CN105207346A - 区域备自投方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种区域备自投方法和系统，其中方法包括：基于串供型接线的配网系统，在站所内的配电终端上配置区域备自投功能；通过配电终端收集串供线路上各站所的母线电压、开关状态信息以及故障隔离信号，并与相邻站所进行信息交互，使得各站所都获取串供线路上所有站所的信号状态；根据故障隔离信号确定线路故障且被可靠隔离后，根据母线电压、开关状态信息恢复对非故障区域的供电。本发明所设计的区域备自投功能采用就地对等式配置，安装于各站所的软硬件全部相同，无需依赖主站或子站系统，相应速度为秒级，能够在不增加额外设备的条件下有效的提高供电可靠性。

Description

区域备自投方法和系统

技术领域

本发明涉及电力技术领域，特别是涉及一种区域备自投方法和系统。

背景技术

配电网作为最为重要的城市基础设施之一，在新型城镇化建设中具有极其重要的地位。随着我国新型城镇化伴随着居民收入水平的提高和供电规模的扩大，电网企业必须进一步加快电网建设步伐，特别要加快对配电网的升级和改造。配电网的升级和改造最终目标都是提高供电可靠性。供电可靠性的提高，依赖于配电网故障隔离以及恢复水平的提升。

在现有配电网系统中，故障的隔离和恢复基本都由调度主站的馈线自动化系统(FA)来实现。然而馈线自动化系统的动作时间较长，故障隔离时间往往是秒级，故障恢复时间往往在分钟级。

为了提高供电可靠性，缩短故障隔离及恢复的时间，现有的解决方案是采用嵌入式装置来实现故障恢复功能，然而在具体实施时，除了在每个变电站所对应配网系统的户外站所配置一台执行装置之外，还需在一个更高电压等级的变电站配置一台区域控制子站，相当于整个系统的“大脑”。区域控制子站收集各执行装置上送的信息，综合分析后下发执行指令至各执行装置。而在配电网系统中，户外站所往往没有多余的空间放置区域控制子站，若是将其置于变电站内，则由于变电站属于主网控制区域，而非配网控制区域，分属于不同网络控制，难以进行有效的控制。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种无需依赖主站或子站系统，实时性强，响应速度快的区域备自投方法和系统。

一种区域备自投方法，包括如下步骤：

基于串供型接线的配网系统，在站所内的配电终端上配置区域备自投功能；

通过配电终端收集串供线路上各站所的母线电压、开关状态信息以及故障隔离信号，并与相邻站所进行信息交互，使得各站所都获取串供线路上所有站所的信号状态；

根据故障隔离信号确定线路故障且被可靠隔离后，根据母线电压、开关状态信息恢复对非故障区域的供电。

一种区域备自投系统，其特征在于，包括：

就地配置模块，用于基于串供型接线的配网系统，在站所内的配电终端上配置区域备自投功能；

信息采集模块，用于通过配电终端收集串供线路上各站所的母线电压、开关状态信息以及故障隔离信号，并与相邻站所进行信息交互，使得各站所都获取串供线路上所有站所的信号状态；

供电恢复模块，用于根据故障隔离信号确定线路故障且被可靠隔离后，根据母线电压、开关状态信息恢复对非故障区域的供电。

上述区域备自投方法和系统，通过在站所内配电终端上配置区域备自投功能，并将所述装置安装于，利用区域备自投功能采集线路上各站所的状态信息，利用所述各站所的状态信息对故障区域进行隔离，最终完成对非故障区域的供电恢复。本发明所设计的区域备自投功能采用就地对等式配置，安装于各站所的软硬件全部相同，无需依赖主站或子站系统，相应速度为秒级，能够在不增加额外设备的条件下提高供电可靠性。

附图说明

图1为本发明的区域备自投方法流程图；

图2为一个实施例的全局信号传输过程示意图；

图3为本发明的区域备自投充放电逻辑示意图；

图4为一个实施例的配网系统的拓扑结构示意图；

图5为本发明区域备自投系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的区域备自投方法和系统的具体实施方式作详细描述。

参考图1所示，图1为本发明的区域备自投方法流程图，包括如下步骤：

步骤S10：基于串供型接线的配网系统，在站所内的配电终端上配置备自投(备用进线自动投入装置)功能；

在本步骤中，本发明设计的区域备自投功能一般可以以软件模块或硬件板卡的形式集成于站所配电终端(DTU)内，由于站所配电终端是配电系统中的核心二次设备，基本每个站所都会配置一台，所以无需另外增加设备。并且，在配电网系统中，户外站所往往没有多余的空间放置区域控制子站，若是将其置于变电站内，则存在设备管理的问题，因为变电站属于主网范畴，而非配网范畴，分属于供电公司的不同部门。而采用本发明设计的区域备自投功能，各DTU间的关系是对等的，不需要控制站来指挥。

