CN111884185A - 一种配电网断路控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配电网断路控制系统，包括：断路管理模块、断路器监测模块和能量管理模块。本发明的一种配电网断路控制系统，对配电网断路进行了全面管理和监测，能够及时进行故障清除，通过信息集成、信息支撑和应用集成增强对配电网能量的管理。

Description

一种配电网断路控制系统

技术领域

本发明涉及电网控制领域，具体涉及一种配电网断路控制系统。

背景技术

现在人们对电能质量愈来愈关心，要求也越来越高。为了准确地统计评估电网的电能质量状况，避免断路故障，及时采取措施提高电能质量，一些供电企业建立了电能质量在线监测系统。如果能够在配电自动化系统里实现电能质量监测功能，可避免建立专用的监测系统带来的额外投资。

而配电自动化系统对电能质量进行监测，关键是配电终端能够实时采集电能质量信息并实现断路控制。过去受造价的限制，配电终端采用微处理器处理能力有限，难以再增加电能质量采集处理功能。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的缺陷和不足，本发明一种配电网断路控制系统，包括：断路管理模块、断路器监测模块和能量管理模块；其中。

所述断路管理模块，用于。

配置节点信息。

对终端建立有向节点映射列表；根据有向节点列表，建立有向映射节点数据共享区，用于保存接收到的映射节点实时数据；其中，所述有向映射节点包括：前向节点、后向节点和并行节点。

接收映射节点信息并进行拆分，将拆分的映射节点信息字段存入映射节点数据共享内存区；按照预设时间间隔将本节点过流保护动作遥测、功率流向及开关位置信息向映射节点发送。

获取并判断过流动作逻辑和功率流向，如果本终端有保护过流动作信号，将过流动作遥测、功率流向、开关位置信息按预定时间间隔向映射节点发送。

配电网故障管理。

故障发生后，对故障馈线上的分布式电源，若为非黑启动分布式电源，直接跳开其出口断路器；对于黑启动分布式电源，断开并网断路器，采用断路器接口的孤岛运行模式为当地用户供电；当黑启动分布式电源的容量小于当地用户的负荷功率时，进行甩负荷操作；非故障馈线上的分布式电源可继续保持并网运行。

故障定位之后，进行故障区域隔离，启动重合闸充电，判断开关在合闭后状态和开关合位，是否触发重合闸闭锁，如果不触发，则重合闸满足充电条件；终端故障跳闸后，重合闸充电完成后进入重合闸逻辑，如果检测到重合闸单侧带电，则在重合闸延时定值后重合闸动作；重合闸动作后，对于瞬时性故障，重合闸成功，并向映射节点发送重合闸成功命令；对于持久性故障，重合闸后加速器件动作，重合闸开关再次跳开，并将重合闸闭锁于分闸状态；相邻开关接收到重合闸成功命令后，如果检测到上次开关跳开原因为接收到该节点的开关联跳命令，则执行合闸命令；如果是持久性故障，联络开关在检测到单侧失压，若没有开关联跳和开关闭锁命令，则在设定延时后，联络开关合闸。

若网络中还有未调整区，转步骤(1),否则转步骤(2)。

(1)考虑故障馈线上所有的黑启动分布式电源，对未调整区搜索调整路径，若找到,进入多用户孤岛运行模式，否则维持当前的运行状态。

(2)对网络中所有的非黑启动分布式电源进行同期操作，再次并网；在此阶段，继续搜索最优开关策略，如果开关状态有变化，则在并网完成后对开关状态进行调整，否则，保持当前状态。

