CN113746206A - 一种网格状的电力系统全面域自愈的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电力系统的自动化保护装置领域，本发明提供一种网格状的电力系统全面域自愈的方法，若干个环网供电线路相邻之间分别连接若干联络开关构成网格状电网；每个环网供电线路上设置有若干分段开关和开环点开关，分段开关与自动化控制终端通信连接；每个环网供电线路上的分段开关和开环点开关构成一个线域，连接相同两个环网供电线路的若干联络开关构成一个联络域；自动化控制终端根据分段开关检测到线域内的故障信号确定故障点位置，将故障点两端的分段开关打开，将该线域的开环点开关合上使系统自愈；本发明还提供一种应用上述方法的系统。本发明的一种网格状的电力系统全面域自愈的方法及系统，能快速完成对故障点进行隔离，及电网的自愈。

Description

一种网格状的电力系统全面域自愈的方法及系统
技术领域
本发明涉及电力系统的自动化保护装置领域，尤其是指一种网格状的电力系统全面域自愈的方法及系统。
背景技术
随着智能化时代的到来，国内的电力行业逐步向智能化发展，其中电网控制方法也从传统控制模式向智能化控制模式发展，传统的电网主要以多环网结构（两个供电电源通过线路连接）的三供一备（三个供电线路和一个备用线路）方式设置，当其中一个供电电源的主干线中出现故障点时，先停用对应的主干线，启用备用电源的线路，再对出现故障点的主干线进行故障排查和修复，上述电网及其控制方法不够灵活，尤其在紧急特殊状态下，无法满足用户的使用需求，因此，需要对传统电网进行智能化改造，因此出现了主站集中型电网，其主要以控制主站作为控制核心，通过在电网线路上设置分段开关，利用控制主站收集划定区域内的线路的供电数据，在其中某一线路出现故障时，控制主站执行预设的指令控制分段开关以隔离发生故障的线路，恢复非故障区的供电，实现电网的自愈，但主站集中型电网需要控制主站集中所有检测数据后再计算并处理，处理流程繁琐，用时较长，依然无法满足现有用电需求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有电网控制方法的智能化程度低，故障隔离和自愈速度慢的不足，提供一种网格状的电力系统全面域自愈的方法，能快速完成对故障点进行隔离，及电网的自愈。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种网格状的电力系统全面域自愈的方法，若干个环网供电线路相邻之间分别连接若干联络开关构成网格状电网；每个环网供电线路上设置有若干分段开关以及开环点开关，所述分段开关与电力系统的自动化控制终端通信连接；每个环网供电线路上的分段开关和开环点开关构成一个线域，连接相同两个环网供电线路的若干联络开关构成一个联络域；每个线域的分段开关、开环点开关与邻近的联络域的联络开关实时通信；自动化控制终端根据分段开关检测到线域内的故障信号确定故障点位置，将故障点两端的分段开关打开，将该线域的开环点开关合上使系统自愈。
与现有技术相比，本发明的一种网格状的电力系统全面域自愈的方法，具有以下有益效果：
（1）本发明中通过在网格状电网上对应位置设置分段开关、联络开关和开环点开关，配合自动化控制终端，即可实现电力系统的智能化故障隔离及自愈，设计思路清晰且便于操作，解决现有智能化方案对复杂网架兼容性不足的问题；
（2）本发明中分段开关与开环点开关通信连接，在分段开关执行指令对故障点进行隔离时，根据预设方法，与该分段开关通信连接的对应的开环点开关合上以执行对应的自愈方案，智能化程度高，高效便捷。
优选的，在开环点合上情况下，分段开关检测到该线域内的故障信号时，自动化控制终端将故障点两端的分段开关打开，将该故障点邻近的联络域的联络开关合上使系统自愈。
