有区别的仅是故障部分和健全部分的端口阻抗将呈现极性变化；因此，故障发生后，基于健全线路和故障线路的网络元件参数的正反等效模型，可准确识别单相接地故障的上下游。该方法基于网架结构，不受中性点接地方式、网架结构、故障发生时刻、电弧间歇程度等因素影响，所以选线准确性和可靠性高。

进一步，所述选段终端为具有零压-时限功能的选段终端，包括零压-时限逻辑和硬件式残压闭锁模块；采用电压-时间型分段器终端实现零压-时限故障选段，其原理为在电压-时限型逻辑加入零压-时限判据，提出一种零压-时限故障选段方案，无需出口断路器两次跳闸，只需前段跳闸一次，利用Y时间内感知零序电压的存在即可自行判断故障区段，不受中性点运行方式影响，其幅值较高易检出，无需通信通道，简易实用经济，自动完成故障选段。

作为上述方案的进一步改进，所述选线终端为具有单相接地故障诊断功能选线终端。

进一步，所述选线终端包括电压、电流传感采集单元、CPU平台、电源、功率输出单元和通信单元，所述电压、电流传感采集单元采集电容电压传感器的零序电压和零序电流互感器的电流并传送至CPU平台；所述CPU平台根据电压、电流采集单元的输入量进行数据处理，判定本线路故障，并驱动功率输出单元控制开关动作；所述通信单元仅在需要的时候上传两遥数据或接受遥控命令，不参与逻辑处理。

本发明的有益效果是：本发明的无信道的配电网单相接地故障自愈方法包括故障选线、故障选段与隔离、非故障区段复电3个步骤，基于零压-时限隔离故障时的瞬时残压闭锁对侧，完成上下游开关的自动隔离，同时联络开关利用单侧失压启动时限逻辑并计算负载能力，完成联络转供，这种方法能可靠准确地实现单相接地故障自动快速隔离、非故障区域快速复电且隔离与复电模式的特点是无需借助通信，经济实用，非常可靠。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式进行进一步的说明：

图1是本发明实施例的方法流程图；

图2是本发明实施例的一次实施系统正常时的示意图；

图3是本发明实施例的一次实施系统发生故障时的示意图；

图4是本发明实施例的一次实施系统自愈后的示意图；

图5 具有单相接地故障诊断功能的配电自动化终端原理。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思及技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。

一种无信道的配电网单相接地故障自愈方法，在配电网环网线路的两出线端各安装有一出线断路器，两出线断路器之间安装有若干分段负荷开关，联络点安装有联络开关，其中首台分段负荷开关上配置有选线终端，其余分段负荷开关上均配置有选段终端，其特征在于包括以下步骤：

步骤1，故障选线：选线终端实时检测各条线路的零序电压，零序电压超过门阀值时启动高频零序模型识别法，根据高频零序模型识别法的结果判断本线路是否发生故障，如果发生故障，故障线路的选线终端控制该故障线路的首台分段负荷开关跳闸，如果没有发生故障则继续检测线路的零序电压；

步骤2，零压-时限故障选段：

A、     故障线路的其余分段负荷开关跳闸，联络点处的联络开关启动转供逻辑计时；

B、     首台分段负荷开关延时后进行重合闸，如果选段终端得电启动X时限逻辑，则选段终端作用对应的分段负荷开关合闸；如果选段终端得电时间小于X时限，则选段终端闭锁合闸；

C、     如果选段终端在Y时限内检测到零压，那么判定该选段终端对应的分段负荷开关合闸于故障点一侧，并控制分闸该分段负荷开关并闭锁合闸；如果选段终端在Y时限内检测到零压，则选段终端停止时限逻辑；

D、     如果配置在故障点对侧的分段负荷开关上的选段终端在X时限内检测到残压，则控制该分段负荷开关保持分闸并闭锁合闸，实现故障区隔离；

步骤3，恢复供电：联络开关转供逻辑计时结束，并核算负载容量后，对非故障区域转供电。

结合具体实施了对本发明做进一步说明，本实施例的配电网一次系统如图2所示：一条环网线路和两条辐射馈线的基本结构，CBl、CB2、CB3分别为线路站1和站2的出线断路器，线路上分别安装了分段负荷开关“FS11”、“FS12”、“FS13”、“LS”、“FS14”、“FS15”和支线分界联络开关LS，其中除联络开关“LS”为常开开关外，其余在正常工作时为常闭。

本实施例选用具有单相接地故障诊断功能选线终端和零压-时限功能的选段终端实现。选线终端基于健全线路和故障线路的网络元件参数的正反等效模型，可准确识别本线路是否单相接地故障，控制开关动作；选段终端依据线路失压和零序电压状态-时限判据，顺序完成故障区段定位与隔离。选线终端的原理如图5所示。选线终端包括电压电流传感采集模块、CPU平台、电源部分、功率输出单元和通信单元。电压电流传感采集单元输入电容电压传感器的零序电压和零序电流互感器的电；CPU平台根据电压电流采集单元的输入量进行数据处理，判定本线路故障，并驱动功率输出单元控制开关动作；通信单元仅在需要的时候上传两遥数据或接受遥控命令，不参与逻辑处理。选段终端相比较选线终端，在数据处理能力上相对弱化，但增加零压-时限逻辑和硬件式残压闭锁模块。