故障清除后，调整到故障前的运行方式。

所述配电网故障管理，还包括。

终端判断功率流向，如果是前向过流保护动作，则根据所述有向节点映射列表判断本节点所有映射前向节点是否有前向保护过流动作信息，如果任意一个前向节点有前向保护过流标志，则判断本节点与所有前向节点的区域为非故障区域并返回；否则本区域为故障区域，通知就地装置执行开关跳闸进行故障隔离，并向前向映射节点发送开关联跳命令；完成故障区域的隔离；如果后向过流保护动作，则根据有向节点映射列表判断本节点所有的映射后向节点是否有后向过流动作标志，或所有的映射并列节点是否有前向动作标志，如果有任意一个后向节点有后向保护过流标志或任意一个并行节点有前向动作标志，则判断本节点与所有后向节点和并行节点区域为非故障区域并返回；否则本区域即为故障区域，通知就地装置执行开关跳闸进行故障隔离，并向后向映射节点、并行节点发送开关联跳命令；完成故障区域的隔离。

如果终端未检测到故障电流，接收到相邻映射节点的开关联跳命令后执行联跳命令，配合就地装置完成故障区域的隔离。

所述断路器监测模块，用于。

断路器在线监测，监测记录的参数及数据有。

累计切断电流的水平，所述累计切断电流的水平，根据断路器切断故障电流的有效值、断路器触头拉弧时间和断路器合闸辅助触头变位和线路电流消失之间的时间差来确定。

断路器动作时间，利用跳闸继电器动作和断路器合闸辅助触头变位完毕之间的时间差来近似。

断路器动作次数，包括断路器进行分/合操作的次数。

所述能量管理模块，用于。

发送数据请求，启动数据组装服务，通过信息交换总线向各下级配用电系统请求分布在其中的数据，信息集成后发送给应用模块，各应用进行数据组装，对各模块提供数据支撑，根据配电网中的各种分布式电源、微网、储能装置以及可控负荷、电动汽车等需求侧资源的不同运行状态及运行发展趋势，分别从空间尺度和时间尺度上建立配电网的协调优化控制策略。在空间尺度上采用基于配电网级、馈线级和台区级三级联动的局部就地平衡、区域互相供给、整体消纳分解的协调优化控制策略；在时间尺度上建立短期、超短期和准实时三种时间尺度的协调优化控制策略。通过配电网在空间尺度、时间尺度上的协调优化调度，实现主动配电网的高效运行。

具体包括。

信息集成，基于公共信息模型和公共服务的信息集成框架获取涉及的业务系统的信息，以实现配电系统间的业务集成和数据共享。采用信息交换总线将配电园区的用能管理系统、配电自动化系统、负荷控制管理系统、电动汽车充换电监控系统集成到智能配电信息支撑平台上。

信息支撑，通过信息交换总线从各配用电子系统获取能量管理数据,采用面向服务的体系架构，通过信息交换总线向各配用电子系统请求分布在其中的数据，当上层应用有数据请求时，先对应用请求进行预处理，通过分布在信息集成总线上的各业务子系统请求数据，并进行组装，将组装好的数据放入数据库中，上层应用有数据査询要求时，可以利用査询机制从数据库中取得相应信息。

应用集成包括基础应用和高级应用。基础应用包括电源特性分析和发电功率预测，所述发电功率预测包括风光储、冷热电三联供、微网在内的不同类型的分布式电源的发电特性及区域的能量综合预测。高级应用包括分布式电源、微网接入与管理、用能管理与控制、配用电互动化应用等业务。

优选地，所述断路管理模块，还包括。

终端负荷管理。

实时监测系统母线频率、电压、有功功率、无功功率以及终端运行状态，当出现扰动使系统频率或电压异常到终端响应动作值时，终端主动响应投入开关。

电能表获取参与主动响应的终端容量信息，并针对每条装设投切装置的母线，根据其就地频率、电压、有功功率、无功功率计算负荷调整灵敏度指标，并将所述容量信息和负荷调整灵敏度指标上传至协调中心。

不同就地装置实时获取频率、电压、有功、无功等就地状态信息量，计算得到当前的响应负荷优先级；当频率或电压值达到装置动作值的时候，根据不同母线的响应负荷优先级，确定当前工况下需要投入的负荷量；结合终端响应信息和负荷调整灵敏度指标计算优化的负荷调整量，更新负荷调整策略。