本发明的电网自愈方案，是根据优先级排序处理，先使用开环点开关合完成环网内的自愈，然后再使用联络开关实现系统内的自愈，实现全面域自动化总体解决方案，另外，在任一环网出现故障时执行自动化解决方案提供了多种供电路径的选择，使任何一个微小的非故障区域在仍有一可靠通路的情况下均可不受非其故障的影响而持续用电，不受故障区域的传染而导致自身的停电，实现在同一时段即使电网出现多次多处故障，仍能快速隔离故障，确保非故障区域的正常用电，大幅减小停电范围，从而提高网格状电网供电的可靠性。
优选的，自动化控制终端根据检测到故障电气特征量的分段开关位置确定故障点位置。
本发明中，环网中的故障点由分段开关直接进行监测，自动化控制终端仅判断分段开关是否反馈异常警报，使自动化控制终端无需集中所有检测数据后再计算并处理，即可快速对故障点进行定位，缩短判断并执行故障隔离和自愈方案所需的时间，降低故障点对人民群众用电的影响，满足人们生活生产的用电需求。
优选的，故障电气特征量包括以下中的至少一种：故障电流、故障电压。
优选的，定位故障点时，自动化控制终端通过故障电气特征量是否达到触发值获知涉及故障的分段开关的信号，确定故障点位置。
本发明的定位故障点的方法，通过将检测到数据异常的的分段开关的数据反馈至自动化控制终端，使自动化控制终端直接获取到检测到故障电气特征量的分段开关位置，从而快速完成故障点的定位，简单高效，能有效提高电网的智能化程度。
优选的，在开环点合上情况下，故障点邻近的联络域根据收集到的线域的故障电气特征量和开关量确定需要合上的联络开关使系统自愈。
本发明的另一目的在于提供一种应用上述方法的网格状的电力系统，包括网格状电网、线域、联络域和自动化控制终端；网格状电网由若干个环网供电线路相邻之间分别连接若干联络开关构成，每个环网供电线路上设置有若干分段开关以及开环点开关，所述分段开关与电力系统的自动化控制终端通信连接；线域由每个环网供电线路上的分段开关和开环点开关构成；联络域由连接相同两个环网供电线路的若干联络开关构成，每个线域的分段开关和开环点开关与邻近的联络域的联络开关实时通信；自动化控制终端根据分段开关检测到线域内的故障信号确定故障点位置，将故障点两端的分段开关打开，将该线域的开环点开关合上使系统自愈。
与现有技术相比，本发明的一种网格状的电力系统，采用积木式网格状系统搭建更坚强的网架，多个环网供电线路通过联络域连接以形成网格状网架，使网架的搭建更为灵活，降低网架的规划难度，实现分布式多端电源联网，使其不受限于现有的自动化解决方案；另外，本发明的系统能在分段开关执行指令对故障点进行隔离时，根据预设方法，执行对应的自愈方案，智能化程度高。
优选的，在开环点合上情况下，分段开关检测到该线域内的故障信号时，自动化控制终端将故障点两端的分段开关打开，将该故障点邻近的联络域的联络开关合上使系统自愈。
优选的，自动化控制终端通过故障电气特征量是否达到触发值获知涉及故障的分段开关的信号，确定故障点位置。
优选的，在开环点合上情况下，故障点邻近的联络域根据收集到的线域的故障电气特征量和开关量确定需要合上的联络开关使系统自愈。
附图说明
图1是本发明的一种网格状的电力系统全面域自愈的方法的流程图；
图2是本发明的电网的结构图；
图3是本发明的电网初次发生故障的状态图；
图4是本发明的电网修复初次发生故障的状态图；
图5是本发明的电网二次发生故障的状态图；
图6是本发明的电网修复二次发生故障的状态图。
具体实施方式
以下结合附图说明本发明的实施方式：
已知分段开关起到电路故障点隔离作用（将需要检修的电力设备与带电的电网隔离）；联络开关的作用是联络开关对应的线路故障时，若联络开关处于合上，可将原对应的环网的负荷转移至新形成的环网上；将控制的结果反馈回来影响当前控制的系统的过程称为开环；由于变压器的变比和阻抗差异等因素造成的环网中存在环流，当环流较大时，就会占用设备资源，因此可通过设置开环点以调整环网；开环点开关用于触发环网进入开环模式。