本发明采用就地对等式配置，安装于各站所的软硬件全部相同，无需依赖主站或子站系统，响应时间为秒级，能够在不增加额外设备的条件下提高供电可靠性。

步骤S20：通过配电终端收集串供线路上各站所的母线电压、开关状态信息以及故障隔离信号，并与相邻站所进行信息交互，使得各站所都获取串供线路上所有站所的信号状态；

在本步骤中，可以通过收集串供线路上各站所的母线电压、开关状态等、故障隔离信号等信息，并与相邻站所相互交换，使得各站所都能获取线路上其他所有站所的状态。

在一个实施例中，通过配电终端收集串供线路上各站所的母线电压、开关状态信息以及故障隔离信号的步骤可以包括：

通过电缆连接采集本站所母线电压以及两条进线开关的开关状态信息，通过配电终端内部数据交换采集本站所的故障隔离信号，通过网络连接采集相邻站所的状态信息；

与相邻站所进行信息交互，使得各站所都获取串供线路上所有站所的信号状态的步骤可以包括：

将采集到的各站所的状态信息以全局信号的形式传输至其他各站所；其中，所述全局信号包括：故障隔离信号、开关位置异常信号；所述传输的方向包括：正向传输和反向传输。

上述实施例中，尽管各站所终端只需与相邻站所终端通信，但要实现故障自愈逻辑，各站所终端还需获取一些诸如故障隔离完成、开关位置异、通信异常常等全局信号，这些信号需要通过“接力传递”的方式获取。

本实施例通过利用全局信号的传输使得各站所都可以获得其他站所的状态信息，并且可以防止信号回流导致信号无法复位。

进一步的，将采集到的各站所的状态信息以全局信号的形式传输至其他各站所的步骤可以包括：

将本站所收到一侧站所传输来的正向全局信号与本站所全局信号做“或”运算；并将运算后的全局信号正向传输至本站所的另一侧；

将本站所收到一侧站所传输来的反向全局信号与本站所全局信号做“或”运算；并将运算后的全局信号反向传输至本站所的另一侧。

例如，参考图2所示，图2为一个实施例的全局信号传输过程示意图，为防止信号回流导致信号无法复位，全局信号分两个方向传输，正方向从站所1流向站所4，反方向从站所4流向站所1。以站所2为例说明：站所2收到站所1发来的正向全局信号，与本站全局信号做“或”运算后，发往站所3；同时站所收到站所3发来的反向全局信号，与本站的全局信号做“或”运算后，发往站所4。

步骤S30：根据故障隔离信号确定线路故障且被可靠隔离后，根据母线电压、开关状态信息恢复对非故障区域的供电；

在本步骤中，如果故障区域尚未完全隔离就恢复供电会带来一定的风险，因此，在恢复对非故障区域的供电的步骤前，需要判断故障区域是否已经被隔离。

在一个实施例中，利用所述各站所的状态信息判断是否已完成对故障区域进行隔离的步骤可以包括：

判断本开关所在母线或对侧是否失压，以及是否收到其他开关发出的故障隔离动作信号；若是，则确定故障已经隔离。

在本实施例中，区域备自投具有充放电逻辑。当充电条件满足时，经过充电时间(一般为10秒钟左右)，达到充电状态。此时若满足备自投动作条件，备自投功能则会动作，若在充电状态达到前满足备自投动作条件，备自投功能则不会动作。放电条件满足时，会立即将充电状态置0，不论当前状态是已充电还是正在充电。此处“充电”，“放电”并非真正意义上的充电和放电，而是为了避免备自投功能在短时间内多次动作而设置的延时逻辑。

充放电逻辑都是针对开环点开关而言。所述开环点开关，指的是在指定运行方式下，固定处于热备用状态的开关，即处于常开状态。

参考图3所示，图3为本发明的区域备自投充放电逻辑示意图。

充电的首要条件即为本开关TWJ(跳位继电器)为1(即开关在分位)。串供线路上只能有一个开环点开关，若串供线路上有两个以上的开关处于分位，则无法满足充电逻辑中本母线有压及对侧母线有压的条件，以致没有开关能够正常充电。充电的另一个条件为开环点开关的对侧开关必须处于合位。

