CN105071357A - 基于多级极差保护和配电网自动化系统的故障处理方法 - Google Patents
基于多级极差保护和配电网自动化系统的故障处理方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于多级极差保护和配电网自动化系统的故障处理方法,设于配电网线路末端的用户开关对应设置的用户断路器或馈线分支开关对应的分支断路器的保护动作延时设定为0s。变电站出线开关对应设置的变电站出线断路器的保护动作延时设定为ts。本发明相比现有技术具有以下优点:本发明的基于多级极差保护和配电网自动化系统的故障处理方法,通过对变电站出线开关和主干馈线开关、分支馈线开关和用户开关设置不同的保护动作延时时间来实现保护配合,以实现配电网故障快速并带有一定选择性的切除,缩短用户停电时间、提高配电网的供电可靠性,并简化配电自动化系统的故障隔离操作。
Description
技术领域
本发明涉及输电安全领域,尤其涉及的是一种基于多级极差保护和配电网自动化系统的故障处理方法。
背景技术
传统配电网的保护要求比较低,保护原理比较简单,仅以电流保护为主,一般有三段式电流保护或二段式电流保护,对非全电缆线路再配置三相一次自动重合闸装置,以保证线路在发生瞬时性故障后能快速恢复供电。在三段式电流保护中配电网的上下级线路之间需要时间上应有配合,即上一级保护的整定时间应比其相配合的下一级保护的整定时间大一个时间级差△t。若时间级差△t的整定不合理、不规范,将导致越级、多级跳闸的现象,故障发生后不能实现故障有选择性的快速切除,很多时候不得不全部取消馈线开关的保护功能,仅仅依靠变电站出线开关的保护功能来切除故障电流,增加了用户的停电频率,降低了配电自动化系统的供电可靠性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供了一种基于多级极差保护和配电网自动化系统的故障处理方法,通过对变电站出线开关和主干馈线开关、分支馈线开关和用户开关设置不同的保护动作延时时间来实现保护配合,以实现配电网故障快速并带有一定选择性的切除,缩短用户停电时间、提高配电网的供电可靠性,并简化配电自动化系统的故障隔离操作。
本发明是通过以下技术方案实现的:一种基于多级极差保护和配电网自动化系统的故障处理方法,配电网线路上,变电站出线与主干馈线电连接,主干馈线上设有若干馈线分支,主干馈线或馈线分支上设有用户侧,对应节点上均对应设有变电站出线开关、主干馈线开关、馈线分支开关和用户开关,采用二级极差保护策略,所述二级极差保护策略:
(1)主干馈线开关采用负荷开关;
(2)变电站出线开关、馈线分支开关和用户开关均采用断路器;
(3)设于配电网线路末端的用户开关对应设置的用户断路器或馈线分支开关对应的分支断路器的保护动作延时设定为0s;
(4)变电站出线开关对应设置的变电站出线断路器的保护动作延时设定为ts,t的取值范围为200ms-250ms。
一种基于多级极差保护和配电网自动化系统的故障处理方法,配电网线路上,采用三级极差保护策略,所述三级极差保护策略:
(1)变电站出线开关采用断路器;
(2)设于配电网线路中间联络位置的开关采用断路器;
(3)设于配电网线路末端的对应开关采用断路器;
(4)设于配电网线路末端的断路器的保护动作延时设定为0s;
(4)设于配电网线路中间联络位置的断路器的保护动作延时设定为ts;
(5)变电站出线开关对应设置的变电站出线断路器的保护动作延时设定为2ts,t的取值范围为100ms-150ms。
作为上述方案的进一步优化,三级极差保护策略:
(1)变电站出线开关采用变电站出线断路器;
(2)设于配电网线路中间联络位置的馈线分支开关采用分支断路器;
