CN106684821A - 带自愈功能的智能配电保护装置及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带自愈功能的智能配电保护装置及其应用，安装在装置背板上的装置板件包括一号网卡、二号网卡、CPU板、电源模块、模拟量板、开入量板、开出量板，电源模块提供装置工作电源；开入量板采集的开关位置信息和、模拟量板采集的电压电流信息通过CPU板处理、分析，分析处理后的跳闸命令发给开出量板，装置板件还包括建立GOOSE通信网络的二号网卡，一号网卡、二号网卡支持IEC61850规约通信，CPU板上不预置有自愈逻辑程序。该智能配电保护装置可以安装按配电室的配电柜上。

Description

带自愈功能的智能配电保护装置及其应用

技术领域

本发明专利为一种带自愈功能的智能配电保护装置及其应用，具体的为一种基于IEC61850 GOOSE通信的带自愈功能的智能配电保护装置，应用于配电网、分布式能源系统、微网系统。

背景技术

随着新能源产业的发展和用户自备电源的增加，包括光伏发电、微型燃气轮机发电、燃料电池发电和风力发电等分布式电源有了较大增长。如果大量分布式电源直接并入配电网，将给电网调度运行带来一系列新的问题：①分布式电源在电网发生故障时将立即退出运行；②使得配电网电压调整复杂化；③给继电保护整定带来困难。这些问题都将影响供电的可靠性、安全性。

发明内容

本发明针对现有配电网、微网系统停电后不能快速恢复供电的现状，提供了一种基于IEC61850 GOOSE通信的带自愈功能的智能配电保护装置，用在分布式能源系统，配电网，微网系统，可以安装在配电柜上，能够在电网发生故障时，迅速诊断定位故障，隔离故障，恢复非故障区域供电。

说明书中涉及的的英文缩写含义是：

IEC61850 GOOSE：IEC61850标准是电力系统自动化领域唯一的全球通用标准，GOOSE:Generic Object Oriented Substation Event(面向通用对象的变电站事件)，是IEC 61850标准中用于满足变电站自动化系统快速报文需求的机制。

一种带自愈功能的智能配电保护装置，安装在装置背板上的装置板件包括一号网卡、CPU板、电源模块、模拟量板、开入量板、开出量板，电源模块提供装置工作电源；开入量板采集的开关位置信息和模拟量板采集的电压、电流信息通过CPU板处理、分析，分析处理后的跳闸命令发给开出量板，装置板件还包括建立GOOSE通信网络的二号网卡，一号网卡、二号网卡支持IEC61850规约通信。一号网卡用于主站、第三方通信或设备维护。CPU板用于处理、分析数据，按照预设自愈程序，发出控制命令。电源模块提供装置运行必要的交流或直流电源。模拟量板用于采集电流、电压信息。开入量板用于采集开关位置信号。开出量板用于跳闸、合闸命令输出。二号网卡用于建立GOOSE通信网络。所有装置与装置的信息交互的信息都要通过T2来传输完成。该智能配电保护装置可以安装在配电室的配电柜上。其中，所述智能配电保护装置的CPU板预置有自愈逻辑程序，该自愈逻辑程序的逻辑如下：

(1)断路器Z1跳闸条件：1)Z1过流；

(2)负荷开关F1跳闸条件：1)F1过流(信号保持2秒)；2)F2无流；3)GOOSE通信正常；4)F1过流启动后停止(表明故障电流消失)；5)断路器Z1分位；。

(3)负荷开关F2跳闸条件：1)断路器Z1分位；2)F1跳闸动作信号；3)GOOSE通信正常；

(4)断路器Z2合闸条件：1)负荷开关F1分位；2)负荷开关F2分位；3)断路器Z1分位；4)GOOSE通信正常。

优选的是，装置背板上统一插槽，所述的装置板件支持插拔。

优选的是，所述的电源模块为交/直流通用电源模块，使该智能配电保护装置在交流或直流电情况下都可以使用，而不需要额外使用变压器等装置，提高了装置的电源适应性。进一步，所述的电源模块为电源电压24-260V宽范围交/直流通用电源模块。

一种基于IEC61850 GOOSE通信的配电系统自愈方法，所述配电系统安装有如权利要求1或2所述的任意一种智能配电保护装置，当所述配电系统发生故障时，其自愈过程包括如下步骤：

S1:装置启动自愈程序，判断故障点在F1和F2之间，进线断路器Z1监测到过流达保护定值，断路器Z1首先跳闸；

S2:Z1跳闸后，故障电流消失，F1自愈程序监测到Z1开关分位、故障电流消失，F1发命令跳F1、F2开关，隔离故障点；

S3:当F1、F2开关跳开之后，备用电源开关Z2监测到Z1、F1、F2开关同时在分位，Z2启动自愈程序，发合闸命令，备用电源Z2合闸,恢复非故障区域F3、F4供电。

相比于现有技术，该系统具有如下优点：

(1)电源电压AC/DC交直流通用；电源电压24-260V宽范围；提高了装置的电源适应性。

(2)装置背板统一插槽，装置板件支持插拔，大大缩减检修更换设备时间。

(3)基于IEC61850 GOOSE通信的自愈功能，可以在没有主站的情况下，实现装置与装置之间的GOOSE通信。减少了投资主站的费用。可以自由配置装置间通讯信息，极大提高了保护逻辑配置的灵活性、适应性。

