CN117996703A - 配电网故障判别及保护装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及配电网自动化控制技术领域。本发明提供一种配电网故障判别及保护装置和方法，装置包括：采集模块，用于采集配电网的电流数据和电压数据；计算模块，用于根据电流、电压数据进行计算得到判别参数；故障判别模块，用于根据判别参数和预设参数判别是否发生故障；节点开闭判断模块，用于在故障发生时，根据每个发生的故障分别对对应的故障保护节点的软开关的开闭情况进行判断，得到判断结果；通信模块，用于将每个故障保护节点的判断结果分别传输给对应的继电器，以使对应的继电器分别根据接收到的判断结果进行动作或不动作，实现继电保护。本发明能够减小复杂潮流对继电保护的影响，避免继电器产生误动和拒动，保障配电网的安全运行。

Description

配电网故障判别及保护装置和方法

技术领域

本发明涉及配电网自动化控制技术领域，具体涉及一种配电网故障判别及保护装置和一种配电网故障判别及保护方法。

背景技术

分布式电源（Distributed Generation，DG）的接入有利于改善配电网的运行方式，使配电网更加高效、可靠的运行。近年来，由于化石能源枯竭及环保等问题，分布式电源因其经济、环保、灵活等特点使其在与传统能源竞争中处于优势地位。但也正因为分布式电源灵活、随机等特点，使其对配电网的继电保护产生了巨大的影响。分布式电源接入配电网后，使得原有单电源辐射型的网络结构发生了变化，分布式电源提供的电流使得原来配电网中单一流向的潮流变成了多电源情况下的复杂潮流。故障发生时，分布式电源提供的短路电流会使得流过原有线路的故障电流增加或减小，从而对继电保护的选择性、可靠性、灵敏性产生影响，甚至使保护发生误动或拒动，影响配电网的安全运行。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供了一种配电网故障判别及保护装置和方法，能够减小复杂潮流对继电保护的选择性、可靠性、灵敏性产生影响，避免继电器因复杂潮流产生误动和拒动，保障配电网的安全运行。

本发明采用的技术方案如下：

一种配电网故障判别及保护装置，所述配电网包括多个故障保护节点，每个故障保护节点上设置有继电器和软开关，所述继电器用于控制所在故障保护节点的软开关的开闭，所述装置包括：采集模块，所述采集模块用于采集所述配电网的电流数据和电压数据；计算模块，所述计算模块用于根据所述电流数据和所述电压数据进行计算得到判别参数，其中，所述判别参数包括有功功率、无功功率和潮流方向；故障判别模块，所述故障判别模块用于根据所述判别参数和预设参数判别所述配电网是否发生故障，其中，所述故障包括有功功率超限、无功功率超限和潮流方向异常；节点开闭判断模块，所述节点开闭判断模块用于在所述故障发生时，根据每个发生的故障分别对对应的故障保护节点的软开关的开闭情况进行判断，得到判断结果；通信模块，所述通信模块用于将每个故障保护节点的判断结果分别传输给对应的继电器，以使对应的继电器分别根据接收到的判断结果进行动作或不动作，控制所在故障保护节点的软开关的开闭，实现继电保护。

另外，根据本发明上述提出的配电网故障判别及保护装置还有可以具有如下附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述故障判别模块包括：有功功率越限判别子模块，所述有功功率越限判别子模块根据所述有功功率和预设有功功率范围判别配电网线路的有功功率是否超限；无功功率越限判别子模块，所述无功功率越限判别子模块根据所述无功功率和预设无功功率范围判别配电网线路的无功功率是否超限；潮流方向判别子模块，所述潮流方向判别子模块根据所述潮流方向和预设潮流方向判别配电网线路的潮流方向是否异常。

根据本发明的一个实施例，所述节点开闭判断模块包括：第一节点开闭判断子模块，所述第一节点开闭判断子模块用于当所述有功功率越限判别子模块判别有功功率超限时，判断所述配电网的第一故障保护节点的软开关的开闭情况；第二节点开闭判断子模块，所述第二节点开闭判断子模块用于当所述无功功率越限判别子模块判别无功功率超限时，判断所述配电网的第二故障保护节点的软开关的开闭情况；第三节点开闭判断子模块，所述第三节点开闭判断子模块用于当所述潮流方向判别子模块判别潮流方向异常时，判断所述配电网的第三故障保护节点的软开关的开闭情况。

