CN109245071A - 一种智能分布式馈线自动化配电系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能分布式馈线自动化配电系统及控制方法。该方法包括两个以上的变电站、主开关和多个环网柜，配电开关用于将环网柜之间或环网柜与变电站和负载分别建立连接，各组环网柜中的尾部的环网柜内的最后侧的配电开关相连接，每一配电开关及主开关处设置一个FA装置，各FA装置之间连接，以实现故障信息交互，配电开关为断路器或负荷开关。本发明在目前的设备配置和运行方式下，配电网10kV线路上任一处故障均将造成全线失电，实施分布式配电自动化后，通过自动故障处理，可以大大缩短故障排查时间，提高供电可靠性。可适用于供电要求高可靠性区域，如城市核心区、油田、煤矿等工矿场所。
Description
技术领域
本发明涉及馈线自动化配电领域，具体涉及一种智能分布式馈线自动化配电系统及控制方法。
背景技术
在供电企业，馈线自动化功能被设计用于提高系统的可靠性，它基于配电终端采集的量测数据判断故障电流，迅速的隔离故障并恢复非故障区的供电服务，可以将非故障区恢复供电的时间从几小时降低到几分钟。传统的FA解决方案是基于集中式架构，这种方式依赖于一个强有力的带高速通信能力，可以处理大量数据的控制中心，这种依赖性可能导致单点故障问题。而且随着负荷的增长以及现场拓扑的频繁变动，这种传统的集中式主站在处理FA功能上逐渐失去效率。需要重新考虑电网的控制结构，从传统的中央决策方式转向分布式决策,这需要各智能设备之间加强横向通信、协调与合作。
传统的电压时间型(根据变电站出现保护重合闸到再次出现故障电流的时间确定故障区域)和电流计数型(根据重合器开断故障电流动作次数确定故障区域)2种方式也属于分布式处理概念，但是，由于其控制设备之间没有相互通信，完全依靠馈线上的电气量触发动作，靠时序配合来完成FA功能，它的缺点，例如，故障处理及供电恢复速度慢，对系统及用户冲击大；同一线路上、下级重合器动作需要很好地配合，缺乏选择性，多电源多分支的复杂网络，其参数配合更困难。因此，在这种传统的电压时间型和电流计数型的馈线自动化模式不适合城市配电自动化系统。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种智能分布式馈线自动化配电系统及控制方法。
为实现上述目的，在第一方面，本发明提供了一种智能分布式馈线自动化配电系统，包括两个以上的变电站、设置在各变电站出线处的主开关和多个环网柜，所述多个环网柜分成与变电站相同的组数，每组环网柜依次连接在主开关的后侧，每一环网柜内设有若干个配电开关，所述配电开关用于将环网柜之间或环网柜与变电站和负载分别建立连接，各组环网柜中的尾部的环网柜内的最后侧的配电开关相连接，每一配电开关处均设置一个FA装置，所述配电开关包括出线开关和分段开关，环网柜内各FA装置与相邻环网柜分段开关FA装置之间可进行故障信息交互，所述配电开关为断路器或负荷开关；
若配电开关为断路器，其FA装置的速断保护判定时间设定小于所述主开关的速断保护动作出口延时时间，当所述FA装置检测到故障时，FA装置启动保护功能；所述FA装置保护功能启动后，各FA装置之间进行故障信息交互，并通过拓扑计算出故障点和确定非故障区恢复供电的断路器，所述FA装置通过控制故障点两侧的断路器断开，以将故障点隔离，然后控制非故障区恢复供电的断路器闭合，以完成非故障区的供电恢复；
若配电开关为负荷开关，当所述FA装置检测到故障时，所述主开关立即保护跳闸，并延时进行一次重合闸操作，如故障为瞬时故障，主开关重合成功，故障处理结束；如故障为永久性故障，则主开关重合闸后加速跳闸，所述FA装置检测到重合闸失败后，则启动保护功能；所述FA装置保护功能启动后，各FA装置之间进行故障信息交互，并通过拓扑计算出故障点，并确定故障点隔离和非故障区恢复供电的负荷开关，所述FA装置通过控制故障点两侧的负荷开关断开，以将故障点隔离，然后依次控制非故障区恢复供电的负荷开关和主开关闭合，以完成非故障区的供电恢复。
