CN110635460B - 一种就地型馈线自动化装置、分段开关及联络开关 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种就地型馈线自动化装置、分段开关及联络开关，其中，就地型馈线自动化装置包括联络开关、分段开关、重合器，联络开关及分段开关分别设置有正常工作模式、速断保护模式及延时速断保护模式，通过分段开关于联络开关在不同状态下工作模式的切换，结合重合器的延时功能，仅通过一次重合闸就能完成故障定位、故障隔离以及非故障区域恢复供电，且能够防止由于故障点分段开关因故障而不能分闸时造成整条馈线停电情况的发生，与现有技术的就地式馈线自动化方法相比，整个过程的时间缩短50％以上，能够显著提高供电可靠性。

Description

一种就地型馈线自动化装置、分段开关及联络开关
技术领域
本发明属于馈线自动化技术领域，特别涉及一种就地型馈线自动化装置、分段开关及联络开关。
背景技术
随着我国经济的发展，电力用户用电的依赖性越来越强，供电可靠性和供电电能质量成为配电网的工作重点，所以，配电网馈线保护的主要作用就是提高供电可靠性和提高电能质量，具体包括馈线故障切除、故障隔离和恢复供电。随着配电自动化技术的发展及实践，在我国乡镇电网采用低成本的重合器方式实现故障隔离、恢复供电，这种简单有效的方式能够提高供电可靠性。相对于传统的电流保护有较大的优势，重合器保护是将馈线故障自动限制在一个区段内的有效方式。
目前，馈线自动化主要分为就地型和集中型，虽然集中式馈线自动化有准确率高、负荷调配合理等非故障区域的转供方面的优势，但随着终端数量的增加，其通讯传输瓶颈以及通讯线路安全隐患将制约其发展。
就地型馈线自动化主要分为重合器方式与智能分布式。重合器方式的就地型馈线自动化装置主要分为电压—时间型馈线装置、电流计数型馈线装置和电压—电流—时间型馈线装置，如公开号为“CN102593798A”，名称为“应用于智能开关的综合型继电保护方法”的中国发明专利申请，该专利申请公开了上述三种就地型馈线自动化装置，但这三种装置存在以下缺陷：
电压—时间型馈线装置对于瞬时性故障供电恢复时间较长，对于永久性故障需要经过两次重合闸才能判断出故障区域、隔离故障区域、恢复电源侧健全区域供电，且有时需要借助“残压”作为判断闭锁的条件，有可能造成线路多次停电，对设备冲击大，对用户影响也大。
电流计数型馈线装置虽然对于瞬时性故障可以快速恢复供电，但对于永久性故障需要经过两次以上重合闸，会造成线路多次停电，对设备冲击大，对用户影响也大。
现有的电压—电流—时间型馈线装置大多保护模式单一，考虑线路的长短问题或是重合器之间的配合问题时，靠延时实现故障隔离的分段越多，对系统越不利，保护越难配合，系统受到的冲击影响也越大。
随着国家电网公司对馈线自动化要求的提高以及用户对高质量供电的迫切需求，现有的装置及方法已经难以满足馈线自动化的需要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种就地型馈线自动化装置，用于解决现有技术中就地型馈线自动化装置不能满足系统需求的问题；同时还提供了一种分段开关及联络开关，用于解决现有技术中就地型馈线自动化装置不能满足系统需求的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种就地型馈线自动化装置，包括以下技术方案：
装置方案一，一种就地型馈线自动化装置，包括安装在两条馈线之间的联络开关，第一条馈线上依次设置有第一重合器、第一分段开关及第二分段开关，第二条馈线上设置有第二重合器、第三分段开关及第四分段开关，各分段开关设置有正常工作模式、速断保护模式及延时速断保护模式，各分段开关设置第一整定时间和第二整定时间，当线路无故障时，各分段开关处于正常工作模式，当各分段开关两侧失压分闸后，各分段开关由正常工作模式切换为速断保护模式，若检测到各分段开关在速断保护模式下一侧有压且延时第一整定时间后分段开关合闸并启动速断保护模式，若在各分段开关合闸后的第二整定时间内检测到各分段开关依然有压，则由速断保护模式切换为延时速断保护模式；