放电条件由若干异常信号组成，如跳位异常、开关拒动、通信异常等，当有异常信号产生时，自投合闸会来带风险，故对自投功能进行放电。

充电完成后，本开关所在母线失压或本开关对侧母线失压，且收到其他开关发出的故障隔离动作信号后，可认为故障已经隔离。

参考图4所示，图4为一个实施例的配网系统的拓扑结构示意图，图4中所示的开关B及开关I。与位于线路中部的开关(如开关D)不同，线路首端开关无法与变电站侧开关(图4中的开关A及开关J)通信，故其只能收到一个相邻开关的信息，包括其电压及开关位置信息，此时固定认为变电站侧有压且开关在合位，而线路中部的开关(如开关D)除了通过DTU内部数据交互获取本站所相邻开关(如开关E)的信息外，还将通过网络连接获取对侧站所的相邻开关(如开关C)信息。

步骤S40：若是，则恢复对非故障区域的供电。

在本步骤中，在确定故障已经隔离的情况下，就可以进行合闸，完成自投，恢复对非故障区域的供电。

自愈系统的动作过程，对于开关为断路器或是负荷开关的情况而言稍有不同。对于开关为断路器的情况，当故障发生时，故障点所在线路两侧开关动作并发出动作信号，开关跳开并隔离故障后，失电母线所在开关发出母线失压信号。开环点开关在同时收到动作信号及失压信号后，经延时，若未收到开关拒动信号，合闸，完成自投；对于负荷开关的情况，故障发生时，故障点所在线路两侧开关并不会立刻发出动作信号，而是等到变电站出口开关跳闸，母线失压后方才发出。故开环点将先收到母线失压信号，后收到开关动作信号。

例如，实际动作过程参考图4所示，图4中的开环点设为开关F。系统正常运行时，对开关F而言，开关位置在分位，相邻的开关E及开关G皆在合位，本站母线及对侧母线皆有压，满足充电条件。当线路上发生故障时，以开关C和开关D之间的线路故障为例，开关C和开关D继电保护动作跳闸，并对外发出动作信号。开关分闸后，站所2母线失压，开关F满足自投动作条件，合闸动作，恢复站所2的供电。

在一个实施例中，在步骤恢复对非故障区域的供电之前，还可以包括：

确定故障已经隔离后，等待设定长度的延时时间，并合上开环点开关。

在本实施例中，在确定故障已经隔离的情况下，可以在等待相应延时时间后，合上相应开关，完成自愈过程。通过延时操作，可以考虑到触头间绝缘强度恢复时间、潜供电流等因素，防止线路不稳定造成危险。

综合上述实施例的技术方案，本发明的区域备自投方法具有如下明显优点：

第一，本发明所设计的区域备自投功能采用就地对等式配置，安装于各站所的软硬件全部相同，无需依赖主站或子站系统，响应时间为秒级，能够在不增加额外设备的条件下提高供电可靠性；

第二，可以采集站所内的必要信息，包括母线电压、进出线开关状态、故障隔离信号等，并与相邻的配电中的通信，获取相邻站所的必要信息。通过综合分析获取的信息，智能识别系统中的开环点，即串供线路中在当前运行方式下处于热备用状态的开关，且在故障发生并被可靠隔离后合上开环点开关为非故障区域恢复供电。

参考图5所示，图5为本发明区域备自投系统结构示意图，包括：

就地配置模块，用于基于串供型接线的配网系统，在站所内的配电终端上配置备自投功能；

信息采集模块，用于通过配电终端收集串供线路上各站所的母线电压、开关状态信息以及故障隔离信号，并与相邻站所进行信息交互，使得各站所都获取串供线路上所有站所的信号状态；

供电恢复模块，用于根据故障隔离信号确定线路故障且被可靠隔离后，根据母线电压、开关状态信息恢复对非故障区域的供电。

在一个实施例中，所述信息采集模块可以包括：

信息采集单元，用于通过电缆连接采集本站所母线电压以及两条进线开关的开关状态信息，通过配电终端内部数据交换采集本站所的故障隔离信号，通过网络连接采集相邻站所的状态信息利用区域备自投功能通过电缆连接采集本站所的状态信息；

信息交互单元，用于将采集到的各站所的状态信息以全局信号的形式传输至其他各站所；其中，所述全局信号包括：故障隔离信号、开关位置异常信号、通信异常信号；所述传输的方向包括：正向传输和反向传输。

在一个实施例中，所述信息交互单元，进一步用于将本站所收到一侧站所传输来的正向全局信号与本站所全局信号做“或”运算；并将运算后的全局信号正向传输至本站所的另一侧；将本站所收到一侧站所传输来的反向全局信号与本站所全局信号做“或”运算；并将运算后的全局信号反向传输至本站所的另一侧。

在一个实施例中，所述供电恢复模块，还用于判断本开关所在母线或对侧是否失压，以及是否收到其他开关发出的故障隔离动作信号；若是，则确定故障已经隔离。

在一个实施例中，所述供电恢复模块，在线路被可靠隔离后、息恢复对非故障区域的供电之前，还用于确定故障已经隔离后，等待设定长度的延时时间，并合上开环点开关；其中，所述开环点开关指的是在指定运行方式下，固定处于热备用状态的开关。

