CN105391037B - 多馈线辐射式配电网接入多个分布式电源的故障区段诊断方法 - Google Patents

多馈线辐射式配电网接入多个分布式电源的故障区段诊断方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多馈线辐射式配电网接入多个分布式电源的故障区段诊断方法，应用于配电网在接入分布式电源后的故障区段判断。包括数据采集模块、逻辑判断模块和远动执行模块。数据采集模块用于采集电流元件和方向元件的信息，远动执行模块控制馈线断路器开断，逻辑判断模块包括初始定位模块、分布式电源区段判断模块和分布式电源后段判断模块。本方法结合原保护接线实际情况，不需要在原有配电网的每个保护装置上加入方向元件，也不需要重新整定保护装置上的定值，而是直接通过判断配电网中馈线出口处电流变化量、分布式电源所接方向元件、每个保护电流比较环节输出，经过所述功能模块实现故障区段的定位，具有良好的经济性和可行性。

Description

多馈线辐射式配电网接入多个分布式电源的故障区段诊断 方法
技术领域
本发明涉及故障定位技术，具体是一种多个分布式电源接入辐射式多馈线配电网的故障区段诊断方法。
背景技术
随着新能源的快速发展，越来越多的分布式电源如风力发电机、太阳能光伏电板、燃料电池就近接入到配电网馈线中，原来辐射型的单电源配电网网络结构发现变化，加入的新电源在发生故障时也会向故障点提供故障电流，导致传统的三段式电流保护将不能判断正确的故障区段，一些保护可能误动作，导致不必要的停电范围的扩大。尤其在配网有多个馈线时，不光单个馈线上的保护会误动，馈线与馈线之间也会互相干扰。目前在单电源结构发生变化时，一般的做法是在每个保护上加装方向元件来判断故障功率方向，从而实现保护的选择性功能。但是这种在每个保护上都加装方向元件的方法成本很高，因此，在分布式电源接入后，希望能有一种投入成本不高，又行之有效的故障判断方法。
发明内容
本发明的目的是：提供一种多馈线辐射式配电网在接入多个分布式电源后的故障区段诊断方法，能够针对多个馈线段上的故障进行区分，能够不受多个分布式电源的干扰，准确判断出故障具体区段，成本不高，原保护整定值不变。
本发明的技术解决方案是：它包括数据采集模块、逻辑判断模块和远动执行模块；所述数据采集模块用于采集配电网馈线开关上三段式保护中的数据，具体的，用于采集电流元件和方向元件的信息；所述逻辑判断模块包括初始定位模块、分布式电源区段判断模块和分布式电源后段判断模块；所述远动执行模块与线路实行光电隔离，通过继电器发出告警和跳闸信号。
其中，所述数据采集模块采集的是所有馈线上限时电流速断保护的比较环节KA的输出，当故障电流超过限时电流保护定值时，比较环节输出1，否则输出0；分布式电源接入的馈线上会装有功率方向元件，采集模块还需要采集的是这些功率方向元件上的比较环节KW的输出，输出1则代表有整定方向的电流流过，否则输出0；对于多馈线段的配网线路，数据采集模块还需要采集比较环节中电流的比较值。
其中，所述逻辑判断模块包括初始定位模块、分布式电源区段判断模块和分布式电源后段判断模块，最后一个接入的分布式电源前面的馈线段称之为“分布式电源区段”，后面的馈线段称之为“分布式电源后段”；初始定位模块用于判断故障所属哪两个分布式电源之间，分布式电源区段判断模块用于判断位于分布式电源区段的故障具体区段，分布式电源后段判断模块用于判断分布式电源后段的故障具体区段。
其中，所述远动执行模块与线路实行光电隔离，在数据采集模块和逻辑判断模块作用以后，判断出故障所在的具体区段，发出告警信号和跳闸信号，跳闸隔离故障区段。
其中，所述初始定位模块首先用于判断故障发生在哪条馈线上，具体地，根据各个馈线出口处电流元件的变化量来判断故障发生的馈线；接着由已采集的信息判断分布式电源上每个方向元件是否动作，都动作说明故障位于分布式电源后段，只要有一个方向元件不动作，故障位于分布式电源区段；最后判断故障位于哪两个分布式电源之间，所采用的方法是判断是否有两个相邻的分布式电源上的方向元件，有且只有一个动作，如果是，则这样的区段存在故障。