各联络开关设置有正常工作模式、速断保护模式及延时速断保护模式，各联络开关设置第三整定时间和第四整定时间，当线路无故障时，各联络开关处于正常工作模式，当各联络开关一侧失压后，由正常工作模式转换为速断保护模式，若检测到各联络开关在速断保护模式下一侧失压，则延时第三整定时间合闸并启动速断保护功能，若在第三整定时间内恢复两侧有压，则恢复为正常工作模式，若各联络开关合闸后的第四整定时间内检测到一侧有压，则由速断保护模式切换为延时速断保护模式。
装置方案二，在装置方案一的基础上，所述第一整定时间为2秒，所述第二整定时间为1秒。
装置方案三，在装置方案二的基础上，所述第三整定时间为8秒，所述第四整定时间为1秒。
本发明还提供了一种分段开关，包括以下技术方案：
分段开关方案一，一种分段开关，分段开关设置有正常工作模式、速断保护模式及延时速断保护模式，分段开关设置第一整定时间和第二整定时间，当线路无故障时，所述分段开关处于正常工作模式，当所述分段开关两侧失压分闸后，所述分段开关由正常工作模式切换为速断保护模式，若检测到所述分段开关在速断保护模式下一侧有压且延时第一整定时间后分段开关合闸并启动速断保护模式，若在分段开关合闸后的第二整定时间内检测到所述分段开关依然有压，则由速断保护模式切换为延时速断保护模式。
分段开关方案二，在分段开关方案一的基础上，所述第一整定时间为2秒，所述第二整定时间为1秒。
分段开关方案三，在分段开关方案二的基础上，所述第三整定时间为8秒，所述第四整定时间为1秒。
本发明还提供了一种联络开关，包括以下技术方案：
联络开关方案一，一种联络开关，联络开关设置有正常工作模式、速断保护模式及延时速断保护模式，在所述联络开关中设置第三整定时间和第四整定时间，当线路无故障时，所述联络开关处于正常工作模式，当所述联络开关一侧失压后，由正常工作模式转换为速断保护模式，若检测到所述联络开关在速断保护模式下一侧失压，则延时第三整定时间合闸并启动速断保护功能，若在第三整定时间内恢复两侧有压，则恢复为正常工作模式，若联络开关合闸后的第四整定时间内检测到一侧有压，则由速断保护模式切换为延时速断保护模式。
联络开关方案二，在联络开关方案一的基础上，所述第一整定时间为2秒，所述第二整定时间为1秒。
联络开关方案三，在联络开关方案二的基础上，所述第三整定时间为8秒，所述第四整定时间为1秒。
本发明的有益效果是：
本发明提供的就地型馈线自动化装置，包括联络开关、分段开关、重合器，通过分段开关于联络开关在不同状态下工作模式的切换，结合重合器的延时功能，仅通过一次重合闸就能完成故障定位、故障隔离以及非故障区域恢复供电，且能够防止由于故障点分段开关因故障而不能分闸时造成整条馈线停电情况的发生，与现有技术的就地型馈线自动化方法相比，整个过程的时间缩短50％以上，能够显著提高供电可靠性。
另外，本发明提供的分段开关及联络开关均设置有正常工作模式、速断保护模式及延时速断保护模式，三种模式根据设定的整定时间可以实现模式之间的切换，其控制方式比较灵活，适用于就地型馈线自动化装置中。
附图说明
图1为本发明的分段开关与联络开关的电路原理图；
图2为本发明的在发生瞬时性故障时的就地型馈线自动化装置的工作流程图；
图3为本发明的在发生永久性故障时的就地型馈线自动化装置的工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：
一种就地型馈线自动化装置，包括安装在两条馈线之间的联络开关，第一条馈线上依次设置有第一重合器、第一分段开关及第二分段开关，第二条馈线上设置有第二重合器、第三分段开关及第四分段开关，分段开关设置有正常工作模式、速断保护模式及延时速断保护模式，联络开关也设置有正常工作模式、速断保护模式及延时速断保护模式。
其中，分段开关和联络开关的电路原理图如图1所示，包括电流互感器(图1中的TA)，断路器(图1中的CB)，电压互感器(图1中的TV1)，电压互感器(图1中的TV2)，模式转换控制器(图1中的C)。电流互感器的一端与模式转换控制器连接，电流互感器的另一端与断路器的一端连接，断路器的另一端与模式转换控制器连接，电流互感器与断路器的连接点与电压互感器TV1的一端连接，电压互感器TV1的另一端与模式转换控制器连接，模式转换控制器与断路器之间还连接有电压互感器TV2。电流互感器用于检测故障电流并为模式转换控制器提供操作电源，断路器可以根据模式转换控制器的命令进行分合与闭锁并能够开断短路电流，电压互感器用于检测线路电压并为模式转换控制器提供操作电源，模式转换控制器根据设定的模式转换判据与逻揖，控制开关的分合与闭锁。
