CN116345420A - 一种配电线路故障的联络转供处理方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于配电网故障处理技术领域，具体涉及一种配电线路故障的联络转供处理方法及系统，设置离电源点越近，残压时限越短的分段开关的残压时限，以及设置离电源点越近，残压时限越短的分段开关永久性故障分闸逻辑的动作时限，在配电线路上的某个区段发生接地故障时，仅断开出线开关，分段开关依旧保持合位；出线开关进行重合闸，当故障类型为瞬时性故障时，开关重合成功，恢复供电，当故障类型为永久性故障时，仅离故障点最近的上游开关以及下游开关执行分闸并闭锁合闸，进而在出线开关以及联络开关执行合闸时，避免分段开关依次合闸复电的过程，缩短了非故障区段的复电时间。
Description
技术领域
本发明属于配电网故障处理技术领域，具体涉及一种配电线路故障的联络转供处理方法及系统。
背景技术
馈线自动化（Feeder Automation，简称FA）即配电线路自动化，是利用自动化装置监视配电线路的运行情况，及时发现线路故障，迅速定位以及隔离故障区域，快速恢复对非故障区的供电。馈线自动化分为集中型和就地型，集中型是指借助通讯手段，通过终端和主站配合，判断出故障区域，并通过主站遥控隔离故障，并恢复非故障区域供电；就地型是指不依赖主站通过保护配合、时序配合或终端相互通信，隔离故障并实现非故障区域恢复供电。现有就地重合式FA（馈线自动化）故障处理时都是首先无选择性的跳开出线开关，然后通过逐级重合的方式实现故障定位与隔离，下游非故障区段采用全线分段开关数量统计设定一个固定计时复电，即设定固定的联络转供时限，因此故障处理时间长，对故障点非故障区域上下游负荷影响较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种配电线路故障的联络转供处理方法及系统，用以解决现有就地重合式FA故障处理时，因故障处理时间长，导致非故障区段断电到再复电的时间长的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种配电线路故障的联络转供处理方法，包括如下步骤：
1）设置配电线路上的分段开关的永久性故障分闸逻辑的动作时限：离电源点越近，动作时限越长；设置配电线路上的分段开关的残压时限：离电源点越近，残压时限越短；
2）当配电线路上的某个区段发生接地故障时，出线开关速断保护跳闸切除故障；
3）当出线开关速断保护跳闸时，配电线路上的分段开关失压但保持合位；出线开关启动重合闸，判断故障类型检测以及瞬时残压时限检测；
当故障为瞬时性故障时，出线开关重合成功，完成配电线路上的分段开关的复电过程；
当故障类型为永久性故障时，离故障点最近的上游分段开关执行分闸并闭锁正向合闸，并且下游开关检测到瞬时残压，离故障点最近的下游开关执行分闸并闭锁反向合闸；联络开关执行合闸，完成故障区域下游区段的转供电。
其有益效果为：通过在配电线路故障时，先断开配电线路上的出线开关来隔离故障，并且在出线开关分闸后，配电线路上的分段开关失压但并没有分闸，并且通过将出线开关分相合闸，使得分段开关检测配电线路故障的类型以及进行瞬时残压检测，并当故障类型为瞬时性故障时，出线开关所有相重合成功，配电线路上的分段开关完成复电，即在瞬时性故障时，因分段开关未分闸，因此避免了出线开关分相重合时分段开关依次合闸复电的过程，进而减少了在配电线路发生瞬时性故障时分段开关的复电时间。当故障类型为永久性故障时，基于针对分段开关设置的离电源点越近，动作时限越长的动作时限，能够保证仅离故障点最近的上游分段开关分闸并闭锁正向合闸，并基于针对分段开关设置的离电源越近残压时限越短的残压时限，能够保证仅离故障点最近的下游分段开关分闸闭锁反向合闸，进而在配电线路上发生永久性故障时，故障点上下游非故障区段的分段开关不分闸，进而故障点上下游非故障区域的分段开关无需依次来电合闸，在来电后就能恢复供电，即减少了故障点上下游的非故障区段的复电时间。
