CN108199359A

CN108199359A - 一种配网控制装置和方法

Info

Publication number: CN108199359A
Application number: CN201810309232.3A
Authority: CN
Inventors: 匡城岗
Original assignee: Individual
Current assignee: Guizhou Power Grid Co Ltd
Priority date: 2018-03-29
Filing date: 2018-04-09
Publication date: 2018-06-22

Abstract

本发明提供了一种配网控制装置和方法，所述控制装置和方法包括断路器、双侧电压检测单元、电流检测单元、开入开出单元、数模转换部件、中央处理器、控制器和输入输出单元，其中断路器与双侧电压检测单元、电流检测单元、开入开出单元和控制器连接，双侧电压检测单元和电流检测单元分别与数模转换部件连接，数模转换部件与中央处理器连接，中央处理器与开入开出单元和输入输出单元连接，开入开出单元与控制器连接，所述控制装置和方法自动判断配网故障，隔离故障区域并控制配网自愈。该配网控制装置的优点在于：不依赖通信、快速、精准、可靠完成配网各类故障的自动隔离和非故障区域自动供电。

Description

一种配网控制装置和方法

技术领域

本发明涉及一种控制装置和方法，具体而言，涉及一种配网控制装置和方法，属于电力系统配电网继电保护及自动化技术领域。

背景技术

智能电网具有可靠、优质、高效、兼容、互动等特点，是现代电网的发展方向，受到了国内外电力业界的高度关注。近年来，总结国际上几次大停电的经验教训，国内外专家、企业就提高大型输电网的自愈能力，进而提高电网的安全稳定水平进行了大量的研究取得了一系列研究成果。但现有技术对配电网自愈能力的开发和研究较少。

我国配电网普遍采用中性点小电流接地方式，单相接地故障后，无明显短路电流，但非故障相电压升高，故障区段难以识别和快速隔离，接地点附近对人身和设备存在巨大威胁。长期以来，因单相接地故障不能快速有效隔离，导致人身触电事故时有发生，尤其是社会人员触电伤亡事故。配电网直接面向用户，其短路和接地故障隔离和自愈能力的高低会直接影响电网对用户的供电质量。断路器是配电网中的重要设备，通过对断路器的控制可以实现配电网故障隔离和自愈。

综上所述，需要提供一种配网控制装置和方法，其能够克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明旨在提供一种配网控制装置和方法，其能够克服现有技术的缺陷。本发明的发明目的通过以下技术方案得以实现。

本发明的一个实施方式提供了一种配网控制装置,其中所述控制装置包括断路器、双侧电压检测单元、电流检测单元、开入开出单元、数模转换部件、中央处理器、控制器和输入输出单元，控制器包括合闸控制部件，其中断路器与双侧电压检测单元、电流检测单元、开入开出单元和控制器连接，双侧电压检测单元和电流检测单元分别与数模转换部件连接，数模转换部件与中央处理器连接，中央处理器与开入开出单元和输入输出单元连接，开入开出单元与控制器连接，双侧电压检测单元用于检测断路器两端在三线上各自的相电压和各自的零序电压，电流检测单元用于检测通过断路器的三线上各自的相电流和零序电流，开入开出单元用于检测断路器的位置接点和将中央处理器的信号传输给控制器，合闸控制部件用于在充电后控制断路器合闸。

根据本发明的上述一个实施方式提供的配网控制装置，其中所述控制装置包括：

双侧电压检测单元检测断路器两端的电压UA,UB,UC,3UO并将检测结果通过数模转换部件传送给中央处理器，电流检测单元检测电流IA,IB,IC并将检测结果通过数模转换部件传送给中央处理器，以及开入开出单元检测断路器的开关位置状态并将检测结果开入开出单元传送给中央处理器；

中央处理器判断断路器两侧的电压UA,UB,UC是否相等，若是，中央处理器通过开入开出单元控制合闸控制部件充电；以及

中央处理器判断断路器的开关位置状态是否在“合”位，若是，中央处理器执行分段断路器监控/自愈处理；若否，中央处理器执行联络断路器自愈处理。

根据本发明的上述一个实施方式提供的配网控制装置，其中所述分段断路器监控/自愈处理包括：

双侧电压检测单元检测断路器两端的电压UA,UB,UC,3UO并将检测结果通过数模转换部件传送给中央处理器，电流检测单元检测电流IA,IB,IC，3IO并将检测结果通过数模转换部件传送给中央处理器；