将优化后的负荷调整策略下发至各就地装置；就地装置接收指令，更新每轮动作值，经过预定延时后动作投入负荷。

本发明的一种配电网断路控制系统，对配电网断路进行了全面管理和监测，能够及时进行故障清除，通过信息集成、信息支撑和应用集成增强对配电网能量的管理。

附图说明

图1为本发明一种配电网断路控制系统的结构图。

具体实施方式

如图1所示，本发明一种配电网断路控制系统，包括：断路管理模块、断路器监测模块和能量管理模块；其中。

所述断路管理模块，用于。

配置节点信息。

对终端建立有向节点映射列表；根据有向节点列表，建立有向映射节点数据共享区，用于保存接收到的映射节点实时数据；其中，所述有向映射节点包括：前向节点、后向节点和并行节点。

接收映射节点信息并进行拆分，将拆分的映射节点信息字段存入映射节点数据共享内存区；按照预设时间间隔将本节点过流保护动作遥测、功率流向及开关位置信息向映射节点发送。

获取并判断过流动作逻辑和功率流向，如果本终端有保护过流动作信号，将过流动作遥测、功率流向、开关位置信息按预定时间间隔向映射节点发送。

配电网故障管理。

故障发生后，对故障馈线上的分布式电源，若为非黑启动分布式电源，直接跳开其出口断路器；对于黑启动分布式电源，断开并网断路器，采用断路器接口的孤岛运行模式为当地用户供电；当黑启动分布式电源的容量小于当地用户的负荷功率时，进行甩负荷操作；非故障馈线上的分布式电源可继续保持并网运行。

故障定位之后，进行故障区域隔离，启动重合闸充电，判断开关在合闭后状态和开关合位，是否触发重合闸闭锁，如果不触发，则重合闸满足充电条件；终端故障跳闸后，重合闸充电完成后进入重合闸逻辑，如果检测到重合闸单侧带电，则在重合闸延时定值后重合闸动作；重合闸动作后，对于瞬时性故障，重合闸成功，并向映射节点发送重合闸成功命令；对于持久性故障，重合闸后加速器件动作，重合闸开关再次跳开，并将重合闸闭锁于分闸状态；相邻开关接收到重合闸成功命令后，如果检测到上次开关跳开原因为接收到该节点的开关联跳命令，则执行合闸命令；如果是持久性故障，联络开关在检测到单侧失压，若没有开关联跳和开关闭锁命令，则在设定延时后，联络开关合闸。

若网络中还有未调整区，转步骤(1),否则转步骤(2)。

(1)考虑故障馈线上所有的黑启动分布式电源，对未调整区搜索调整路径，若找到,进入多用户孤岛运行模式，否则维持当前的运行状态。

(2)对网络中所有的非黑启动分布式电源进行同期操作，再次并网；在此阶段，继续搜索最优开关策略，如果开关状态有变化，则在并网完成后对开关状态进行调整，否则，保持当前状态。

故障清除后，调整到故障前的运行方式。

所述配电网故障管理，还包括。

终端判断功率流向，如果是前向过流保护动作，则根据所述有向节点映射列表判断本节点所有映射前向节点是否有前向保护过流动作信息，如果任意一个前向节点有前向保护过流标志，则判断本节点与所有前向节点的区域为非故障区域并返回；否则本区域为故障区域，通知就地装置执行开关跳闸进行故障隔离，并向前向映射节点发送开关联跳命令；完成故障区域的隔离；如果后向过流保护动作，则根据有向节点映射列表判断本节点所有的映射后向节点是否有后向过流动作标志，或所有的映射并列节点是否有前向动作标志，如果有任意一个后向节点有后向保护过流标志或任意一个并行节点有前向动作标志，则判断本节点与所有后向节点和并行节点区域为非故障区域并返回；否则本区域即为故障区域，通知就地装置执行开关跳闸进行故障隔离，并向后向映射节点、并行节点发送开关联跳命令；完成故障区域的隔离。

