CN111682508A - 一种适用于区域配电网的差动保护与快速自愈的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于区域配电网的差动保护与快速自愈的方法，属于电力技术领域，在区域配电网内设置数个用于采集配电网母线数据的采集终端，相邻的两个采集终端之间通过光纤进行连接，各采集终端向相邻终端实时发送所采集的进线模拟量数据，实现针对主供回路中各线路的纵联电流差动保护，各采集终端实时向相邻终端发送区域状态信息表，各采集终端根据被保护区域拓扑结构，对各自终端的区域状态信息表进行更新，实现被保护区域内各终端的状态信息共享，基于被保护区域各终端的实时状态信息，每台终端独立根据固定的策略完成自愈逻辑判断、命令决策等功能。
Description
技术领域
本发明属于电力技术领域，尤其涉及一种适用于区域配电网的差动保护与快速自愈的方法。
背景技术
随着社会经济的发展、高科技数字设备的大量应用，供电中断和电能质量不合格给社会造成的经济损失和不良影响越来越大，同时用户对供电质量的要求也越来越高。精确定位配电网故障点，快速隔离故障点并恢复非故障段负荷供电，是提高配网供电可靠性的重要手段。
目前主要采用馈线自动化(FeederautomationFA)实现故障定位、隔离和供电恢复，包括就地控制型、集中控制型和分布式控制型。就地控制型FA不依赖于通道，实施简单，但多次重合闸会对电网造成较大冲击，故障隔离和恢复时间也比较长。集中控制型FA基于集中式架构，其相应速度依赖于中心处理器的计算处理能力和通信带宽，随着电网规模增大其处理能力和相应速度逐渐成为瓶颈。无论是就地控制型还是集中控制型，其供电恢复时间都在分钟级。智能分布型FA通过终端互相之间交互信息，实现配电线路故障定位、隔离与恢复供电，该系统能够在数秒内完成故障定位、隔离和恢复供电。另一方面，上述各类FA均采用过流或纵联过流来定位故障，无法广泛适用于小电源以及分布式新能源接入的配网系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于区域配电网的差动保护与快速自愈的方法，解决了采用纵联差动保护实现被保护区域内的线路故障和母线故障定位的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种适用于区域配电网的差动保护与快速自愈的方法，包括如下步骤：
步骤1：在区域配电网内设置数个用于采集配电网母线数据的采集终端，相邻的两个采集终端之间通过光纤进行连接；
步骤2：任意一个采集终端均根据以下方法向与其相邻的采集终端发送数据，设定与该采集终端相邻的采集终端为相邻终端：
步骤A1：在采集终端中设置定时采样中断；
步骤A2：在中断发生时，将采集到的模拟量数据和采集终端本身所维护的区域状态信息表同时发送给所有的相邻终端；
步骤A3：采集终端发送给相邻终端的数据内容完全一致；
步骤3：每个采集终端均根据其相邻终端所发送的模拟量数据，通过插值法进行线路各侧电流同步采样，生成同步采样数据；
步骤4：每个采集终端均根据自身所生成的同步采样数据进行线路纵联电流差动保护；
步骤5：任意一个采集终端均根据以下方法对自身的区域状态信息表进行更新，并实现区域内各终端的状态信息共享：
步骤B1：采集终端根据自身所在的被保护区域的拓扑结构和各终端在所述拓扑结构中的位置关系，生成以自身为根节点的拓扑结构树；
步骤B2：采集终端接收到相邻终端发送的区域状态信息表后，根据拓扑结构树实时更新发送终端及其子节点终端的状态信息，更新自身的区域状态信息表；
步骤B3：采集终端将自身更新后的区域状态信息表发送给相邻终端，实现区域内各终端的状态信息共享；
步骤6：基于被保护区域各终端的实时状态信息，每个采集终端分别独立根据固定的策略完成自愈逻辑判断和命令决策。
优选的，所述采集终端为用于采集母线的电压和电流、并根据相邻终端交互的信息实现针对区域配电网保护与控制功能的电力二次设备。
优选的，在执行步骤6时，基于被保护区域内各采集终端的实时状态信息，在被保护区域发生故障且故障被成功隔离的情况下，每个采集终端分别独立根据固定的策略完成自愈逻辑判断和命令决策。