(3)设于配电网线路末端的用户开关采用用户断路器;
(4)设于配电网线路末端的用户断路器的保护动作延时设定为0s;
(4)设于配电网线路中间联络位置的分支断路器的保护动作延时设定为ts;
(5)变电站出线开关对应设置的变电站出线断路器的保护动作延时设定为2ts,t的取值范围为100ms-150ms。
作为上述方案的进一步优化,三级极差保护策略:
(1)变电站出线开关采用变电站出线断路器;
(2)设于配电网线路中间联络位置的主干馈线开关采用主干断路器;
(3)设于配电网线路末端的馈线分支开关采用分支断路器;
(4)设于配电网线路末端的馈线分支开关采用断路器的保护动作延时设定为0s;
(5)设于配电网线路中间联络位置的分支断路器的保护动作延时设定为ts;
(6)变电站出线开关对应设置的变电站出线断路器的保护动作延时设定为2ts,t的取值范围为100ms-150ms。
作为上述方案的进一步优化,三级极差保护策略:
(1)变电站出线开关采用变电站出线断路器;
(2)设于配电网线路中间联络位置的环网柜的进线开关采用进线开关断路器;
(3)设于配电网线路末端的环网柜的出线开关采用出线开关断路器,其余开关采用负荷开关
(4)设于配电网线路末端的馈线出线开关断路器的保护动作延时设定为0s;
(5)设于配电网线路中间联络位置的进线开关断路器的保护动作延时设定为ts;
(6)变电站出线开关对应设置的变电站出线断路器的保护动作延时设定为2ts,t的取值范围为100ms-150ms。
基于多级极差保护和配电网自动化系统的故障处理方法,包括如下步骤:
(1)、配电网自动化系统判断当前主干线路为全架空馈线或者为全电缆馈线;
(2)、对全架空馈线发生故障,变电站出线断路器自动跳闸,切断故障电流,进入步骤(3);对全电缆馈线发生故障,变电站出线断路器自动跳闸,切断故障电流,进入步骤(5),且配电网自动化系统默认全电缆馈线发生故障为永久性故障;
(3)、经过ts延时,变电站出线断路器自动发出重合指令,重合成功则判定当前故障为瞬时性故障,重合失败则判定当前故障为永久性故障,进入步骤(4)
(4)、配电网自动化系统采集配电终端上报的各个开关的故障信息,定位故障区域,进入步骤(5);
(5)、配电网自动化系统根据配电终端上报的各个开关的故障信息;对瞬时性故障,配电网自动化系统自动保存瞬时性故障处理记录;对永久性故障,配电网自动化系统遥控故障区域周边的断路器分闸,以隔离故障区域,并遥控相应变电站出线断路器和处于联络位置的断路器合闸恢复健全区域供电,将相关信息存入永久性故障处理记录。
作为上述方案的进一步优化,包括如下步骤:
(6)故障区域周边的断路器自动跳闸,切断故障电流;
(7)跳闸的断路器设于架空线路上,跳闸的户断路器的快速重合闸控制开放,跳闸的断路器自动发出重合指令,经过ts延时后,重合成功则判定当前故障为瞬时性故障,重合失败则判定当前故障为永久性故障;
跳闸的断路器设于全电缆馈线路上,自动识别当前故障为永久性故障,跳闸断路器不再重合。
与已有技术相比,本发明提出了一种基于多级极差保护策略和配电网自动化系统的故障处理方法,通过对变电站出线开关和主干馈线开关、分支馈线开关和用户开关设置不同的保护动作延时时间来实现保护配合,以实现配电网故障快速并带有一定选择性的切除,缩短用户停电时间、提高配电网的供电可靠性,并简化配电自动化系统的故障隔离操作。
附图说明
图1(a)-1(c)是本发明的优选实施例的三级极差保护配置方案的示意图。
图2是优选实施例提供的架空配电线路的示意图。
图3(a)-3(i)是基于图2的架空配电线路的采用本发明的二级极差保护策略和和配电网自动化系统的故障处理方法处理在主干线和分支线发生故障后的故障处理过程示意图。
