CN110535241A - 一种配电网络故障自愈装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配电网络故障自愈装置及其方法，包括主站和若干自动化远程终端配置，主站包括若干配电控制组、负荷开关组和若干联络开关，配电控制组包括电源、断路器和负荷开关，电源与断路器相连接，负荷开关与断路器相连接，联络开关和负荷开关组均与负荷开关相连接，若干自动化远程终端配置分别与断路器、负荷开关、负荷开关组和若干联络开关相连接。本发明采用自动化远程终端配置在断路器、负荷开关和联络开关上，通过测量所在线路上的电流、电压、有功功率、无功功率等与线路运行的相关模拟量，通过断路器和负荷开关实现故障定位和故障隔离，自动进行合闸操作和供电恢复，实现了智能自动的电网检测和恢复供电。

Description

一种配电网络故障自愈装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种自愈装置及其方法，尤其涉及一种配电网络故障自愈装 置及其方法。

背景技术

馈线自动化是一种实现配电网自愈控制的有效手段，能够及时避免或者 减少配电线路故障带来的经济损失，保障人民的生命财产安全，其中自愈控 制是强调电网运行时的自我预防与自我恢复方面的能力，即配电网正常运行 时，该技术体现在线对系统的监控优化与预警，处于故障状态时，该技术体 现在对故障的定位、隔离以及供电恢复。

随着社会经济的发展，人们对供电可靠性的要求越来越高，传统的馈线 自动化技术已经无法满足人们对供电可靠性的要求，而现在针对馈线自动化 的研究大多局限于配电网络事故后的事故定位及事故隔离，对后续的供电恢 复方面研究的较少。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的缺陷，现提供一种配 电网络故障自愈装置及其方法，实现了主站实时接收各自动化远程终端上送 的电源及线路负荷信息，通过计算等操作可以获得各线路供电电源的剩余容 量，当线路上发上永久短路故障时，根据预先设置的网络拓扑及相关自动化 远程终端上送的开关量变位信息，做出故障点位置判断，将网络故障点为中 心分割成各个小网络，通过对比供电电源的可用容量和线路的负荷容量对非 故障线路进行供电恢复，实现了智能自动的电网检测和恢复供电的能力。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本发明一种配电网络故障自愈装置，其特点在于，所述配电网络故障自 愈装置包括主站和若干自动化远程终端配置，所述主站包括若干配电控制 组、负荷开关组和若干联络开关，所述配电控制组包括电源、断路器和负荷 开关，所述电源与所述断路器相连接，所述负荷开关与所述断路器相连接， 所述联络开关和所述负荷开关组均与所述负荷开关相连接，所述若干自动化 远程终端配置分别与所述断路器、所述负荷开关、所述负荷开关组和若干所 述联络开关相连接。

优选地，所述若干配电控制组包括第一配电控制组、第二配电控制组、 第三配电控制组和第四配电控制组，所述第一配电控制组包括第一电源、第 一断路器和第一负荷开关，所述第一电源与所述第一断路器相连接，所述第 一负荷开关与所述第一断路器相连接，所述第二配电控制组包括第二电源、 第二断路器和第三负荷开关，所述第二电源与所述第二断路器相连接，所述 第二断路器与所述第三负荷开关相连接，所述第三配电控制组包括第三电 源、第三断路器和第六负荷开关，所述第三电源与所述第三断路器相连接， 所述第三断路器与所述第六负荷开关相连接，所述第四配电控制组包括第四 电源、第四断路器和第八负荷开关，所述第四电源与所述第四断路器相连接， 所述第八负荷开关与所述第四断路器相连接。

优选地，所述负荷开关组包括第二负荷开关、第四负荷开关、第五负荷 开关和第七负荷开关，所述第二负荷开关与所述第一负荷开关和第四负荷开 关相互连接，所述第五负荷开关与所述第四负荷开关和第七负荷开关相互连 接。

优选地，所述若干联络开关包括第一联络开关、第二联络开关和第三联 络开关，所述第一联络开关与所述第二负荷开关和第三负荷开关相连接，所 述第二联络开关与所述第五负荷开关和第六负荷开关相连接，所述第三联络 开关与所述第七负荷开关和第八负荷开关相连接。