优选的，各采集终端在定时器中断中更新区域状态信息表中本采集终端所对应的状态信息，并针对其它采集终端的状态有效时间进行递减，当任意采集终端的状态有效时间递减到0时，置该采集终端所对应的状态信息无效。
优选的，各开环点所在采集终端根据固定的策略进行自愈充放电逻辑判断，当满足充电的条件下，经延时置自愈充电完成标志。
优选的，针对位于开关站的采集终端，采用母线差动保护实现针对母线故障的快速保护。
优选的，当被保护区域主供回路发生故障时，线路纵联差动保护或母线差动保护快速动作隔离故障，并在区域状态信息表中将相应母线或线路的故障状态置“1”。
优选的，当系统发生故障且故障被成功隔离后，存在多条转供路径满足自愈合闸条件时，优先启动优先级高的开环点自愈合闸；当高优先级的开环点自愈合闸失败后，再启动低优先级的开环点自愈合。
优选的，当存在多转供路径时，依据固定策略自动设置各转供路径所对应的开环点自愈合闸的优先级。
本发明所述的一种适用于区域配电网的差动保护与快速自愈的方法，解决了采用纵联差动保护实现被保护区域内的线路故障和母线故障定位的技术问题，本发明采用纵联差动保护实现被保护区域内的线路故障、母线故障定位，可以适用于小电源与分布式新能源大量接入的配网系统，本发明基于终端之间的状态信息(开关位置以及母线有压、无压等)转发与基于拓扑的状态更新机制，可以实现针对单环网、双环网、多电源环网等接线方式的快速故障隔离与自愈，针对母线或线路相间故障，故障隔离完成以及恢复非故障失电区域供电时间小于 500ms，相比现阶段应用较多的就地控制型、集中控制型和分布式控制型具有动作速度快、可靠性高、适应性强。
附图说明
图1是本发明实施例的区域配电网接线方式示意图；
图2是本发明的采集终端间光纤连接示意图；
图3是本发明的终端间数据交互示意图；
图4是本发的实施例中以B为根节点的拓扑结构树示意图。
具体实施方式
由图1-图4所示的一种适用于区域配电网的差动保护与快速自愈的方法，包括如下步骤：
步骤1：在区域配电网内设置数个用于采集配电网母线数据的采集终端，相邻的两个采集终端之间通过光纤进行连接；
如图1所示为本实施例在一个三侧电源系统中的应用实例，在该系统中存在7 个采集终端，设定这7个采集终端分别为终端A、终端B、终端C、终端D、终端E和终端F，如图2所示相邻两个终端之间均通过光纤进行通信。
如图3所示，各终端向相邻终端实时发送本终端所采集的进线模拟量数据，相邻终端基于接收到的模拟量数据以及实测的通道延时，实现针对主供回路中各线路的纵联电流差动保护。
如图4所示，各终端实时向相邻终端发送区域状态信息表；各终端接收到相邻终端发送的区域状态信息表后，根据被保护区域拓扑结构，对各自终端的区域状态信息表进行更新，然后及时发送给其相邻终端，从而实现被保护区域内各终端的状态信息共享。
如表1所示为本实施例的区域状态信息表：
表1
步骤2：任意一个采集终端均根据以下方法向与其相邻的采集终端发送数据，设定与该采集终端相邻的采集终端为相邻终端：
步骤A1：在采集终端中设置定时采样中断；
步骤A2：在中断发生时，将采集到的模拟量数据和采集终端本身所维护的区域状态信息表同时发送给所有的相邻终端；
步骤A3：采集终端发送给相邻终端的数据内容完全一致；
每个采集终端在定时器采样中断中进行模拟量采集，记录模拟量采集时刻，将模拟采集数据与采样时刻存入缓存，并同步将采集的模拟量数据以及本终端维护的区域状态信息表发送给相邻终端，发送给各相邻终端的报文同步发出且报文内容完全一致。
如图3所示，终端B将本终端采集的模拟量数据以及本终端维护的区域状态信息表同时发送给终端A、终端C和终端F三个终端。
步骤3：每个采集终端均根据其相邻终端所发送的模拟量数据，通过插值法进行线路各侧电流同步采样，生成同步采样数据；
各采集终端接收到相邻终端发送的模拟量采样数据后，记录接收时刻；根据报文接收时刻、通道时延以及本终端数据采样时刻，通过数据重采样实现线路各侧模拟量采样的同步；基于同步采样数据，实现针对各主干线路的差动保护。