如果终端未检测到故障电流，接收到相邻映射节点的开关联跳命令后执行联跳命令，配合就地装置完成故障区域的隔离。

所述断路器监测模块，用于。

开闭所的进线开关都采用断路器，在母线或出现短路时跳闸，切断故障电流为避免线路故障时引起非故障线路停电，往往开闭所的出线也采用配备了保护的断路器。在对供电质量要求特别高的场合，配电环网分段开关也采用断路器，通过线路上配电终端之间交换故障检测信息，快速确定故障的位置并切除故障区段，避免引起非故障区段材电用于断路器监控的配电终端通过检测记录断路器累计切断故障电流的水平、动作时间、动作次数可以监视断路器触头受电腐蚀的程度以及断路器的机械性能，为评估断路器运行状态并实施状态检修提供依据。

断路器在线监测，监测记录的参数及数据有。

累计切断电流的水平，所述累计切断电流的水平，根据断路器切断故障电流的有效值、断路器触头拉弧时间和断路器合闸辅助触头变位和线路电流消失之间的时间差来确定。

断路器动作时间，利用跳闸继电器动作和断路器合闸辅助触头变位完毕之间的时间差来近似。

断路器动作次数，包括断路器进行分/合操作的次数。

所述能量管理模块，用于。

发送数据请求，启动数据组装服务，通过信息交换总线向各下级配用电系统请求分布在其中的数据，信息集成后发送给应用模块，各应用进行数据组装，对各模块提供数据支撑，根据配电网中的各种分布式电源、微网、储能装置以及可控负荷、电动汽车等需求侧资源的不同运行状态及运行发展趋势，分别从空间尺度和时间尺度上建立配电网的协调优化控制策略。在空间尺度上采用基于配电网级、馈线级和台区级三级联动的局部就地平衡、区域互相供给、整体消纳分解的协调优化控制策略；在时间尺度上建立短期（日前）、超短期（日内小时级）和准实时（分钟和秒级）三种时间尺度的协调优化控制策略。通过配电网在空间尺度、时间尺度上的协调优化调度，实现主动配电网的高效运行。

具体包括。

信息集成，基于公共信息模型和公共服务的信息集成框架获取涉及的业务系统的信息，以实现配电系统间的业务集成和数据共享。采用信息交换总线将配电园区的用能管理系统、配电自动化系统、负荷控制管理系统、电动汽车充换电监控系统集成到智能配电信息支撑平台上。

信息支撑，通过信息交换总线从各配用电子系统获取能量管理数据,采用面向服务的体系架构，通过信息交换总线向各配用电子系统请求分布在其中的数据，当上层应用有数据请求时，先对应用请求进行预处理，通过分布在信息集成总线上的各业务子系统请求数据，并进行组装，将组装好的数据放入数据库中，上层应用有数据査询要求时，可以利用査询机制从数据库中取得相应信息。

应用集成包括基础应用和高级应用。基础应用包括电源特性分析和发电功率预测，所述发电功率预测包括风光储、冷热电三联供、微网在内的不同类型的分布式电源的发电特性及区域的能量综合预测。高级应用包括分布式电源、微网接入与管理、用能管理与控制、配用电互动化应用等业务。

配电自动化终端，简称终端，属于配电自动化的基础，负责采集处理配电网与配电设备运行工况的实时数据与故障信息并上传配电主站；接收主站命令，对配电设备进行控制与调节，是配电自动化系统的重要组成部分，其性能与运行可靠性直接影响到配电自动化系统的性能与可靠性。

优选地，所述断路管理模块，还包括。

终端负荷管理。

实时监测系统母线频率、电压、有功功率、无功功率以及终端运行状态，当出现扰动使系统频率或电压异常到终端响应动作值时，终端主动响应投入开关。

电能表获取参与主动响应的终端容量信息，并针对每条装设投切装置的母线，根据其就地频率、电压、有功功率、无功功率计算负荷调整灵敏度指标，并将所述容量信息和负荷调整灵敏度指标上传至协调中心。