一种配电网络故障自愈方法，其特点在于，所述自愈方法包括以下步骤：

步骤一，通过所述断路器及负荷线路上配置的所述自动化远程终端配 置，所述主站获得所述线路的及时数据，包括所述线路的拓扑结构、各所述 负荷开关的负荷需求和所述电源供电的剩余容量；

步骤二，所述线路发生故障后，各个所述自动化远程终端配置与其相连 接的终端相互交换所述故障信息，离故障点最近的上游所述负荷开关上的终 端能检测到过电流信息，离所述故障点最近的下游所述负荷开关上的终端无 法检测到过电流信息，可知道所述故障发生在两个所述负荷开关之间的线路 上，出口的所述断路器跳闸，故障区段周围的所述自动化远程终端配置控制 对应的所述负荷开关分闸，动作的所述自动化远程终端配置将开关量变位信 息发生到所述主站，所述主站获得所述故障点的位置信息；

步骤三，以所述故障点为中心，将整个配电网络分成各个区域小网络单 独分析；

步骤四，若该所述区域内对应的所述联络开关数量为0，表示该所述区 域无备用所述电源，动作结束；

步骤五，若该所述区域对应的所述联络开关数量为1，表示该所述区域 内有1个备用所述电源，开始比对该可用所述电源的容量与该所述区域所有 负荷需求，若所述电源容量大于所述负荷需求，则闭合所述联络开关，动作 结束，而若所述电源容量小于所述负荷需求，则断开所述联络开关，再根据 所述负荷优先级切除优先级低的所述负荷，直至所述负荷需求小于所述电源 容量，闭合所述联络开关，动作结束；

步骤六，若该所述区域内对应的所述联络开关数量大于1，表示该所述 区域内有至少两个备用所述电源，先对比容量最大的所述电源与所述负荷需 求，若满足需求则与此所述电源相对应的所述联络开关闭合，反之则从大到 小每次增加1个所述电源与所述负荷需求进行比较，满足需求则闭合与所述 电源对应的所述联络开关，若所有所述电源的总容量都小于所述负荷需求， 则开始根据所述负荷的优先级从低到高开始切除所述负荷，直至所述负荷需 求小于所有的所述电源的总容量，闭合所有的所述联络开关，动作结束。

本发明的积极进步效果在于：

本发明采用自动化远程终端配置在断路器、负荷开关和联络开关上，通 过TCP/IP互相进行信息交互，同时每个自动化远程终端也通过TCP/IP与主 站相连，实现了主站实时接收各自动化远程终端上送的电源及线路负荷信 息，通过计算分析等操作可以获得各线路供电电源的剩余容量，当线路上发 上永久短路故障时，根据预先设置的网络拓扑及相关自动化远程终端上送的 开关量变位信息，做出故障点位置判断，将网络故障点为中心分割成各个小 网络，通过对比供电电源的可用容量和线路的负荷容量对非故障线路进行供 电恢复，实现了智能自动的电网检测和恢复供电的能力。

附图说明

图1为本发明的较优实施例的主站的电路结构示意图。

图2为本发明的较优实施例的主站与自动化远程终端配置的结构示意 图。

图3为本发明的较优实施例的配电控制组的结构示意图。

图4为本发明的较优实施例的第一区域小网络的结构示意图。

图5为本发明的较优实施例的第二区域小网络的结构示意图。

图6为本发明的较优实施例的第三区域小网络的结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在 所述的实施例范围之中。