根据本发明的一个实施例，所述装置还包括：显示模块，所述显示模块用于显示所述多个节点的软开关的开闭情况，所述显示模块包括：第一节点开闭指示灯，所述第一节点开闭指示灯用于显示所述第一故障保护节点的软开关的开闭情况；第二节点开闭指示灯，所述第二节点开闭指示灯用于显示所述第二故障保护节点的软开关的开闭情况；第三节点开闭指示灯，所述第三节点开闭指示灯用于显示所述第三故障保护节点的软开关的开闭情况。

根据本发明的一个实施例，所述计算模块包括：采样计算子模块，所述采样计算子模块用于根据所述电流数据和所述电压数据通过采样计算得到有效值，其中，所述有效值包括电压有效值、电流有效值、序分量有效值和线电压有效值；参数计算子模块，所述参数计算子模块用于根据所述有效值进行参数计算得到判别参数。

根据本发明的一个实施例，所述通信模块采用脉冲信号将每个所述故障保护节点的判断结果分别传输给对应的继电器。

根据本发明的一个实施例，所述通信模块还用于将所述故障的判别结果输出给配电网上的智能终端设备。

根据本发明的一个实施例，所述装置还包括：电源模块，所述电源模块用于为所述装置提供直流电源。

一种配电网故障判别及保护方法，所述配电网包括多个故障保护节点，每个故障保护节点上设置有继电器和软开关，所述继电器用于控制所在故障保护节点的软开关的开闭，所述方法包括：采集所述配电网的电流数据和电压数据；根据所述电流数据和所述电压数据进行计算得到判别参数，其中，所述判别参数包括有功功率、无功功率和潮流方向；根据所述判别参数和预设参数判别所述配电网是否发生故障，其中，所述故障包括有功功率超限、无功功率超限和潮流方向异常；在所述故障发生时，根据每个发生的故障分别对对应的故障保护节点的软开关的开闭情况进行判断，得到判断结果；将每个故障保护节点的判断结果分别传输给对应的继电器，以使对应的继电器分别根据接收到的判断结果进行动作或不动作，控制所在故障保护节点的软开关的开闭，实现继电保护。

本发明的有益效果：

本发明通过判别配电网是否发生故障，并在故障发生时，判断故障保护节点的软开关的开闭情况，并将判断结果传输给继电器，以实现继电保护，能够减小复杂潮流对继电保护的选择性、可靠性、灵敏性产生影响，避免继电器因复杂潮流产生误动和拒动，保障配电网的安全运行。

附图说明

图1为本发明实施例的配电网故障判别及保护装置的方框示意图；

图2为本发明一个实施例的功率方向保护内角取值示意图；

图3为本发明一个实施例的进入方向元件的三相电压电流的向量图；

图4为本发明一个具体实施例的单间隔单元的配电网故障判别及保护装置的结构示意图；

图5为本发明一个具体实施例的配电网故障判别及保护装置的数据处理区的硬件结构图；

图6为本发明一个具体实施例的配电网故障判别及保护装置的运行流程图；

图7为本发明实施例的配电网故障判别及保护方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中，配电网包括多个故障保护节点，每个故障保护节点上设置有继电器和软开关，继电器用于控制所在故障保护节点的软开关的开闭。

在本发明的一个实施例中，继电器包括合闸继电器和分闸继电器。

如图1所示，本发明实施例的配电网故障判别及保护装置包括采集模块10、计算模块20、故障判别模块30、节点开闭判断模块40和通信模块50。其中，采集模块10用于采集配电网的电流数据和电压数据；计算模块20用于根据电流数据和电压数据进行计算得到判别参数，其中，判别参数包括有功功率、无功功率和潮流方向；故障判别模块30用于根据判别参数和预设参数判别配电网是否发生故障，其中，故障包括有功功率超限、无功功率超限和潮流方向异常；节点开闭判断模块40用于在故障发生时，根据每个发生的故障分别对对应的故障保护节点的软开关的开闭情况进行判断，得到判断结果；通信模块50用于将每个故障保护节点的判断结果分别传输给对应的继电器，以使对应的继电器分别根据接收到的判断结果进行动作或不动作，控制所在故障保护节点的软开关的开闭，实现继电保护。

在本发明的一个实施例中，采集模块10可以采用遥测技术采集配电网的电流数据和电压数据。

在本发明的一个实施例中，计算模块20可包括采样计算子模块和参数计算子模块。其中，采样计算子模块用于根据电流数据和电压数据通过采样计算得到有效值，其中，有效值包括电压有效值、电流有效值、序分量有效值和线电压有效值；参数计算子模块用于根据有效值进行参数计算得到判别参数。