进一步地，步骤2）中，通过仅配置出线开关的过流保护时间整定为0s，实现在配电线路故障时，当配电线路上的某个区段发生故障时，出线开关速断保护跳闸切除故障。
对出线开关配置过流保护时间整定，实现在配电线路故障时，仅出线开关进行分闸，且基于将过流整定时间配置为0s能够迅速切除故障，保证配电线路的安全。
进一步地，步骤3）中通过在联络开关一侧失压后启动瞬时残压检测，根据残压持续时间确定加速转供时间，根据加速转供时间控制联络开关执行合闸。
传统联络开关的XL时间（即XL时限，传统联络开关的XL时限即为传统联络开关单侧失压延时合闸过程的时间）以一侧失压启动计时，计时满足设定值后合闸转供，此设定值是固定的，且为保证转供的可靠性，此设定值相对较长，而本发明则采用可自适应调整的时间，并且此时间是基于不同故障点得出的时间，因此此时间能够尽可能快的并且可靠的实现转供过程。即基于残压时限级差配合的方法，减少了下游非故障区段复电时间，基于残压时限级差配合的方法，减少了下游非故障区段复电时间，进而当配电线路上的某个区段发生故障时，其余非故障区段能够快速复电。
进一步地，通过脉冲法实现联络开关的计时过程。
进一步地，所述出线开关为分相开关。
基于配电线路的出线开关为分相开关，能够避免在永久性故障时完全合闸导致的安全性问题。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种配电线路故障的联络转供处理系统，包括处理器，所述处理器用于执行指令实现如下步骤：
1）设置配电线路上的分段开关的永久性故障分闸逻辑的动作时限：离电源点越近，动作时限越长；设置配电线路上的分段开关的残压时限：离电源点越近，残压时限越短；
2）当配电线路上的某个区段发生接地故障时，出线开关速断保护跳闸切除故障；
3）当出线开关速断保护跳闸时，配电线路上的分段开关失压但保持合位；出线开关启动重合闸，判断故障类型检测以及瞬时残压时限检测；
当故障为瞬时性故障时，出线开关重合成功，完成配电线路上的分段开关的复电过程；
当故障类型为永久性故障时，离故障点最近的上游分段开关执行分闸并闭锁正向合闸，并且下游开关检测到瞬时残压，离故障点最近的下游开关执行分闸并闭锁反向合闸；联络开关执行合闸，完成故障区域下游区段的转供电。
其有益效果为：通过在配电线路故障时，先断开配电线路上的出线开关来隔离故障，并且在出线开关分闸后，配电线路上的分段开关失压但并没有分闸，并且通过将出线开关分相合闸，使得分段开关检测配电线路故障的类型以及进行瞬时残压检测，并当故障类型为瞬时性故障时，出线开关所有相重合成功，配电线路上的分段开关完成复电，即在瞬时性故障时，因分段开关未分闸，因此避免了出线开关分相重合时分段开关依次合闸复电的过程，进而减少了在配电线路发生瞬时性故障时分段开关的复电时间。当故障类型为永久性故障时，基于针对分段开关设置的离电源点越近，动作时限越长的动作时限，能够保证仅离故障点最近的上游分段开关分闸并闭锁正向合闸，并基于针对分段开关设置的离电源越近残压时限越短的残压时限，能够保证仅离故障点最近的下游分段开关分闸闭锁反向合闸，进而在配电线路上发生永久性故障时，故障点上下游非故障区段的分段开关不分闸，进而故障点上下游非故障区域的分段开关无需依次来电合闸，在来电后就能恢复供电，即减少了故障点上下游的非故障区段的复电时间。
