CN113541109A - 一种基于电力无线专网的馈线故障处理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于电力无线专网的馈线故障处理系统及方法，所述馈线故障处理系统包括控制模块、数据采集模块和数据分析模块，所述控制模块与数据采集模块连接，所述数据分析模块与控制模块连接。所述馈线故障处理方法具体为电网故障处上传电网故障信息，控制模块根据电网故障信息控制数据采集模块采集对应线路的电力数据，数据分析模块再根据电力数据、定值整定原则以及动作时限配合原则确定故障处理动作信息，控制模块将故障处理动作信息发送至电网故障处以进行故障处理。本发明提供的一种基于电力无线专网的馈线故障处理系统及方法能够有效隔离故障区域，控制故障引起的停电的范围，保证非故障区域的正常供电，提高电网的供电可靠性。

Description

一种基于电力无线专网的馈线故障处理系统及方法
技术领域
本发明涉及配电网自动化技术领域，尤其是指一种基于电力无线专网的馈线故障处理系统及方法。
背景技术
随着经济社会快速发展，人们对于供电可靠性提出了更高要求。配电网中的馈线自动化直接关系到对用户的供电可靠性和供电质量，由于配电网规模的快速增长，传统的馈线故障处理方式已不适合新时代的需要，传统的馈线故障处理方式在故障隔离方面存在无法断开故障电流、停电比例较高和故障处理不及时导致的停电时间长等问题。所以通过缩小停电范围来进行故障隔离，缩小停电的影响范围，能够提高配电网的供电可靠性。传统的馈线故障处理方法中利用故障元件和相邻元件的电流信息以及开关的位置信息准确判断故障区段，但需要将每个馈线终端单元升级为具有智能故障判断能力的智能终端单元，成本高且智能终端单元也仅能对故障区段进行判断，并不能对故障范围进行有效隔离，故障造成的影响依旧无法缩小，将会对电网的供电可靠性造成很大影响。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的缺点，提供一种基于电力无线专网的馈线故障处理系统及方法。
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现：
一种基于电力无线专网的馈线故障处理方法，包括以下步骤：
步骤一，电网故障处上传电网故障信息，控制模块接收电网故障信息，控制模块根据电网故障信息控制数据采集模块采集对应线路的电力数据；
步骤二，数据分析模块根据电力数据、定值整定原则以及动作时限配合原则确定故障处理动作信息，数据分析模块将故障处理动作信息传输至控制模块；
步骤三，控制模块将确定的故障处理动作信息发送至电网故障处以进行故障处理。
通过电网故障信息来获取对应的电力数据，通过电力数据能够对故障类型等进行准确判断，从而获取对应的故障处理动作信息，相较于人工处理，大大提高故障处理速度，且在判断出故障后自动实施故障处理动作，实现故障快速隔离，降低故障带来的影响，从而提高电网供电可靠性。
进一步的，步骤一中控制模块还根据电网故障信息获取电网故障具体的位置信息。
获取电网故障具体的位置信息后，能够对于故障的限定范围做出判断，将故障的影响范围限定在合理范围内，将因故障造成的停电区域进行切断隔离，除去故障隔离的区域内的电网均可以正常运行，不需要在检修故障时进行统一停电，从而提高电网的供电可靠性。
进一步的，在获取电网故障的位置信息后，控制模块还将故障点与最近一个开关设备进行匹配，步骤三中控制模块将确定的故障处理动作通过电力无线专网传输至电网故障处后，开关设备实施控制模块确定的故障处理动作。