不同就地装置实时获取频率、电压、有功、无功等就地状态信息量，计算得到当前的响应负荷优先级；当频率或电压值达到装置动作值的时候，根据不同母线的响应负荷优先级，确定当前工况下需要投入的负荷量；结合终端响应信息和负荷调整灵敏度指标计算优化的负荷调整量，更新负荷调整策略。

将优化后的负荷调整策略下发至各就地装置；就地装置接收指令，更新每轮动作值，经过预定延时后动作投入负荷。

其中，上述断路管理模块、断路器监测模块和能量管理模块通过对应的进程和线程实现模块功能，各模块之间通过逻辑连接或电连接，各模块具体功能可由物理处理器执行存储器中存储的程序代码实现。

本发明的一种配电网断路控制系统，对配电网断路进行了全面管理和监测，能够及时进行故障清除，通过信息集成、信息支撑和应用集成增强对配电网能量的管理。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种配电网断路控制系统，其特征在于，包括：断路管理模块、断路器监测模块和能量管理模块；其中，

所述断路管理模块，用于：

配置节点信息：

对终端建立有向节点映射列表；根据有向节点列表，建立有向映射节点数据共享区，用于保存接收到的映射节点实时数据；其中，所述有向映射节点包括：前向节点、后向节点和并行节点；

接收映射节点信息并进行拆分，将拆分的映射节点信息字段存入映射节点数据共享内存区；按照预设时间间隔将本节点过流保护动作遥测、功率流向及开关位置信息向映射节点发送；

获取并判断过流动作逻辑和功率流向，如果本终端有保护过流动作信号，将过流动作遥测、功率流向、开关位置信息按预定时间间隔向映射节点发送；

配电网故障管理：

故障发生后，对故障馈线上的分布式电源，若为非黑启动分布式电源，直接跳开其出口断路器；对于黑启动分布式电源，断开并网断路器，采用断路器接口的孤岛运行模式为当地用户供电；当黑启动分布式电源的容量小于当地用户的负荷功率时，进行甩负荷操作；非故障馈线上的分布式电源可继续保持并网运行；

故障定位之后，进行故障区域隔离，启动重合闸充电，判断开关在合闭后状态和开关合位，是否触发重合闸闭锁，如果不触发，则重合闸满足充电条件；终端故障跳闸后，重合闸充电完成后进入重合闸逻辑，如果检测到重合闸单侧带电，则在重合闸延时定值后重合闸动作；重合闸动作后，对于瞬时性故障，重合闸成功，并向映射节点发送重合闸成功命令；对于持久性故障，重合闸后加速器件动作，重合闸开关再次跳开，并将重合闸闭锁于分闸状态；相邻开关接收到重合闸成功命令后，如果检测到上次开关跳开原因为接收到该节点的开关联跳命令，则执行合闸命令；如果是持久性故障，联络开关在检测到单侧失压，若没有开关联跳和开关闭锁命令，则在设定延时后，联络开关合闸；

若网络中还有未调整区，转步骤(1),否则转步骤(2)；

(1)考虑故障馈线上所有的黑启动分布式电源，对未调整区搜索调整路径，若找到,进入多用户孤岛运行模式，否则维持当前的运行状态；

(2)对网络中所有的非黑启动分布式电源进行同期操作，再次并网；在此阶段，继续搜索最优开关策略，如果开关状态有变化，则在并网完成后对开关状态进行调整，否则，保持当前状态；

故障清除后，调整到故障前的运行方式；

所述配电网故障管理，还包括：

终端判断功率流向，如果是前向过流保护动作，则根据所述有向节点映射列表判断本节点所有映射前向节点是否有前向保护过流动作信息，如果任意一个前向节点有前向保护过流标志，则判断本节点与所有前向节点的区域为非故障区域并返回；否则本区域为故障区域，通知就地装置执行开关跳闸进行故障隔离，并向前向映射节点发送开关联跳命令；完成故障区域的隔离；如果后向过流保护动作，则根据有向节点映射列表判断本节点所有的映射后向节点是否有后向过流动作标志，或所有的映射并列节点是否有前向动作标志，如果有任意一个后向节点有后向保护过流标志或任意一个并行节点有前向动作标志，则判断本节点与所有后向节点和并行节点区域为非故障区域并返回；否则本区域即为故障区域，通知就地装置执行开关跳闸进行故障隔离，并向后向映射节点、并行节点发送开关联跳命令；完成故障区域的隔离；