进一步地，步骤2）中，通过仅配置出线开关的过流保护时间整定为0s，实现在配电线路故障时，当配电线路上的某个区段发生故障时，出线开关速断保护跳闸切除故障。
对出线开关配置过流保护时间整定，实现在配电线路故障时，仅出线开关进行分闸，且基于将过流整定时间配置为0s能够迅速切除故障，保证配电线路的安全。
进一步地，步骤3）中通过在联络开关一侧失压后启动瞬时残压检测，根据残压持续时间确定加速转供时间，根据加速转供时间控制联络开关执行合闸。
传统联络开关的XL时间（即XL时限，传统联络开关的XL时限即为传统联络开关单侧失压延时合闸过程的时间）以一侧失压启动计时，计时满足设定值后合闸转供，此设定值是固定的，且为保证转供的可靠性，此设定值相对较长，而本发明则采用可自适应调整的时间，并且此时间是基于不同故障点得出的时间，因此此时间能够尽可能快的并且可靠的实现转供过程。即基于残压时限级差配合的方法，减少了下游非故障区段复电时间，基于残压时限级差配合的方法，减少了下游非故障区段复电时间，进而当配电线路上的某个区段发生故障时，其余非故障区段能够快速复电。
进一步地，通过脉冲法实现联络开关的计时过程。
进一步地，所述出线开关为分相开关。
基于配电线路的出线开关为分相开关，能够避免在永久性故障时完全合闸导致的安全性问题。
附图说明
图1是本发明的永久性故障延时分闸逻辑功能的时间整定配合示意图；
图2是本发明的瞬时残压延时分闸逻辑功能的时间整定配合示意图；
图3是本发明的瞬时残压分闸逻辑功能的时间整定配合示意图；
图4是本发明的首开关具备永久性故障识别功能的配电系统示意图；
图5是本发明的首开关分相重合以及FB2延时切除永久性故障示意图；
图6是本发明的FB3残压延时分闸以及联络转供示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
配电线路故障的联络转供处理系统实施例：
本实施例中的配电线路中将出线开关采用分相开关，并且设置配电线路上的分段开关的永久性故障分闸逻辑的动作时限：离电源点越近，动作时限越长；设置设置配电线路上的分段开关的残压时限：离电源点越近，残压时限越短，能够保证在配电线路故障时，仅有出线开关分闸来切除故障，并且其余分段开关失压但保持合位，并且将出线开关设置为永久性故障记忆的分相开关，能够避免重合永久性故障，并且基于本实施例的动作时限以及残压时限，保证了仅有离故障点最近的上游分段开关分闸闭锁正向合闸，以及离故障点最近的下游分段开关分闸闭锁反向合闸，而其余分段开关保持合闸状态，进而当离故障点最近的上下游这两个分段开关实现分闸闭锁后，通过出线开关以及联络开关的合闸能够实现非故障区段的分段开关迅速复电的过程。
具体的本实施例的配置处理为：
1）出线开关CB采用分相断路器，配置过电流保护和分相重合闸，过电流保护时间整定为0s，分相重合闸时间整定为0.3s；之所以仅在出线开关配置保护是因为只有出线开关具有分相重合的能力，可进行永久性故障识别，当级差配合分段开关跳闸时无法进行永久性故障识别。
2）分段开关和分界开关失压不分闸，为了加快上游非故障区段复电，采用带时限的永久性故障分闸逻辑；为了加快下游非故障区段复电，采用无故障记忆残压时限分闸逻辑，并且带时限的永久性故障分闸逻辑以及无故障记忆残压时限分闸逻辑的计时方式为脉冲法。
带时限的永久性故障分闸逻辑的基本原理为：
为了解决故障点上游非故障区段复电时间长的问题，本实施例提出一种带时限的永久性故障分闸策略。该策略中故障点上游分段开关不执行失压分闸，而是通过带时间级差的永久性故障分闸逻辑使得永久性故障下临近故障点的上游分段开关动作分闸，并闭锁正向合闸，具体配置如图1所示。从图1中可以看出永久性故障分闸逻辑的时间整定是按照时间阶梯原则（考虑到永久性故障识别和开关分闸时间为100ms，级差典型推荐值0.1s）整定的，离电源点越远，动作时限越短，例如本实施例中CB、FB1、FB2、FB3以及FB4离电源的距离依次增加，而CB、FB1、FB2、FB3以及FB4的动作时限依次配置为0.6s、0.45s、0.3s、0.15s以及0s，即动作时限依次缩短。
