CN111969568A - 一种直流配电网故障定位、隔离、自愈方法、系统及存储介质 - Google Patents

一种直流配电网故障定位、隔离、自愈方法、系统及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种直流配电网故障定位、隔离、自愈方法、系统及存储介质，属于配电自动化技术领域，直流配电网故障定位、隔离方法包括：定义系统正方向，确定各联络开关上游节点，下游节点及T节点；收集直流电源点运行状态及各联络开关运行状态，发送节点过流动作信息；接受节点过流动作信息，判断该节点的上游节点，下游节点及T节点的过流类型，根据过流类型发送跳闸命令和供电电源封脉冲GOOSE命令；接收跳闸命令和供电电源封脉冲GOOSE命令并判断联络开关是否由合位变为分位且未超时；若是置故障隔离成功标志，若否置开关拒动标志。通过对电源点与开关的控制策略，实现直流配电网故障定位、隔离及自愈。

Description

一种直流配电网故障定位、隔离、自愈方法、系统及存储介质
技术领域
本发明涉及一种直流配电网故障定位、隔离、自愈方法、系统及存储介质，属于配电自动化技术领域。
背景技术
随着直流负荷的不断增加，直流配电网的研究得到了快速发展，与传统交流配电网相比，直流配电网具有转换次数少、效率高、成本低、控制结构简单、无需考虑频率和相位以及无功补偿设备等优势。与交流配电网相比，直流配电网的运行方式更加灵活，电源点也存在多种运行状态，交流配电网的故障定位、隔离及自愈控制策略无法适用于直流配电网。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种直流配电网故障定位、隔离、自愈方法、系统及存储介质，通过对电源点与开关的控制策略，实现直流配电网故障定位、隔离及自愈。
为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
第一方面，本发明提供了一种直流配电网故障定位、隔离方法，所述方法包括：
定义系统正方向，确定各联络开关上游节点，下游节点及T节点；
收集直流电源点运行状态及各联络开关运行状态，发送节点过流动作信息；
接受节点过流动作信息，判断该节点的上游节点，下游节点及T节点的过流类型，根据过流类型发送跳闸命令和供电电源封脉冲GOOSE命令；
接收跳闸命令和供电电源封脉冲GOOSE命令并判断联络开关是否由合位变为分位且未超时；
若是置故障隔离成功标志，若否置开关拒动标志。
结合第一方面，进一步的，确定各联络开关上游节点，下游节点及T节点的方法具体包括：
沿着系统正方向自上而下确定上游节点和下游节点，当多个联络开关具有相同的上游节点，则互为T节点。
结合第一方面，进一步的，所述过流动作信息由直流配电网联络开关配置的直流馈线终端或保护装置通过GOOSE通信的方式发送。
结合第一方面，进一步的，所述接受节点过流动作信息，判断节点的过流类型具体包括：
接受节点过流动作信息，若为正向过流则判断该节点的下游节点是否为正向过流，若是则发送该节点及下游节点跳闸命令和供电电源封脉冲GOOSE命令，若否置节点不在故障区标志；
接受节点过流动作信息，若为反向过流则判断该节点的上游节点或T节点是否为正向向流，若是则发送该节点、上游节点、T节点跳闸命令和供电电源封脉冲GOOSE命令，若否置节点不在故障区标志。
结合第一方面，进一步的，所述方法还包括：
A，检测到故障隔离成功标志之后启动逐级传递；
B，若检测到下游故障隔离成功标志后向上游节点、T节点进行传递；
C，若该节点具备上游节点且无T节点则置下游故障隔离成功标志后，判断上游节点是否为合位，若是返回A，若否置传递结束标志；
D，若该节点具备T节点则置上游故障隔离成功标志后，判断上游节点是否为合位，若是返回A，若否置传递结束标志；
E，若该节点不具备T节点则置传递结束标志；
F，若检测到上游故障隔离成功标志后向下游节点传递；
G，若该节点具备下游节点则置上游故障隔离成功标志后，判断上游节点是否为合位，若是返回A，若否置传递结束标志。
第二方面，本发明提供了一种直流配电网故障定位、隔离系统，包括处理器及存储介质：
所述存储介质用于存储指令；
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行前述方法的步骤。
第三方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现前述方法的步骤。
