CN116207702B - 基于多因子最小集合配电网故障研判的复电方法及装置 - Google Patents

Abstract

基于多因子最小集合配电网故障研判的复电方法及装置，属于配电网的装置和系统领域，所述方法基于配电网完成，包括：获取配电台区的拓扑结构，周期获取跳闸的智能断路器，在验证拓扑结构成功的条件下逐层进行重合闸操作。所述装置配置在配电自动化主站或台区智能融合终端中，包括信息获取模块、拓扑判断模块、最小集合生成模块、故障研判模块及执行模块。采用本发明提出的方法和装置，每隔一定周期获取跳闸的智能断路器，通过台区的拓扑结构判断跳闸智能断路器的上下级关系，逐级重合闸，实现恢复供电；在逐级重合闸恢复过程中，通过判断通信是否通畅，验证当前拓扑结构与获得的拓扑结构是否一致，保证安全性。

Description

基于多因子最小集合配电网故障研判的复电方法及装置

技术领域

本发明属于配电网的装置和系统领域，涉及配电网的故障恢复，特别涉及基于多因子最小集合配电网故障研判的复电方法和实现复电方法的装置。

背景技术

当架空线路故障清除后，在短时间内闭合智能断路器，称为重合，重合闸。电力系统运行经验表明，架空线路绝大多数的故障都是"瞬时性"的，如漏电流越限、过压、欠压、过流等等，永久性的故障一般不到10%，因此重合闸是运行中常采用的自恢复供电方法之一。在由继电保护动作切除短路故障后，电弧将自动熄灭，绝大多数情况下短路处的绝缘可以自动恢复。重合闸允许的最短间隔时间为0.15~0.5秒 。

少数情况属永久性故障，可以通过自动重合闸装置动作后靠继电保护动作再跳开，然后查明原因，予以排除再送电。

自动将断路器重合，不仅提高了供电的安全性和可靠性，减少了停电损失，而且还提高了电力系统的暂态水平，增大了高压线路的送电容量，也可纠正由于断路器或继电保护装置造成的误跳闸。

智能断路器也被称为装置式断路器，所有的零件都密封于塑料外壳中，辅助触点，欠电压脱扣器以及分励脱扣器等多采用模块化。由于结构非常紧凑，智能断路器基本无法检修。大多数智能断路器为手动操作，也有部分带电动机操作机构。

目前配电台区使用的智能断路器不具备重合闸功能，当线路出现瞬时故障的时候智能断路器不能自动重合恢复供电，需要人工现场合闸，导致供电抢修效率低下。

为了解决上述问题，一般采用改造智能断路器的技术方案，如中国专利申请CN113451083A披露的一种智能断路器的智能化自动重合闸装置，但这种方式不支持已经安装在配电网中的智能断路器实现重合闸。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，提出了本发明。

为实现发明目的，本发明采用的技术方案是：基于多因子最小集合配电网故障研判的复电方法，基于配电网完成，所述配电网包括配电自动化主站、台区智能融合终端和智能断路器，配电自动化主站与台区智能融合终端采用4G/5G/光纤方式通信，台区智能融合终端与智能断路器采用HPLC或微功率RF通信方式。

