CN108923397B - 一种配电系统以及实现故障隔离的配电方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种配电系统以及实现故障隔离的配电方法，属于供电技术领域。该系统包括：连接于第一变电站的第一主干层和第二主干层；联络开关组，联络开关组包括：第一开关、第二开关、第三开关和第四开关，第一开关的第一端分别与第一主干层和第二开关的第一端连接，第一开关的第二端分别与第二主干层和第四开关的第一端连接，第三开关的第一端与第二开关的第二端连接，第三开关的第二端与第四开关的第二端连接；以及，连接于第二变电站的第三主干层和第四主干层，第三主干层与第三开关的第一端连接，第四主干层与第三开关的第二端连接。该配电网为双环网联络的电气结构，在确保电力用户高供电可靠性的同时，又便于建设和运行维护。

Description

一种配电系统以及实现故障隔离的配电方法

技术领域

本发明属于供电技术领域，具体涉及一种配电系统以及实现故障隔离的配电方法。

背景技术

随着经济的发展，供电需求的增加，即使局部地区停电可会对社会，人民的生活造成较大影响。特定地区的停电不但可能造成巨大的经济损失，危及社会秩序，甚至可能成为危及国家安全的重大事件。因此配电系统的供电可靠性问题受到世界各国的高度重视。提高供电可靠性的根本就是建设优越的配电网。那么，设计怎么样的配电网架结构，才能实现故障快速定位以及隔离故障和自动转电自愈功能，从而确保电力用户的高供电可靠性。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种配电系统以及实现故障隔离的配电方法，以有效地改善上述问题。

本发明的实施例是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种配电系统，包括：连接于第一变电站的同一母线的第一主干层和第二主干层，所述第一主干层和所述第二主干层均配置有至少一个第一分段开关组，所述第一分段开关组包括第一主干节点、与所述第一主干节点连接的第二主干节点以及连接于所述第一主干节点与所述第二主干节点之间的至少一个第一分层节点，所述第一主干节点与所述第二主干节点通过光纤连接，形成光纤差动保护，每个所述第一分层节点用于连接支线层；联络开关组，联络开关组包括：第一开关、第二开关、第三开关和第四开关；所述第一开关的第一端分别与所述第一主干层和所述第二开关的第一端连接，所述第一开关的第二端分别与所述第二主干层和所述第四开关的第一端连接，所述第三开关的第一端与所述第二开关的第二端连接，所述第三开关的第二端与所述第四开关的第二端连接，所述第一开关通过光纤分别与所述第一主干层的最后一个第二主干节点以及与所述第二主干层的最后一个第二主干节点连接，形成光纤差动保护；以及，连接于第二变电站的同一母线的第三主干层和第四主干层，所述第三主干层与所述第三开关的第一端连接，所述第四主干层与所述第三开关的第二端连接，所述第三主干层和所述第四主干层均配置有至少一个第二分段开关组，所述第二分段开关组包括第三主干节点、与所述第三主干节点连接的第四主干节点以及连接于所述第三主干节点与所述第四主干节点之间的至少一个第二分层节点，每个所述第二分层节点用于连接支线层，所述第三主干节点与所述第四主干节点通过光纤连接，形成光纤差动保护，所述第三开关通过光纤分别与所述第三主干层的最后一个第四主干节点以及与所述第四主干层的最后一个第四主干节点连接，形成光纤差动保护。

在本发明可选的实施例中，所述第一主干层、所述第二主干层、所述第三主干层以及所述第四主干层的主干路上均配置有紧急开关，所述第一主干层的第一个第一主干节点与同在一个线路上的紧急开关通过光纤连接，形成光纤差动保护，所述第二主干层的第一个第一主干节点与同在一个线路上的紧急开关通过光纤连接，形成光纤差动保护，所述第三主干层的第一个第三主干节点与同在一个线路上的紧急开关通过光纤连接，形成光纤差动保护，所述第四主干层的第一个第三主干节点与同在一个线路上的紧急开关通过光纤连接，形成光纤差动保护。

在本发明可选的实施例中，所述第一分段开关组包括：第一主干节点、与所述第一主干节点连接的第二主干节点以及连接于所述第一主干节点与所述第二主干节点之间的2个第一分层节点。

在本发明可选的实施例中，所述第一主干层和所述第二主干层均配置有2个第一分段开关组，靠近于所述第一变电站的第一分段开关组的第一主干节点与同在一个线路上的紧急开关通过光纤连接，所述靠近于所述第一变电站的第一分段开关组的第二主干节点与另一个第一分段开关组的第一主干节点通过光纤连接，所述另一个第一分段开关组的第二主干节点与所述第一开关通过光纤连接。