以C区段发生永久性相间故障为例，CB（即出线开关CB）速断保护跳闸切除故障；各开关FB1~FB4失压但保持合位；随后CB启动分相重合闸，FB1、FB2有故障记忆且都检测到永久性故障，启动带时限的永久性故障延时分闸元件，但FB2动作出口时间更短，因而FB2先执行永久性故障分闸并闭锁正向合闸。
从上述过程可以看出，采用级差配合的永久性故障延时分闸策略，故障点上游开关不再依次来电合闸，可以大大加快故障点上游非故障区段复电过程。
无记忆残压时限分闸逻辑的基本原理为：
所谓无故障记忆残压分闸，就是对于没有感受到故障电流或满足单相接地故障检测判据的开关，当开关感受到上级线路分相重合时的电压时分闸并闭锁反向合闸。为了保证仅靠近故障点的无故障记忆开关分闸，采用时限配合方式实现，具体为离电源点越近，动作时限越短，考虑到开关整组动作时间一般小于0.1s，这里时间级差可采用0.05s，则残压时限T RP整定具体如式（1）所示，具体配置如图2所示。具体配置如图2所示。
式中N为分段开关个数。
需要说明，为保障故障点下游分段开关的残压时限分闸，各分段开关分相重合后的跳闸时间要躲开线路上任意开关的残压时限，考虑到可靠性，该跳闸时间整定为1.2倍的最远处分段开关残压时限。残压时限分闸逻辑的复归条件是残压时限不满足或三相来电。
以图2所示的B区段发生相间故障为例，故障点上游开关CB、FB1都能感受到故障记忆，假定FB1速断保护跳闸切除故障；此时，故障点下游开关FB2~FB4失压但保持合位，并启动瞬时残压检测；然后，FB1因有故障记忆且开关处于分位则启动分相重合闸，并开始识别故障性质。当故障为瞬时性故障时，FB1重合成功，FB2~FB4不满足瞬时残压逻辑一直保持合位，从而B~E区段恢复供电。当为永久性故障时，FB1延时跳开重合相，期间FB2~FB4都能检测到瞬时残压，但FB2动作出口时间更短，因而FB2先执行无故障记忆残压分闸并闭锁反向合闸；FB3、FB4未到动作出口时间，保持合位并复归瞬时残压分闸逻辑；随后联络开关LS1执行合闸完成C~E区段转供电。
从上述过程可以看出，采用级差配合的残压延时分闸策略，故障点下游开关不再依次来电合闸，可以加快故障点下游非故障区段复电过程。
3）联络开关LS1的转供电时间XL（即XL时限，联络开关LS1的转供电时间XL即为联络开关LS1的单侧失压延时合闸过程的时间）改为自整定策略，通过统计LS1检测到的瞬时残压持续时间推算出故障区段，再根据相应区段的分段开关的残压分闸整定时间自整定联络开关的合闸时间。
具体的以图3所示的手拉手配电网为例，联络开关LS1根据残压持续时间即永久性故障时限，得知故障点下游邻近开关的残压时限级差从而确定相应的转供时间，本实施例以C区段发生故障为例，说明自适应整定策略：
C区段发生永久性相间故障时，出线开关CB跳闸切除故障，此时联络开关LS1一侧失压开始启动计时（t=0）。t=0.3s时，CB开始执行一次分相重合闸；t=0.6s时，FB2识别出永久性故障，并先于FB1分闸。LS1感受到残压持续时间0.3s，从而推断出故障发生在第三个分段开关之前（0.15s级差），而第三个分段开关FB3对应的瞬时残压分闸时间为0.4s，因此联络开关的瞬时残压转供电动作时间自整定为0.5s。