进一步的，控制模块根据电力数据、定值整定原则以及动作时限配合原则确定故障处理动作信息时，控制模块还采集与故障匹配的开关设备的位置信息，控制模块根据位置信息从定值整定原则以及动作时限配合原则内获取与故障匹配的开关设备的配置信息。
针对不同的开关设备所处的馈线，定值整定设置以及动作时限设置也不同，所以通过开关设备的位置信息获取开关设备所处馈线信息，从而从定值整定原则以及动作时限配合原则内获取开关设备的配置信息，保证开关设备能够做到及时识别故障并做出准确动作，进一步提高故障隔离的准确性。
进一步的，所述定值整定原则具体为：
在分支开关所在馈线处：
配置两段式电流保护以及零序电流保护，第一段电流保护的定值按照保证分支馈线末端发生两相短路时分支开关能动作且灵敏度不低于1.3的原则整定，第二段电流保护定值按照分支开关流过的最大负荷电流整定，零序电流保护按照躲开分支开关所在馈线的对地电容电流整定；
在分段断路器所在馈线处：
配置两段式电流保护以及零序电流保护，第一段电流保护的定值按照在下一级分段断路器前发生两相短路时分段断路器能动作且灵敏度不低于1.3的原则整定，第二段电流保护定值按照躲开主干馈线流过的最大负荷电流整定，零序电流保护按照躲开分段断路器所在馈线的对地电容电流整定；
在出线开关所在馈线处：
配置三段式电流保护以及零序电流保护，第一段电流保护的定值按照躲开在首个分段断路器前发生三相短路时的短路电流整定，第二段电流保护的定值按照躲开主干馈线末端发生三相短路的短路电流整定，第三段电流保护的定值按照躲开主干馈线流过的最大负荷电流整定，零序电流保护按照躲开主干馈线的对地电容电流整定。
进一步的，所述动作时限配合原则具体为：
在分支开关所在馈线处：
分支开关所在馈线处于出线开关的第一段电流保护保护范围内，则第一段电流保护的动作时限为0s，第二段电流保护的动作时限设置在0.3s至0.5s范围内，零序电流保护的动作时限设置在0.3s至0.5s范围内；
分支开关所在馈线处于出线开关的第一段电流保护保护范围外，则第一段电流保护的动作时限设置在0.1s至0.3s范围内，第二段电流保护的动作时限设置在0.3s至0.5s范围内，零序电流保护的动作时限设置在0.3s至0.5s范围内；
在分段断路器所在馈线处：
第一段电流保护的动作时限设置在0.3s至0.5s范围内，第二段电流保护的动作时限设置在0.5s至0.7s范围内，最后一级分段断路器上的零序电流保护的动作时限设置在0.5s至0.7s范围内，且每一级分段断路器比后以及分段断路器保护的动作时间高0.2s；
在出线开关所在馈线处：
第一段电流保护的动作时限设置在0.1s至0.3s范围内，第二段电流保护的动作时限设置在0.3s至0.5s范围内，零序电流保护的动作时限比第一级分段断路器上零序电流保护的动作时限高0.2s。
通过对不同开关设备所处馈线进行不同的定值整定设置以及动作时限设置来达到对电网故障的快速隔离目的，降低故障所带来的影响。
一种基于电力无线专网的馈线故障处理系统，包括控制模块、数据采集模块和数据分析模块，所述控制模块与数据采集模块连接，所述控制模块用于接收故障信息以及发送故障处理动作信息，所述数据采集模块用于采集故障对应线路的电力数据，所述数据分析模块与控制模块连接，所述数据分析模块用于确定故障处理动作。
进一步的，一种基于电力无线专网的馈线故障处理系统还包括开关设备，所述开关设备均用于实施故障处理动作，所述开关设备包括分支开关、分段断路器以及出线开关，所述分支开关设置在每个分支馈线的首端，所述分段断路器设置在主干馈线上，所述出线开关设置在变电站出线端。
在分支馈线上装设分支开关后，使得分支线路发生故障时实现就地隔离，减少因分支线路故障导致出线开关动作而造成的全线停电次数，提高供电可靠性，在主干馈线上装设分段断路器后，可以减少在较长主干线路中段或末端发生故障时的停电区域，而出线开关可以在故障区域隔离后快速恢复非故障区域供电，减少停电时间。