中央处理器根据断路器的3UO和3I0判断是否发生单相接地故障，若是，中央处理器通过开入开出单元和控制器控制断路器延时跳闸；若否，根据断路器的IA,IB,IC判断是否发生三相对称故障，若是，中央处理器通过开入开出单元和控制器控制断路器延时跳闸；若否，中央处理器根据断路器的IA,IB,IC判断是否发生两相不对称故障，若是，中央处理器通过开入开出单元和控制器控制断路器延时跳闸；若否，中央处理器根据断路器两端的UA,UB,UC,3UO判断是否满足三相失压条件，若是，中央处理器通过开入开出单元和控制器控制断路器延时跳闸；

双侧电压检测单元检测断路器两端的电压UA,UB,UC,3UO并将检测结果通过数模转换部件传送给中央处理器；

中央处理器判断断路器是否单侧有压，若是，中央处理器判断电压是否是瞬时的残压，若是，合闸控制器放电，输入输出单元输出闭锁合闸信息；若否，中央处理器通过开入开出单元和控制器控制断路器延时合闸；以及，

断路器判断是否合闸于故障状态，若是，断路器加速跳闸，合闸控制器放电，输入输出单元输出闭锁合闸信息。

根据本发明的上述一个实施方式提供的配网控制装置，其中所述联络断路器自愈处理包括：

中央处理器判断断路器是否单侧无压，若是，中央处理器判断是否到达预设的自愈延时时间；

中央处理器判断是否到达预设的自愈延时时间，若是，中央处理器通过开入开出单元和控制器控制断路器合闸；若否，双侧电压检测单元检测断路器无压侧的电压UA,UB,UC,3UO并将检测结果通过数模转换部件传送给中央处理器；

中央处理器判断无压侧是否有压，若是，合闸控制器放电，输入输出单元输出闭锁合闸信息。

根据本发明的上述一个实施方式提供的配网控制装置，其中所述中央处理器判断断路器两侧的电压UA,UB,UC是否相等，若否，输入输出单元报错。

根据本发明的上述一个实施方式提供的配网控制装置，其中所述配网控制装置还包括在发生两相不对称故障后启动“相继速动”和“弱馈保护”功能，“相继速动”和“弱馈保护”功能是否生效通过输入输出单元设置，“相继速动”功能用于加速故障配网的隔离，“弱馈保护”功能用于配网线路电源侧近出口故障发生时，故障点对侧瞬时跳闸，故障电源侧在持续感受故障的同时，再次感受电气量变化而加速跳闸。

根据本发明的上述一个实施方式提供的配网控制装置，其中所述断路器延时跳闸包括根据断路器安装位置和故障类型的不同，预先设置不同的延时时间。

根据本发明的上述一个实施方式提供的配网控制装置，其中所述断路器延时合闸包括根据线路材质、灭弧时间和用户性质的不同，预先设置不同的延时时间。

本发明的一个实施方式提供了一种配网控制方法,其中所述控制方法包括多个步骤：

步骤1：检测断路器两端的电压UA,UB,UC,3UO、检测电流IA,IB,IC和检测断路器的开关位置状态；

步骤2：判断断路器两侧的电压UA,UB,UC是否相等，若是，充电，然后执行步骤3；以及

步骤3：判断开关位置状态是否在“合”位，若是，执行分段断路器监控/自愈处理；若否，执行联络断路器自愈处理。

根据本发明的上述一个实施方式提供的配网控制方法，其中所述分段断路器监控/自愈处理包括多个步骤：

步骤4：检测断路器两端的电压UA,UB,UC,3UO，检测电流IA,IB,IC，3IO；

步骤5：根据断路器的3UO和3I0判断是否发生单相接地故障，若是，执行步骤6；若否，根据断路器的IA,IB,IC判断是否发生三相对称故障，若是，执行步骤6；若否，根据断路器的IA,IB,IC判断是否发生两相不对称故障，若是，执行步骤6；若否，根据断路器两端的UA,UB,UC,3UO判断是否满足三相失压条件，若是，执行步骤6；若否，执行步骤4；