(4)本发明采用IEC61850 GOOSE通信，使得装置的适用性更广，同时也大大提高数据传输速度，从而缩短了自愈的整个过程耗费的时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是对本发明的实施例的描述，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据技术方案进行简单变形或者名称变化，或者是采取惯用手段，也可以实现发明目的。

图1是一种基于IEC61850 GOOSE通信的带自愈功能的智能配电保护装置

图2是电气接线图

标号说明：1—一号网卡，2—二号网卡，3—CPU板，4—电源模块，5—模拟量板，6—开入量板，7—开出量板，Z1、Z2-断路器，F1、F2、F3、F4-负荷开关，G1-故障点。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例1

如图1所示：一种带自愈功能的智能配电保护装置，一号网卡1、二号网卡2、CPU板3、电源模块4、模拟量板5、开入量板6、开出量板7组成，用于监视和保护开关等电气设备。电源模块4为交/直流通用电源模块，CPU板3为带有自愈程序的CPU板，模拟量板5、开入量板6、开出量板7分别为常用的X100、X110、X120，一号网卡1和二号网卡2符合IEC61850 GOOSE通信规约。CPU板3预置有自愈逻辑程序，所述的自愈逻辑程序如下：

(1)断路器Z1跳闸条件：1)Z1过流；

(2)负荷开关F1跳闸条件：1)F1过流(信号保持2秒)；2)F2无流；3)GOOSE通信正常；4)F1过流启动后停止(表明故障电流消失)；5)断路器Z1分位；。

(3)负荷开关F2跳闸条件：1)断路器Z1分位；2)F1跳闸动作信号；3)GOOSE通信正常；

(4)断路器Z2合闸条件：1)负荷开关F1分位；2)负荷开关F2分位；3)断路器Z1分位；4)GOOSE通信正常。

各开关位置关系电气接线图如图2所示，每台开关配置一台智能配电保护装置。正常情况下，电源开关Z1合位，负荷开关F1、F2、F3、F4合位，备用电源开关Z2分位。各装置上电之后，各自采集电压、电流信号，装置与装置之间互相交换信息，以监测各自开关的位置、电流情况。当故障发生时，如F1、F2之间某一点电缆发生绝缘故障，导致线路接地。这时候电流迅速增大，电流方向为F1流向F2，F1能监测到故障电流，而F2监测不到。装置启动自愈程序，判断故障点在F1和F2之间，进线断路器Z1首先跳闸，跳闸之后，故障电流消失，F1自愈程序发命令跳F1、F2开关，隔离故障点。当F1、F2开关跳开之后，备用电源开关Z2监测到Z1、F1、F2开关同时在分位，Z2启动自愈程序，发合闸命令，备用电源Z2合闸。恢复非故障区域F3、F4供电。完成整个自愈过程。

需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种带自愈功能的智能配电保护装置，其特征在于，安装在装置背板上的装置板件包括一号网卡、二号网卡、CPU板、电源模块、模拟量板、开入量板、开出量板，电源模块提供装置工作电源；开入量板采集的开关位置信息、模拟量板采集的电压电流信息通过CPU板处理、分析，分析处理后的跳闸命令发给开出量板，二号网卡用于建立GOOSE通信网络的二号网卡，一号网卡和二号网卡支持IEC61850规约通信，CPU板预置有自愈逻辑程序。

2.如权利要求1所述的一种带自愈功能的智能配电保护装置，其特征在于，所述CPU板预置的自愈逻辑程序为：

(1)断路器Z1跳闸条件：1)Z1过流；

(2)负荷开关F1跳闸条件：1)F1过流，信号保持2秒；2)F2无流；3)GOOSE通信正常；4)F1过流启动后停止；5)断路器Z1分位；

(3)负荷开关F2跳闸条件：1)断路器Z1分位；2)F1跳闸动作信号；3)GOOSE通信正常；

(4)断路器Z2合闸条件：1)负荷开关F1分位；2)负荷开关F2分位；3)断路器Z1分位；4)GOOSE通信正常。

3.如权利要求1所述的一种带自愈功能的智能配电保护装置，其特征在于，所述装置背板上统一插槽，所述的装置板件支持插拔。

4.如权利要求1或2或3所述的一种带自愈功能的智能配电保护装置，其特征在于，所述的电源模块为交/直流通用电源模块。

5.如权利要求4所述的一种带自愈功能的智能配电保护装置，其特征在于，所述的电源模块的工作电压范围为24-260V。

6.一种基于IEC61850 GOOSE通信的配电系统自愈方法，其特征在于，所述配电系统安装有如权利要求1或2或3所述的任意一种带自愈功能的智能配电保护装置，当所述配电系统发生故障时，其自愈过程包括如下步骤：

S1:装置启动自愈程序，判断故障点在F1和F2之间，进线断路器Z1监测到过流达保护定值，断路器Z1首先跳闸；

S2:Z1跳闸后，故障电流消失，F1自愈程序监测到Z1开关分位、故障电流消失，F1发命令跳F1、F2开关，隔离故障点；

S3:当F1、F2开关跳开之后，备用电源开关Z2监测到Z1、F1、F2开关同时在分位，Z2启动自愈程序，发合闸命令，备用电源Z2合闸,恢复非故障区域F3、F4供电。