本发明的有益效果是：
通过分支开关、分段断路器和出线开关等开关设备实现故障的准确切除，减小停电范围，能够控制住故障造成的停电范围，从而提高电网的供电可靠性。且由于故障类型对应的开关设备的动作不同，所以根据故障所处线路的电力数据以及故障匹配的开关设备的位置信息来确定故障处理动作，能够在电网故障时及时对故障进行自动隔断，且还能在各段故障后快速恢复非故障区域的供电，减少非故障区域的停电时间，提高电网的供电可靠性。
附图说明
图1是本发明的一种流程示意图；
图2是本发明的一种结构示意图；
图3是本发明实施例的一种出线开关保护I段范围内的分支馈线故障示意图；
图4是本发明实施例的一种出线开关保护I段范围外的分支馈线故障示意图；
图5是本发明实施例的一种主干馈线故障示意图；
图6是本发明实施例的一种主干馈线远端故障示意图；
其中：1、控制模块，2、数据采集模块，3、数据分析模块。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步描述。
实施例：
一种基于电力无线专网的馈线故障处理方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤一，电网故障处上传电网故障信息，控制模块1接收电网故障信息，控制模块1根据电网故障信息控制数据采集模块2采集对应线路的电力数据；
步骤二，数据分析模块3根据电力数据、定值整定原则以及动作时限配合原则确定故障处理动作信息，数据分析模块3将故障处理动作信息传输至控制模块1；
步骤三，控制模块1将确定的故障处理动作信息发送至电网故障处以进行故障处理。
控制模块1具体通过电力无线专网接收电网故障信息以及发送故障处理动作信息。
步骤一中控制模块1还根据电网故障信息获取电网故障具体的位置信息。
在获取电网故障的位置信息后，控制模块1还将故障与最近一个开关设备进行匹配，步骤三中控制模块1将确定的故障处理动作通过电力无线专网传输至电网故障处后，开关设备实施控制模块1确定的故障处理动作。
控制模块1根据电力数据、定值整定原则以及动作时限配合原则确定故障处理动作信息时，控制模块1还采集与故障匹配的开关设备的位置信息，控制模块1根据位置信息从定值整定原则以及动作时限配合原则内获取与故障匹配的开关设备的配置信息。
所述定值整定原则具体为：
在分支开关所在馈线处：
配置两段式电流保护以及零序电流保护，第一段电流保护的定值按照保证分支馈线末端发生两相短路时分支开关能动作且灵敏度不低于1.3的原则整定，第二段电流保护定值按照分支开关流过的最大负荷电流整定，零序电流保护按照躲开分支开关所在馈线的对地电容电流整定；
在分段断路器所在馈线处：
配置两段式电流保护以及零序电流保护，第一段电流保护的定值按照在下一级分段断路器前发生两相短路时分段断路器能动作且灵敏度不低于1.3的原则整定，第二段电流保护定值按照躲开主干馈线流过的最大负荷电流整定，零序电流保护按照躲开分段断路器所在馈线的对地电容电流整定；
在出线开关所在馈线处：
配置三段式电流保护以及零序电流保护，第一段电流保护的定值按照躲开在首个分段断路器前发生三相短路时的短路电流整定，第二段电流保护的定值按照躲开主干馈线末端发生三相短路的短路电流整定，第三段电流保护的定值按照躲开主干馈线流过的最大负荷电流整定，零序电流保护按照躲开主干馈线的对地电容电流整定。
所述动作时限配合原则具体为：
在分支开关所在馈线处：
分支开关所在馈线处于出线开关的第一段电流保护保护范围内，则第一段电流保护的动作时限为0s，第二段电流保护的动作时限设置在0.4s范围内，零序电流保护的动作时限设置在0.4s范围内；