如果终端未检测到故障电流，接收到相邻映射节点的开关联跳命令后执行联跳命令，配合就地装置完成故障区域的隔离；

所述断路器监测模块，用于：

断路器在线监测，监测记录的参数及数据有：

累计切断电流的水平，所述累计切断电流的水平，根据断路器切断故障电流的有效值、断路器触头拉弧时间和断路器合闸辅助触头变位和线路电流消失之间的时间差来确定；

断路器动作时间，利用跳闸继电器动作和断路器合闸辅助触头变位完毕之间的时间差来近似；

断路器动作次数，包括断路器进行分/合操作的次数；

所述能量管理模块，用于：

发送数据请求，启动数据组装服务，通过信息交换总线向各下级配用电系统请求分布在其中的数据，信息集成后发送给应用模块，各应用进行数据组装，对各模块提供数据支撑，根据配电网中的各种分布式电源、微网、储能装置以及可控负荷、电动汽车等需求侧资源的不同运行状态及运行发展趋势，分别从空间尺度和时间尺度上建立配电网的协调优化控制策略；在空间尺度上采用基于配电网级、馈线级和台区级三级联动的局部就地平衡、区域互相供给、整体消纳分解的协调优化控制策略；在时间尺度上建立短期、超短期和准实时三种时间尺度的协调优化控制策略；通过配电网在空间尺度、时间尺度上的协调优化调度，实现主动配电网的高效运行；

具体包括：

信息集成，基于公共信息模型和公共服务的信息集成框架获取涉及的业务系统的信息，以实现配电系统间的业务集成和数据共享；采用信息交换总线将配电园区的用能管理系统、配电自动化系统、负荷控制管理系统、电动汽车充换电监控系统集成到智能配电信息支撑平台上；

信息支撑，通过信息交换总线从各配用电子系统获取能量管理数据,采用面向服务的体系架构，通过信息交换总线向各配用电子系统请求分布在其中的数据，当上层应用有数据请求时，先对应用请求进行预处理，通过分布在信息集成总线上的各业务子系统请求数据，并进行组装，将组装好的数据放入数据库中，上层应用有数据査询要求时，可以利用査询机制从数据库中取得相应信息；

应用集成包括基础应用和高级应用；基础应用包括电源特性分析和发电功率预测，所述发电功率预测包括风光储、冷热电三联供、微网在内的不同类型的分布式电源的发电特性及区域的能量综合预测；高级应用包括分布式电源、微网接入与管理、用能管理与控制、配用电互动化应用等业务。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述断路管理模块，还包括：

终端负荷管理：

实时监测系统母线频率、电压、有功功率、无功功率以及终端运行状态，当出现扰动使系统频率或电压异常到终端响应动作值时，终端主动响应投入开关；

电能表获取参与主动响应的终端容量信息，并针对每条装设投切装置的母线，根据其就地频率、电压、有功功率、无功功率计算负荷调整灵敏度指标，并将所述容量信息和负荷调整灵敏度指标上传至协调中心；

不同就地装置实时获取频率、电压、有功、无功等就地状态信息量，计算得到当前的响应负荷优先级；当频率或电压值达到装置动作值的时候，根据不同母线的响应负荷优先级，确定当前工况下需要投入的负荷量；结合终端响应信息和负荷调整灵敏度指标计算优化的负荷调整量，更新负荷调整策略；

将优化后的负荷调整策略下发至各就地装置；就地装置接收指令，更新每轮动作值，经过预定延时后动作投入负荷。

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