在本发明可选的实施例中，所述第二分段开关组包括：第三主干节点、与所述第三主干节点连接的第四主干节点以及连接于所述第三主干节点与所述第四主干节点之间的2个第二分层节点。

在本发明可选的实施例中，所述第三主干层和所述第四主干层均配置有2个第二分段开关组，靠近于所述第二变电站的第二分段开关组的第三主干节点与同在一个线路上的紧急开关通过光纤连接，所述靠近于所述第二变电站的第二分段开关组的第四主干节点与另一个第二分段开关组的第三主干节点通过光纤连接，所述另一个第二分段开关组的第四主干节点与所述第三开关通过光纤连接。

在本发明可选的实施例中，所述支线层配置有主供开关、与所述主供开关连接的备用开关以及连接于所述主供开关与所述备用开关之间的至少一个支线节点，所述支线节点用于连接用户负载，所述主供开关连接于所述第一主干层的某个第一分层节点上的，所述备用开关连接于所述第二主干层的某个第一分层节点上的，或者，所述主供开关连接于所述第二主干层的某个第一分层节点上的，所述备用开关连接于所述第一主干层的某个第一分层节点上的，或者，所述主供开关连接于所述第三主干层的某个第二分层节点上的，所述备用开关连接于所述第四主干层的某个第二分层节点上的，或者，所述主供开关连接于所述第四主干层的某个第二分层节点上的，所述备用开关连接于所述第三主干层的某个第二分层节点上的。

第二方面，本发明实施例还提供了一种实现故障隔离的配电方法，应用于上述的配电系统，所述方法包括：确定故障点发生在相邻两个所述第一分段开关组或所述第二分段开关组之间的主干线上；在线路光纤差动保护失灵，导致当前主干节点开关本体分闸失败时，该主干节点开关本体通过光纤通信向相邻的开关发出跳闸命令，使与该主干节点开关本体通过光纤相连的开关分闸。

结合第二方面的一种实施方式，所述方法还包括：确定故障点发生在第一分层节点或第二分层节点的次干线上时，与发生故障点的第一分层节点或第二分层节点相连接的主干节点开关经过长延时向自身开关本体发出跳闸命令，而发生故障点的第一分层节点或第二分层节点的分段开关瞬时向自身开关本体发出跳闸命令，两者在动作时间上形成配合关系。

结合第二方面的又一种实施方式，所述联络开关组还包括自动投入装置，所述自动投入装置分别与所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关以及所述第四开关连接，初始时，所述第一开关、所述第三开关处于合闸状态，所述第二开关、所述第四开关处于分闸状态；所述方法还包括：确定故障点发生在靠近所述联络开关组的所述第一主干层主干线上时，所述第一开关启动光纤差动保护，并使自身开关本体跳闸，以及向所述自动投入装置发出使所述第二开关处于保持分闸状态的闭锁合闸信号，以使所述第二开关处于保持分闸状态；或者，确定故障点发生在靠近所述联络开关组的所述第二主干层的主干线上时，所述第一开关启动光纤差动保护，并使自身开关本体跳闸，以及向所述自动投入装置发出使所述第四开关处于保持分闸状态的闭锁合闸信号，以使所述第四开关处于保持分闸状态；或者，确定故障点发生在靠近所述联络开关组的所述第三主干层主干线上时，所述第三开关启动光纤差动保护，并使自身开关本体跳闸，以及向所述自动投入装置发出使所述第二开关处于保持分闸状态的闭锁合闸信号，以使所述第二开关处于保持分闸状态；或者，确定故障点发生在靠近所述联络开关组的四主干层的主干线上时，所述第三开关启动光纤差动保护，并使自身开关本体跳闸，以及向所述自动投入装置发出使所述第四开关处于保持分闸状态的闭锁合闸信号，以使所述第四开关处于保持分闸状态。

本发明实施例提供的配电系统，为双环网联络的电气结构(即连接于第一变电站的同一母线的第一主干层和第二主干层，第一主干层和第二主干层通过联络开关组的第一开关形成环网结构，同样地，连接于第二变电站的同一母线的第三主干层和第四主干层，第三主干层和第四主干层通过联络开关组的第三开关形成环网结构)，按主干层、次干层(第一分层节点、第二分层节点)、负荷层(支线层的支线节点)设计，每个主干节点采用光纤差动保护隔离故障，相比目前的配电网结构简单，而且故障快速定位、隔离故障和自愈功能逻辑也相对简单，在确保电力用户高供电可靠性的同时，又便于建设和运行维护，为供电企业节省建设成本和人力成本。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1示出了本发明实施例提供的一种配电系统的架构示意图。