分支开关所在馈线处于出线开关的第一段电流保护保护范围外，则第一段电流保护的动作时限设置在0.2s范围内，第二段电流保护的动作时限设置在0.4s范围内，零序电流保护的动作时限设置在0.2s范围内；
在分段断路器所在馈线处：
第一段电流保护的动作时限设置在0.4s范围内，第二段电流保护的动作时限设置在0.6s范围内，最后一级分段断路器上的零序电流保护的动作时限设置在0.6s范围内，且每一级分段断路器比后以及分段断路器保护的动作时间高0.2s；
在出线开关所在馈线处：
第一段电流保护的动作时限设置在0.2s范围内，第二段电流保护的动作时限设置在0.4s范围内，零序电流保护的动作时限比第一级分段断路器上零序电流保护的动作时限高0.2s。
一种基于电力无线专网的馈线故障处理系统，如图2所示，包括控制模块1、数据采集模块2和数据分析模块3，所述控制模块1与数据采集模块2连接，所述控制模块1用于接收故障信息以及发送故障处理动作信息，所述数据采集模块2用于采集故障对应线路的电力数据，所述数据分析模块3与控制模块1连接，所述数据分析模块3用于确定故障处理动作。
一种基于电力无线专网的馈线故障处理系统还包括开关设备，所述开关设备均用于实施故障处理动作，所述开关设备包括分支开关、分段断路器以及出线开关，所述分支开关设置在每个分支馈线的首端，所述分段断路器设置在主干馈线上，所述出线开关设置在变电站出线端。开关设备通过电力无线专网接收控制模块1发送的故障处理动作信息。
所有分支开关均采用断路器，且均装设有自动重合闸设备。所有分段断路器均不设有自动重合闸。在变电站出线端配置断路器作为出线开关，且装设自动重合闸设备。
如图3所示，当出线开关保护I段范围内的分支馈线故障时，首先根据电网故障信息对故障的类型进行判断。
若发生相间短路，控制模块1确定故障处理动作，并将故障处理动作通过电力无线专网发送至分支开关Z1处，分支开关Z1处安装的第一段电流保护动作，分支开关Z1瞬间跳闸；分支开关Z1跳闸后，控制模块1还对故障的持续时间进行判断，若为瞬时故障，则控制模块1还对分支开关Z1发送合闸信号，分支开关Z1上的重合闸闭合，恢复支线供电，若为永久故障，则控制模块1通过电力无线专网将故障信息上传至检修人员处，待检修完成后，控制模块1发送合闸信号至分支开关Z1处，分支开关Z1重合闸闭合，恢复支线供电。
若发生单相接地故障，控制模块1确定故障处理动作，并将故障处理动作通过电力无线专网发送至分支开关Z1处，分支开关Z1处安装的零序电流保护经0.4s延时动作，同时闭锁出线开关C上安装的零序电流保护。
如图4所示，当出线开关保护I段范围外分支馈线故障时，首先根据电网故障信息对故障的类型进行判断。
若发生相间短路，控制模块1确定故障处理动作，并将故障处理动作通过电力无线专网发送至分支开关Z2处，分支开关Z2处安装的第一段电流保护动作，经0.2s延时后分支开关Z2跳闸；分支开关Z2跳闸后，控制模块1还对故障的持续时间进行判断，若为瞬时故障，则控制模块1还对分支开关Z2发送合闸信号，分支开关Z2上的重合闸闭合，恢复支线供电，若为永久故障，则控制模块1通过电力无线专网将故障信息上传至检修人员处，待检修完成后，控制模块1发送合闸信号至分支开关Z2处，分支开关Z2重合闸闭合，恢复支线供电。
若发生单相接地故障，分支开关Z2上安装的零序电流保护经0.4s延时动作，同时闭锁分段断路器D1及出线开关C上的零序电流保护。
如图5所示，当主干馈线处故障时，首先根据电网故障信息对故障的类型进行判断。