步骤6：断路器延时跳闸；

步骤7：检测断路器两端的电压UA,UB,UC,3UO；

步骤8：判断断路器是否单侧有压，若是，执行步骤9；若否，执行步骤7；

步骤9：判断电压是否是瞬时的残压，若是，放电，输出闭锁合闸信息；若否，断路器延时合闸，然后执行步骤10；以及，

步骤10：判断断路器是否合闸于故障状态，若是，加速跳闸，放电，输出闭锁合闸信息；若否，执行步骤1。

根据本发明的上述一个实施方式提供的配网控制方法，其中所述联络断路器自愈处理包括多个步骤：

步骤12：检测断路器两端的电压UA,UB,UC,3UO；

步骤13：判断断路器是否单侧无压，若是，执行步骤14；若否，执行步骤12；

步骤14：判断是否到达预设的自愈延时时间，若是，断路器合闸，然后执行步骤1；若否，检测断路器无压侧的电压UA,UB,UC,3UO，然后执行步骤15；以及，

步骤15：判断无压侧是否有压，若是，放电，输出闭锁合闸信息，然后执行步骤1；若否，执行步骤14。

根据本发明的上述一个实施方式提供的配网控制方法，其中所述步骤2：判断断路器两侧的电压UA,UB,UC是否相等，若否，报错。

根据本发明的上述一个实施方式提供的配网控制方法，其中所述配网控制方法还包括在发生两相不对称故障后启动“相继速动”和“弱馈保护”功能，“相继速动”和“弱馈保护”功能是否生效通过输入输出单元设置，“相继速动”功能用于加速故障配网的隔离，“弱馈保护”功能用于配网线路电源侧近出口故障发生时，故障点对侧瞬时跳闸，故障电源侧在持续感受故障的同时，再次感受电气量变化而加速跳闸。

根据本发明的上述一个实施方式提供的配网控制方法，其中所述断路器延时跳闸包括根据断路器安装位置和故障类型的不同，预先设置不同的延时时间。

根据本发明的上述一个实施方式提供的配网控制方法，其中所述断路器延时合闸包括根据线路材质、灭弧时间和用户性质的不同，预先设置不同的延时时间。

该配网控制装置的优点在于：不依赖通信，不依赖变电站10kV线路出口保护和重合闸配合,不依赖二次重合,电网不会遭受多次故障冲击；能同时兼顾“选择性”和“快速性”的要求；能自动识别配网开关属于“分段”还是“联络”，自动投入相应功能；能自适应配网“正常”与“非正常”运行方式，“正常”与“非正常”方式下功能均能正常投入；一体化设计满足配网故障隔离、自愈及用户智能分界等不同应用场合；装置总体设计简单、可靠性高、即插即用、易维护不需停电、易推广。

附图说明

参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：

图1示出了根据本发明一个实施方式的配网控制装置的框图。

图2示出了根据本发明一个实施方式的配网控制方法的流程图。

图3示出了如图2所示的本发明一个实施方式的配网控制方法的分段断路器监控/自愈处理流程图。

图4示出了如图2所示的本发明一个实施方式的配网控制方法的联络断路器自愈处理流程图。

具体实施方式

图1-4和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将落在本发明的保护范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。

图1示出了根据本发明一个实施方式的配网控制装置，其中所述控制装置包括断路器1、双侧电压检测单元2、电流检测单元3、开入开出单元4、数模转换部件5、中央处理器6、控制器7和输入输出单元8，控制器7包括合闸控制部件，其中断路器1与双侧电压检测单元2、电流检测单元3、开入开出单元4和控制器7连接，双侧电压检测单元2和电流检测单元3分别与数模转换部件5连接，数模转换部件5与中央处理器6连接，中央处理器6与开入开出单元4和输入输出单元8连接，开入开出单元4与控制器7连接，双侧电压检测单元2用于检测断路器1两端在三线上各自的相电压和零序电压，电流检测单元3用于检测通过断路器1的三线上各自的相电流和零序电流，开入开出单元4用于检测断路器1的位置接点和将中央处理器6的信号传输给控制器7，合闸控制部件用于在充电后控制断路器1合闸。