所述方法包括以下步骤：

步骤1、获取配电台区的拓扑结构；

步骤2、每隔T周期获取跳闸的智能断路器；

步骤3、根据拓扑结构，判断位于拓扑结构最上端的跳闸的智能断路器Ttop，并得到拓扑结构中在Ttop下级的智能断路器集合，所述智能断路器集合包括Ttop；

步骤4、判断Ttop是否通信正常，如果通信异常，告警，结束，否则执行步骤5；

步骤5、判断智能断路器集合中的其他智能断路器是否通信正常，如果有一个通信正常，告警，结束，否则，执行步骤6；

步骤6、根据拓扑结构判断Ttop是否顶层智能断路器，如果是，执行步骤8，否则执行步骤7；

步骤7、判断Ttop的上层智能断路器是否处于合位状态，如果不是，告警，结束，否则执行步骤8；

步骤8、判断Ttop智能断路器本身三相电压至少有一相电压大于220*P%，如果没有，低压告警，结束，否则执行步骤9；

步骤9、执行重合闸操作：

步骤9.1、智能断路器Ttop重合闸，延时t秒，判断是否再次跳闸，如果没有再次跳闸，执行步骤9.2，否则，告警，结束；

步骤9.2、对智能断路器集合中的其他智能断路器，按照其在拓扑结构中的层级顺序，自上而下执行步骤9.3进行重合闸操作；

步骤9.3、智能断路器重合闸，延时t秒，判断是否再次跳闸，如果没有再次跳闸，重合闸成功，否则，重合闸失败，将智能断路器集合中的位于拓扑结构中重合闸失败智能断路器下级的智能断路器移出智能断路器集合。

本发明还提出了基于多因子最小集合配电网故障研判的复电装置，所述装置包括信息获取模块、拓扑判断模块、最小集合生成模块、故障研判模块及执行模块，所述装置配置在配电自动化主站或台区智能融合终端中，实现权利要求上述的基于多因子最小集合配电网故障研判的复电方法。

本发明首先找到与跳闸智能断路器有关联的智能断路器最小集合，研判后人工选择，实现一键复电。

有益效果：采用本发明提出的方法和装置，每隔一定周期获取跳闸的智能断路器，通过台区的拓扑结构判断跳闸智能断路器的上下级关系，逐级重合闸，实现恢复供电；在逐级重合闸恢复过程中，通过判断通信是否通畅，验证当前拓扑结构与获得的拓扑结构是否一致，保证安全性。

附图说明

图1为配电网中台区系统框架示意图；

图2为配电网的拓扑结构示意图，

图3为基于多因子最小集合配电网故障研判的复电装置的组成示意图。

图中，1-13代表智能断路器。

具体实施方式

基于多因子最小集合配电网故障研判的复电方法，基于配电网完成，参看图1，所述配电网包括配电自动化主站、台区智能融合终端和智能断路器，配电自动化主站与台区智能融合终端采用4G/5G/光纤方式通信，台区智能融合终端与智能断路器采用HPLC或微功率RF通信方式（光纤通信方式图中未标明）。

基于多因子最小集合配电网故障研判的复电方法，可以在配电自动化主站实现，也可以利用台区智能融合终端的边缘计算能力，在台区智能融合终端中实现，减轻配电自动化主站软件的负担。

基于多因子最小集合配电网故障研判的复电方法包括以下步骤：

步骤1、获取配电台区的拓扑结构。

台区的拓扑结构是台区智能融合终端生成，而后以文件方式上传至配电自动化主站，台区智能融合终端和配电自动化主站都可以获取台区的拓扑结构在

步骤2、每隔T周期获取跳闸的智能断路器。

智能断路器相关遥测、遥信和告警信息soe经通信链路（HPLC或微功率RF）传给台区智能融合终端，再上传至配电自动化主站，其中包括跳闸信息。

智能断路器断电后，其通信模块（HPLC或RF)具备后备电源，能支撑最后三次通信，能主动上报停电信息（可包含断路器位置）至台区智能融合终端。

台区智能融合终端和配电自动化主站会存储上传信息和智能断路器状态。

本实施例中采用每隔T周期判断是否有跳闸的智能断路器，进行处理。周期T为可设置参数，下面的实施例中，周期T默认为15分钟，即每隔15分钟执行一次。

参看图2，由于故障，智能断路器7、8、9、12跳闸。

智能断路器自动跳闸动作跟本身设置有关，如果设置为“上口失压跳闸”，则在满足条件下会自动跳闸。

本实施例中，智能断路器8、9、12进行了上述设置，智能断路器13没有进行设置，因此，当智能断路器7因为故障跳闸后，智能断路器8、9、12由于断电，上口失压跳闸；智能断路器13没有跳闸。