如图3所示，终端B接收到终端A的数据后，同步之后提取出终端A模拟量数据中对应线路1的CT电流，与本终端对应线路1的CT电流进行差动电流与制动电流计算，从而实现针对线路1的纵联电流差动保护；终端B接收到终端C、终端F的数据后，同理可实现针对线路2的纵联电流差动保护。
步骤4：每个采集终端均根据自身所生成的同步采样数据进行线路纵联电流差动保护；
步骤5：任意一个采集终端均根据以下方法对自身的区域状态信息表进行更新，并实现区域内各终端的状态信息共享：
步骤B1：采集终端根据自身所在的被保护区域的拓扑结构和各终端在所述拓扑结构中的位置关系，生成以自身为根节点的拓扑结构树；
如图4所示为终端B所生成的拓扑结构树。
步骤B2：采集终端接收到相邻终端发送的区域状态信息表后，根据拓扑结构树实时更新发送终端及其子节点终端的状态信息，更新自身的区域状态信息表；
步骤B3：采集终端将自身更新后的区域状态信息表发送给相邻终端，实现区域内各终端的状态信息共享；
各采集终端接收到相邻终端发送的区域状态信息表后，根据拓扑结构实时更新发送采集终端及其子节点终端的状态信息，在所更新的终端有效标志为“有效”的情况下，重置所更新采集终端的状态有效时间。
如图4所示，终端B接收到终端A的信息后，实时更新区域状态信息表中关于终端A的状态信息，并重置终端A状态有效时间；接收到终端F的信息后，实时更新区域状态信息表中终端F、G的状态信息，并重置终端F、G的状态有效时间；接收到终端C的信息后，实时更新区域状态信息表中终端C、D、 E的状态信息，并重置终端C、D、E的状态有效时间。
步骤6：基于被保护区域各终端的实时状态信息，每个采集终端分别独立根据固定的策略完成自愈逻辑判断和命令决策。
所述采集终端为用于采集母线的电压和电流、并根据相邻终端交互的信息实现针对区域配电网保护与控制功能的电力二次设备。
在执行步骤6时，基于被保护区域内各采集终端的实时状态信息，在被保护区域发生故障且故障被成功隔离的情况下，每个采集终端分别独立根据固定的策略完成自愈逻辑判断和命令决策。
优选的，在执行步骤6时，基于被保护区域内各采集终端的实时状态信息，在被保护区域发生故障且故障被成功隔离的情况下，每个采集终端分别独立根据固定的策略完成自愈逻辑判断和命令决策。
优选的，各采集终端在定时器中断中更新区域状态信息表中本采集终端所对应的状态信息，并针对其它采集终端的状态有效时间进行递减，当任意采集终端的状态有效时间递减到0时，置该采集终端所对应的状态信息无效。
优选的，各开环点所在采集终端根据固定的策略进行自愈充放电逻辑判断，当满足充电的条件下，经延时置自愈充电完成标志。
如图1所示，在满足充电的条件下，终端B与终端F在跳位的开关均完成充电。
优选的，针对位于开关站的采集终端，采用母线差动保护实现针对母线故障的快速保护。
优选的，当被保护区域主供回路发生故障时，线路纵联差动保护或母线差动保护快速动作隔离故障，并在区域状态信息表中将相应母线或线路的故障状态置“1”。
如图1所示线路1发生故障时，终端A和终端B针对线路1的差动保护动作，向本开关站与故障线路连接的开关发送跳闸命令，并分别置对应线路故障。
优选的，当系统发生故障且故障被成功隔离后，存在多条转供路径满足自愈合闸条件时，优先启动优先级高的开环点自愈合闸；当高优先级的开环点自愈合闸失败后，再启动低优先级的开环点自愈合。
如图1所示，假设变电站1转供优先级高于变电站3(基于容量、路径等)。终端B检测到线路3故障且开关站2与线路3之间的开关跳开后，启动自愈合闸逻辑，经短延时合开关站1与线路2之间的开关。终端F若检测到终端B自愈处于充电状态，则自愈合闸逻辑短时闭；若检测到终端B自愈处于放电状态且开关站2电压仍未恢复，则启动自愈合闸逻辑，经短延时合开关站4与线路2 之间的开关。
优选的，当存在多转供路径时，依据固定策略自动设置各转供路径所对应的开环点自愈合闸的优先级。
本发明所述的一种适用于区域配电网的差动保护与快速自愈的方法，解决了采用纵联差动保护实现被保护区域内的线路故障和母线故障定位的技术问题，本发明采用纵联差动保护实现被保护区域内的线路故障、母线故障定位，可以适用于小电源与分布式新能源大量接入的配网系统，本发明基于终端之间的状态信息(开关位置以及母线有压、无压等)转发与基于拓扑的状态更新机制，可以实现针对单环网、双环网、多电源环网等接线方式的快速故障隔离与自愈，针对母线或线路相间故障，故障隔离完成以及恢复非故障失电区域供电时间小于 500ms，相比现阶段应用较多的就地控制型、集中控制型和分布式控制型具有动作速度快、可靠性高、适应性强。