图2示出了本发明实施例提供的图1中的联络开关组左侧部分的架构示意图。

图3示出了本发明实施例提供的图1中的联络开关组右侧部分的架构示意图。

图4示出了本发明实施例提供的配电系统在一种故障下的配电示意图。

图5示出了本发明实施例提供的配电系统在又一种故障下的配电示意图。

图6示出了本发明实施例提供的配电系统在又一种故障下的配电示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明实施例提供了一种配电系统，请参阅图1、图2和图3。该配电系统包括：连接于第一变电站的同一母线的第一主干层和第二主干层，联络开关组，以及，连接于第二变电站的同一母线的第三主干层和第四主干层。

其中，所述第一主干层和所述第二主干层均配置有至少一个第一分段开关组，所述第一分段开关组包括第一主干节点(G1)、与所述第一主干节点(G1)连接的第二主干节点(G4)以及连接于所述第一主干节点与所述第二主干节点之间的至少一个第一分层节点(如，G2、G3)，所述第一主干节点与所述第二主干节点通过光纤连接，形成光纤差动保护，每个所述第一分层节点用于连接支线层。

其中，联络开关组包括：第一开关(K1)、第二开关(K2)、第三开关(K3)和第四开关(K4)；所述第一开关(K1)的第一端分别与所述第一主干层和所述第二开关(K2)的第一端连接，所述第一开关(K1)的第二端分别与所述第二主干层和所述第四开关(K4)的第一端连接，所述第三开关(K3)的第一端与所述第二开关(K2)的第二端连接，所述第三开关(K3)的第二端与所述第四开关(K4)的第二端连接，所述第一开关(K1)通过光纤分别与所述第一主干层的最后一个第二主干节点以及与所述第二主干层的最后一个第二主干节点连接，形成光纤差动保护。

其中，所述第三主干层与所述第三开关(K3)的第一端连接，所述第四主干层与所述第三开关(K3)的第二端连接，所述第三主干层和所述第四主干层均配置有至少一个第二分段开关组，所述第二分段开关组包括第三主干节点、与所述第三主干节点连接的第四主干节点以及连接于所述第三主干节点与所述第四主干节点之间的至少一个第二分层节点，每个所述第二分层节点用于连接支线层，所述第三主干节点与所述第四主干节点通过光纤连接，形成光纤差动保护，所述第三开关(K3)通过光纤分别与所述第三主干层的最后一个第四主干节点以及与所述第四主干层的最后一个第四主干节点连接，形成光纤差动保护。

其中，可选地，所述第一分段开关组包括：第一主干节点、与所述第一主干节点连接的第二主干节点以及连接于所述第一主干节点与所述第二主干节点之间的2个第一分层节点。

其中，需要说明的是，每个第一分段开关组中的第一分层节点的数量还可以是1个，3个及以上。此外，各个第一分段开关组中的第一分层节点的数量可以相同，也可以不同，还可以部分相同。

其中，可选地，所述第一主干层和所述第二主干层均配置有2个第一分段开关组，靠近于所述第一变电站的第一分段开关组的第一主干节点与同在一个线路上的紧急开关通过光纤连接，所述靠近于所述第一变电站的第一分段开关组的第二主干节点与另一个第一分段开关组的第一主干节点通过光纤连接，所述另一个第一分段开关组的第二主干节点与所述第一开关(K1)通过光纤连接。

其中，需要说明的是，所述第一主干层和所述第二主干层配置的第一分段开关组的数量可以是1个，也可以是3个及以上。此外，第一主干层上的第一分段开关组的数量与第二主干层上的第一分段开关组的数量可以相同，也可以不同。

其中，可选地，所述第二分段开关组包括：第三主干节点、与所述第三主干节点连接的第四主干节点以及连接于所述第三主干节点与所述第四主干节点之间的2个第二分层节点。

其中，需要说明的是，每个第二分段开关组中的第二分层节点的数量还可以是1个，3个及以上。此外，各个第二分段开关组中的第二分层节点的数量可以相同，也可以不同，还可以部分相同。

其中，可选地，所述第三主干层和所述第四主干层均配置有2个第二分段开关组，靠近于所述第二变电站的第二分段开关组的第三主干节点与同在一个线路上的紧急开关通过光纤连接，所述靠近于所述第二变电站的第二分段开关组的第四主干节点与另一个第二分段开关组的第三主干节点通过光纤连接，所述另一个第二分段开关组的第四主干节点与所述第三开关(K3)通过光纤连接。

