CN108092248A - 一种智能分布式配网馈线故障快速切除隔离系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能分布式配网馈线故障快速切除隔离系统，属于电气工程技术领域；包括智能化开关设备、通信单元和馈线终端；线路上的设置有多个智能化开关设备，每一智能化开关设备与一通信单元通信和一馈线终端信号连接；智能化开关设备包括馈线开关、电压互感器、电流互感器和智能终端，每一通信单元与相邻的智能化开关设备对应的通信单元进行通信，通信单元将智能终端采集到的信息和接收到的信息发送给对应的馈线终端进行分析；借助对等式通信网络，将每个开关的信息与相邻开关实时共享，使不同地点的保护能够在毫秒级时间内进行协调和配合，使故障停电范围最小、故障停电时间最短，适用于郊区无环网环境。
Description
技术领域
本发明属于电气工程技术领域，特别是涉及一种智能分布式配网馈线故障快速切除隔离处理系统及其方法。
背景技术
配网与用户联系最紧密，直接影响着系统的整体性能和用户的供电质量。当下，配网多种多样的开关类型以及通信系统和开关机械部分易出现故障，同时，分布式电源的高度渗透也对配网的运行与控制提出了新的挑战。
发明内容
针对上述的不足，本发明提供了一种能够快速切除隔离故障的处理系统及其方法，适用于郊区无环网环境，故障点两端开关闭锁后，等待故障排查后，线路回复供电。具体技术方案如下：
一种智能分布式配网馈线故障快速切除隔离系统，包括智能化开关设备、通信单元和馈线终端；线路上的设置有多个智能化开关设备，每一智能化开关设备与一通信单元通信和一馈线终端信号连接；所述的智能化开关设备包括馈线开关、电压互感器、电流互感器和智能终端，所述的馈线开关、电流互感器和馈线终端串联在三相线路上，电压互感器并联在对应的馈线开关线路侧；智能终端与馈线开关、电压互感器、电流互感器、通信单元信号连接，馈线终端与通信单元、馈线开关信号连接；智能终端采集对应的馈线开关、电压互感器和电流互感器的信息后将信息发送给对应的通信单元；每一通信单元与相邻的智能化开关设备对应的通信单元进行通信，通信单元将智能终端采集到的信息和接收到的相邻通信单元的信息发送给对应的馈线终端进行分析，馈线终端向馈线开关输出指令。
在上述结构的基础上，馈线终端采用突变电流启动，只与相邻的馈线终端对等通讯，在发生故障的瞬间，馈线终端能够不依赖主站，通过通信单元与相邻的馈线终端进行对等通信，将每个智能终端采集到的压流数据、开关状态等信息与相邻馈线终端实时共享，使不同地点的保护协调配合，在毫秒级完成故障切除和隔离，可处理配网上所有故障类型(三相短路、相间短路、单相接地、以及复合故障等)，适应系统运行方式的改变。
进一步地，所述的通信单元为交换机；所述的交换机与变电站、相邻的交换机信号连接；交换机通过光缆与变电站通信，由交换机及光缆环网组成的局域网，局域网内部的每台智能终端分配IP地址，通过网络拓扑配置相邻关系，实现馈线终端之间的信息交互；交换机通过goose通信方式与相邻的交换机通信，满足相邻馈线终端之间实时可靠通信。
进一步地，所述的智能化开关设备包含2个电压互感器，电压互感器分别并联在对应的馈线开关的电源侧和负荷侧。