Claims (9)
1.一种适用于区域配电网的差动保护与快速自愈的方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：在区域配电网内设置数个用于采集配电网母线数据的采集终端，相邻的两个采集终端之间通过光纤进行连接；
步骤2：任意一个采集终端均根据以下方法向与其相邻的采集终端发送数据，设定与该采集终端相邻的采集终端为相邻终端：
步骤A1：在采集终端中设置定时采样中断；
步骤A2：在中断发生时，将采集到的模拟量数据和采集终端本身所维护的区域状态信息表同时发送给所有的相邻终端；
步骤A3：采集终端发送给相邻终端的数据内容完全一致；
步骤3：每个采集终端均根据其相邻终端所发送的模拟量数据，通过插值法进行线路各侧电流同步采样，生成同步采样数据；
步骤4：每个采集终端均根据自身所生成的同步采样数据进行线路纵联电流差动保护；
步骤5：任意一个采集终端均根据以下方法对自身的区域状态信息表进行更新，并实现区域内各终端的状态信息共享：
步骤B1：采集终端根据自身所在的被保护区域的拓扑结构和各终端在所述拓扑结构中的位置关系，生成以自身为根节点的拓扑结构树；
步骤B2：采集终端接收到相邻终端发送的区域状态信息表后，根据拓扑结构树实时更新发送终端及其子节点终端的状态信息，更新自身的区域状态信息表；
步骤B3：采集终端将自身更新后的区域状态信息表发送给相邻终端，实现区域内各终端的状态信息共享；
步骤6：基于被保护区域各终端的实时状态信息，每个采集终端分别独立根据固定的策略完成自愈逻辑判断和命令决策。
2.如权利要求1所述的一种适用于区域配电网的差动保护与快速自愈的方法，其特征在于：所述采集终端为用于采集母线的电压和电流、并根据相邻终端交互的信息进行针对区域配电网保护与控制功能的电力二次设备。
3.如权利要求1所述的一种适用于区域配电网的差动保护与快速自愈的方法，其特征在于：在执行步骤6时，基于被保护区域内各采集终端的实时状态信息，在被保护区域发生故障且故障被成功隔离的情况下，每个采集终端分别独立根据固定的策略完成自愈逻辑判断和命令决策。
4.如权利要求1所述的一种适用于区域配电网的差动保护与快速自愈的方法，其特征在于：各采集终端在定时器中断中更新区域状态信息表中本采集终端所对应的状态信息，并针对其它采集终端的状态有效时间进行递减，当任意采集终端的状态有效时间递减到0时，置该采集终端所对应的状态信息无效。
5.如权利要求1所述的一种适用于区域配电网的差动保护与快速自愈的方法，其特征在于：各开环点所在采集终端根据固定的策略进行自愈充放电逻辑判断，当满足充电的条件下，经延时置自愈充电完成标志。
6.如权利要求1所述的一种适用于区域配电网的差动保护与快速自愈的方法，其特征在于：针对位于开关站的采集终端，采用母线差动保护实现针对母线故障的快速保护。
7.如权利要求3所述的一种适用于区域配电网的差动保护与快速自愈的方法，其特征在于：当被保护区域主供回路发生故障时，线路纵联差动保护或母线差动保护快速动作隔离故障，并在区域状态信息表中将相应母线或线路的故障状态置“1”。
8.如权利要求3所述的一种适用于区域配电网的差动保护与快速自愈的方法，其特征在于：当系统发生故障且故障被成功隔离后，存在多条转供路径满足自愈合闸条件时，优先启动优先级高的开环点自愈合闸；当高优先级的开环点自愈合闸失败后，再启动低优先级的开环点自愈合。
9.如权利要求1所述的一种适用于区域配电网的差动保护与快速自愈的方法，其特征在于：当存在多转供路径时，依据固定策略自动设置各转供路径所对应的开环点自愈合闸的优先级。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200918 |
|
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