在本发明的一个实施例中，采集模块10采集到的电流数据和电压数据分别为连续的电压信号和电流信号，采样计算子模块可通过A/D转换将连续的电压信号和电流信号转换为离散的电压信号和电流信号，通过采样计算，得到电压有效值、电流有效值、序分量有效值和线电压有效值，其中，A/D转换可采用16位高精度A/D转换器件。

下面说明有效值的计算原理：

周期电流信号、周期电压信号可根据由下式表示：

其中，式中，x(t)为周期信号频率为f ₀的周期函数，ω ₁为周期函数的角频率，T=1/f ₀为周期，t表示时间；k为谐波次数；c ₀为直流分量；a _k为余弦分量，b _k为正弦分量。设N为每周波采样点数，则a _k、b _k分别为：

由此可以计算出周期信号第k次谐波的幅值、相角、有效值。

其中，第k次谐波的幅值c _km 的计算表达式为：

第k次谐波的相角的表达式为：

第k次谐波的有效值c _k 的表达式为：

根据周期信号采样计算获得的各次谐波的幅值、相角、有效值，可以计算总的电压有效值、电流有效值、序分量有效值和线电压有效值。

在本发明的一个实施例中，故障判别模块30可包括：有功功率越限判别子模块、无功功率越限判别子模块和潮流方向判别子模块。其中，有功功率越限判别子模块根据有功功率和预设有功功率范围判别配电网线路的有功功率是否超限；无功功率越限判别子模块根据无功功率和预设无功功率范围判别配电网线路的无功功率是否超限；潮流方向判别子模块根据潮流方向和预设潮流方向判别配电网线路的潮流方向是否异常。

在本发明的一个实施例中，预设有功功率范围和预设无功功率范围根据配电网运行的实际情况决定。

在本发明的一个实施例中，潮流方向判别子模块可采用方向元件进行潮流判别，规定分布式电源提供的短路功率的方向从分布式电源所在线路指向配电网的母线为正常方向，即预设潮流方向；短路功率的方向从配电网的母线指向分布式电源所在线路为异常方向，即预设潮流方向的反方向。

在进行潮流判别时，使方向元件工作处于较灵敏的状态，整定的原则是保证下式条件成立：

其中，为进入方向元件r的电压/>和电流/>的夹角，α为功率方向保护内角。α的整定值如图2所示，图中，/>为最大灵敏角，α的整定值为-/>，方向元件动作区的角度范围为/>±90°。α的整定值的范围为30°~60°，功率方向保护灵敏度在预计范围内,在动作边界区的误差不超过±2°。

为保证进入方向元件的电流超前电压90°，消除两相短路的死区，采用90°接线。此时，三相电压电流的向量图如图3所示，图中，、/>分别为a、c相电流，/>、/>、/>分别为a、b、c三相电压，/>、/>分别为a相和b相之间的线电压、b相和c相之间的线电压。以a相方向元件A为例，90°接线时，进入方向元件A的电流为/>，进入方向元件A的电压为/>，由图3可知进入方向元件A的电流超前电压90°。

当方向元件判别短路功率的方向为正常方向时，潮流方向判别子模块得到潮流方向异常故障未发生的判别结果，方向元件不动作，当方向元件判别短路功率的方向为异常方向时，潮流方向判别子模块得到潮流方向异常故障发生的判别结果，方向元件动作。

在本发明的一个实施例中，节点开闭判断模块40包括：第一节点开闭判断子模块、第二节点开闭判断子模块和第三节点开闭判断子模块。其中，第一节点开闭判断子模块用于当有功功率越限判别子模块判别有功功率超限时，判断配电网的第一故障保护节点的软开关的开闭情况；第二节点开闭判断子模块用于当无功功率越限判别子模块判别无功功率超限时，判断配电网的第二故障保护节点的软开关的开闭情况；第三节点开闭判断子模块用于当潮流方向判别子模块判别潮流方向异常时，判断配电网的第三故障保护节点的软开关的开闭情况。

在本发明的一个实施例中，通信模块50可采用脉冲信号将每个故障保护节点的判断结果分别传输给对应的继电器。继电器接收到对应的故障保护节点的判断结果后，当判断结果为该故障保护节点的软开关是打开的，即该故障保护节点是打开的，继电器进行动作，控制所在故障保护节点的软开关关闭，否则继电器不动作，以实现继电保护。