若发生相间短路，控制模块1确定故障处理动作，并将故障处理动作通过电力无线专网发送至出线开关C和分段断路器D2处，出线开关C处安装的第二段电流保护与分段断路器D2处安装的第一段电流保护动作，经0.4s延时后出线开关C与分段断路器D2跳闸；出线开关C与分段断路器D2跳闸后，控制模块1还对故障的持续时间进行判断，若为瞬时故障，则控制模块1还对出线开关C与分段断路器D2发送合闸信号，出线开关C重合闸闭合，分段断路器D2合闸，恢复支线供电，；若为永久故障，则控制模块1对出线开关C发送合闸信号，分段断路器D2依旧处于跳闸状态，出线开关C上的重合闸闭合，恢复分段断路器D2之前的供电，同时控制模块1通过电力无线专网将故障信息上传至检修人员处，待检修完成后，控制模块1发送合闸信号至分段断路器D2处，恢复线路后段供电。
若故障点发生了三相短路且分段断路器D1和分段断路器D2均跳闸时，控制模块1难以从故障信息中获取故障的具体位置，所以需先进行故障区域判定。控制模块1首先先向出线开关C发送合闸信号，出线开关C上的重合闸闭合后，控制模块1按照由出线开关C至线路末端的顺序，间隔0.5s，依次向跳闸的分段断路器发生合闸信号，即先向分段断路器D1发送合闸信号，后向分段断路器D2发送合闸信号。若其中一个分段断路器合闸后，出线开关再次跳闸，则将故障点与该分段断路器间的区域作为故障区域。此时控制模块1向出线开关C以及另一个分段断路器再次发送合闸信号，恢复非故障区域的供电。
若发生单相接地故障，分段断路器D2上安装的零序电流保护经1.0s延时动作，同时闭锁分段断路器D1及出线开关C上的零序电流保护。
如图6所示，当主干馈线的远端故障时，首先根据电网故障信息对故障的类型进行判断。
若发生相间短路，分段断路器D4处安装的第一段电流保护动作，经0.4s延时后分段断路器D4跳闸，同时控制模块1通过电力无线专网将故障信息上传至检修人员处，待检修完成后，控制模块1发送合闸信号至分段断路器D4处，恢复线路远端供电。
若故障点发生了三相短路且分段断路器D3和分段断路器D4均跳闸时，控制模块1难以从故障信息中获取故障的具体位置，所以需先进行故障区域判定。控制模块1首先先向出线开关C发送合闸信号，出线开关C上的重合闸闭合后，控制模块1按照由出线开关C至线路末端的顺序，间隔0.5s，依次向跳闸的分段断路器发生合闸信号，即先向分段断路器D3发送合闸信号，后向分段断路器D4发送合闸信号。若其中一个分段断路器合闸后，出线开关再次跳闸，则将故障点与该分段断路器间的区域作为故障区域。此时控制模块1向出线开关C以及另一个分段断路器再次发送合闸信号，恢复非故障区域的供电。
若发生单相接地故障，分段断路器D4上的零序电流保护经0.6s延时动作，同时闭锁分段断路器D1、分段断路器D2、分段断路器D3及出线开关C上的零序电流保护。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (8)

1.一种基于电力无线专网的馈线故障处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，电网故障处上传电网故障信息，控制模块(1)接收电网故障信息，控制模块(1)根据电网故障信息控制数据采集模块(2)采集对应线路的电力数据；
步骤二，数据分析模块(3)根据电力数据、定值整定原则以及动作时限配合原则确定故障处理动作信息，数据分析模块(3)将故障处理动作信息传输至控制模块(1)；
步骤三，控制模块(1)将确定的故障处理动作信息发送至电网故障处以进行故障处理。
2.根据权利要求1所述的一种基于电力无线专网的馈线故障处理方法，其特征在于，步骤一中控制模块(1)还根据电网故障信息获取电网故障具体的位置信息。