本实施例的一种网格状的电力系统，包括网格状电网、线域、联络域和自动化控制终端；网格状电网由若干个环网供电线路相邻之间分别连接若干联络开关构成，每个环网供电线路上设置有若干分段开关以及开环点开关，所述分段开关与电力系统的自动化控制终端通信连接；线域由每个环网供电线路上的分段开关和开环点开关构成；联络域由连接相同两个环网供电线路的若干联络开关构成，每个线域的分段开关和开环点开关与邻近的联络域的联络开关实时通信；自动化控制终端根据分段开关检测到线域内的故障信号确定故障点位置，将故障点两端的分段开关打开，将该线域的开环点开关合上使系统自愈。
具体的，本实施例中分段开关为断路器，其通过分闸开断故障电流后起到隔离故障的作用。
与现有技术相比，本发明的一种网格状的电力系统，采用积木式网格状系统搭建更坚强的网架，多个环网供电线路通过联络域连接以形成网格状网架，使网架的搭建更为灵活，降低网架的规划难度，实现分布式多端电源联网，使其不受限于现有的自动化解决方案；另外，本发明的系统能在分段开关执行指令对故障点进行隔离时，根据预设方法，执行对应的自愈方案，智能化程度高，高效便捷。
参见图1至图2，本实施例提供一种上述网格状的电力系统的全面域自愈的方法，若干个环网供电线路相邻之间分别连接若干联络开关构成网格状电网；每个环网供电线路上设置有若干分段开关以及开环点开关，所述分段开关与电力系统的自动化控制终端通信连接；每个环网供电线路上的分段开关和开环点开关构成一个线域，连接相同两个环网供电线路的若干联络开关构成一个联络域；每个线域的分段开关、开环点开关与邻近的联络域的联络开关实时通信；自动化控制终端根据分段开关检测到线域内的故障信号确定故障点位置，将故障点两端的分段开关打开，将该线域的开环点开关合上使系统自愈；在开环点合上情况下，分段开关检测到该线域内的故障信号时，自动化控制终端将故障点两端的分段开关打开，将该故障点邻近的联络域的联络开关合上使系统自愈。
本发明的电网自愈方案，是根据优先级排序处理，先使用开环点开关合完成环网内的自愈，然后再使用联络开关实现系统内的自愈，实现全面域自动化总体解决方案，另外，在任一环网出现故障时执行自动化解决方案提供了多种供电路径的选择，使任何一个微小的非故障区域在仍有一可靠通路的情况下均可不受非其故障的影响而持续用电，不受故障区域的传染而导致自身的停电，实现在同一时段即使电网出现多次多处故障，仍能快速隔离故障，确保非故障区域的正常用电，大幅减小停电范围，从而提高网格状电网供电的可靠性。
优选的，同一线域内的任一分段开关分别与其上游分段开关、下游分段开关进行通信连接。
上述设置方式使相邻的两个分段开关之间能互相获知对方的检测数据。
优选的，所述开环点开关与所述分段开关通信连接。
上述设置方式使所述分段开关能获知所述开环点开关的工作状态（处于分位或合位）。
优选的，自动化控制终端根据检测到故障电气特征量的分段开关位置确定故障点位置。
本发明中，环网中的故障点由分段开关直接进行监测，自动化控制终端仅判断分段开关是否反馈异常警报，使自动化控制终端无需集中所有检测数据后再计算并处理，即可快速对故障点进行定位，缩短判断并执行故障隔离和自愈方案所需的时间，降低故障点对人民群众用电的影响，满足人们生活生产的用电需求。
优选的，故障电气特征量包括以下中的至少一种：故障电流、故障电压。
优选的，定位故障点时，自动化控制终端通过故障电气特征量是否达到触发值获知涉及故障的分段开关的信号，确定故障点位置。
本发明的定位故障点的方法，通过将检测到数据异常的的分段开关的数据反馈至自动化控制终端，使自动化控制终端直接获取到检测到故障电气特征量的分段开关位置，从而快速完成故障点的定位，简单高效，能有效提高电网的智能化程度。