其中，需要说明的是，所述第三主干层和所述第四主干层配置的第二分段开关组的数量可以是1个，也可以是3个及以上。此外，第三主干层上的第二分段开关组的数量与第四主干层上的第二分段开关组的数量可以相同，也可以不同。

此外，作为一种可选的实施方式，所述第一主干层、所述第二主干层、所述第三主干层以及所述第四主干层的主干路上均配置有紧急开关(CF1、CF2、CF3、CF4)，所述第一主干层的第一个第一主干节点与同在一个线路上的紧急开关(CF1)通过光纤连接，形成光纤差动保护，所述第二主干层的第一个第一主干节点与同在一个线路上的紧急开关(CF2)通过光纤连接，形成光纤差动保护，所述第三主干层的第一个第三主干节点与同在一个线路上的紧急开关(CF3)通过光纤连接，形成光纤差动保护，所述第四主干层的第一个第三主干节点与同在一个线路上的紧急开关(CF4)通过光纤连接，形成光纤差动保护。

其中，连接于第一变电站的同一母线的第一主干层和第二主干层，第一主干层和第二主干层通过联络开关组的第一开关(K1)形成环网结构，同样地，连接于第二变电站的同一母线的第三主干层和第四主干层，第三主干层和第四主干层通过联络开关组的第三开关(K3)形成环网结构。

作为一种可选的实施方式，所述支线层配置有主供开关、与所述主供开关连接的备用开关以及连接于所述主供开关与所述备用开关之间的至少一个支线节点，所述支线节点用于连接用户负载，所述主供开关连接于所述第一主干层的某个第一分层节点上的，所述备用开关连接于所述第二主干层的某个第一分层节点上的，或者，所述主供开关连接于所述第二主干层的某个第一分层节点上的，所述备用开关连接于所述第一主干层的某个第一分层节点上的，或者，所述主供开关连接于所述第三主干层的某个第二分层节点上的，所述备用开关连接于所述第四主干层的某个第二分层节点上的，或者，所述主供开关连接于所述第四主干层的某个第二分层节点上的，所述备用开关连接于所述第三主干层的某个第二分层节点上的。

其中，可选地，所述支线层配置有主供开关、与所述主供开关连接的备用开关以及连接于所述主供开关与所述备用开关之间的2个支线节点。

其中，需要说明的是，每个支线层中配置的支线节点的数量还可以是1个，3个及以上。此外，各个支线层中配置的支线节点的数量可以相同，也可以不同，还可以部分相同。

其中，可以根据配电需求，来选择连接于某个第一分层节点或第二分层节点的支线层的配置，是否需要配置备用电源，在不需要配置备用电源时，该备用开关无需与某个第一分层节点或第二分层节点连接，而是直接用于连接用户负载层，如图1或图2中的位于第一主干层与第二主干层之间的支线层与位于第二主干层下方的支线层所示的那样。其中，位于第一主干层与第二主干层之间的支线层配置了备用电源，位于第二主干层下方的支线层没有配置备用电源。

其中，主干层配置若干分层节点，主干层不直接接入电力负荷，电力负荷接入支线层。主干层相邻两个开关之间配置光纤差动保护(经延时发出跳闸命令)，以A站甲线为例，紧急开关(CF1)与第一主干层的第一个第一主干节点(G1)通过光纤连接，形成光纤差动保护，第一分段开关组中的第一主干节点(G1)与自身的第二主干节点(G4)通过光纤连接，形成光纤差动保护，第一分段开关组中的第二主干节点(G4)与另一个第一分段开关组中的第一主干节点(G1)通过光纤连接，形成光纤差动保护，另一个第一分段开关组中的第一主干节点(G1)与自身的第二主干节点(G4)通过光纤连接，形成光纤差动保护，另一个第一分段开关组中的第二主干节点(G4)与联络开关组中的第一开关(K1)通过光纤连接，形成光纤差动保护。其他线路主干层的光纤差动保护配置类似。其他层(次干层以及支线层)配置常规的电流级差保护(瞬时发出跳闸命令)，以A站甲线为例，2个第一分段开关组中的2个第一分层节点(G2和G3)都用于支线层接入，配置常规相过流保护和零序保护。其他主干线的分层节点支线层接入开关配置相同的继电保护动作逻辑。