步骤3、根据拓扑结构，判断位于拓扑结构最上端的跳闸的智能断路器Ttop，并得到拓扑结构中在Ttop下级的智能断路器集合，所述智能断路器集合包括Ttop。

本实施例中，智能断路器集合中包括智能断路器7、8、9、12、13，Ttop为7。

以上完成了初步判断。如果台区的拓扑结构没有变化，可以自上而下进行重合闸，恢复供电。

在实际应用中，台区结构变化后，智能融合终端更新拓扑结构文件一般会延迟（有可能延迟一天）；台区结构变化后，在智能融合终端更新拓扑结构文件前，如果发生故障，就会产生获取的拓扑结构跟实际不符的情况，这种情况下贸然进行重合闸，会造成意想不到的危险和损失。

本发明的重点是在恢复供电之前，采用研判算法，验证拓扑结构。

步骤4、判断Ttop是否通信正常，如果通信异常，告警，结束，否则执行步骤5。

如果Ttop在实际的拓扑结构中位于所有跳闸智能断路器的最上级，则其上级智能断路器没有跳闸，Ttop不会断电，通信正常。

如果Ttop通信异常，有可能是断电造成，这种情况下，其上级智能断路器有可能已经跳闸，这说明获取的拓扑结构与实际电网结构不符，重合闸存在风险，提示告警，不进行重合闸操作。

步骤5、判断智能断路器集合中的其他智能断路器是否通信正常，如果有一个通信正常，告警，结束，否则，执行步骤6。

如果智能断路器集合中的其他智能断路器在拓扑结构中位于Ttop下级，在Ttop跳闸的情况下已经断电，如果通信正常，说明还有电力供应，进一步说明其在拓扑结构中的位置不在Ttop之下，获取的拓扑结构与实际电网结构不符，重合闸存在风险，提示告警，不进行重合闸操作。

由于智能断路器断电后，其通信模块具备后备电源，能支撑最后三次通信，能主动上报停电信息至台区智能融合终端，采用通信验证的方法时，可以连续判断几次，消耗其备用电源的储备，确定其状态。

步骤6、根据拓扑结构判断Ttop是否顶层智能断路器，如果是，执行步骤8，否则执行步骤7。

步骤7、判断Ttop的上层智能断路器是否处于合位状态，如果不是，告警，结束，否则执行步骤8。

步骤6、7进一步验获取的证拓扑结构与实际拓扑是否一致。

以上步骤验证了跳闸智能断路器的拓扑结构。

步骤8、判断Ttop智能断路器本身三相电压至少有一相电压大于220*P%，如果没有，低压告警，结束，否则执行步骤9。

智能断路器跳闸的原因之一是电压过低，如果Ttop智能断路器本身的三相电压都小于220*P%，则不可恢复，发出低压报警，退出处理。

P为可设置参数，根据实际情况设定，本实施例中，P的默认值为80，判断的电压值为176V。

步骤9、执行重合闸操作。

首先在配电自动化主站上显示跳闸的智能断路器，人工确定是否可以进行重合闸操作，如果可以，执行步骤9.1，否则，退出。

主站值班人员人工判断现场是否有工作、智能断路器是否是现场工作人员手工分闸或主站人员远程分闸。如果不是，主站下发允许命令，否则发送否定命令，配电自动化主站或在台区智能融合终端按照命令退出或执行下面步骤。

步骤9.1、智能断路器Ttop重合闸，延时t秒，判断是否再次跳闸，如果没有再次跳闸，执行步骤9.2，否则，告警，结束；延时t为主站配置参数，本实施例中，t=10秒。

台区智能融合终端周期采集断路器闸位状态，断路器重合闸成功后，台区智能融合终端突发重合闸SOE到主站。

步骤9.2、对智能断路器集合中的其他智能断路器，按照其在拓扑结构中的层级顺序，自上而下执行步骤9.3进行重合闸操作。

位于拓扑结构最上端的跳闸的智能断路器重合闸成功后，依据拓扑，先重合闸高层，而后逐层向下重合闸的原则，顺序执行重合闸动作。

步骤9.3、智能断路器重合闸，延时t秒，判断是否再次跳闸，如果没有再次跳闸，重合闸成功，否则，重合闸失败，将智能断路器集合中的位于拓扑结构中重合闸失败智能断路器下级的智能断路器移出智能断路器集合。