一种智能分布式配网馈线故障快速切除隔离方法，线路上的任一馈线终端通过通信单元分别与相邻馈线终端进行通信；线路发生故障时，紧邻故障点的电源侧馈线终端自身检测到故障电流，并且接收到相邻馈线开关有且仅有一次有故障电流，紧邻故障点的电源侧馈线开关跳闸，故障点的负荷侧馈线开关失压分闸，故障切除；紧邻故障点的电源侧的馈线终端检测到对应的馈线开关仅有一侧有电压，紧邻故障点的电源侧馈线开关通过重合闸判断是瞬时故障或是永久故障；若是瞬时故障，紧邻故障点的电源侧馈线开关合闸成功，馈线上的馈线开关逐级得电合闸；永久故障的情况下，紧邻故障点的电源侧馈线开关保护跳闸并闭锁，紧邻故障点的负荷侧的馈线终端自身检测到残压脉冲，紧邻故障点负荷侧馈线开关闭锁，隔离故障。
进一步地，紧邻故障点的电源侧馈线开关重合闸时，紧邻故障点的电源侧馈线终端自身检测到故障电流后保护跳闸并闭锁。
进一步地，紧邻故障点的电源侧馈线开关重合闸时，紧邻故障点的负荷侧馈线终端检测到相应的馈线开关处于分位，并检测到残压脉冲，紧邻故障点负荷侧馈线开关闭锁，隔离故障；即馈线开关闭锁的条件为，馈线开关处于分位，且检测到残压脉冲。
进一步地，线路发生故障时，紧邻故障点的电源侧馈线终端自身检测到故障电流，并且接收到相邻馈线开关有且仅有一次有故障电流，紧邻故障点的电源侧馈线开关瞬时跳闸。
进一步地，线路发生故障时，紧邻故障点的电源侧馈线终端自身检测到故障电流，并且接收到相邻馈线开关有且仅有一次有故障电流，紧邻故障点的电源侧馈线开关跳闸，故障点的负荷侧馈线开关失压瞬时分闸。
进一步地，紧邻故障点的电源侧馈线开关重合闸时，紧邻故障点的电源侧馈线开关瞬时保护跳闸并闭锁。
进一步地，线路故障切除后，紧邻故障点的电源侧的馈线终端检测到对应的馈线开关仅有一侧有电压，紧邻故障点的馈线开关5s后重合闸启动，紧邻故障点的电源侧馈线开关通过重合闸判断是瞬时故障或是永久故障；线路故障切除后，馈线终端启动重合闸判断，重合闸的条件为对应的馈线开关处于分位，且馈线开关仅有一侧有电压，线路上所有处于分位的馈线开关中，仅有紧邻故障点的电源侧的馈线开关满足重合闸条件。
在线路发生故障时，馈线终端通过与相邻馈线终端的信息交互，分析自身是否检测到故障电流，同时，相邻馈线开关是否有且只有一侧有故障电流；对于一个检测到故障电流的合闸状态的馈线开关来说，如果故障点在它相邻左侧或右侧节点，由紧邻故障点的电源侧馈线开关跳闸，切除故障；故障切除后，馈线终端分析分别并联在馈线开关的电源侧和负荷侧的2个电压互感器的信息，若馈线开关仅有一侧有电压，则馈线终端向馈线开关发出重合闸指令；紧邻故障点的电源侧馈线开关重合闸，若故障为永久故障重合闸失败，馈线开关检测到故障电流，电流超出定值，馈线终端向馈线开关发出保护跳闸并闭锁的指令，隔离故障；对于紧邻故障点的负荷侧馈线终端检测到相应的馈线开关处于分位，并检测到残压脉冲，紧邻故障点负荷侧馈线终端向馈线开关发出闭锁指令，隔离故障。
因此，在任意线路发生故障，均能实现紧邻故障点的电源侧馈线开关跳闸，快速切除故障，并根据就地控制原理快速隔离故障，使故障影响时间及范围最小；故障切除时间100ms、故障区段隔离时间1s以内。
本发明的有益效果：
本发明在配网发生故障的瞬间，馈线终端能够不依赖主站，在毫秒级完成故障切除；故障切除时间100ms、故障区段隔离时间1s以内；保障离故障点最近的断路器跳闸，使故障停电范围最小、故障停电时间最短。
附图说明
图1是本发明的一种智能分布式配网馈线故障快速切除隔离系统的结构示意图；
图2是本发明的一种智能分布式配网馈线故障快速切除隔离系统通信框架示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细说明：