双侧电压检测单元2检测断路器1两端的电压UA,UB,UC,3UO并将检测结果通过数模转换部件5传送给中央处理器6，电流检测单元3检测电流IA,IB,IC并将检测结果通过数模转换部件5传送给中央处理器6，以及开入开出单元4检测断路器1的开关位置状态并将检测结果开入开出单元4传送给中央处理器6；

中央处理器6判断断路器1两侧的电压UA,UB,UC是否相等，若是，中央处理器6通过开入开出单元4控制合闸控制部件充电；以及

中央处理器6判断断路器1的开关位置状态是否在“合”位，若是，中央处理器6执行分段断路器1监控/自愈处理；若否，中央处理器6执行联络断路器1自愈处理。

根据本发明的上述一个实施方式提供的配网控制装置，其中所述分段断路器1监控/自愈处理包括：

双侧电压检测单元2检测断路器1两端的电压UA,UB,UC,3UO并将检测结果通过数模转换部件5传送给中央处理器6，电流检测单元3检测电流IA,IB,IC，3IO并将检测结果通过数模转换部件5传送给中央处理器6；

中央处理器6根据断路器1的3UO和3I0判断是否发生单相接地故障，若是，中央处理器6通过开入开出单元4和控制器7控制断路器1延时跳闸；若否，根据断路器1的IA,IB,IC判断是否发生三相对称故障，若是，中央处理器6通过开入开出单元4和控制器7控制断路器1延时跳闸；若否，中央处理器6根据断路器1的IA,IB,IC判断是否发生两相不对称故障，若是，中央处理器6通过开入开出单元4和控制器7控制断路器1延时跳闸；若否，中央处理器6根据断路器1两端的UA,UB,UC,3UO判断是否满足三相失压条件，若是，中央处理器6通过开入开出单元4和控制器7控制断路器1延时跳闸；

双侧电压检测单元2检测断路器1两端的电压UA,UB,UC,3UO并将检测结果通过数模转换部件5传送给中央处理器6；

中央处理器6判断断路器1是否单侧有压，若是，中央处理器6判断电压是否是瞬时的残压，若是，合闸控制器7放电，输入输出单元8输出闭锁合闸信息；若否，中央处理器6通过开入开出单元4和控制器7控制断路器1延时合闸；以及，

断路器1判断是否合闸于故障状态，若是，断路器1加速跳闸，合闸控制器7放电，输入输出单元8输出闭锁合闸信息。

根据本发明的上述一个实施方式提供的配网控制装置，其中所述联络断路器1自愈处理包括：

中央处理器6判断断路器1是否单侧无压，若是，中央处理器6判断是否到达预设的自愈延时时间；

中央处理器6判断是否到达预设的自愈延时时间，若是，中央处理器6通过开入开出单元4和控制器7控制断路器1合闸；若否，双侧电压检测单元2检测断路器1无压侧的电压UA,UB,UC,3UO并将检测结果通过数模转换部件5传送给中央处理器6；

中央处理器6判断无压侧是否有压，若是，合闸控制器7放电，输入输出单元8输出闭锁合闸信息。

根据本发明的上述一个实施方式提供的配网控制装置，其中所述中央处理器6判断断路器1两侧的电压UA,UB,UC是否相等，若否，输入输出单元8报错。

根据本发明的上述一个实施方式提供的配网控制装置，其中所述配网控制装置还在发生两相不对称故障后启动“相继速动”和“弱馈保护”功能，输入输出单元8具有控制“相继速动”和“弱馈保护”功能是否生效的开关，通过打开/关闭开关设置是否启动“相继速动”和“弱馈保护”功能，“相继速动”功能用于加速故障配网的隔离，“弱馈保护”功能用于配网线路电源侧近出口故障发生时，故障点对侧瞬时跳闸，故障电源侧在持续感受故障的同时，再次感受电气量变化而加速跳闸。

根据本发明的上述一个实施方式提供的配网控制装置，其中所述断路器延时跳闸包括根据断路器安装位置和故障类型的不同，预先设置不同的延时时间，如三相对称故障为0～0.3秒或更长，两相不对称故障为0～0.6S或更长，单相故障不用考虑与主网配合，可从10S或更长起开始整定。