在本发明的一个实施例中，通信模块50还可用于将故障的判别结果输出给配电网上的智能终端设备。

在本发明的另一个实施例中，当故障判别模块30判别配电网发生故障时，故障判别模块30会报警并产生故障信号，通信模块50可将故障信号输出给配电网上的智能终端设备，否则通信模块50将故障的判别结果输出给配电网上的智能终端设备。

具体地，智能终端设备可为馈线终端单元（Feeder Terminal Unit，FTU）或配电终端单元（Distribution Terminal Unit，DTU）。配电网故障判别及保护装置可通过RS-485串口，与FTU/DTU采用Modbus规约通信。

进一步地，FTU/DTU可通过遥信变位将故障的判别结果上报给配电网的主站。

在本发明的一个实施例中，配电网故障判别及保护装置还可包括电源模块，用于为装置提供直流电源。

在本发明的另一个实施例中，配电网故障判别及保护装置可以直接从FTU/DTU上取电。

在本发明的一个实施例中，配电网故障判别及保护装置还可包括显示模块，用于显示多个节点的软开关的开闭情况。

具体地，显示模块包括：第一节点开闭指示灯、第二节点开闭指示灯和第三节点开闭指示灯。其中，第一节点开闭指示灯用于显示第一故障保护节点的软开关的开闭情况；第二节点开闭指示灯用于显示第二故障保护节点的软开关的开闭情况；第三节点开闭指示灯用于显示第三故障保护节点的软开关的开闭情况。

在本发明的一个实施例中，配电网故障判别及保护装置适用于单间隔单元，可安装于10kV架空线路柱上的FTU旁。

在本发明的一个具体实施例中，单间隔单元的配电网故障判别及保护装置的结构如图4所示，其中，装置的采集模块10包括一组电流输入接口（Ia+、Ia-、Ib+、Ib-、Ic+、Ic-）和一组电压输入接口（Ua、Ub、Uc、Un）；数据处理区包括计算模块20、故障判别模块30和节点开闭判断模块40；装置的通信模块50包括一组通信接口（V+、V-、GND、TX/A、RX/B）和一组脉冲接口（P、Q、S、G）；显示模块包括电源指示灯、运行指示灯、有功指示灯、无功指示灯和潮流指示灯，其中，电源指示灯用于显示装置直流电源的提供情况，运行指示灯用于显示装置的运行情况，有功指示灯为第一节点开闭指示灯，无功指示灯为第二节点开闭指示灯，潮流指示灯为第三节点开闭指示灯。各接口的引脚定义及接线要求如表1所示。装置的技术参数和指标如表2所示。

表1

单间隔单元的配电网故障判别及保护装置的技术参数和指标如表2所示。

表2

在本发明的另一个实施例中，配电网故障判别及保护装置适用于多间隔单元，可安装于10kV电缆线路环网DTU旁。

在本发明的一个具体实施例中，多间隔单元的配电网故障判别及保护装置可基于两根母线接入多个间隔，每个间隔对应一组电流输入接口、一组有功、无功和潮流指示灯和一组脉冲接口，每根母线对应一组电压输入接口，其他接口和指示灯的设置与单间隔单元的配电网故障判别及保护装置相同。多间隔单元的配电网故障判别及保护装置的技术参数和指标与单间隔单元的配电网故障判别及保护装置相同。

在本发明的一个具体实施例中，如图5所示，配电网故障判别及保护装置的数据处理区的硬件设计采用基于DSP（Digital Signal Processor，数字信号处理器）的设计方案。DSP可包括计算模块20、故障判别模块30和节点开闭判断模块40，因此DSP可用于电流数据和电压数据的计算、故障判别和及对故障保护节点的开闭判断，同时还可用于控制通信模块50。图中，DSP的上端为接收故障保护节点的判断结果的继电器，DSP的下端为向配电网故障判别及保护装置输入控制故障保护节点开闭要求的其他设备（例如FTU/DTU），DSP可通过串行总线与交采电路连接并通过交采电路获得采集模块10采集到的配电网的电流数据和电压数据，DSP可通过多组I/O电路与外部设备相连，基于UART（Universal AsynchronousReceiver/Transmitte，通用异步收发器）通过串口电路与继电器进行通信，DSP可通过IO电路与配电网故障判别及保护装置的显示模块（例如LED面板）相连，DSP可通过串行总线和IO电路与电池模块相连，其中，电源模块包括电池、电池管理子模块和电源电路，电池管理子模块为配电网故障判别及保护装置提供24V直流电源并输入给电源电路，使电源电路为DSP提供5V直流电源。