如图1和图2所示的一种智能分布式配网馈线故障快速切除隔离系统，包括智能化开关设备、通信单元和馈线终端；线路上的设置有多个智能化开关设备，每一智能化开关设备与一通信单元通信和一馈线终端信号连接；所述的智能化开关设备包括馈线开关、2个电压互感器、电流互感器和智能终端，所述的馈线开关、电流互感器和馈线终端串联在三相线路上，2个电压互感器分别并联在对应馈线开关的电源侧和负荷侧；智能终端与馈线开关、电压互感器、电流互感器、通信单元信号连接，馈线终端与通信单元、馈线开关信号连接；智能终端采集对应的馈线开关、电压互感器和电流互感器的信息后将信息发送给对应的通信单元；每一通信单元与相邻的智能化开关设备对应的通信单元进行通信，通信单元将智能终端采集到的信息和接收到的相邻通信单元的信息发送给对应的馈线终端进行分析，馈线终端向馈线开关输出指令。
其中，通信单元为交换机，交换机采用Gazelle S1010i以太网交换机；交换机通过光缆与变电站通信，交换机通过goose通信方式与相邻的交换机通信；由交换机及光缆环网组成的局域网，局域网内部的每台智能终端分配IP地址，通过网络拓扑配置相邻关系，实现馈线终端之间的信息交互。
智能化开关设备和馈线终端采用一体化的北京科锐配电自动化股份有限公司的YDFW-12(Dy22-M)高压电缆分支箱。智能终端集继电保护、四遥等功能于一体，配置三段过流和网络式保护功能；具有测量及监视功能：测量线路的三相电流、电压、三次谐波分量、有功、无功、功率因数等电力参数；实时监测馈线开关的状态及检测馈线开关线路的过流故障状态并记录；同时，智能终端具有RS232、10/100M以太网接口，支持IEC60870-5-101/104等多种通信规约。
基于如图1和图2所示结构的一种智能分布式配网馈线故障快速切除隔离方法，线路发生故障时，具体处理流程如下：
(1)紧邻故障点的电源侧馈线终端根据故障电流启动，紧邻故障点的电源侧馈线终端自身检测到故障电流，并且接收到相邻馈线开关有且仅有一次有故障电流，紧邻故障点电源侧馈线终端向相应的馈线开关发出跳闸指令，紧邻故障点的电源侧馈线开关瞬时跳闸，故障点的负荷侧馈线开关失压瞬时分闸，故障切除。
(2)紧邻故障点的电源侧的馈线终端跳闸后5s，紧邻故障点的电源侧的馈线终端检测到对应的馈线开关仅有一侧有电压，紧邻故障点的电源侧馈线开关通过重合闸判断是瞬时故障或是永久故障。
(3)若是瞬时故障，紧邻故障点的电源侧馈线开关合闸成功，馈线上的馈线开关逐级得电合闸。
(4)若是永久故障，紧邻故障点的电源侧馈线开关重合闸时，紧邻故障点的电源侧馈线终端自身检测到故障电流后瞬时保护跳闸并闭锁。
(5)紧邻故障点的负荷侧的馈线终端自身检测到残压脉冲，紧邻故障点负荷侧馈线开关闭锁，隔离故障。
(6)通过人工排除故障后，线路反向恢复供电。
尽管上文对本发明的具体实施方案进行了详细的描述和说明，但应该指明的是，我们可以对上述实施方案进行各种改变和修改，但这些都不脱离本发明的精神和所附的权利要求所记载的范围。
Claims (10)
1.一种智能分布式配网馈线故障快速切除隔离系统，其特征在于，包括智能化开关设备、通信单元和馈线终端；线路上的设置有多个智能化开关设备，每一智能化开关设备与一通信单元通信和一馈线终端信号连接；
所述的智能化开关设备包括馈线开关、电压互感器、电流互感器和智能终端，所述的馈线开关、电流互感器和馈线终端串联在三相线路上，电压互感器并联在对应的馈线开关线路侧；智能终端与馈线开关、电压互感器、电流互感器、通信单元信号连接，馈线终端与通信单元、馈线开关信号连接；