根据本发明的上述一个实施方式提供的配网控制装置，其中所述断路器延时合闸包括根据电力线路材质、灭弧时间、用户性质等因素，预先设置不同的延时时间，如1～3秒或更长。

图2示出了根据本发明一个实施方式的配网控制方法的流程图，其中所述控制装置控制配网包括多个步骤：

步骤100：检测断路器两端的电压UA,UB,UC,3UO、检测电流IA,IB,IC和检测断路器的开关位置状态；

步骤101：判断断路器两侧的电压UA,UB,UC是否相等，若是，执行步骤102；

步骤102：充电；以及，

步骤103：判断断路器的开关位置状态是否在“合”位，若是，执行分段断路器监控/自愈处理104；若否，执行联络断路器自愈处理105。

根据本发明的上述一个实施方式提供的配网控制装置，其中所述步骤101：判断断路器两侧的电压UA,UB,UC是否相等，若否，执行步骤106；

步骤106：报错。

图3示出了如图2所示的本发明一个实施方式的配网控制装置和方法的分段断路器监控/自愈处理流程图，其中所述分段断路器监控/自愈处理104包括多个步骤：

步骤200：检测断路器两端的电压UA,UB,UC,3UO，检测电流IA,IB,IC，3IO；

步骤201：根据断路器3UO和3I0判断是否发生单相接地故障，若是，执行步骤205；若否，执行步骤202；

步骤202：根据断路器的IA,IB,IC判断是否发生三相对称故障，若是，执行步骤205；若否，执行步骤203；

步骤203：根据断路器的IA,IB,IC判断是否发生两相不对称故障，若是，执行步骤205；若否，执行步骤204；

步骤204：根据断路器的UA,UB,UC,3UO判断是否满足三相失压条件，若是，执行步骤205；若否，执行步骤200；

步骤205：断路器延时跳闸；

步骤206：检测断路器两端的电压UA,UB,UC,3UO；

步骤207：判断断路器是否单侧有压，若是，执行步骤208；若否，执行步骤206；

步骤208：判断电压是否是瞬时的残压，若是，执行步骤212；若否，执行步骤209；

步骤209：断路器延时合闸；

步骤210：判断断路器是否合闸于故障状态，若是，执行步骤211；若否，执行步骤100；

步骤211：断路器加速跳闸；以及，

步骤212：放电，输出闭锁合闸信息。

图4示出了如图2所示的本发明一个实施方式的配网控制装置和方法的联络断路器自愈处理流程图，其中所述联络断路器自愈处理105包括多个步骤：

步骤300：检测断路器两端的电压UA,UB,UC,3UO；

步骤301：判断断路器是否单侧无压，若是，执行步骤302；若否，执行步骤300；

步骤302：判断是否到达预设的自愈延时时间，若是，执行步骤303；若否，执行步骤304；

步骤303：断路器合闸，然后执行步骤100；

步骤304：检测断路器无压侧的电压UA,UB,UC,3UO；

步骤305：判断无压侧是否有压，若是，执行步骤306；若否，执行步骤302；以及

步骤306：放电，输出闭锁合闸信息，然后执行步骤1。

该配网控制装置的优点在于：不依赖通信，不依赖变电站10kV线路出口保护和重合闸配合,不依赖二次重合,电网不会遭受多次故障冲击；能同时兼顾“选择性”和“快速性”的要求；能自动识别配网开关属于“分段”还是“联络”，自动投入相应功能；能自适应配网“正常”与“非正常”运行方式，“正常”与“非正常”方式下功能均能正常投入；一体化设计满足配网故障隔离、自愈及用户智能分界等不同应用场合；装置总体设计简单、可靠性高、即插即用、易维护、不需停电、易推广。

当然应意识到，虽然通过本发明的示例已经进行了前面的描述，但是对本发明做出的将对本领域的技术人员显而易见的这样和其他的改进及改变应认为落入如本文提出的本发明宽广范围内。因此，尽管本发明已经参照了优选的实施方式进行描述，但是，其意并不是使具新颖性的设备由此而受到限制，相反，其旨在包括符合上述公开部分、权利要求的广阔范围之内的各种改进和等同修改。