第四方面，本发明提供了一种直流配电网故障自愈方法，所述方法包括：
A，转供开关监测到故障传递结束标志后进入B；
B，若转供开关识别到故障隔离成功标志则进入C，若否则进入N；
C，若转供开关识别未在故障区域则进入D，若否则进入N；
D，若转供电源未运行在电压源模式则进入E，若否则进入H；
E，若转供电源未封脉冲则进入F，若否则进入M；
F，发送转供电源电压源启动GOOSE命令后进入G；
G，若收到电压源运行GOOSE信号进入H，若否则进入I；
H，发送转供开关GOOSE合闸命令后进入J；
I，等待超时判断，若超时则进入M，若否则进入G；
J，若转供开关位置由分位变为合位则进入K，若否则进入L；
K，置转供成功标志；
L，等待超时判断，若超时则进入M，若否则进入J；
M，置转供失败标志；
N，流程结束。
结合第四方面，进一步的，所述转供开关的转供标志判断方法如下：
A，判断联络开关是否为分位，若是则进入B，若否则置联络开关取消标志后进入A；
B，判断联络开关两侧是否均连接直流电源，若是则进入C，若否则置联络开关取消标志后进入A；
C，判断联络开关两侧均连接直流电源的运行时间是否超过设定值，若是则进入D，若否则置联络开关取消标志后进入A；
D，置联络开关确认标志后进入A。
第五方面，本发明提供了一种直流配电网故障自愈系统，包括处理器及存储介质：
所述存储介质用于存储指令；
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行前述方法的步骤。
第六方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现前述方法的步骤。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果如下：
通过对电源点与开关的控制策略，通过判断故障点两侧的故障状态及方向，确定故障区域并完成故障区域的隔离，并对故障隔离信号进行传递，当联络开关识别的故障隔离成功，启动故障自愈控制策略，协同控制联络开关及对应的供电电源，实现故障定位、隔离及自愈。
附图说明
图1是本发明实施例提供的直流配电网系统架构图；
图2是本发明实施例提供的直流配电网故障定位、隔离方法流程图；
图3是本发明实施例提供的转供开关识别流程图；
图4是本发明实施例提供的直流配电网故障定位、隔离成功标志传递流程图；
图5是本发明实施例提供的直流配电网故障自愈方法流程图。
具体实施方式
本发明提出了一种直流配电网故障定位、隔离及自愈方法，基于IEC61850的GOOSE通信规约的基础上，实时收集直流电源点运行状态，运行状态包括功率源模式、电压源模式、待机模式、封脉冲模式；实时收集各联络开关的状态，联络开关状态包括开关位置、故障状态，直流配电网系统架构图如图1所示，系统包括直流电源点1、直流电源点2，两个电源点都运行在电压源模式；其中联络开关S1、S2、S3、S5、S6、S7，联络开关S4为分位，F1处为故障点，故障定位、隔离及恢复由交直流协调控制装置作为载体实现，故障定位、隔离及自愈过程如下：
实时收集直流电源点运行状态，运行状态包括功率源模式、电压源模式、待机模式、封脉冲模式；实时收集各联络开关的状态，联络开关状态包括开关位置、故障状态。直流电网在正常运行10秒钟以上，确定开关S4为转供开关。
当F1处发生故障，则S7为正向过流，S6无过流信号，确认故障在S6和S7之间，跳开S6和S7并向电源点2发送封脉冲命令，S6显示下游故障隔离成功并向上游传递，S7显示上游故障隔离成功并向下游传递。
通过传递S6、S5、S4均获取了下游故障隔离成功的信号，S7无下游所以不需再进行传递。并置传递结束标志。
故障定位及隔离流程如图2所示，具体流程如下：
步骤1：自定义系统正方向，确认各联络开关上游节点，下游节点及T节点；沿着系统正方向自上而下确定上游节点和下游节点，当多个联络开关具有相同的上游节点，则互为T节点；
步骤2：收集直流电源点运行状态及各联络开关运行状态；
步骤3：收到节点过流动作信息，判断为正向过流则进入步骤4，反向过流则进入步骤6，过流动作信息由直流配电网联络开关配置的直流馈线终端或保护装置通过GOOSE通信的方式发送；
步骤4：判断该节点的下游节点是否为正向过流，如果是则进入步骤5，否则进入步骤11；
步骤5：发送该节点及下游节点跳闸和供电电源封脉冲GOOSE命令；
步骤6：判断该节点的上游节点或T节点是否为正向过流，如果是则进入步骤7，否则进入步骤11；