请参照图2和图3，一种配电网络故障自愈装置，包括主站21和若干自 动化远程终端配置22，主站21包括若干配电控制组、负荷开关组和若干联 络开关，配电控制组包括电源23、断路器24和负荷开关25，电源23与断 路器24相连接，负荷开关25与断路器24相连接，联络开关和负荷开关组 均与负荷开关25相连接，若干自动化远程终端配置22与断路器24、负荷开 关25、负荷开关组和若干联络开关相连接，自动化远程终端配置22通过连 接的断路器24、负荷开关25、负荷开关组和若干联络开关传输电流、电压、 有功功率、无功功率与线路运行的相关数据，以小时级的时间间隔将所有线 路的总功率以及每条负荷线路的实际负荷需求传送给主站21，同时，当线路 发生永久短路故障时，自动化远程终端配置22根据所在线路的电流大小以 及相邻的终端发送过来的负荷开关的开关量信息，通过跳开相应的断路器24 和负荷开关25对故障线路进行故障定位和故障隔离，并将开关量变位信息发送给主站21，各相应的自动化远程终端22根据主站21下发的命令进行合 闸操作并对故障区域进行恢复供电。

请参见图1，若干配电控制组包括第一配电控制组、第二配电控制组、 第三配电控制组和第四配电控制组，第一配电控制组包括第一电源1、第一 断路器2和第一负荷开关3，第一电源1与第一断路器2相连接，第一负荷 开关3与第一断路器2相连接，第二配电控制组包括第二电源6、第二断路 器7和第三负荷开关8，第二电源6与第二断路器7相连接，第二断路器7 与第三负荷开关8相连接，第三配电控制组包括第三电源9、第三断路器10 和第六负荷开关11，第三电源9与第三断路器10相连接，第三断路器10 与第六负荷开关11相连接，第四配电控制组包括第四电源14、第四断路器 15和第八负荷开关16，第四电源14与第四断路器15相连接，第八负荷开 关16与第四断路器15相连接，负荷开关组包括第二负荷开关4、第四负荷 开关19、第五负荷开关13和第七负荷开关18，第二负荷开关4与第一负荷 开关3和第四负荷开关19相互连接，第五负荷开关13与第四负荷开关19 和第七负荷开关18相互连接，若干联络开关包括第一联络开关5、第二联络 开关12和第三联络开关17，第一联络开关5与第二负荷开关4和第三负荷 开关8相连接，第二联络开关12与第五负荷开关13和第六负荷开关11相 连接，第三联络开关17与第七负荷开关18和第八负荷开关17相连接。

当线路发生故障时，自动化远程终端配置22将通过终端感应收到断电 信息，并指令第一断路器2分闸、第一负荷开关3的出线端分闸、第二负荷 开关4的入线端分闸和第四负荷开关19的入线端分闸，其他开关保持原状 态不变，在故障发生后，自动化远程终端配置22首先完成故障的定位和隔 离，然后以故障点20为中心将故障网络分割为各个独立的网络进行分析， 当第二负荷开关4的负荷需求小于第二电源6的剩余容量时，则第一联络开关5合闸，恢复第二负荷开关4的供电，当第二负荷开关4的负荷需求大于 第二电源6的剩余容量，则保持第一联络开关5的分闸状态，当第四负荷开 关19、第五负荷开关13、第七负荷开关18的负荷需求大于第三电源9和第 四电源14的剩余容量之和时，则对第四负荷开关19、第五负荷开关13和第 七负荷开关18的负荷优先级，优先切断优先级低的负荷，直至剩下的负荷 需求小于第三电源9和第四电源14的剩余容量之和，第二联络开关12和第 三联络开关17同时合闸恢复供电，当第四负荷开关19、第五负荷开关13 和第七负荷开关18的负荷需求小于第三电源9和第四电源14的剩余容量之 和时，则第二联络开关12和第三联络开关17同时合闸，由第三电源9和第 四电源14同时给第四负荷开关19、第五负荷开关13和第七负荷开关18供 电，如果第三电源9的剩余容量小于第四电源14的剩余容量，当第四负荷开关19、第五负荷开关13和第七负荷开关18的负荷需求小于第三电源9 的剩余容量时，根据线路的长短差异决定合闸第二联络开关12由第三电源 供电9或合闸第三联络开关17由第四电源14供电，若第四负荷开关19、第 五负荷开关13和第七负荷开关18的负荷需求大于第三电源9的剩余容量而 小于第四电源14的剩余容量时，则第三联络开关17合闸，由第四电源14 供电。