图4(a)-4(g)是为本发明的优先实施例基于全电缆馈线线路采用二级极差保护策略和和配电网自动化系统的故障处理方法处理在主干线和分支线发生故障后的故障处理过程示意图。
图中,平行四边形代表电源点开关(变电站出线断路器)、方块代表断路器、圆圈代表负荷开关,实心代表合闸,空心代表分闸。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明,本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
变电站主线与主干馈线电连接,主干馈线上设有若干馈线分支,主干馈线或馈线分支上设有用户侧,节点上均对应设有变电站出线开关、主干馈线开关、馈线分支开关和用户开关。本优选实施例中,对变电站出线开关、主干馈线开关、馈线分支开关和用户开关均采用断路器。
本发明的基于多级极差保护策略和配电网自动化系统的故障处理方法中,具体涉及二级极差保护策略和三级极差保护策略。
其中,二级极差保护策略为:主干馈线开关对应采用负荷开关,变电站出线开关、馈线分支开关和用户开关均采用断路器,设于配电网线路末端的用户开关对应设置的用户断路器或馈线分支开关对应的分支断路器的保护动作延时设定为0s,变电站出线开关对应设置的变电站出线断路器的保护动作延时设定为ts,t取200ms-250ms。
三级极差保护策略,常见的三级极差保护方案有:
方案1,变电站10kV出线开关、馈线分支开关与用户开关采用断路器并配置保护功能形成三级级差保护,其余开关采用负荷开关,如图1(a),所示,其中设于末端的用户开关B1~B4保护动作延时时间设定为0s;设于中间联络位置的馈线分支开关A5、A6保护动作延时时间设定为1/2t;变电站出线开关S1保护动作时间设定为t。
方案2:变电站10kV出线开关、馈线分支开关采用断路器并配置保护功能形成三级级差保护,其余开关采用负荷开关,如图1(b)所示。其中设于配电网线路末端的馈线分支开关A5、A6、A7保护动作延时时间设定为0s;设于中间联络位置的主干馈线分段开关A1、A2、A3、A4保护动作延时时间设定为t;变电站出线开关S1保护动作延时时间设定为2t。
方案3:变电站10kV出线开关与环网柜出线开关以及中间某一级环网柜的进线开关采用断路器并配置保护功能形成三级级差保护,其余开关采用负荷开关,如图1(c)所示。其中设于配电网线路末端的环网柜出线开关B1~B12保护动作延时时间统一设置为0s;设于中间联络位置的中间开关A1-A8保护动作延时时间设定为t;变电站出线开关保护动作延时时间设定为2t。
本有线实施例的基于二级极差保护策略和配电网自动化系统的故障处理方法,包括如下步骤:
(1)、配电网自动化系统判断当前主干线路为全架空馈线或者为全电缆馈线;
(2)、对全架空馈线发生故障,变电站出线断路器自动跳闸,切断故障电流,进入步骤(3);对全电缆馈线发生故障,变电站出线断路器自动跳闸,切断故障电流,进入步骤(5),且配电网自动化系统默认全电缆馈线发生故障为永久性故障;
(3)、经过ts延时,变电站出线断路器自动发出重合指令,重合成功则判定当前故障为瞬时性故障,重合失败则判定当前故障为永久性故障,进入步骤(4)
(4)、配电网自动化系统采集配电终端上报的各个开关的故障信息,定位故障区域,进入步骤(5);
(5)、配电网自动化系统根据配电终端上报的各个开关的故障信息;
对瞬时性故障,配电网自动化系统自动保存瞬时性故障处理记录;
对永久性故障,配电网自动化系统遥控故障区域周边的用户断路器分闸,以隔离故障区域,并遥控相应变电站出线断路器和分支断路器合闸恢复健全区域供电,将相关信息存入永久性故障处理记录。