4）对于单相接地故障的处理，可以采用逐级级差配合的思想实现单相接地故障的最小范围隔离。具体的分界开关PS1~PS4时间可以整定为2~5s，之所以延时这么长是因为单相接地故障处理不需要很快，同时为了避免瞬时性故障时跳闸率太高影响供电可靠性；对于分段开关，考虑与末端分界开关PS4时限配合，FB4、FB3、FB2、FB1、CB依次长0.5s。以PS1~PS4的动作时间为5s为例，FB4、FB3、FB2、FB1、CB的动作时间依次为5.5s、6s、6.5s、7s、7.5s。
基于本实施例的上述配置，能够在配电线路上发生相间故障时，实现如下处理过程：
出线开关配置永久性故障识别功能开关的就地FA，具体如下：
1）当C区段发生BC相间接地故障后，出线开关CB检测到故障电流保护跳闸（t=0s）。如图4所示，分段开关FB1~FB4启动残压检测和永久性故障检测；联络开关LS1在其一侧失压后启动瞬时残压检测。
2）CB跳闸0.3s后（t=0.3s），根据故障选相结果执行一次分相重合进行进行故障性质识别。若判定为瞬时性故障，则CB所有相重合，完成复电；若判定为永久性故障等待后端分段开关切除永久性故障。
3）故障点上游开关FB1、FB2都检测到永久性故障，FB2先出口跳闸（t=0.6s），并闭锁正向合闸。此时，CB快速合闸另外两相，完成复电，处理结果如图5所示。
4）故障点下游开关FB3、FB4感受到残压，启动时限分闸，FB3先出口跳闸（t=1.0s），并闭锁反向合闸。联络开关LS1根据残压持续时间确定转供时间，随后下游复电，处理结果如图6所示。
为了说明基于本实施例的系统实现配电线路故障的自动化处理过程的效果，将本实施例的系统处理过程与传统的系统处理过程进行如下对比：
按照本实施例的整定原则，定值整定说明如下：站内出线开关CB的一次三相重合闸时间整定为1s、二次三相重合闸时间15s、一次分相重合闸时间整定为0.3s。各分段开关X/Y时限统一整定为1s/0.5s，永久性故障时限级差为0.15s、残压时限级差为0.05s。分析各区段永久性故障时故障隔离与上游复电时间、下游复电时间以及瞬时性故障的复电时间，结果如下表1和表2所示。
表1 永久性故障下各种方法故障处理时间对比
表2 瞬时性故障下各种方法故障处理时间对比
从表1和表2中数据对比可知，相比电压时间型、合闸速断型：（1）对于永久性故障，基于本实施例系统实现的方法过程除了能避免重合于永久性故障外，虽然需要一次短时停电，但上下游非故障区段恢复供电时间同样显著缩短小。（2）对于瞬时性故障，基于本实施例系统实现的方法过程由于分段开关非失压分闸，复电时有明显提升。
基于本实施例的系统设置，在配电线路故障时，先断开配电线路上的出线开关来隔离故障，并且在出线开关分闸后，配电线路上的分段开关失压但并没有分闸，并且通过将出线开关分相合闸，使得分段开关检测配电线路故障的类型以及进行瞬时残压检测，并当故障类型为瞬时性故障时，出线开关所有相重合成功，配电线路上的分段开关完成复电，即在瞬时性故障时，因分段开关未分闸，因此避免了出线开关分相重合时分段开关依次合闸复电的过程，进而减少了在配电线路发生瞬时性故障时分段开关的复电时间。当故障类型为永久性故障时，基于针对分段开关设置的离电源点越近，动作时限越长的动作时限，能够保证仅离故障点最近的上游分段开关分闸并闭锁正向合闸，并基于针对分段开关设置的离电源越近残压时限越短的残压时限，能够保证仅离故障点最近的下游分段开关分闸闭锁反向合闸，进而在配电线路上发生永久性故障时，故障点上下游非故障区段的分段开关不分闸，进而故障点上下游非故障区域的分段开关无需依次来电合闸，在来电后就能恢复供电，即减少了故障点上下游的非故障区段的复电时间。并且基于配电线路的出线开关为三相开关，能够避免在永久性故障时完全合闸导致的安全性问题。
配电线路故障的联络转供处理方法实施例：