图2所示为三段手拉手网络，第一条馈线上依次设置有第一重合器、第一分段开关、第二分段开关，第二条馈线上设置有第三分段开关、第四分段开关、第二重合器，两条馈线之间串设有第一联络开关。第一重合器和第二重合器均设置一次重合闸，且均具有延时速断保护功能，即延时200毫秒(第五整定时间)后分闸，开断后延时0.5秒(第六整定时间)后重合闸。第一分段开关至第四分段开关均设置三种工作模式，设置tx＝2秒(第一整定时间)，设置ty＝1秒(第二整定时间)，线路无故障时为正常工作模式，两侧失压分闸后转换为速断保护模式，合闸ty秒内若没有分闸，则转换为延时速断保护模式，延时速断保护模式持续5分钟后恢复到正常工作模式。第一联络开关设置三种工作模式，设置tz＝8秒(第三整定时间)，设置第四整定时间，本实施例中，第二整定时间和第四整定时间相等，因此，第四整定时间也为ty＝1秒，线路无故障时为正常工作模式，若检测到联络开关在速断保护模式下一侧失压，则延时第三整定时间合闸并启动速断保护功能，若在第三整定时间内恢复两侧有压，则恢复为正常工作模式，若联络开关合闸后的第四整定时间内检测到一侧有压，则由速断保护模式切换为延时速断保护模式，延时速断保护模式持续5分钟后恢复到正常工作模式。
具体的，若发生故障时，重合器设置一次重合闸，重合闸时间为重合器分闸0.5秒后，且重合器具有延时速断保护功能。
分段开关在正常工作情况下保持闭合，若检测到分段开关两侧失压后，则立刻控制分段开关分闸，并由正常工作模式转换为速断保护模式；联络开关在正常工作情况下联络开关保持分闸，若检测到联络开关一侧失压后，则由正常工作模式转换为速断保护模式。
分段开关在速断保护模式下若检测到一侧来电，则延时第一整定时间tx(一般设置2秒)时间后开关合闸，并启动速断保护功能；联络开关在速断保护模式下若检测到一侧失压，则延时tz(tz>0.2+0.5+(tx+ty)*最大一侧分段开关个数)时间合闸，且合闸同时启动速断保护功能，若在tz时间内恢复两侧有压，则恢复为正常工作模式。
分段开关在合闸后第二整定时间ty(一般设置1秒)时间内未检测到故障电流，则分段开关状态由速断保护功能切换为延时速断保护功能。开关闭合后，延时速断保护模式持续5分钟后恢复到正常工作模式；联络开关在合闸后第四整定时间ty(一般设置1秒)时间内未检测到故障电流，则开关状态由速断保护功能切换为延时速断保护功能。开关闭合后，延时速断保护模式持续5分钟后恢复到正常工作模式。
重合器在检测到故障电流后，不会立刻分闸，当故障电流持续200毫秒后再进行分闸，若故障电流持续时间小于200毫秒则重合器保持合闸。
分段开关或联络开关若在正常工作模式下合闸后ty(一般设置1秒)时间内检测到故障电流则开关立刻分闸，同时开关闭锁于分闸状态，且此闭锁只能由人工操作解除。
分段开关或联络开关在启动在正常工作模式下检测到故障电流后，不会立刻开断，当故障电流持续100毫秒后再进行开断，同时开关分闸闭锁，且此闭锁只能由人工操作解除，若故障电流持续时间小于100毫秒则开关保持闭合。
如图2所示，当第一分段开关与第二分段开关之间的线路发生瞬时性故障时(图2中字母I所在位置为故障发生位置)按照上述原理具体工作过程如下：
A、第一分段开关与第二分段开关之间发生瞬时性故障；
B、故障发生后，第一重合器由于具有延时速断保护功能，因此延时0.2秒后开断，第一分段开关和第二分段开关由于两侧失压而分闸，并由正常工作模式转换为速断保护模式，第一联络开关由于一侧失压开始计时并转换为速断保护模式；
C、经过0.5秒后，第一重合器进行重合闸；
D、第一分段开关一侧来电2秒后，第一分段开关合闸并启动速断保护功能；
E、由于为瞬时性故障，此时故障已经消失，第一分段开关合闸后1秒内依然有压，则由速断保护模式转换为延时速断保护模式，第二分段开关一侧有压2秒后合闸，并启动速断保护功能；