智能终端采集对应的馈线开关、电压互感器和电流互感器的信息后将信息发送给对应的通信单元；每一通信单元与相邻的智能化开关设备对应的通信单元进行通信，通信单元将智能终端采集到的信息和接收到的相邻通信单元的信息发送给对应的馈线终端进行分析，馈线终端向馈线开关输出指令。
2.根据权利要求1所述的一种智能分布式配网馈线故障快速切除隔离系统，其特征在于，所述的通信单元为交换机；所述的交换机与变电站、相邻的交换机信号连接。
3.根据权利要求1所述的一种智能分布式配网馈线故障快速切除隔离系统，其特征在于，所述的智能化开关设备包含2个电压互感器，电压互感器分别并联在对应的馈线开关的电源侧和负荷侧。
4.一种智能分布式配网馈线故障快速切除隔离，其特征在于，线路上的任一馈线终端通过通信单元分别与相邻馈线终端进行通信；线路发生故障时，紧邻故障点的电源侧馈线终端自身检测到故障电流，并且接收到相邻馈线开关有且仅有一次有故障电流，紧邻故障点的电源侧馈线开关跳闸，故障点的负荷侧馈线开关失压分闸，故障切除；紧邻故障点的电源侧的馈线终端检测到对应的馈线开关仅有一侧有电压，紧邻故障点的电源侧馈线开关通过重合闸判断是瞬时故障或是永久故障；若是瞬时故障，紧邻故障点的电源侧馈线开关合闸成功，馈线上的馈线开关逐级得电合闸；永久故障的情况下，紧邻故障点的电源侧馈线开关保护跳闸并闭锁，紧邻故障点的负荷侧的馈线终端自身检测到残压脉冲，紧邻故障点负荷侧馈线开关闭锁，隔离故障。
5.根据权利要求4所述的一种智能分布式配网馈线故障快速切除隔离方法，其特征在于，紧邻故障点的电源侧馈线开关重合闸时，紧邻故障点的电源侧馈线终端自身检测到故障电流后保护跳闸并闭锁。
6.根据权利要求4所述的一种智能分布式配网馈线故障快速切除隔离方法，其特征在于，紧邻故障点的电源侧馈线开关重合闸时，紧邻故障点的负荷侧馈线终端检测到相应的馈线开关处于分位，并检测到残压脉冲，紧邻故障点负荷侧馈线开关闭锁，隔离故障。
7.根据权利要求4所述的一种智能分布式配网馈线故障快速切除隔离方法，其特征在于，线路发生故障时，紧邻故障点的电源侧馈线终端自身检测到故障电流，并且接收到相邻馈线开关有且仅有一次有故障电流，紧邻故障点的电源侧馈线开关瞬时跳闸。
8.根据权利要求4所述的一种智能分布式配网馈线故障快速切除隔离方法，其特征在于，线路发生故障时，紧邻故障点的电源侧馈线终端自身检测到故障电流，并且接收到相邻馈线开关有且仅有一次有故障电流，紧邻故障点的电源侧馈线开关跳闸，故障点的负荷侧馈线开关失压瞬时分闸。
9.根据权利要求4所述的一种智能分布式配网馈线故障快速切除隔离方法，其特征在于，紧邻故障点的电源侧馈线开关重合闸时，紧邻故障点的电源侧馈线开关瞬时保护跳闸并闭锁。
10.根据权利要求4所述的一种智能分布式配网馈线故障快速切除隔离方法，其特征在于，线路故障切除后，紧邻故障点的电源侧的馈线终端检测到对应的馈线开关仅有一侧有电压，紧邻故障点的馈线开关5s后重合闸启动，紧邻故障点的电源侧馈线开关通过重合闸判断是瞬时故障或是永久故障。
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| CN109696863A (zh) * | 2018-11-16 | 2019-04-30 | 平高集团有限公司 | 一种分布式智能开关及其控制系统 |
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