通过上述的配电系统在进行配电时，当线路光纤差动保护启动失灵时，通过光纤通信向相邻的开关发出跳闸命令确保隔离故障。为了便于理解，以图6所示的故障点对其进行说明。当故障点发生在相邻两个所述第一分段开关组或所述第二分段开关组之间的主干线上时，例如发生在图6中示出的相邻两个所述第一分段开关组之间的主干线上时，第一个第一分段开关组的第二主干节点(G4)的继电保护装置和另一个第一分段开关组的第一主干节点(G1)的继电保护装置均经过长延时发出跳闸命令并检测开关本体机构是否跳闸成功，如果这两个开关都跳闸成功则隔离故障点。如果任意一个开关本体机构没有分闸，则该开关的继电保护装置通过光纤通信向相邻的开关发出跳闸命令。假设第一个第一分段开关组的第二主干节点(G4)的继电保护装置向自身的开关本体机构发出光纤差动保护跳闸命令后，但检测到该开关本体机构并没有分闸，此时第一个第一分段开关组的第二主干节点(G4)的继电保护装置向相邻的(即自身的)第一主干节点(G1)发出跳闸命令确保隔离故障。

其中，光纤差动保护及其失灵保护的动作策略可以适用于以下几种故障情况：故障点发生在变电站紧急开关与第一个第一主干节点以及第一个第三主干节点之间；或者，故障点发生在第一分段开关组自身第一主干节点G1与第二主干节点G4之间的主干母线；或者，故障点发生在第二分段开关组自身第三主干节点(G4)与第四主干节点(G1)之间的主干母线；或者，故障点发生在相邻两个所述第一分段开关组之间的主干线上；或者，故障点发生在相邻两个所述第二分段开关组之间的主干线上；或者，故障点发生在最后一个第二主干节点与联络开关组的第一开关之间的主干线上，或者，故障点发生在最后一个第四主干节点与联络开关组的第三开关之间的主干线上。另外，当联络开关组的第一开关本体或第三开关本体分闸失败也要向相邻的第二主干节点或者相邻的第四主干节点发出跳闸命令。

通过上述的配电系统在进行配电时，主干线的主干节点开关的光纤差动保护经过长延时发出跳闸命令，而支线开关的常规电流级差保护瞬时发出跳闸命令，两者在动作时间上形成配合关系。为了便于理解，以图5所示的故障点对其进行说明。当故障点发生在第一分层节点或第二分层节点的次干线上时，例如发生在图5中示出的第一分层节点的次干线上时，第一分段开关组的第一分层节点(G2)的继电保护装置的常规电流级差保护瞬时动作发出跳闸命令使得自身开关本体分闸，而第一分段开关组的第一主干节点(G1)和第二主干节点(G4)启动光纤差动保护经长延时才发出跳闸命令，由于G2开关的常规电流级差保护先于G1和G4开关的光纤差动保护隔离故障，即当G2开关在G1和G4的长延时时间内分闸成功时，G1和G4开关检测不到故障存在，则在长延时时间到达时，不会分闸，避免扩大停电范围；若当G2开关在G1和G4的长延时时间内分闸失败时，G1和G4开关依然检测到故障存在，则在长延时时间到达后，自动分闸，提高安全性能。

其中，需要说明的是，若图5中所示的第一分段开关组中的第一主干节点和第二主干节点之间不配置光纤差动保护隔离，即，G1、G2、G3和G4采用母线差动保护，则当故障发生在主干线上时，即发生在G1与G4相连的母线上时，则G1、G2、G3和G4均会跳闸，而采用现有方案时，G2、G3不会跳闸，只有G1和G4会跳闸。此外，则在G2后的次干线上发生故障时，若G2不跳闸，则该常规母线差动保护也不会动作，即G1、G3以及G4也不会跳闸，则将烧毁设备；或G2跳闸时，G1、G3以及G4也会跳闸，将导致扩大停电范围。