在实施系统中，按照馈线单元建设模式，一条馈线首台负荷开关配置选线终端，其余分段负荷开关均配置选段终端。在本实施示例中，FS11和FS15配置选线终端，FS12、FS13、LS、FS14各配置一台选段终端。

参照图1-图4，基于上述配置的单相接地故障自愈方法包括以下步骤：

步骤1，故障选线：FS11、FS21、FS31终端均检测到零序电压启动选线逻辑，利用高频零序模型识别法识别出各自所辖线路是否故障，FS11经判断得出本线路故障，延时跳闸本线路；FS21和FS31不动作；

步骤2，零压-时限故障选段：

A、故障线路馈线1的FS12和FS13失压分闸，联络点LS单侧失压启动转供逻辑计时；

B、首台分段负荷开关FS1延时后进行一次重合闸，如果选段终端得电启动X时限逻辑，则选段终端作用对应的分段负荷开关FS12合闸；如果选段终端没有得电启动X时限逻辑，则选段终端闭锁合闸；

C、     如果选段终端在Y时限内检测到零压，那么判定该选段终端对应的分段负荷开关合闸于故障点一侧，并控制分闸该分段负荷开关FS12并闭锁合闸；如果选段终端在Y时限内检测到零压，则选段终端停止时限逻辑；

D、     如果配置在故障点对侧的分段负荷开关FS13上的选段终端在X时限内检测到残压，则控制该分段负荷开关FS13保持分闸并闭锁合闸，实现故障区隔离；

步骤3，恢复供电：联络开关LS转供逻辑计时结束，并核算负载容量后，对非故障区域专供电。如图4所示。

本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，只要其以基本相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种无信道的配电网单相接地故障自愈方法，在配电网环网线路的两出线端各安装有一出线断路器，两出线断路器之间安装有若干分段负荷开关，联络点安装有联络开关，其中首台分段负荷开关上配置有选线终端，其余分段负荷开关上均配置有选段终端，其特征在于包括以下步骤：

步骤1，故障选线：选线终端实时检测各条线路的零序电压，零序电压超过门阀值时启动高频零序模型识别法，根据高频零序模型识别法的结果判断本线路是否发生故障，如果发生故障，故障线路的选线终端控制该故障线路的首台分段负荷开关跳闸，如果没有发生故障则继续检测线路的零序电压；

步骤2，零压-时限故障选段：

故障线路的其余分段负荷开关跳闸，联络点处的联络开关启动转供逻辑计时；

首台分段负荷开关延时后进行重合闸，如果选段终端得电启动X时限逻辑，则选段终端作用对应的分段负荷开关合闸；如果选段终端得电时间小于X时限，则选段终端闭锁合闸；

如果选段终端在Y时限内检测到零压，那么判定该选段终端对应的分段负荷开关合闸于故障点一侧，并控制分闸该分段负荷开关并闭锁合闸；如果选段终端在Y时限内检测到零压，则选段终端停止时限逻辑；

如果配置在故障点对侧的分段负荷开关上的选段终端在X时限内检测到残压，则控制该分段负荷开关保持分闸并闭锁合闸，实现故障区隔离；

步骤3，恢复供电：联络开关转供逻辑计时结束，并核算负载容量后，对非故障区域转供电。

2.根据权利要求1所述的一种无信道的配电网单相接地故障自愈方法，其特征在于：步骤1中采用高频零序模型识别法对发生线路电容参数极性变化的线路判定为故障线路。

3.根据权利要求1或2所述的一种无信道的配电网单相接地故障自愈方法，其特征在于：所述选段终端为具有零压-时限功能的选段终端。

4.根据权利要求1或2所述的一种无信道的配电网单相接地故障自愈方法，其特征在于：所述选段终端包括零压-时限逻辑和硬件式残压闭锁模块。

5.根据权利要求4所述的一种无信道的配电网单相接地故障自愈方法，其特征在于：所述选线终端为具有单相接地故障诊断功能选线终端。

6.根据权利要求5所述的一种无信道的配电网单相接地故障自愈方法，其特征在于：所述选线终端包括电压、电流传感采集单元、CPU平台、电源、功率输出单元和通信单元，

所述电压、电流传感采集单元采集电容电压传感器的零序电压和零序电流互感器的电流并传送至CPU平台；

所述CPU平台根据电压、电流采集单元的输入量进行数据处理，判定本线路故障，并驱动功率输出单元控制开关动作；

所述通信单元仅在需要的时候上传两遥数据或接受遥控命令，不参与逻辑处理。