3.根据权利要求2所述的一种基于电力无线专网的馈线故障处理方法，其特征在于，在获取电网故障的位置信息后，控制模块(1)还将故障点与最近一个开关设备进行匹配，步骤三中控制模块(1)将确定的故障处理动作通过电力无线专网传输至电网故障处后，开关设备实施控制模块(1)确定的故障处理动作。
4.根据权利要求3所述的一种基于电力无线专网的分布式馈线故障处理方法，其特征在于，控制模块(1)根据电力数据、定值整定原则以及动作时限配合原则确定故障处理动作信息时，控制模块(1)还采集与故障匹配的开关设备的位置信息，控制模块(1)根据位置信息从定值整定原则以及动作时限配合原则内获取与故障匹配的开关设备的配置信息。
5.根据权利要求1所述的一种基于电力无线专网的馈线故障处理方法，其特征在于，所述定值整定原则具体为：
在分支开关所在馈线处：
配置两段式电流保护以及零序电流保护，第一段的定值按照保证分支馈线末端发生两相短路时分支开关能动作且灵敏度不低于1.3的原则整定，第二段定值按照分支开关流过的最大负荷电流整定，零序电流保护按照躲开分支开关所在馈线的对地电容电流整定；
在分段断路器所在馈线处：
配置两段式电流保护以及零序电流保护，第一段的定值按照在下一级分段断路器前发生两相短路时分段断路器能动作且灵敏度不低于1.3的原则整定，第二段定值按照躲开主干馈线流过的最大负荷电流整定，零序电流保护按照躲开分段断路器所在馈线的对地电容电流整定；
在出线开关所在馈线处：
配置三段式电流保护以及零序电流保护，第一段的定值按照躲开在首个分段断路器前发生三相短路时的短路电流整定，第二段的定值按照躲开主干馈线末端发生三相短路的短路电流整定，第三段的定值按照躲开主干馈线流过的最大负荷电流整定，零序电流保护按照躲开主干馈线的对地电容电流整定。
6.根据权利要求1所述的一种基于电力无线专网的馈线故障处理方法，其特征在于，所述动作时限配合原则具体为：
在分支开关所在馈线处：
分支开关所在馈线处于出线开关的第一段保护范围内，则第一段的动作时限为0s，第二段的动作时限设置在0.3s至0.5s范围内，零序电流保护的动作时限设置在0.3s至0.5s范围内；
分支开关所在馈线处于出线开关的第一段保护范围外，则第一段的动作时限设置在0.1s至0.3s范围内，第二段的动作时限设置在0.3s至0.5s范围内，零序电流保护的动作时限设置在0.3s至0.5s范围内；
在分段断路器所在馈线处：
第一段的动作时限设置在0.3s至0.5s范围内，第二段的动作时限设置在0.5s至0.7s范围内，最后一级分段断路器上的零序电流保护的动作时限设置在0.5s至0.7s范围内，且每一级分段断路器比后以及分段断路器保护的动作时间高0.2s；
在出线开关所在馈线处：
第一段的动作时限设置在0.1s至0.3s范围内，第二段的动作时限设置在0.3s至0.5s范围内，零序电流保护的动作时限比第一级分段断路器上零序电流保护的动作时限高0.2s。
7.一种基于电力无线专网的馈线故障处理系统，其特征在于，包括控制模块(1)、数据采集模块(2)和数据分析模块(3)，所述控制模块(1)与数据采集模块(2)连接，所述控制模块(1)用于接受故障信息以及发送故障处理动作信息，所述数据采集模块(2)用于采集故障对应线路的电力数据，所述数据分析模块(3)与控制模块(1)连接，所述数据分析模块(3)用于确定故障处理动作。
8.根据权利要求7所述的一种基于电力无线专网的馈线故障处理系统，其特征在于，还包括开关设备，所述开关设备均用于实施故障处理动作，所述开关设备包括分支开关、分段断路器以及出线开关，所述分支开关设置在每个分支馈线的首端，所述分段断路器设置在主干馈线上，所述出线开关设置在变电站出线端。
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