其中，所述分布式电源区段判断模块当确定故障位于具体两个分布式电源之间后，查找区段中各个电流元件的比较环节是否有1输出，选定最靠近变电站输出1的保护，接着判断下面两个保护的KA输出，则得到故障位于哪两个保护之间。
其中，所述分布式电源后段判断模块当确定故障位于分布式电源后段后，查找区段中各个电流比较环节是否有1输出，判断是否有两个相邻的保护上的比较输出，有且只有一个输出1，如果是，则这两个保护之间存在故障，启动远动执行模块。
其中，数据采集模块采集的是所有馈线上限时电流速断保护的比较环节KA的输出，这里只采用三段式电流保护中限时电流速断保护比较环节的原因是，速断保护整定值不能覆盖所保护的馈线段，在馈线后段速断保护比较环节KA不能反应真实情况；定时限过电流保护的整定值太小，故障发生后，很多保护的比较环节KA输出都为1，导致无法进行分析；而限时电流速断保护的整定值能够保护本馈线段，但又保护不了下一个完整的馈线段，所有的限时电流保护既覆盖了整条线路，又能根据保护动作情况进行分析，故采集它的比较环节进行分析；具体的，将三段式电流保护都闭锁，待利用本方法判断出故障区段后，再发信号使保护动作；当故障电流超过限时电流保护定值时，比较环节输出1，否则输出0；由于一般分布式电源接入的馈线上会装有功率方向元件，采集模块还需要采集的是这些功率方向元件上的比较环节KW的输出，输出1则代表有整定方向的电流流过，否则输出0；对于多馈线段的配网线路，数据采集模块还需要采集故障前后电流比较环节中电流的比较值，用以计算故障前后电流的变化量。
其中，逻辑判断模块包括初始定位模块、分布式电源区段判断模块和分布式电源后段判断模块这三个子模块，子模块相互配合，将数据采集模块采集的各条馈线出口电流变化量，分布式电源上方向元件的比较环节输出，各个限时电流速断保护电流元件比较环节的输出，进行逻辑判断，确定故障具体区段；具体的，初始定位模块用于，首先根据各个馈线出口处电流元件的变化量来判断故障发生的馈线，若电流变化量为正值，则说明此馈线上有故障发生，若为负值，则说明故障不在此馈线；接着判断分布式电源上每个方向元件是否动作，都动作说明故障位于分布式电源后段，只要有一个方向元件不动作，故障位于分布式电源区段；最后判断故障位于哪两个分布式电源之间，所采用的方法是判断是否有两个相邻的分布式电源上的方向元件，有且只有一个动作，如果是，则这样的区段存在故障；具体的，分布式电源区段判断模块用于，当确定故障位于具体两个分布式电源之间后，查找区段中各个电流元件的比较环节是否有1输出，选定最靠近变电站输出1的保护，接着判断下面两个保护的KA输出；由于不存在下面第一个保护输出0，而第二个保护输出1的情况，所以只有三种情况；当下面两个保护输出0时，故障位于前段；第一个输出1第二个输出0时，故障位于后段；两个KA都输出1时，给第一个保护发跳闸信号，选定的保护仍然输出1时，故障位于前段，反之位于后段；具体的，分布式电源后段判断模块用于，当确定故障位于分布式电源后段后，查找区段中各个电流比较环节是否有1输出，判断是否有两个相邻的保护上的比较输出，有且只有一个输出1，如果是，则这两个保护之间存在故障，启动远动执行模块；具体的，三个模块配合的步骤如下：
（1）数据采集模块采集的一条馈线出口电流变化量是否为正，如果是，执行步骤2；如果否，继续判断下一馈线；
（2）数据采集模块采集的分布式电源方向元件的比较环节输出是否为1，如果是，判断故障发生在分布式电源后段，如果否，故障发生在分布式电源区段；
（3）故障位于分布式电源后段，比较相邻两个保护的电流元件比较输出，有且只有一个输出1，则启动远动执行模块；
（4）故障位于分布式电源区段，判断是否有两个相邻的分布式电源上的方向元件，有且只有一个输出为1，如果是，则这样的区段存在故障，执行步骤5；
（5）区段中各个电流元件的比较环节是否有1输出，选定最靠近变电站输出1的保护，接着判断下面两个保护的KA输出；
（6）当下面两个保护输出0时，故障位于前段；第一个输出1第二个输出0时，故障位于后段；两个KA都输出1时，给第一个保护发跳闸信号，选定的保护仍然输出1时，故障位于前段，反之位于后段。