改进的方案：步骤9.3中、首先判断智能断路器集合是否处于跳闸状态，如果不是，结束步骤9.3，否则，继续执行步骤9.3。

参看图2，Ttop为7，拓扑结构在Ttop下有两个分支：7-8-12，7-9-13，按照拓扑结构，8、9为同一层级，12、13为同一层级，且8、9高于12、13；同一层级的处理顺序可随意选择。

本实施例中，首先对8进行重合闸处理，然后处理9；完成这个层级智能断路器的重合闸后，处理下面层级中的12、13。

由于13没有跳闸，判断状态后不对其进行重合闸处理。可以通过判断跳闸的智能断路器中是否包含该智能断路器进行判断。

如果某智能断路器重合闸失败，其下级的智能断路器没有必要进行重合闸操作，本实施例中，是将智能断路器集合中的位于拓扑结构中重合闸失败智能断路器下级的智能断路器移出智能断路器集合。

如智能断路器8重合闸失败，则将其下级智能断路器12移出智能断路器集合，智能断路器集合中未进行重合闸处理的只剩13。

由于本发明是周期执行，在一个周期T内（如15分钟内）有可能发生多起未处理的跳闸事件。

考虑到两种情况：

1、智能断路器8由于故障先跳闸，然后引起智能断路器12跳闸；15分钟内，智能断路器7由于故障先跳闸，然后引起智能断路器9跳闸。

2、智能断路器7由于故障先跳闸，然后引起智能断路器8、9、12跳闸；15分钟内，智能断路器5由于故障先跳闸，然后引起智能断路器10跳闸。

针对第1种情况，7、8、9、12、13会形成一个智能断路器集合，但7的跳闸与8的跳闸无关，不能放在一起处理。

本实施例采用以下方法处理：

如果在智能断路器集合中，存在先于Ttop跳闸的智能断路器，则不对先于Ttop跳闸的智能断路器进行重合闸操作。

本实施例中，智能断路器集合中包括7、8、9、12、13，Ttop为7，8、12先于Ttop跳闸，则不对8、12进行重合闸操作，具体的方法为将先于Ttop跳闸的智能断路器，即8、12移出智能断路器集合，此时的智能断路器集合只包括7、9、13。

处理完7、9、13后，获取先于Ttop跳闸的智能断路器8、12，执行步骤3，进行8、12的重合闸操作。

第1种情况还有一个原因，是人工切断智能断路器8，此时人工会选择不进行重合闸处理。由于8肯定是先于7跳闸，采用上述处理方法，对7、9进行重合闸操作不会造成损害。本实施例中，如果人工选择不进行重合闸操作，提示选择不可重合闸的智能断路器，如果选择的不可重合闸的智能断路器不是Ttop，再次提示该次重合闸操作不会造成影响，人工再次选择是否进行重合闸操作，这样可以及时处理故障。

针对第2种情况，步骤3中得到的智能断路器集合为7、8、9、12、13，但跳闸的智能断路器5、10不在智能断路器集合中，这时将不在智能断路器集合的跳闸智能断路器重新按步骤3的原则再次进行分组，得到另外一个智能断路器集合，包括5、10，此时，所有跳闸的智能断路器都归属在两个组中，针对每个智能断路器集合执行步骤4，进行重合闸操作。

本发明还提出了实现上述方法的基于多因子最小集合配电网故障研判的复电装置，参看图3，所述装置包括信息获取模块、拓扑判断模块、最小集合生成模块、故障研判模块及执行模块，所述装置配置在配电自动化主站或台区智能融合终端中。

装置配置在配电自动化主站，配电自动化主站实现上述方法；也可以利用台区智能融合终端的边缘计算能力，将装置配置在台区智能融合终端中实现上述方法，减轻配电自动化主站软件的负担。

所述信息获取模块获取配电台区的拓扑结构、每隔T周期获取跳闸的智能断路器；所述拓扑判断模块根据拓扑结构，判断位于拓扑结构最上端的跳闸的智能断路器Ttop；所述最小集合生成模块得到拓扑结构中在Ttop下级的智能断路器集合；所述故障研判模块研判故障，决定是否重合闸；所述执行模块根据故障研判模块的指令，执行相应动作。

Claims (10)