一种配电网络故障自愈方法，自愈方法包括以下步骤：

请参见图1，步骤一，通过断路器24及负荷线路上配置的自动化远程终 端配置22，主站21获得线路的及时数据，包括线路的拓扑结构、各负荷开 关25的负荷需求和电源23供电的剩余容量；

步骤二，线路发生故障后，各个自动化远程终端配置22与其相连接的 终端相互交换故障信息，离故障点20最近的上游第一负荷开关3上的终端 能检测到过电流信息，离故障点20最近的下游第二负荷开关4和第四负荷 开关19上的终端无法检测到过电流信息，可知道故障发生在第一负荷开关3 和第二负荷开关4之间的线路上，出口的第一断路器2跳闸，故障区段周围 的自动化远程终端配置22控制对应的第一负荷开关3分闸，动作的自动化 远程终端配置22将开关量变位信息发生到主站21，主站21获得故障点20 的位置信息；

步骤三，请参见图4、图5和图6，故障点20为中心，将整个配电网络 分成各个区域小网络单独分析；

步骤四，请参见图4，若该区域内对应的联络开关数量为0，表示该区 域无备用电源23，动作结束；

步骤五，请参见图5，若该区域对应的联络开关数量为1，表示该区域 内有1个备用电源，为第二电源6，开始比对该可用第二电源6的容量与该 区域负荷需求，若第二电源6容量大于负荷需求，则闭合第一联络开关5， 动作结束，而若第二电源6容量小于负荷需求，则断开第一联络开关5，再 根据负荷优先级切除优先级低的负荷，直至负荷需求小于第二电源6容量， 闭合第一联络开关5，动作结束；

步骤六，请参见图6，若该区域内对应的联络开关数量大于1，表示该 区域内有至少两个备用电源，为第三电源9和第四电源14，先对比为第三电 源9和第四电源14的容量哪一个最大以及负荷需求，如第三电源9满足需 求，则与此第三电源9相对应的第二联络开关12闭合，如第三电源9仍然 不满足需求，则依据电容从大到小依次增加1个第四电源14，再与负荷需求 进行比较，满足需求则闭合与第四电源14对应的第三联络开关17，若所有 电源的总电量都小于负荷需求，则开始根据负荷的优先级从低到高开始切除 负荷，直至负荷需求小于所有的电源的总容量，闭合所有的联络开关，动作 结束。

本发明采用自动化远程终端22配置在断路器24、负荷开关25和联络开 关上，通过TCP/IP互相进行信息交互，同时每个自动化远程终端22也通过 TCP/IP与主站21相连，其通过测量所在线路上的电流、电压、有功功率、 无功功率等与线路运行的相关模拟量，以小时级的时间间隔将所在线路的总 功率(配置于断路器24上的自动化远程终端22)，以及每条负荷线路的实 时负荷需求(配置于负荷开关25上的自动化远程终端22)上送给主站21， 同时当线路发生永久短路故障时，自动化远程终端22根据所在线路的电流 大小及相邻终端发送过来的负荷开关25的开关量信息，通过跳开相应的断 路器24和负荷开关25对故障线路进行故障定位和故障隔离，有过动作的自 动化远方将各自的开关量变位信息上送给主站21，后各相应的自动化远程终 端22根据接收的主站21下发的命令进行合闸操作对非故障区域进行供电恢 复，主站21实时接收各自动化远程终端22上送的电源及线路负荷信息，通 过计算等操作可以获得各线路供电电源的剩余容量，当线路上发上永久短路 故障时，根据预先设置的网络拓扑及相关自动化远程终端22上送的开关量 变位信息，做出故障点位置判断，将网络故障点为中心分割成各个小网络， 通过对比供电电源的可用容量和线路的负荷容量对非故障线路进行供电恢 复，实现了智能自动的电网检测和恢复供电的能力。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员 可根据上述说明对本发明做出种种变化例。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。 因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利 要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种配电网络故障自愈装置，其特征在于，所述配电网络故障自愈装置包括主站和若干自动化远程终端配置，所述主站包括若干配电控制组、负荷开关组和若干联络开关，所述配电控制组包括电源、断路器和负荷开关，所述电源与所述断路器相连接，所述负荷开关与所述断路器相连接，所述联络开关和负荷开关组均与所述负荷开关相连接，所述若干自动化远程终端配置分别与所述断路器、所述负荷开关、所述负荷开关组和若干所述联络开关相连接。