馈线分支线路或用户侧发生故障,处理步骤如下:
(6)对应的分支断路器或用户断路器自动跳闸,切断故障电流;
(7)跳闸的分支断路器或用户断路器设于架空线路上,跳闸的分支断路器或用户断路器的重合闸控制开发,经过ts延时后,跳闸的分支断路器或用户断路器自动发出重合指令,重合成功则判定当前故障为瞬时性故障,重合失败则判定当前故障为永久性故障;跳闸的分支断路器或用户断路器设于全电缆馈线路上,自动识别当前故障为永久性故障,跳闸的分支断路器或用户断路器不再重合。
实施例一
参见图2,为优选实施例提供的架空配电线路的示意图。采用本发明给出的二级极差保护策略和和配电网自动化系统的故障处理方法处理时,配置如下:
变电站出线开关S1、S2和用户开关B1、B2采用断路器并配置两级级差保护策略,分段开关以及联络开关A1~A7采用负荷开关。B1、B2断路器保护动作延时时间设定为0s,变电站出线断路器S1、S2保护动作延时时间设定为250ms。
参见图3(a)-3(i)为本发明的优先实施例基于图2的架空配电线路采用二级极差保护策略和和配电网自动化系统的故障处理方法处理在主干线和分支线发生故障后的故障处理过程示意图。
参见图3(a)为采用二级极差保护策略的架空配电线路示意图。假设中间联络的负荷开关A2-A3之间馈线段发生永久性故障:首先断路器变压器出线开关断路器S1跳闸切断故障电流,如图3(b)所示,图3(b)为负荷开关A2-A3区域永久性故障后S1跳闸的状态示意图。经过0.25s延时后,变电站出线断路器S1重合,如图3(c)所示,图3(c)为故障后经延时后变电站出线断路器S1重合状态示意图。由于重合到永久性故障,重合失败并且判定为永久性故障,如图3(d)所示。图3(d)为自动重合失败,变电站出线断路器S1再次跳闸状态示意图。配电自动化主站根据配电终端上报的故障信息,判断出故障发生在负荷开关A2-A3之间馈线段。配电自动化主站遥控负荷开关A2和A3分闸以隔离故障区域,如图3(e)所示,图3(e)为负荷开关A2、A3分闸完成故障隔离的状态示意图。然后配电自动化主站遥控变电站出线断路器S1和中间联络的负荷开关A5合闸以恢复健全区域供电,如图3(f)所示,图3(f)为遥控S1和A5合闸以恢复健全区域供电的状态示意图。
假设用户侧的用户断路器B1所在的用户线路上发生永久性故障:根本发明的基于二级极差保护策略和配电网自动化系统的故障处理方法,首先判断用户断路器B1跳闸切断故障电流,如图3(g)所示,图3(g)为用户侧分支线路永久性故障用户断路器B1跳闸的状态示意图。经过0.25s延时后,设于末端的用户断路器B1断路器重合,如图3(h)所示,图3(h)为故障后经延时后用户断路器B1重合状态示意图。由于重合到永久性故障上,重合失败,用户断路器B1跳闸并且不再重合,完成故障隔离,如图3(i)所示,图3(i)为重合失败后,完成故障隔离的状态示意图。可见主干线未受到故障影响造成短暂停电。
通过上述实施例,应用本发明的基于二级极差保护策略和配电网自动化系统的故障处理方法可及时定位故障线路,主干线未受到故障影响,只造成短暂线路停电,及时恢复区域供电。
实施例二
参见图4(a)-4(g)为本发明的优先实施例基于全电缆馈线线路采用二级极差保护策略和和配电网自动化系统的故障处理方法处理在主干线和分支线发生故障后的故障处理过程示意图。
如图4(a)所示,图4(a)为电缆馈线线路示意图,基于本发明的二级极差保护策略和配电网自动化系统的故障处理方法处理,协调配合配置如下:变压器出线开关S1、S2和设于末端的用户开关B1~B24采用断路器并配置两级级差保护策略,主干馈线开关A1~A16采用负荷开关。其中,设于末端的用户开关对应的用户断路器B1~B24保护动作延时时间设定为0s,变电站出线断路器S1、S2保护动作延时时间设定为250ms。