其中，次干层发生故障时，确保分层开关先于主干层的光纤差动保护动作，不扩大停电范围，只有当分层开关本体机构拒动时，光纤差动保护才起到后备保护作用。

通过上述的配电系统在进行配电时，联络开关组的备用电源自动投入装置动作逻辑，以实现自愈转电功能。此时，该联络开关组还包括自动投入装置，所述自动投入装置分别与所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关以及所述第四开关连接，初始时，所述第一开关、所述第三开关处于合闸状态，所述第二开关、所述第四开关处于分闸状态。故障点发生在靠近所述联络开关组的所述第一主干层主干线上时，所述第一开关启动光纤差动保护，并使自身开关本体跳闸，以及向所述自动投入装置发出使所述第二开关处于保持分闸状态的闭锁合闸信号，以使所述第二开关处于保持分闸状态；或者，确定故障点发生在靠近所述联络开关组的所述第二主干层的主干线上时，所述第一开关启动光纤差动保护，并使自身开关本体跳闸，以及向所述自动投入装置发出使所述第四开关处于保持分闸状态的闭锁合闸信号，以使所述第四开关处于保持分闸状态；或者，确定故障点发生在靠近所述联络开关组的所述第三主干层主干线上时，所述第三开关启动光纤差动保护，并使自身开关本体跳闸，以及向所述自动投入装置发出使所述第二开关处于保持分闸状态的闭锁合闸信号，以使所述第二开关处于保持分闸状态；或者，确定故障点发生在靠近所述联络开关组的四主干层的主干线上时，所述第三开关启动光纤差动保护，并使自身开关本体跳闸，以及向所述自动投入装置发出使所述第四开关处于保持分闸状态的闭锁合闸信号，以使所述第四开关处于保持分闸状态。为了便于理解，以图6所示的故障点对其进行说明。

当故障点发生在A站甲线第二个第一分段开关组与联络开关组之间“故障点3”的位置时，联络开关组的第一开关(K1)启动光纤差动保护，发出跳闸命令使自身开关本体机构跳闸，同时向联络开关组的自动投入装置发出使第二开关(K2)处于保持分闸状态的闭锁合闸信号；同样地，当故障点发生在A站乙线第二个第一分段开关组与联络开关组之间“故障点4”的位置时，联络开关组的第一开关(K1)启动光纤差动保护，发出跳闸命令使自身开关本体机构跳闸，同时向联络开关组的自动投入装置发出使第四开关(K4)处于保持分闸状态的闭锁合闸信号。

当故障点不在主线节点与联络开关组之间的主干线时，例如发生在A站甲线的“故障点1”位置或A站乙线的“故障点2”位置，联络开关组的自动投入装置检测到第一开关(K1)两侧线路电压及电流均小于阈值，而且没有收到第一开关(K1)光纤差动保护启动时发来的闭锁信号，则经过延时先发出跳开第一开关(K1)的命令，第一开关(K1)的开关本体机构在分闸位置时，再依次经延时发出合上第二开关(K2)和第四开关(K4)的命令。

其中，主干层分层节点之间相互独立，保证精准隔离故障不影响非故障区电力负荷停电，联络开关组作为后备电源实现自愈功能，次干层发生故障侧由备供电源实现自愈。联络开关组的自动投入装置动作逻辑确保了联络开关组任意一侧两回线路均停电的情况下实现自愈功能，由另一侧电源恢复供电。

其中，需要说明的是，图中的所示的所有小长方形均表示智能开关，即包括继电保护装置和微处理器。其中，白色小长方形表示开关处于闭合状态，黑色小长方形表示开关处于分闸状态。

其中，需要说明的是，图6中示出了“故障点1”、“故障点2”、“故障点3”、“故障点4”同时发生故障的情形。

其中，需要说明的是，上述中的光纤差动保护可采用分布式馈线自动化设备来代替。

此外，本发明实施例还提供了一种应用于上述的配电系统中的实现故障隔离的配电方法，所述方法包括：

确定故障点发生在相邻两个所述第一分段开关组或所述第二分段开关组之间的主干线上；在线路光纤差动保护失灵，导致当前主干节点开关本体分闸失败时，该主干节点开关本体通过光纤通信向相邻的开关发出跳闸命令，使与该主干节点开关本体通过光纤相连的开关分闸。

具体可以参阅上述的图4所示的故障点部分的说明。

此外，所述方法还包括：确定故障点发生在第一分层节点或第二分层节点的次干线上时，与发生故障点的第一分层节点或第二分层节点相连接的主干节点开关经过长延时向自身开关本体发出跳闸命令，而发生故障点的第一分层节点或第二分层节点的分层开关瞬时向自身开关本体发出跳闸命令，两者在动作时间上形成配合关系。