2.根据权利要求1所述的配电网络故障自愈装置，其特征在于，所述若干配电控制组包括第一配电控制组、第二配电控制组、第三配电控制组和第四配电控制组，所述第一配电控制组包括第一电源、第一断路器和第一负荷开关，所述第一电源与所述第一断路器相连接，所述第一负荷开关与所述第一断路器相连接，所述第二配电控制组包括第二电源、第二断路器和第三负荷开关，所述第二电源与所述第二断路器相连接，所述第二断路器与所述第三负荷开关相连接，所述第三配电控制组包括第三电源、第三断路器和第六负荷开关，所述第三电源与所述第三断路器相连接，所述第三断路器与所述第六负荷开关相连接，所述第四配电控制组包括第四电源、第四断路器和第八负荷开关，所述第四电源与所述第四断路器相连接，所述第八负荷开关与所述第四断路器相连接。

3.根据权利要求1所述的配电网络故障自愈装置，其特征在于，所述负荷开关组包括第二负荷开关、第四负荷开关、第五负荷开关和第七负荷开关，所述第二负荷开关与所述第一负荷开关和第四负荷开关相互连接，所述第五负荷开关与所述第四负荷开关和第七负荷开关相互连接。

4.根据权利要求1所述的配电网络故障自愈装置，其特征在于，所述若干联络开关包括第一联络开关、第二联络开关和第三联络开关，所述第一联络开关与所述第二负荷开关和第三负荷开关相连接，所述第二联络开关与所述第五负荷开关和第六负荷开关相连接，所述第三联络开关与所述第七负荷开关和第八负荷开关相连接。

5.一种配电网络故障自愈方法，其特征在于，所述自愈方法包括以下步骤：

步骤一，通过所述断路器及负荷线路上配置的所述自动化远程终端配置，所述主站获得所述线路的及时数据，包括所述线路的拓扑结构、各所述负荷开关的负荷需求和所述电源供电的剩余容量；

步骤二，所述线路发生故障后，各个所述自动化远程终端配置与其相连接的终端相互交换所述故障信息，离故障点最近的上游所述负荷开关上的终端能检测到过电流信息，离所述故障点最近的下游所述负荷开关上的终端无法检测到过电流信息，可知道所述故障发生在两个所述负荷开关之间的线路上，出口的所述断路器跳闸，故障区段周围的所述自动化远程终端配置控制对应的所述负荷开关分闸，动作的所述自动化远程终端配置将开关量变位信息发生到所述主站，所述主站获得所述故障点的位置信息；

步骤三，以所述故障点为中心，将整个配电网络分成各个区域小网络单独分析；

步骤四，若该所述区域内对应的所述联络开关数量为0，表示该所述区域无备用所述电源，动作结束；

步骤五，若该所述区域对应的所述联络开关数量为1，表示该所述区域内有1个备用所述电源，开始比对该可用所述电源的容量与该所述区域所有负荷需求，若所述电源容量大于所述负荷需求，则闭合所述联络开关，动作结束，而若所述电源容量小于所述负荷需求，则断开所述联络开关，再根据所述负荷优先级切除优先级低的所述负荷，直至所述负荷需求小于所述电源容量，闭合所述联络开关，动作结束；

步骤六，若该所述区域内对应的所述联络开关数量大于1，表示该所述区域内有至少两个备用所述电源，先对比容量最大的所述电源与所述负荷需求，若满足需求则与此所述电源相对应的所述联络开关闭合，反之则从大到小每次增加1个所述电源与所述负荷需求进行比较，满足需求则闭合与所述电源对应的所述联络开关，若所有所述电源的总容量都小于所述负荷需求，则开始根据所述负荷的优先级从低到高开始切除所述负荷，直至所述负荷需求小于所有的所述电源的总容量，闭合所有的所述联络开关，动作结束。