本发明的有益效果是：本发明提供的是多馈线辐射式配电网接入多个分布式电源的故障区段诊断方法，将此类故障问题的处理用三个模块：数据采集模块，逻辑判断模块，远动执行模块来执行，其中逻辑判断模块又可细分为初始定位模块、分布式电源区段判断模块和分布式电源后段判断模块，从传统保护基础出发，很好的判断多馈线情况下故障位于哪条馈线，很好的解决多分布式电源接入情况下分布式电源的干扰问题，可行性和经济性都较高。
附图说明
图1为本发明多馈线辐射式配电网接入多个分布式电源的故障区段诊断方法的实现原理接线图；
图2为本发明逻辑判断模块的实现步骤流程图；
图3为本发明公开的一个具体实例示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明。
本实施例公开一种多馈线辐射式配电网接入多个分布式电源的故障区段诊断方法，参见图1 的原理接线图所示，包括三个执行模块，即数据采集模块、逻辑判断模块和远动执行模块；
数据采集模块接于方向元件的比较环节输出KW的后面，用以采集分布式电源上保护加装的方向元件动作信息；也接于电流元件的比较环节输出KA的后面，用以采集每个保护上限时电流保护电流元件的动作信息；另外，对于各条馈线出口，数据采集模块还要采集故障前后电流比较环节中电流的比较值；
逻辑判断模块接受数据采集模块所采集到的信息，逻辑判断模块执行三个子模块：初始定位模块，分布式电源区段判断模块，分布式电源后段判断模块来判断故障具体区段；初始定位模块首先判断故障发生在哪条馈线上，接着判断故障位于分布式电源区段还是位于分布式电源后段，最后判断故障位于哪两个分布式电源之间；分布式电源区段判断模块用于当确定故障位于具体两个分布式电源之间后，查找区段中各个电流元件的比较环节输出，选定最靠近变电站输出1的保护，接着判断下面两个保护的KA输出来得到故障位于哪两个保护之间；分布式电源后段判断模块用于当确定故障位于分布式电源后段后，查找区段中各个电流比较环节是否有1输出，两个相邻的保护上的比较输出有且只有一个输出1，这样的两个保护之间存在故障；得出判断结果后，逻辑判断模块将判断结果送入远动执行模块，远动执行模块连接了信号继电器KS，用于对相应区段的保护发出跳闸命令，跳闸隔离故障区段。
如图2所示，为本发明逻辑判断模块判断中三个子模块互相配合的步骤流程图：
步骤S01 ：数据采集模块采集的一条馈线出口电流变化量是否为正，如果是，执行步骤2；如果否，继续判断下一馈线；
步骤S02 ：数据采集模块采集的分布式电源方向元件的比较环节输出是否全部为1，如果是，判断故障发生在分布式电源后段，如果否，故障发生在分布式电源区段；
步骤S03 ：故障位于分布式电源后段，比较相邻两个保护的电流元件比较输出，有且只有一个输出1，则启动远动执行模块；
步骤S04 ：故障位于分布式电源区段，判断是否有两个相邻的分布式电源上的方向元件，有且只有一个输出为1，如果是，则这样的区段存在故障；执行步骤5；
步骤S05 ：区段中各个电流元件的比较环节是否有1输出，选定最靠近变电站输出1的保护，接着判断下面两个保护的KA输出。
步骤S06 ：当下面两个保护输出0时，故障位于前段；第一个输出1第二个输出0时，故障位于后段；两个KA都输出1时，给第一个保护发跳闸信号，选定的保护仍然输出1时，故障位于前段，反之位于后段。
具体的，以图3所示的一个实例为例，来说明本发明方法：
如图3所示，本辐射型配电网有三条馈线，每条馈线上都接入了数量不等的分布式电源，将三段式电流保护都闭锁，待利用本方法判断出故障区段后，再发信号使保护动作；如图在第三条馈线上的B、C保护之间发生短路故障；数据采集模块采集了各条馈线出口电流变化量，分布式电源上方向元件的比较环节输出，和各个限时电流速断保护电流元件比较环节的输出；逻辑分析模块子模块初始定位模块开始工作，从第一条馈线开始，判断各个馈线出口处电流元件的变化量是否为正值，检测到第一条、第二条的电流变化量都为负值，第三条的电流变化量为正值，故确定故障位于第三条馈线上；
对于第三条馈线，有三个分布式电源接入，分别为DG1、DG2、DG3，判断分布式电源方向元件的比较环节输出是否全部为1，对于本例，DG1的方向元件比较输出应为1，DG2和DG3方向元件的比较输出应为0，故故障位于分布式电源区段，且由于DG1和DG2之间方向元件有且只有一个输出1，确定故障应该发生在DG1和DG2之间；