配电线路故障的联络转供处理方法能够通过配电线路故障的联络转供处理系统实现，而配电线路故障的联络转供处理系统实现配电线路故障的联络转供处理方法的过程，已经在配电线路故障的联络转供处理系统实施例详细介绍，此处不再赘述。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种配电线路故障的联络转供处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）设置配电线路上的分段开关的永久性故障分闸逻辑的动作时限：离电源点越近，动作时限越长；设置配电线路上的分段开关的残压时限：离电源点越近，残压时限越短；
2）当配电线路上的某个区段发生接地故障时，出线开关速断保护跳闸切除故障；
3）当出线开关速断保护跳闸时，配电线路上的分段开关失压但保持合位；出线开关启动重合闸，判断故障类型检测以及瞬时残压时限检测；
当故障为瞬时性故障时，出线开关重合成功，完成配电线路上的分段开关的复电过程；
当故障类型为永久性故障时，离故障点最近的上游分段开关执行分闸并闭锁正向合闸，并且下游开关检测到瞬时残压，离故障点最近的下游开关执行分闸并闭锁反向合闸；联络开关执行合闸，完成故障区域下游区段的转供电。
2.根据权利要求1所述的配电线路故障的联络转供处理方法，其特征在于，步骤2）中，通过仅配置出线开关的过流保护时间整定为0s，实现在配电线路故障时，当配电线路上的某个区段发生故障时，出线开关速断保护跳闸切除故障。
3.根据权利要求1所述的配电线路故障的联络转供处理方法，其特征在于，步骤3）中通过在联络开关一侧失压后启动瞬时残压检测，根据残压持续时间确定加速转供时间，根据加速转供时间控制联络开关执行合闸。
4.根据权利要求3所述的配电线路故障的联络转供处理方法，其特征在于，通过脉冲法实现联络开关的计时过程。
5.根据权利要求1所述的配电线路故障的联络转供处理方法，其特征在于，所述出线开关为分相开关。
6.一种配电线路故障的联络转供处理系统，包括处理器，其特征在于，所述处理器用于执行指令实现如下步骤：
1）设置配电线路上的分段开关的永久性故障分闸逻辑的动作时限：离电源点越近，动作时限越长；设置配电线路上的分段开关的残压时限：离电源点越近，残压时限越短；
2）当配电线路上的某个区段发生接地故障时，出线开关速断保护跳闸切除故障；
3）当出线开关速断保护跳闸时，配电线路上的分段开关失压但保持合位；出线开关启动重合闸，判断故障类型检测以及瞬时残压时限检测；
当故障为瞬时性故障时，出线开关重合成功，完成配电线路上的分段开关的复电过程；
当故障类型为永久性故障时，离故障点最近的上游分段开关执行分闸并闭锁正向合闸，并且下游开关检测到瞬时残压，离故障点最近的下游开关执行分闸并闭锁反向合闸；联络开关执行合闸，完成故障区域下游区段的转供电。
7.根据权利要求6所述的配电线路故障的联络转供处理系统，其特征在于，步骤2）中，通过仅配置出线开关的过流保护时间整定为0s，实现在配电线路故障时，当配电线路上的某个区段发生故障时，出线开关速断保护跳闸切除故障。
8.根据权利要求6所述的配电线路故障的联络转供处理系统，其特征在于，步骤3）中通过在联络开关一侧失压后启动瞬时残压检测，根据残压持续时间确定加速转供时间，根据加速转供时间控制联络开关执行合闸。
9.根据权利要求8所述的配电线路故障的联络转供处理系统，其特征在于，通过脉冲法实现联络开关的计时过程。
10.根据权利要求6所述的配电线路故障的联络转供处理系统，其特征在于，所述出线开关为分相开关。
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