步骤7：发送该节点、上游节点、T节点跳闸和供电电源封脉冲GOOSE命令；
步骤8：开关由合位变为分位且未超时，进入步骤9，否则进入步骤10；
步骤9：置故障隔离成功标志并进行传递；
步骤10：置开关拒动标志；
步骤11：置节点不在故障区标志。
转供开关识别流程图如图3所示，具体流程如下：
步骤1：判断联络开关是否为分位，是则进入步骤2，否则置联络开关取消标志后进入步骤1；
步骤2：判断开关两侧均连接直流电源，是则进入步骤3，否则置联络开关取消标志后进入步骤1；
步骤3：保持这种状态运行超过10秒钟以上，是则进入步骤4，否则置联络开关取消标志后进入步骤1；
步骤4：置联络开关确认标志后进入步骤1。
故障隔离成功标志传递流程如图4所示，具体流程如下：
步骤1：检测到故障隔离成功标志之后启动逐级传递并进入步骤2；
步骤2：下游故障隔离成功标志向上游节点、T节点进行传递，进入步骤3；
步骤3：该节点具备上游节点且无T节点则置下游故障隔离成功标志后进入步骤4，否则进入步骤5；
步骤4：上游节点为合位则进入步骤1，否则进入步骤10；
步骤5：如果具备T节点则置上游故障隔离成功标志后进入步骤6，否则进入步骤10；
步骤6：T节点为合位则进入步骤1，否则进入步骤10；
步骤7：上游故障隔离成功标志向下游传递并进入步骤8；
步骤8：具备下游节点则置上游故障隔离成功标志后进入步骤9，否则进入步骤10；
步骤9：下游节点为合位则进入步骤1，否则进入步骤10；
步骤10：置传递结束标志。
故障自愈流程如图5所示，具体流程如下：
步骤1：转供开关监测到故障传递结束标志后进入步骤2；
步骤2：转供开关识别到故障隔离成功标志则进入步骤3，否则进入步骤14；
步骤3：转供开关识别未在故障区域则进入步骤4，否则进入步骤14；
步骤4：转供电源未运行在电压源模式则进入步骤5，否则进入步骤8；
步骤5：转供电源未封脉冲则进入步骤6，否则进入步骤13；
步骤6：发送转供电源电压源启动GOOSE命令后进入步骤7；
步骤7：收到电压源运行GOOSE信号进入步骤8，否则进入步骤9；
步骤8：发送转供开关GOOSE合闸命令后进入步骤10；
步骤9：等待超时判断，如果超时则进入步骤13，否则进入步骤7；
步骤10：转供开关位置由分位变为合位则进入步骤11，否则进入超时判断12；
步骤11：置转供成功标志；
步骤12：等待超时判断，如果超时则进入步骤13，否则进入步骤10；
步骤13：置转供失败标志；
步骤14：流程结束。
本发明提出了一种直流配电网故障定位、隔离及自愈方法，通过对电源点与开关的控制策略，通过判断故障点两侧的故障状态及方向，确定故障区域并完成故障区域的隔离，并对故障隔离信号进行传递，当联络开关识别的故障隔离成功，启动故障自愈控制策略，协同控制联络开关及对应的供电电源，实现故障定位、隔离及自愈；
该方法基于GOOSE高速通信机制获取直流配电网区域各节点状态信息，全部信息收集仅需5ms以内即可完成，为后续的故障定位、隔离及自愈的快速性提供了保障，满足非故障区域不间断供电的要求；
该方法收集直流配电网区域全域信息，根据直流配电网区域各节点故障状态及方向，综合节点上下游关系确定故障区域并进行隔离并进行自愈控制；
该方法在自愈过程中，根据直流电源的运行特性，对联络开关和直流电源进行控制，解决交流配电网的自愈控制技术在直流配电网的不适应问题。
本发明实施例还提供了一种直流配电网故障定位、隔离、自愈系统，包括处理器及存储介质；
所述存储介质用于存储指令；
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行前述方法的步骤。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现前述方法的步骤。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种直流配电网故障定位、隔离方法，其特征在于，所述方法包括：
定义系统正方向，确定各联络开关上游节点，下游节点及T节点；
收集直流电源点运行状态及各联络开关运行状态，发送节点过流动作信息；
接受节点过流动作信息，判断该节点的上游节点，下游节点及T节点的过流类型，根据过流类型发送跳闸命令和供电电源封脉冲GOOSE命令；
接收跳闸命令和供电电源封脉冲GOOSE命令并判断联络开关是否由合位变为分位且未超时；
若是置故障隔离成功标志，若否置开关拒动标志。