本发明的区域备自投系统与本发明的区域备自投方法一一对应，在上述区域备自投方法的实施例阐述的技术特征及其有益效果均适用于区域备自投系统的实施例中，特此声明。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

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 (10)

1.一种区域备自投方法，其特征在于，包括如下步骤：

基于串供型接线的配网系统，在站所内的配电终端上配置区域备自投功能；

通过配电终端收集串供线路上各站所的母线电压、开关状态信息以及故障隔离信号，并与相邻站所进行信息交互，使得各站所都获取串供线路上所有站所的信号状态；

根据故障隔离信号确定线路故障且被可靠隔离后，根据母线电压、开关状态信息恢复对非故障区域的供电。

2.根据权利要求1所述的区域备自投方法，其特征在于，通过配电终端收集串供线路上各站所的母线电压、开关状态信息以及故障隔离信号的步骤包括：

通过电缆连接采集本站所母线电压以及两条进线开关的开关状态信息，通过配电终端内部数据交换采集本站所的故障隔离信号，通过网络连接采集相邻站所的状态信息；

与相邻站所进行信息交互，使得各站所都获取串供线路上所有站所的信号状态的步骤包括：

将采集到的各站所的状态信息以全局信号的形式传输至其他各站所；其中，所述全局信号包括：故障隔离信号、开关位置异常信号；所述传输的方向包括：正向传输和反向传输。

3.根据权利要求2所述的区域备自投方法，其特征在于，将采集到的各站所的状态信息以全局信号的形式传输至其他各站所的步骤包括：

将本站所收到一侧站所传输来的正向全局信号与本站所全局信号做“或”运算；并将运算后的全局信号正向传输至本站所的另一侧；将本站所收到一侧站所传输来的反向全局信号与本站所全局信号做“或”运算；并将运算后的全局信号反向传输至本站所的另一侧。

4.根据权利要求1所述的区域备自投方法，其特征在于，还包括：

判断本开关所在母线或对侧是否失压，以及是否收到其他开关发出的故障隔离动作信号；若是，则确定故障已经隔离。

5.根据权利要求1所述的区域备自投方法，其特征在于，在线路被可靠隔离后、息恢复对非故障区域的供电之前，还包括：

等待整定长度的延时时间，并合上开环点开关；其中，所述开环点开关指的是在指定运行方式下，固定处于热备用状态的开关。

6.一种区域备自投系统，其特征在于，包括：

就地配置模块，用于基于串供型接线的配网系统，在站所内的配电终端上配置区域备自投功能；

信息采集模块，用于通过配电终端收集串供线路上各站所的母线电压、开关状态信息以及故障隔离信号，并与相邻站所进行信息交互，使得各站所都获取串供线路上所有站所的信号状态；

供电恢复模块，用于根据故障隔离信号确定线路故障且被可靠隔离后，根据母线电压、开关状态信息恢复对非故障区域的供电。

7.根据权利要求6所述的区域备自投系统，其特征在于，采集模块包括：

信息采集单元，用于通过电缆连接采集本站所母线电压以及两条进线开关的开关状态信息，通过配电终端内部数据交换采集本站所的故障隔离信号，通过网络连接采集相邻站所的状态信息利用区域备自投功能通过电缆连接采集本站所的状态信息；

信息交互单元，用于将采集到的各站所的状态信息以全局信号的形式传输至其他各站所；其中，所述全局信号包括：故障隔离信号、开关位置异常信号，通信异常信号；所述传输的方向包括：正向传输和反向传输。

8.根据权利要求7所述的区域备自投系统，其特征在于，所述信息交互单元，进一步用于将本站所收到一侧站所传输来的正向全局信号与本站所全局信号做“或”运算；并将运算后的全局信号正向传输至本站所的另一侧；将本站所收到一侧站所传输来的反向全局信号与本站所全局信号做“或”运算；并将运算后的全局信号反向传输至本站所的另一侧。

9.根据权利要求6所述的区域备自投系统，其特征在于，所述供电恢复模块，还用于判断本开关所在母线或对侧是否失压，以及是否收到其他开关发出的故障隔离动作信号；若是，则确定故障已经隔离。

10.根据权利要求6所述的区域备自投系统，其特征在于，所述供电恢复模块，在线路被可靠隔离后、息恢复对非故障区域的供电之前，还用于确定故障已经隔离后，等待设定长度的延时时间，并合上开环点开关；其中，所述开环点开关指的是在指定运行方式下，固定处于热备用状态的开关。