Claims

1.一种配网控制装置，其特征在于，所述控制装置包括断路器、双侧电压检测单元、电流检测单元、开入开出单元、数模转换部件、中央处理器、控制器和输入输出单元，控制器包括合闸控制部件，其中断路器与双侧电压检测单元、电流检测单元、开入开出单元和控制器连接，双侧电压检测单元和电流检测单元分别与数模转换部件连接，数模转换部件与中央处理器连接，中央处理器与开入开出单元和输入输出单元连接，开入开出单元与控制器连接，双侧电压检测单元用于检测断路器两端在三线上各自的相电压和各自的零序电压，电流检测单元用于检测通过断路器的三线上各自的相电流和零序电流，开入开出单元用于检测断路器的位置接点和将中央处理器的信号传输给控制器，合闸控制部件用于在充电后控制断路器合闸。

2.如权利要求1所述的配网控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：

3.如权利要求2所述的配网控制装置，其特征在于，所述分段断路器监控/自愈处理包括：

中央处理器判断断路器是否单侧有压，若是，中央处理器判断电压是否是瞬时的残压，若是，合闸控制器放电，输入输出单元输出闭锁合闸信息；若否，中央处理器通过开入开出单元和控制器控制断路器延时合闸；以及，断路器判断是否合闸于故障状态，若是，断路器加速跳闸，合闸控制器放电，输入输出单元输出闭锁合闸信息。

4.如权利要求3所述的配网控制装置，其特征在于，所述联络断路器自愈处理包括：

5.如权利要求4所述的配网控制装置，其特征在于，中央处理器判断断路器两侧的电压UA,UB,UC是否相等，若否，输入输出单元报错。

6.如权利要求5所述的配网控制装置，其特征在于，所述配网控制装置还包括在发生两相不对称故障后启动“相继速动”和“弱馈保护”功能，“相继速动”和“弱馈保护”功能是否生效通过输入输出单元设置，“相继速动”功能用于加速故障配网的隔离，“弱馈保护”功能用于配网线路电源侧近出口故障发生时，故障点对侧瞬时跳闸，故障电源侧在持续感受故障的同时，再次感受电气量变化而加速跳闸。

7.如权利要求5所述的配网控制装置，其特征在于，所述断路器延时跳闸包括根据断路器安装位置和故障类型的不同，预先设置不同的延时时间。

8.如权利要求5所述的配网控制装置，其特征在于，所述断路器延时合闸包括根据线路材质、灭弧时间和用户性质的不同，预先设置不同的延时时间。

9.一种配网控制方法，其特征在于，所述控制方法包括多个步骤：

10.如权利要求9所述的配网控制方法，其特征在于，所述分段断路器监控/自愈处理包括多个步骤：

步骤6：断路器延时跳闸；

步骤7：检测断路器两端的电压UA,UB,UC,3UO；

11.如权利要求10所述的配网控制方法，其特征在于，所述联络断路器自愈处理包括多个步骤：

步骤12：检测断路器两端的电压UA,UB,UC,3UO；

12.如权利要求11所述的配网控制方法，其特征在于，所述步骤2：判断断路器两侧的电压UA,UB,UC是否相等，若否，报错。

13.如权利要求12所述的配网控制方法，其特征在于，所述配网控制方法还包括在发生两相不对称故障后启动“相继速动”和“弱馈保护”功能，“相继速动”和“弱馈保护”功能是否生效通过输入输出单元设置，“相继速动”功能用于加速故障配网的隔离，“弱馈保护”功能用于配网线路电源侧近出口故障发生时，故障点对侧瞬时跳闸，故障电源侧在持续感受故障的同时，再次感受电气量变化而加速跳闸。

14.如权利要求12所述的配网控制方法，其特征在于，所述断路器延时跳闸包括根据断路器安装位置和故障类型的不同，预先设置不同的延时时间。

15.如权利要求12所述的配网控制方法，其特征在于，所述断路器延时合闸包括根据线路材质、灭弧时间和用户性质的不同，预先设置不同的延时时间。