具体的，相邻的两分段开关之间通信连接，定位故障点的方法为：
相对靠近指定电源的分段开关为上游开关，相对远离指定电源的分段开关为下游开关。
故障点附近的至少一个分段开关判断出电气量数据达到触发值；
相邻的两个分段开关之间进行通信连接，该分段开关获知下游分段开关是否判断出电气量数据和非电量数据达到触发值；
若下游分段开关判断出电气量数据没有达到触发值，检测到故障的分段开关向自动化控制终端反馈数据；否则，继续查询判断出电气量数据没有达到触发值的分段开关；（电流以回路形式形成，电流依次流经上游分段开关、用电设备后再流到下游分段开关，然后电流回流时再依次流经下游分段开关、用电设备再流到上游分段开关，用电设备出现故障会导致回流的电流受到影响，上游分段开关会检测到电气量数据异常）；
自动化控制终端根据反馈数据定位故障点。
本发明的定位故障点的方法，通过利用相邻的两个分段开关之间进行通信连接，在故障点的上游分段开关发现故障点时，上游分段开关返溯故障点的下游分段开关的检测信息，上游分段开关获知下游分段开关的电气量数据判断结果显示为正常后，上游分段开关再将两个分段开关的数据反馈至自动化控制终端，使自动化控制终端同时获取到故障点上游分段开关数据（检测到的数据是异常的）和故障点下游分段开关数据（检测到的数据是正常的），从而快速完成故障点的定位。
优选的，在开环点合上情况下，故障点邻近的联络域根据收集到的线域的故障电气特征量和开关量确定需要合上的联络开关使系统自愈。
参见图2至图6示出的实施例：
参见图2，本实施例的网格状电网设置有B1至B8共8个电源，其中B1和B2、B3和B4、B5和B6、B7和B8组成环网（共4个）。
参见图2，每个环网上设置有7个分段开关，其中B1-B2环网上的分段开关编号为B11、B12、B13、B14、B16、B17和B18。
参见图2，每个环网上设置有1个开环点开关，其中B1-B2环网上的开环点开关编号为B15。
参见图2，相邻的环网通过3个联络开关连接，其中B1-B2环网与B3-B4环网之间的上的联络开关编号为L11、L12和L13。
分段开关处于合闸状态，开环点开关、联络开关处于分位。
初次故障并自愈：参见图3，电流从B11向B14，B18向B16传输，设故障点出现在B13和B14之间，B11、B12、B13检测到故障电流的数据，B14、B16、B17和B18没有检测到故障电流的数据，B13和B14进行通信连接，互相获取对方的检测数据，同时向自动化控制终端反馈信息，自动化控制终端定位故障点；
参见图4，自动化控制终端控制B13、B14分闸以隔离故障点，并控制开环点开关B15转换为合位状态，完成初次自愈。
二次故障并自愈：参见图5，电流从B11向B12，B18向B15传输，设故障点出现在B17和B18之间，B18检测到故障电流的数据，B16、B17没有检测到故障电流的数据，B17和B18进行通信连接，互相获取对方的检测数据，同时向自动化控制终端反馈信息，自动化控制终端定位故障点；
参见图6，自动化控制终端控制B17、B18分闸以隔离故障点；与B17、B18所在的线域对应的联络域的联络开关L13与B17或B18通信连接，获知B17、B18所在的线域的开环点开关B15处于合闸状态，联络开关L13转换为合位状态，完成二次自愈。
后续环网再次发生故障，其自愈步骤与上述“二次故障并自愈”步骤相同。
“开关量”为本领域专业术语，意思为“一组连通点之间的连通状态”, 一组连通点之间的连通状态为断开状态和闭合状态，本实施例中，如B13、B14从处于合闸状态转变为分闸状态即为开关量改变。
参见图2至图6中，本实施例中表示分段开关的方框，填充黑色时表示分段开关处于合闸状态，填充白色时表示分段开关处于分闸状态（隔离故障点）。本实施例中表示开环点开关的方框，填充白色时表示开环点开关处于分位状态，填充黑色时表示开环点开关处于合位状态。