进一步的，所述断路器的速断保护时间设定为0秒，所述主开关的速断保护时间设定为0.2S。
进一步的，如果故障为地下电缆线路故障，主开关跳闸后不进行延时重合闸操作，以各环网柜检测故障并感知出口动作启动FA装置保护功能；或者以各环网柜收到主开关的跳闸动作信号启动FA装置保护功能。
在第二方面，本发明提供了一种智能分布式馈线自动化配电系统的控制方法，包括以下步骤：
步骤1：FA装置保护功能启动
若配电开关为断路器，所述断路器的速断保护时间小于主开关的速断保护时间，当所述FA装置检测到故障时，FA装置启动保护功能；
若配电开关为负荷开关，当所述FA装置检测到故障时，所述主开关立即保护跳闸，并延时进行一次重合闸操作，如故障为瞬时故障，主开关重合成功，故障处理结束；如故障为永久性故障，则主开关重合闸后加速跳闸，所述FA装置检测到重合闸失败后，则启动保护功能；
步骤2：FA装置之间进行故障信息交互，并通过拓扑计算出故障点；
步骤3：控制故障点两侧的配电开关断开，以将故障点隔离；
步骤4：非故障区的供电恢复
若配电开关为断路器，控制非故障区恢复供电的断路器闭合，以完成非故障区的供电恢复；
若配电开关为负荷开关，依次控制非故障区恢复供电的负荷开关和主开关闭合，以完成非故障区的供电恢复。
进一步的，所述断路器的速断保护时间设定为0秒，所述主开关的速断保护时间设定为0.2S。
进一步的，如果故障为地下电缆线路故障，主开关跳闸后不进行延时重合闸操作，以各环网柜检测故障并感知出口动作启动FA装置保护功能；或者以各环网柜收到主开关的跳闸动作信号启动FA装置保护功能。
有益效果：本发明在目前的设备配置和运行方式下，配电网10kV线路上任一处故障均将造成全线失电，实施分布式配电自动化后，通过自动故障处理，可以大大缩短故障排查时间，提高供电可靠性。可适用于供电要求高可靠性区域，如城市核心区、油田、煤矿等工矿场所。
附图说明
图1是本发明实施例的智能分布式馈线自动化配电系统的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
如图1所示，本发明实施例提供了一种智能分布式馈线自动化配电系统，该系统可以包括两个以上的变电站，以两个变电站为例，在变电站1与变电站2的出口处分别设置有主开关CB1和主开关CB2主开关和多个环网柜，多个环网柜分成两组，两组环网柜分别依次连接在主开关CB1和主开关CB2的后侧，每一环网柜内设有若干个配电开关(K1至K4)，以每组环网柜有三个环网柜为例，其中，环网柜1内的配电开关K1用于与变电站1连接，其内部的配电开关K4以及环网柜2内的配电开关K1和配电开关K4用于将环网柜之间连接，各环网柜中的配电开关K2和配电开关K3用于与负载连接供电。各组环网柜中的尾部的环网柜内的最后侧的配电开关相连接，即环网柜3与环网柜6中的配电开关4相连接，每一个配电开关及主开关处设置一个FA装置，FA装置用来监控各配电开关和主开关连接的线路上的状态，并控制各配电开关和主开关工作，各FA装置之间连接，以实现故障信息交互，配电开关为断路器或负荷开关，需要根据配电开关的类型，设定不同的保护机制。
若配电开关为断路器，其FA装置的速断保护判定时间设定小于变电站出线处主开关的速断保护动作出口延时时间，当FA装置检测到故障时，FA装置启动保护功能。FA装置保护功能启动后，各FA装置之间进行故障信息交互，并通过拓扑计算出故障点和确定非故障区恢复供电的断路器，FA装置通过控制故障点两侧的断路器断开，以将故障点隔离，然后控制非故障区恢复供电的断路器闭合，以完成非故障区的供电恢复。断路器的速断保护时间优选设定为0秒，主开关的速断保护时间优选设定为0.2S，可确保故障隔离与非故障区恢复供电在主开关断开前完成，避免故障点前侧的非故障区断电。