具体可以参阅上述的图5所示的故障点部分的说明。

当所述联络开关组还包括自动投入装置，所述自动投入装置分别与所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关以及所述第四开关连接，初始时，所述第一开关、所述第三开关处于合闸状态，所述第二开关、所述第四开关处于分闸状态时；所述方法还包括：确定故障点发生在靠近所述联络开关组的所述第一主干层主干线上时，所述第一开关启动光纤差动保护，并使自身开关本体跳闸，以及向所述自动投入装置发出使所述第二开关处于保持分闸状态的闭锁合闸信号，以使所述第二开关处于保持分闸状态；或者，确定故障点发生在靠近所述联络开关组的所述第二主干层的主干线上时，所述第一开关启动光纤差动保护，并使自身开关本体跳闸，以及向所述自动投入装置发出使所述第四开关处于保持分闸状态的闭锁合闸信号，以使所述第四开关处于保持分闸状态；或者，确定故障点发生在靠近所述联络开关组的所述第三主干层主干线上时，所述第三开关启动光纤差动保护，并使自身开关本体跳闸，以及向所述自动投入装置发出使所述第二开关处于保持分闸状态的闭锁合闸信号，以使所述第二开关处于保持分闸状态；或者，确定故障点发生在靠近所述联络开关组的四主干层的主干线上时，所述第三开关启动光纤差动保护，并使自身开关本体跳闸，以及向所述自动投入装置发出使所述第四开关处于保持分闸状态的闭锁合闸信号，以使所述第四开关处于保持分闸状态。

具体可以参阅上述的图6所示的故障点部分的说明。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

本发明实施例所提供的配电方法，其实现原理及产生的技术效果和前述配电系统实施例相同，为简要描述，方法实施例部分未提及之处，可参考前述系统实施例中相应内容。

综上所述，本实施例提供的配电系统，为双环网联络的电气结构(即连接于第一变电站的同一母线的第一主干层和第二主干层，第一主干层和第二主干层通过联络开关组的第一开关(K1)形成环网结构，同样地，连接于第二变电站的同一母线的第三主干层和第四主干层，第三主干层和第四主干层通过联络开关组的第三开关(K3)形成环网结构)，按主干层、次干层(第一分层节点、第二分层节点)、负荷层(支线层的支线节点)设计，每个主干节点采用光纤差动保护隔离故障。相比目前的配电网结构简单，而且故障快速定位、隔离故障和自愈功能逻辑也相对简单，在确保电力用户高供电可靠性的同时，又便于建设和运行维护，为供电企业节省建设成本和人力成本。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种配电系统，其特征在于，包括：

连接于第一变电站的同一母线的第一主干层和第二主干层，所述第一主干层和所述第二主干层均配置有至少一个第一分段开关组，所述第一分段开关组包括第一主干节点、与所述第一主干节点连接的第二主干节点以及连接于所述第一主干节点与所述第二主干节点之间的至少一个第一分层节点，所述第一主干节点与所述第二主干节点通过光纤连接，形成光纤差动保护，每个所述第一分层节点用于连接支线层；

联络开关组，联络开关组包括：第一开关、第二开关、第三开关和第四开关；所述第一开关的第一端分别与所述第一主干层和所述第二开关的第一端连接，所述第一开关的第二端分别与所述第二主干层和所述第四开关的第一端连接，所述第三开关的第一端与所述第二开关的第二端连接，所述第三开关的第二端与所述第四开关的第二端连接，所述第一开关通过光纤分别与所述第一主干层的最后一个第二主干节点以及与所述第二主干层的最后一个第二主干节点连接，形成光纤差动保护；

以及，连接于第二变电站的同一母线的第三主干层和第四主干层，所述第三主干层与所述第三开关的第一端连接，所述第四主干层与所述第三开关的第二端连接，所述第三主干层和所述第四主干层均配置有至少一个第二分段开关组，所述第二分段开关组包括第三主干节点、与所述第三主干节点连接的第四主干节点以及连接于所述第三主干节点与所述第四主干节点之间的至少一个第二分层节点，每个所述第二分层节点用于连接支线层，所述第三主干节点与所述第四主干节点通过光纤连接，形成光纤差动保护，所述第三开关通过光纤分别与所述第三主干层的最后一个第四主干节点以及与所述第四主干层的最后一个第四主干节点连接，形成光纤差动保护，其中，所述第一主干层、所述第二主干层、所述第三主干层以及所述第四主干层的主干路上均配置有紧急开关，所述第一主干层的第一个第一主干节点与同在一个线路上的紧急开关通过光纤连接，形成光纤差动保护，所述第二主干层的第一个第一主干节点与同在一个线路上的紧急开关通过光纤连接，形成光纤差动保护，所述第三主干层的第一个第三主干节点与同在一个线路上的紧急开关通过光纤连接，形成光纤差动保护，所述第四主干层的第一个第三主干节点与同在一个线路上的紧急开关通过光纤连接，形成光纤差动保护。