与现有技术相比，本发明的一种网格状的电力系统全面域自愈的方法，具有以下有益效果：
（1）本发明中通过在网格状电网上对应位置设置分段开关、联络开关和开环点开关，配合自动化控制终端，即可实现电力系统的智能化故障隔离及自愈，设计思路清晰且便于操作，解决现有智能化方案对复杂网架兼容性不足的问题；
（2）本发明中分段开关与开环点开关通信连接，在分段开关执行指令对故障点进行隔离时，根据预设方法，与该分段开关通信连接的对应的开环点开关合上以执行对应的自愈方案，智能化程度高，高效便捷。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (8)

1.一种网格状的电力系统全面域自愈的方法，其特征在于，
若干个环网供电线路相邻之间分别连接若干联络开关构成网格状电网；每个环网供电线路上设置有若干分段开关以及开环点开关，所述分段开关与电力系统的自动化控制终端通信连接；每个环网供电线路上的分段开关和开环点开关构成一个线域，连接相同两个环网供电线路的若干联络开关构成一个联络域；每个线域的分段开关、开环点开关与邻近的联络域的联络开关实时通信；
自动化控制终端根据分段开关检测到线域内的故障信号确定故障点位置，将故障点两端的分段开关打开，将该线域的开环点开关合上使系统自愈；
在开环点合上情况下，分段开关检测到该线域内的故障信号时，自动化控制终端将故障点两端的分段开关打开，将该故障点邻近的联络域的联络开关合上使系统自愈。
2.根据权利要求1所述的网格状的电力系统全面域自愈的方法，其特征在于，自动化控制终端根据检测到故障电气特征量的分段开关位置确定故障点位置。
3.根据权利要求2所述的网格状的电力系统全面域自愈的方法，其特征在于，故障电气特征量包括以下中的至少一种：故障电流、故障电压。
4.根据权利要求2所述的网格状的电力系统全面域自愈的方法，其特征在于，定位故障点时，自动化控制终端通过故障电气特征量是否达到触发值获知涉及故障的分段开关的信号，确定故障点位置。
5.根据权利要求4所述的网格状的电力系统全面域自愈的方法，其特征在于，在开环点合上情况下，故障点邻近的联络域根据收集到的线域的故障电气特征量和开关量确定需要合上的联络开关使系统自愈。
6.网格状的电力系统，其特征在于，包括：
网格状电网，由若干个环网供电线路相邻之间分别连接若干联络开关构成，每个环网供电线路上设置有若干分段开关以及开环点开关，所述分段开关与电力系统的自动化控制终端通信连接；
线域，由每个环网供电线路上的分段开关和开环点开关构成；
联络域，由连接相同两个环网供电线路的若干联络开关构成，每个线域的分段开关和开环点开关与邻近的联络域的联络开关实时通信；
自动化控制终端根据分段开关检测到线域内的故障信号确定故障点位置，将故障点两端的分段开关打开，将该线域的开环点开关合上使系统自愈；
在开环点合上情况下，分段开关检测到该线域内的故障信号时，自动化控制终端将故障点两端的分段开关打开，将该故障点邻近的联络域的联络开关合上使系统自愈。
7.根据权利要求6所述网格状的电力系统，其特征在于，自动化控制终端通过故障电气特征量是否达到触发值获知涉及故障的分段开关的信号，确定故障点位置。
8.根据权利要求7所述的网格状的电力系统，其特征在于，在开环点合上情况下，故障点邻近的联络域根据收集到的线域的故障电气特征量和开关量确定需要合上的联络开关使系统自愈。
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石娟: "南昌高新区配电自动化改造工程建设实施方案研究", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)》 *

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