如图4(a)所示的电缆馈线线路示意图,基于本发明的二级极差保护策略和配电网自动化系统的故障处理方法处理协调配合的电缆馈线线路配电网在主干线和分支线发生故障后的故障处理过程分别如下:
假设区域λ(A4,A5)发生故障:首先变电站出线断路器S1保护动作跳闸切断故障电流,如图4(b)所示。配网主站根据配电自动化终端上报的故障信息,判断出故障发生在区域λ(A4,A5),配网主站遥控负荷开关A4、A5分闸以隔离故障区域,如图4(c)所示。然后配网主站遥控变电站出线断路器S1和负荷开关A9合闸以恢复健全区域供电,如图4(d)所示。
用户断路器B20引出的用户线路上发生故障:用户断路器B20保护动作跳闸切断故障电流,从而完成故障隔离,如图4(e)所示,图4(e)为用户断路器B20引出的用户线路上发生永久性故障,户断路器B20跳闸隔离故障的状态示意图。
A3-A4间的母线故障,则由变电站出线断路器S1保护动作跳闸切断故障电流,配网主站根据配电自动化终端上报的故障信息,判断出故障发生在A3-A4间的母线上,因此遥控负荷开关A2和A5分闸,以隔离故障区域,然后遥控S1和A9合闸以恢复健全区域供电,从而将相应环网柜完全隔离为不带电状态,且并不影响可恢复的健全区域供电,如图4(f)所示。图4(f)为A3-A4间的母线故障后的故障处理最终状态示意图
在B4~B6支线含分布式电源的情况下,若A3-A4间的母线故障,则变电站出线断路器S1保护动作跳闸切断故障电流,配网主站根据配电自动化终端上报的故障信息,判断出故障发生在A3-A4间的母线上,因此遥控负荷开关A2、A5(或A3、A4)以及B4、B5、B6分闸以隔离故障区域,然后遥控S1和A9合闸以恢复健全区域供电,如图4(g)所示。图4(g)为B4~B6支线含分布式电源的情况下,A3-A4间的母线故障后的故障处理最终状态示意图。
本发明提出了一种基于多级极差保护策略和配电网自动化系统的故障处理方法,通过对变电站出线开关和主干馈线开关、分支馈线开关和用户开关设置不同的保护动作延时时间来实现保护配合,以实现配电网故障快速并带有一定选择性的切除,缩短用户停电时间、提高配电网的供电可靠性,并简化配电自动化系统的故障隔离操作。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (7)
1.一种基于多级极差保护和配电网自动化系统的故障处理方法,配电网线路上,变电站出线与主干馈线电连接,主干馈线上设有若干馈线分支,主干馈线或馈线分支上设有用户侧,对应节点上均对应设有变电站出线开关、主干馈线开关、馈线分支开关和用户开关,其特征在于:采用二级极差保护策略,所述二级极差保护策略:
(1)主干馈线开关采用负荷开关;
(2)变电站出线开关、馈线分支开关和用户开关均采用断路器;
(3)设于配电网线路末端的用户开关对应设置的用户断路器或馈线分支开关对应的分支断路器的保护动作延时设定为0s;
(4)变电站出线开关对应设置的变电站出线断路器的保护动作延时设定为ts,t的取值范围为200ms-250ms。
2.一种基于多级极差保护和配电网自动化系统的故障处理方法,其特征在于:配电网线路上,采用三级极差保护策略,所述三级极差保护策略:
(1)变电站出线开关采用断路器;
(2)设于配电网线路中间联络位置的开关采用断路器;
(3)设于配电网线路末端的对应开关采用断路器;
(4)设于配电网线路末端的断路器的保护动作延时设定为0s;
(5)设于配电网线路中间联络位置的断路器的保护动作延时设定为ts;
(6)变电站出线开关对应设置的变电站出线断路器的保护动作延时设定为2ts,t的取值范围为100ms-150ms。