对于DG1和DG2之间的保护，判断区段中各个电流元件的比较环节是否有1输出，对于本例，若保护2的比较环节输出1，则故障位于BC馈线或者CD馈线上，由于它是最靠近变电站输出1的保护，选定它继续判断下面两个保护3、4的动作情况；若CE之间距离比较短，接入的分布式电源DG2和DG3容量又比较大，则保护3、4、5都可能启动；若保护3、4的电流比较环节输出的都为1，则通过远动执行模块跳开保护3，这时若保护2的输出仍为1，则故障位于BC段，若保护2的输出由1变为0，则故障位于CD段，显然，对于本例，保护2的电流元件比较环节输出在保护3跳开后仍然输出1，则故障位于BC段，通过远动执行模块给保护2发跳闸信号，从而隔离故障区段。
本发明是一种多馈线辐射式配电网接入多个分布式电源的故障区段诊断方法，从传统保护基础出发，很好的判断多馈线情况下故障位于哪条馈线，解决多分布式电源接入情况下分布式电源的干扰问题，可行性和经济性都较高。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.多馈线辐射式配电网接入多个分布式电源的故障区段诊断方法，它包括数据采集模块、逻辑判断模块和远动执行模块；所述数据采集模块用于采集配电网馈线开关上三段式保护中的数据，具体的，用于采集电流元件和方向元件的信息；所述逻辑判断模块包括初始定位模块、分布式电源区段判断模块和分布式电源后段判断模块；所述远动执行模块与线路实行光电隔离，通过继电器发出告警和跳闸信号；所述数据采集模块采集的是所有馈线上限时电流速断保护的比较环节KA的输出，当故障电流超过保护定值时，比较环节输出1，否则输出0；分布式电源接入的馈线上会装有功率方向元件，采集模块还需要采集的是这些功率方向元件上的比较环节KW的输出，输出1则代表有整定方向的电流流过，否则输出0；对于多馈线段的配网线路，数据采集模块还需要采集比较环节中电流的比较值；所述逻辑判断模块包括初始定位模块、分布式电源区段判断模块和分布式电源后段判断模块，最后一个接入的分布式电源前面的馈线段称之为“分布式电源区段”，后面的馈线段称之为“分布式电源后段”；初始定位模块用于判断故障所属哪两个分布式电源之间，分布式电源区段判断模块用于判断位于分布式电源区段的故障具体区段，分布式电源后段判断模块用于判断分布式电源后段的故障具体区段。
2.根据权利要求1所述的多馈线辐射式配电网接入多个分布式电源的故障区段诊断方法，其特征在于：所述远动执行模块与线路实行光电隔离，在数据采集模块和逻辑判断模块作用以后，判断出故障所在的具体区段，发出告警信号和跳闸信号，跳闸隔离故障区段。
3.根据权利要求1所述的多馈线辐射式配电网接入多个分布式电源的故障区段诊断方法，其特征在于：所述初始定位模块首先用于判断故障发生在哪条馈线上，具体地，根据各个馈线出口处电流元件的变化量来判断故障发生的馈线；接着由数据采集模块采集的信息判断分布式电源上每个方向元件是否动作，都动作说明故障位于分布式电源后段，只要有一个方向元件不动作，故障位于分布式电源区段；最后判断故障位于哪两个分布式电源之间，所采用的方法是判断是否有两个相邻的分布式电源上的方向元件，有且只有一个动作，如果是，则这样的区段存在故障。
4.根据权利要求2所述的多馈线辐射式配电网接入多个分布式电源的故障区段诊断方法，其特征在于：所述分布式电源区段判断模块当确定故障位于具体两个分布式电源之间后，查找区段中各个电流元件的比较环节是否有1输出，选定最靠近变电站输出1的保护，接着判断下面两个保护的KA输出，则得到故障位于哪两个保护之间。
5.根据权利要求1所述的多馈线辐射式配电网接入多个分布式电源的故障区段诊断方法，其特征在于：所述分布式电源后段判断模块当确定故障位于分布式电源后段后，查找区段中各个电流比较环节是否有1输出，判断是否有两个相邻的保护上的比较输出，有且只有一个输出1，如果是，则这两个保护之间存在故障，启动远动执行模块。
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