F、第二分段开关合闸后1秒内依然有压，则由速断保护模式转换为延时速断保护模式，由于第一联络开关在tz＝8秒内恢复两侧有压，则由速断保护模式恢复为正常工作模式，第一分段开关和第二分段开关在5分钟之后由延时速断保护模式恢复为正常工作模式；
如图3所示，当第一分段开关与第二分段开关之间的线路发生永久性故障时(图3中字母II所在位置为故障发生位置)按照上述原理具体工作过程如下：
a、第一分段开关与第二分段开关之间发生永久性故障；
b、故障发生后，第一重合器由于具有延时速断保护功能，因此延时0.2秒后开断，第一分段开关和第二分段开关由于两侧失压而分闸，并由正常工作模式转换为速断保护模式，第一联络开关由于一侧失压开始计时并转换为速断保护模式；
c、经过0.5秒后，第一重合器进行重合闸；
d、第一分段开关一侧来电2秒后，第一分段开关合闸并启动速断保护功能；
e、由于合到故障处，第一分段开关分闸闭锁，第一重合器由于具有延时速断保护功能，因此保持闭合；
f、第一联络开关一侧失压计时达到tz＝8秒后，第一联络开关合闸并启动速断保护功能，联络开关断开；
g、第一联络开关合闸后ty＝1秒内依然有压，则由速断保护模式转换为延时速断保护模式，第二分段开关一侧有压2秒后合闸，并启动速断保护功能；
h、第二分段开关由于合到故障处，因而分闸闭锁，第二重合器由于具有延时速断保护功能，因此保持闭合。
从永久性故障发生开始，经过故障定位、故障隔离到非故障区域恢复供电，整个过程共耗时10秒，并且只经历一次重合闸。
本发明仅通过一次重合闸就能够完成故障定位、故障隔离以及非故障区域恢复供电，且当故障点处分段开关(如附图3中g过程中的第二分段开关)由于故障而不能通过速断保护功能分闸时，其上一级处于延时速度保护模式的分段/联络开关(如附图3中g过程中的第一联络开关)则能够通过与重合器延时时长设置的不同而提前于重合器分闸，防止由于故障点处分段开关因故障而不能分闸时造成整条馈线停电情况的发生。
以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于以上所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种就地型馈线自动化装置，其特征在于，包括分段开关、重合器和安装在两条馈线之间的联络开关，第一条馈线上依次设置有第一重合器、第一分段开关及第二分段开关，第二条馈线上设置有第二重合器、第三分段开关及第四分段开关，各分段开关设置有正常工作模式、速断保护模式及延时速断保护模式，并具有分闸闭锁功能，各分段开关设置第一整定时间和第二整定时间，当线路无故障时，各分段开关处于正常工作模式，当各分段开关两侧失压分闸后，各分段开关由正常工作模式切换为速断保护模式，若检测到各分段开关在速断保护模式下一侧有压且延时第一整定时间后分段开关合闸并启动速断保护模式，若在各分段开关合闸后的第二整定时间内检测到各分段开关依然有压，则由速断保护模式切换为延时速断保护模式，延时速断保护模式持续5分钟后恢复到正常工作模式；若合到故障处则分段开关分闸闭锁；
各联络开关设置有正常工作模式、速断保护模式及延时速断保护模式，并具有分闸闭锁功能，各联络开关设置第三整定时间和第四整定时间，当线路无故障时，各联络开关处于正常工作模式，联络开关正常工作模式下保持分闸，当各联络开关一侧失压后，由正常工作模式转换为速断保护模式，若检测到各联络开关在速断保护模式下一侧失压，则延时第三整定时间合闸并启动速断保护功能，若在第三整定时间内恢复两侧有压，则恢复为正常工作模式，若各联络开关合闸后的第四整定时间内检测到一侧有压，则由速断保护模式切换为延时速断保护模式，延时速断保护模式持续5分钟后恢复到正常工作模式；
各重合器均设置一次重合闸，且均具有延时速断保护功能，即延时第五整定时间后分闸，且在开断后延时第六整定时间后重合闸；
所述第一整定时间为2秒，所述第二整定时间为1秒，所述第三整定时间>0.2+0.5+（第一整定时间+第二整定时间）*最大一侧分段开关个数，所述第四整定时间为1秒，所述第五整定时间为200毫秒，所述第六整定时间为0.5秒。
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