1.基于多因子最小集合配电网故障研判的复电方法，基于配电网完成，所述配电网包括配电自动化主站、台区智能融合终端和智能断路器，配电自动化主站与台区智能融合终端采用4G/5G/光纤方式通信，台区智能融合终端与智能断路器采用HPLC或微功率RF通信方式，

其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1、获取配电台区的拓扑结构；

步骤2、每隔T周期获取跳闸的智能断路器；

步骤3、根据拓扑结构，判断位于拓扑结构最上端的跳闸的智能断路器Ttop，并得到拓扑结构中在Ttop下级的智能断路器集合，所述智能断路器集合包括Ttop；

步骤4、判断Ttop是否通信正常，如果通信异常，告警，结束，否则执行步骤5；

步骤5、判断智能断路器集合中的其他智能断路器是否通信正常，如果有一个通信正常，告警，结束，否则，执行步骤6；

步骤6、根据拓扑结构判断Ttop是否顶层智能断路器，如果是，执行步骤8，否则执行步骤7；

步骤7、判断Ttop的上层智能断路器是否处于合位状态，如果不是，告警，结束，否则执行步骤8；

步骤8、判断Ttop智能断路器本身三相电压至少有一相电压大于220*P%，如果没有，低压告警，结束，否则执行步骤9；

步骤9、执行重合闸操作：在配电自动化主站上显示跳闸的智能断路器，人工确定是否可以进行重合闸操作，如果可以，执行步骤9.1，否则，退出；

步骤9.1、智能断路器Ttop重合闸，延时t秒，判断是否再次跳闸，如果没有再次跳闸，执行步骤9.2，否则，告警，结束；

步骤9.2、对智能断路器集合中的其他智能断路器，按照其在拓扑结构中的层级顺序，自上而下执行步骤9.3进行重合闸操作；

步骤9.3、智能断路器重合闸，延时t秒，判断是否再次跳闸，如果没有再次跳闸，重合闸成功，否则，重合闸失败，将智能断路器集合中的位于拓扑结构中重合闸失败智能断路器下级的智能断路器移出智能断路器集合。

2.根据权利要求1所述的基于多因子最小集合配电网故障研判的复电方法，其特征在于，如果在智能断路器集合中，存在先于Ttop跳闸的智能断路器，则不对先于Ttop跳闸的智能断路器进行重合闸操作。

3.根据权利要求2所述的基于多因子最小集合配电网故障研判的复电方法，其特征在于，将先于Ttop跳闸的智能断路器移出智能断路器集合。

4.根据权利要求3所述的基于多因子最小集合配电网故障研判的复电方法，其特征在于，结束后，获取先于Ttop跳闸的智能断路器，执行步骤3。

5.根据权利要求2所述的基于多因子最小集合配电网故障研判的复电方法，其特征在于，步骤9中，如果人工选择不进行重合闸操作，提示选择不可重合闸的智能断路器，如果选择的不可重合闸的智能断路器不是Ttop，再次提示该次重合闸操作不会造成影响，人工再次选择是否进行重合闸操作。

6.根据权利要求1所述的基于多因子最小集合配电网故障研判的复电方法，其特征在于，步骤3中，如果有不在智能断路器集合的跳闸智能断路器，则将所述跳闸智能断路器再次分组，直至所有跳闸智能断路器都归属在某组下，针对每个智能断路器集合执行步骤4。

7.根据权利要求1所述的基于多因子最小集合配电网故障研判的复电方法，其特征在于，

步骤9.3中、首先判断智能断路器集合是否处于跳闸状态，如果不是，结束步骤9.3，否则，继续执行步骤9.3。

8.根据权利要求1所述的基于多因子最小集合配电网故障研判的复电方法，其特征在于，所述周期T为15分钟，所述t=10秒。

9.根据权利要求1所述的基于多因子最小集合配电网故障研判的复电方法，其特征在于，步骤8中，P=80。

10.基于多因子最小集合配电网故障研判的复电装置，其特征在于，所述装置包括信息获取模块、拓扑判断模块、最小集合生成模块、故障研判模块及执行模块，所述装置配置在配电自动化主站或台区智能融合终端中，实现权利要求1-9任一项所述的基于多因子最小集合配电网故障研判的复电方法。