3.根据权利要求2所述的一种基于多级极差保护和配电网自动化系统的故障处理方法,其特征在于,三级极差保护策略:
(1)变电站出线开关采用变电站出线断路器;
(2)设于配电网线路中间联络位置的馈线分支开关采用分支断路器;
(3)设于配电网线路末端的用户开关采用用户断路器;
(4)设于配电网线路末端的用户断路器的保护动作延时设定为0s;
(5)设于配电网线路中间联络位置的分支断路器的保护动作延时设定为ts;
(6)变电站出线开关对应设置的变电站出线断路器的保护动作延时设定为2ts,t的取值范围为100ms-150ms。
4.根据权利要求2所述的一种基于多级极差保护和配电网自动化系统的故障处理方法,其特征在于,三级极差保护策略:
(1)变电站出线开关采用变电站出线断路器;
(2)设于配电网线路中间联络位置的主干馈线开关采用主干断路器;
(3)设于配电网线路末端的馈线分支开关采用分支断路器;
(4)设于配电网线路末端的馈线分支开关采用断路器的保护动作延时设定为0s;
(5)设于配电网线路中间联络位置的分支断路器的保护动作延时设定为ts;
(6)变电站出线开关对应设置的变电站出线断路器的保护动作延时设定为2ts,t的取值范围为100ms-150ms。
5.根据权利要求2所述的一种基于多级极差保护和配电网自动化系统的故障处理方法,其特征在于,三级极差保护策略:
(1)变电站出线开关采用变电站出线断路器;
(2)设于配电网线路中间联络位置的环网柜的进线开关采用进线开关断路器;
(3)设于配电网线路末端的环网柜的出线开关采用出线开关断路器,其余开关采用负荷开关
(4)设于配电网线路末端的馈线出线开关断路器的保护动作延时设定为0s;
(5)设于配电网线路中间联络位置的进线开关断路器的保护动作延时设定为ts;
(6)变电站出线开关对应设置的变电站出线断路器的保护动作延时设定为2ts,t的取值范围为100ms-150ms。
6.根据权利要求1或2所述的基于多级极差保护和配电网自动化系统的故障处理方法,其特征在于:包括如下步骤:
(1)、配电网自动化系统判断当前主干线路为全架空馈线或者为全电缆馈线;
(2)、对全架空馈线发生故障,变电站出线断路器自动跳闸,切断故障电流,进入步骤(3);对全电缆馈线发生故障,变电站出线断路器自动跳闸,切断故障电流,进入步骤(5),且配电网自动化系统默认全电缆馈线发生故障为永久性故障;
(3)、经过ts延时,变电站出线断路器自动发出重合指令,重合成功则判定当前故障为瞬时性故障,重合失败则判定当前故障为永久性故障,进入步骤(4)
(4)、配电网自动化系统采集配电终端上报的各个开关的故障信息,定位故障区域,进入步骤(5);
(5)、配电网自动化系统根据配电终端上报的各个开关的故障信息;对瞬时性故障,配电网自动化系统自动保存瞬时性故障处理记录;对永久性故障,配电网自动化系统遥控故障区域周边的断路器分闸,以隔离故障区域,并遥控相应变电站出线断路器和处于联络位置的断路器合闸恢复健全区域供电,将相关信息存入永久性故障处理记录。
7.根据权利要求6所述的基于多级极差保护和配电网自动化系统的故障处理方法,其特征在于:还包括如下步骤:
(6)故障区域周边的断路器自动跳闸,切断故障电流;
(7)跳闸的断路器设于架空线路上,跳闸的户断路器的快速重合闸控制开放,跳闸的断路器自动发出重合指令,经过ts延时后,重合成功则判定当前故障为瞬时性故障,重合失败则判定当前故障为永久性故障;
跳闸的断路器设于全电缆馈线路上,自动识别当前故障为永久性故障,跳闸断路器不再重合。
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