2.根据权利要求1所述的一种直流配电网故障定位、隔离方法，其特征在于，确定各联络开关上游节点，下游节点及T节点的方法具体包括：
沿着系统正方向自上而下确定上游节点和下游节点，当多个联络开关具有相同的上游节点，则互为T节点。
3.根据权利要求1所述的一种直流配电网故障定位、隔离方法，其特征在于，所述过流动作信息由直流配电网联络开关配置的直流馈线终端或保护装置通过GOOSE通信的方式发送。
4.根据权利要求1所述的一种直流配电网故障定位、隔离方法，其特征在于，接受节点过流动作信息，判断节点的过流类型具体包括：
接受节点过流动作信息，若为正向过流则判断该节点的下游节点是否为正向过流，若是则发送该节点及下游节点跳闸命令和供电电源封脉冲GOOSE命令，若否置节点不在故障区标志；
接受节点过流动作信息，若为反向过流则判断该节点的上游节点或T节点是否为正向向流，若是则发送该节点、上游节点、T节点跳闸命令和供电电源封脉冲GOOSE命令，若否置节点不在故障区标志。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种直流配电网故障定位、隔离方法，其特征在于，所述方法还包括：
A，检测到故障隔离成功标志之后启动逐级传递；
B，若检测到下游故障隔离成功标志后向上游节点、T节点进行传递；
C，若该节点具备上游节点且无T节点则置下游故障隔离成功标志后，判断上游节点是否为合位，若是返回A，若否置传递结束标志；
D，若该节点具备T节点则置上游故障隔离成功标志后，判断上游节点是否为合位，若是返回A，若否置传递结束标志；
E，若该节点不具备T节点则置传递结束标志；
F，若检测到上游故障隔离成功标志后向下游节点传递；
G，若该节点具备下游节点则置上游故障隔离成功标志后，判断上游节点是否为合位，若是返回A，若否置传递结束标志。
6.一种直流配电网故障定位、隔离系统，其特征在于，包括处理器及存储介质；
所述存储介质用于存储指令；
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据权利要求1至5任一项所述方法的步骤。
7.计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1至5任一项所述方法的步骤。
8.一种基于权利要求5所述的直流配电网故障定位、隔离方法的自愈方法，其特征在于，所述方法包括：
A，转供开关监测到故障传递结束标志后进入B；
B，若转供开关识别到故障隔离成功标志则进入C，若否则进入N；
C，若转供开关识别未在故障区域则进入D，若否则进入N；
D，若转供电源未运行在电压源模式则进入E，若否则进入H；
E，若转供电源未封脉冲则进入F，若否则进入M；
F，发送转供电源电压源启动GOOSE命令后进入G；
G，若收到电压源运行GOOSE信号进入H，若否则进入I；
H，发送转供开关GOOSE合闸命令后进入J；
I，等待超时判断，若超时则进入M，若否则进入G；
J，若转供开关位置由分位变为合位则进入K，若否则进入L；
K，置转供成功标志；
L，等待超时判断，若超时则进入M，若否则进入J；
M，置转供失败标志；
N，流程结束。
9.根据权利要求8所述的一种直流配电网故障定位、隔离方法，其特征在于，所述转供开关的转供标志判断方法如下：
A，判断联络开关是否为分位，若是则进入B，若否则置联络开关取消转供标志后进入A；
B，判断联络开关两侧是否均连接直流电源，若是则进入C，若否则置联络开关取消转供标志后进入A；
C，判断联络开关两侧均连接直流电源的运行时间是否超过设定值，若是则进入D，若否则置联络开关取消转供标志后进入A；
D，置联络开关确认转供标志后进入A。
10.一种直流配电网故障自愈系统，其特征在于，包括处理器及存储介质；
所述存储介质用于存储指令；
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据权利要求8或9所述方法的步骤。
11.计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求8或9所述方法的步骤。
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朱玛等: "一种主动配电网智能分布式馈线自动化实现方法", 《电力系统及其自动化》 *

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