2.根据权利要求1所述的配电系统，其特征在于，所述第一分段开关组包括：第一主干节点、与所述第一主干节点连接的第二主干节点以及连接于所述第一主干节点与所述第二主干节点之间的2个第一分层节点。

3.根据权利要求2所述的配电系统，其特征在于，所述第一主干层和所述第二主干层均配置有2个第一分段开关组，靠近于所述第一变电站的第一分段开关组的第一主干节点与同在一个线路上的紧急开关通过光纤连接，所述靠近于所述第一变电站的第一分段开关组的第二主干节点与另一个第一分段开关组的第一主干节点通过光纤连接，所述另一个第一分段开关组的第二主干节点与所述第一开关通过光纤连接。

4.根据权利要求1－3任一项所述的配电系统，其特征在于，所述第二分段开关组包括：第三主干节点、与所述第三主干节点连接的第四主干节点以及连接于所述第三主干节点与所述第四主干节点之间的2个第二分层节点。

5.根据权利要求4所述的配电系统，其特征在于，所述第三主干层和所述第四主干层均配置有2个第二分段开关组，靠近于所述第二变电站的第二分段开关组的第三主干节点与同在一个线路上的紧急开关通过光纤连接，所述靠近于所述第二变电站的第二分段开关组的第四主干节点与另一个第二分段开关组的第三主干节点通过光纤连接，所述另一个第二分段开关组的第四主干节点与所述第三开关通过光纤连接。

6.根据权利要求5所述的配电系统，其特征在于，所述支线层配置有主供开关、与所述主供开关连接的备用开关以及连接于所述主供开关与所述备用开关之间的至少一个支线节点，所述支线节点用于连接用户负载，所述主供开关连接于所述第一主干层的某个第一分层节点上的，所述备用开关连接于所述第二主干层的某个第一分层节点上的，或者，所述主供开关连接于所述第二主干层的某个第一分层节点上的，所述备用开关连接于所述第一主干层的某个第一分层节点上的，或者，所述主供开关连接于所述第三主干层的某个第二分层节点上的，所述备用开关连接于所述第四主干层的某个第二分层节点上的，或者，所述主供开关连接于所述第四主干层的某个第二分层节点上的，所述备用开关连接于所述第三主干层的某个第二分层节点上的。

7.一种实现故障隔离的配电方法，其特征在于，应用于如权利要求1－6任一项所述的配电系统，所述方法包括：

确定故障点发生在相邻两个所述第一分段开关组或所述第二分段开关组之间的主干线上；

在线路光纤差动保护失灵，导致当前主干节点开关本体分闸失败时，该主干节点开关本体通过光纤通信向相邻的开关发出跳闸命令，使与该主干节点开关本体通过光纤相连的开关分闸。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

确定故障点发生在第一分层节点或第二分层节点的次干线上时，与发生故障点的第一分层节点或第二分层节点相连接的主干节点开关经过长延时向自身开关本体发出跳闸命令，而发生故障点的第一分层节点或第二分层节点的分段开关瞬时向自身开关本体发出跳闸命令，两者在动作时间上形成配合关系。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述联络开关组还包括自动投入装置，所述自动投入装置分别与所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关以及所述第四开关连接，初始时，所述第一开关、所述第三开关处于合闸状态，所述第二开关、所述第四开关处于分闸状态；所述方法还包括：

确定故障点发生在靠近所述联络开关组的所述第一主干层主干线上时，所述第一开关启动光纤差动保护，并使自身开关本体跳闸，以及向所述自动投入装置发出使所述第二开关处于保持分闸状态的闭锁合闸信号，以使所述第二开关处于保持分闸状态；或者，确定故障点发生在靠近所述联络开关组的所述第二主干层的主干线上时，所述第一开关启动光纤差动保护，并使自身开关本体跳闸，以及向所述自动投入装置发出使所述第四开关处于保持分闸状态的闭锁合闸信号，以使所述第四开关处于保持分闸状态；或者，确定故障点发生在靠近所述联络开关组的所述第三主干层主干线上时，所述第三开关启动光纤差动保护，并使自身开关本体跳闸，以及向所述自动投入装置发出使所述第二开关处于保持分闸状态的闭锁合闸信号，以使所述第二开关处于保持分闸状态；或者，确定故障点发生在靠近所述联络开关组的第四主干层的主干线上时，所述第三开关启动光纤差动保护，并使自身开关本体跳闸，以及向所述自动投入装置发出使所述第四开关处于保持分闸状态的闭锁合闸信号，以使所述第四开关处于保持分闸状态。