举例说明，当环网柜2与环网柜3之间出现故障时，环网柜1中的配电开关K1和K4以及环网柜2中的K1和K4会检测到电流突然增大，以此判断为故障出现，此时，FA装置启动保护功能。FA装置保护功能启动后，各FA装置之间进行故障信息交互，并通过拓扑计算出故障点在环网柜2和环网柜3之间，并且可以确定出环网柜2内的配电开关K4和环网柜3内的配电开关K1为隔离故障点的配电开关，环网柜3内的配电开关K4和环网柜6内的配电开关K4为非故障区恢复供电的配电开关，控制环网柜2内的配电开关K4和环网柜3内的配电开关K1断开，然后控制环网柜3内的配电开关K4和环网柜6内的配电开关K4闭合，即可将非故障区恢复供电。
若配电开关为负荷开关，由于负荷开关的灭弧能力较弱，当故障为短路时，线路电流较大，不能直接在大电流条件下断开负荷开关。所以，当FA装置检测到故障时，FA装置控制主开关立即保护跳闸，并延时进行一次重合闸操作，如故障为瞬时故障，主开关重合成功，故障处理结束。如故障为永久性故障，则主开关重合闸后加速跳闸，FA装置检测到重合闸失败后，则启动保护功能；FA装置保护功能启动后，各FA装置之间进行故障信息交互，并通过拓扑计算出故障点，并确定故障点隔离和非故障区恢复供电的负荷开关，FA装置通过控制故障点两侧的负荷开关断开，以将故障点隔离，然后依次控制非故障区恢复供电的负荷开关和主开关闭合，以完成非故障区的供电恢复。
举例说明，当环网柜2与环网柜3之间出现故障时，环网柜1中的配电开关K1和K4以及环网柜2中的K1和K4会检测到电流突然增大，以此判断为故障出现，此时，主开关CB1立即保护跳闸，并延时进行一次重合闸操作，如故障为瞬时故障，主开关重合成功，故障处理结束。如故障为永久性故障，则主开关重合闸后加速跳闸，FA装置检测到重合闸失败后，则启动保护功能；FA装置保护功能启动后，各FA装置之间进行故障信息交互，并通过拓扑计算出故障点在环网柜2和环网柜3之间，确定出环网柜2内的配电开关K4和环网柜3内的配电开关K1为隔离故障点的配电开关，环网柜3内的配电开关K4和环网柜6内的配电开关K4为非故障区恢复供电的配电开关，控制环网柜2内的配电开关K4和环网柜3内的配电开关K1断开，然后控制环网柜3内的配电开关K4和环网柜6内的配电开关K4闭合，最后将主开关CB1闭合，即可将非故障区恢复供电。
一般情况下，架空电缆线路会出现瞬时故障，而地下电缆线路一般不会出现线路故障，因此保护机制还可以根据线路的类型进行设定。如果故障为地下电缆线路故障，主开关跳闸后不进行延时重合闸操作，以各环网柜检测故障并感知出口动作启动FA装置保护功能；或者以各环网柜收到主开关的跳闸动作信号启动FA装置保护功能。
本领域技术人员可以理解，本发明还提供了一种智能分布式馈线自动化配电系统的控制方法，该方法包括以下步骤：
步骤1：FA装置保护功能启动
若配电开关为断路器，断路器的速断保护时间小于主开关的速断保护时间，当FA装置检测到故障时，FA装置启动保护功能。断路器的速断保护时间优选设定为0秒，主开关的速断保护时间优选设定为0.2S。
若配电开关为负荷开关，当所述FA装置检测到故障时，所述主开关立即保护跳闸，并延时进行一次重合闸操作，如故障为瞬时故障，主开关重合成功，故障处理结束；如故障为永久性故障，则主开关重合闸后加速跳闸，FA装置检测到重合闸失败后，则启动保护功能。如果故障为地下电缆线路故障，主开关跳闸后不进行延时重合闸操作，以各环网柜检测故障并感知出口动作启动FA装置保护功能；或者以各环网柜收到主开关的跳闸动作信号启动FA装置保护功能。
步骤2：FA装置之间进行故障信息交互，并通过拓扑计算出故障点；
步骤3：控制故障点两侧的配电开关断开，以将故障点隔离；
步骤4：非故障区的供电恢复
若配电开关为断路器，控制相应的断路器闭合，以完成非故障区的供电恢复；
若配电开关为负荷开关，依次控制非故障区恢复供电的负荷开关和主开关闭合，以完成非故障区的供电恢复。
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，其它未具体描述的部分，属于现有技术或公知常识。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 (6)
1.一种智能分布式馈线自动化配电系统，其特征在于，包括两个以上的变电站、设置在各变电站出线处的主开关和多个环网柜，所述多个环网柜分成与变电站相同的组数，每组环网柜依次连接在主开关的后侧，每一环网柜内设有若干个配电开关，所述配电开关用于将环网柜之间或环网柜与变电站和负载分别建立连接，各组环网柜中的尾部的环网柜内的最后侧的配电开关相连接，每一配电开关处均设置一个FA装置，所述配电开关包括出线开关和分段开关，环网柜内各FA装置与相邻环网柜分段开关FA装置之间可进行故障信息交互，所述配电开关为断路器或负荷开关；
若配电开关为断路器，其FA装置的速断保护判定时间设定小于所述主开关的速断保护动作出口延时时间，当所述FA装置检测到故障时，FA装置启动保护功能；所述FA装置保护功能启动后，各FA装置之间进行故障信息交互，并通过拓扑计算出故障点和确定非故障区恢复供电的断路器，所述FA装置通过控制故障点两侧的断路器断开，以将故障点隔离，然后控制非故障区恢复供电的断路器闭合，以完成非故障区的供电恢复；
若配电开关为负荷开关，当所述FA装置检测到故障时，所述主开关立即保护跳闸，并延时进行一次重合闸操作，如故障为瞬时故障，主开关重合成功，故障处理结束；如故障为永久性故障，则主开关重合闸后加速跳闸，所述FA装置检测到重合闸失败后，则启动保护功能；所述FA装置保护功能启动后，各FA装置之间进行故障信息交互，并通过拓扑计算出故障点，并确定故障点隔离和非故障区恢复供电的负荷开关，所述FA装置通过控制故障点两侧的负荷开关断开，以将故障点隔离，然后依次控制非故障区恢复供电的负荷开关和主开关闭合，以完成非故障区的供电恢复。
2.根据权利要求1所述的智能分布式馈线自动化配电系统，其特征在于，所述断路器的速断保护时间设定为0秒，所述主开关的速断保护时间设定为0.2S。
3.根据权利要求1所述的智能分布式馈线自动化配电系统，其特征在于，如果故障为地下电缆线路故障，主开关跳闸后不进行延时重合闸操作，以各环网柜检测故障并感知出口动作启动FA装置保护功能；或者以各环网柜收到主开关的跳闸动作信号启动FA装置保护功能。
4.一种如权利要求1所述的智能分布式馈线自动化配电系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：FA装置保护功能启动
若配电开关为断路器，所述断路器的速断保护时间小于主开关的速断保护时间，当所述FA装置检测到故障时，FA装置启动保护功能；
若配电开关为负荷开关，当所述FA装置检测到故障时，所述主开关立即保护跳闸，并延时进行一次重合闸操作，如故障为瞬时故障，主开关重合成功，故障处理结束；如故障为永久性故障，则主开关重合闸后加速跳闸，所述FA装置检测到重合闸失败后，则启动保护功能；
步骤2：FA装置之间进行故障信息交互，并通过拓扑计算出故障点；
步骤3：控制故障点两侧的配电开关断开，以将故障点隔离；
步骤4：非故障区的供电恢复
若配电开关为断路器，控制非故障区恢复供电的断路器闭合，以完成非故障区的供电恢复；
若配电开关为负荷开关，依次控制非故障区恢复供电的负荷开关和主开关闭合，以完成非故障区的供电恢复。
5.根据权利要求4所述的智能分布式馈线自动化配电系统的控制方法，其特征在于，所述断路器的速断保护时间设定为0秒，所述主开关的速断保护时间设定为0.2S。
6.根据权利要求4所述的智能分布式馈线自动化配电系统的控制方法，其特征在于，如果故障为地下电缆线路故障，主开关跳闸后不进行延时重合闸操作，以各环网柜检测故障并感知出口动作启动FA装置保护功能；或者以各环网柜收到主开关的跳闸动作信号启动FA装置保护功能。
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