在本发明的一个具体实施例中，如图6所示，配电网故障判别及保护装置的运行流程为：

流程1，开机初始化；

流程2，遥测采集数据；

流程3，计算有效值；

流程4，判别有功功率是否超限，如果有功功率超限，则告警，产生故障信号，并进行流程7，否则进行流程8；

流程5，判别无功功率是否超限，如果无功功率超限，则告警，产生故障信号，并进行流程7，否则进行流程8；

流程6，判别潮流方向是否异常，如果潮流方向异常，则告警，产生故障信号，并进行流程7，否则进行流程8；

流程7，判断发生故障时对应的故障保护节点是否打开，即判断故障保护节点的开闭情况，如果故障保护节点打开，则判断对应的继电器应该动作并产生动作信号，否则产生不动作信号；

流程8，通信交互，如果有故障发生，则将根据每个故障保护节点的判断结果产生的动作/不动作信号分别传输给对应的继电器，并将产生的故障信号传输给FTU/DTU，否则将故障的判别结果传输给FTU/DTU；

流程9，结束。

需要说明的是，流程4、流程5、流程6是可以同时进行的，也可以按照指定顺序进行。在配电网故障判别及保护装置实际运行的过程中，由于配电网的电流电压是时刻变化的，为了进行持续的继电保护，流程2-流程9可以是持续进行的。

根据本发明实施例的配电网故障判别及保护装置，通过判别配电网是否发生故障，并在故障发生时，判断故障保护节点的软开关的开闭情况，并将判断结果传输给继电器，以实现继电保护，能够减小复杂潮流对继电保护的选择性、可靠性、灵敏性产生影响，避免继电器因复杂潮流产生误动和拒动，保障配电网的安全运行。

对应上述实施例的配电网故障判别及保护装置，本发明还提出一种配电网故障判别及保护方法。

如图7所示，本发明实施例的配电网故障判别及保护方法包括以下步骤：

S1，采集配电网的电流数据和电压数据。

在本发明的一个实施例中，可以采用遥测技术采集配电网的电流数据和电压数据。

S2，根据电流数据和电压数据进行计算得到判别参数，其中，判别参数包括有功功率、无功功率和潮流方向。

在本发明的一个实施例中，步骤S2可包括：

S21，根据电流数据和电压数据通过采样计算得到有效值，其中，有效值包括电压有效值、电流有效值、序分量有效值和线电压有效值。

在本发明的一个实施例中，步骤S1采集到的电流数据和电压数据分别为连续的电压信号和电流信号，在步骤S21中，可通过A/D转换将连续的电压信号和电流信号转换为离散的电压信号和电流信号，通过采样计算，得到电压有效值、电流有效值、序分量有效值和线电压有效值，其中，A/D转换可采用16位高精度A/D转换器件。

下面说明有效值的计算原理：

周期电流信号、周期电压信号可根据由下式表示：

其中，式中，x(t)为周期信号频率为f ₀的周期函数，ω ₁为周期函数的角频率，T=1/f ₀为周期，t表示时间；k为谐波次数；c ₀为直流分量；a _k为余弦分量，b _k为正弦分量。

设N为每周波采样点数，则a _k、b _k分别为：

由此可以计算出周期信号第k次谐波的幅值、相角、有效值。

其中，第k次谐波的幅值c _km 的计算表达式为：

第k次谐波的相角的表达式为：

第k次谐波的有效值c _k 的表达式为：

根据周期信号采样计算获得的各次谐波的幅值、相角、有效值，可以计算总的电压有效值、电流有效值、序分量有效值和线电压有效值。

S22，根据有效值进行参数计算得到判别参数，其中，判别参数包括有功功率、无功功率和潮流方向。

S3，根据判别参数和预设参数判别配电网是否发生故障，其中，故障包括有功功率超限、无功功率超限和潮流方向异常。

在本发明的一个实施例中，步骤S3可包括：

S31，根据有功功率和预设有功功率范围判别配电网线路的有功功率是否超限。

S32，根据无功功率和预设无功功率范围判别配电网线路的无功功率是否超限。

S33，根据潮流方向和预设潮流方向判别配电网线路的潮流方向是否异常

需要说明的是，步骤S31、S32和S33是可以同时进行的，也可以按照指定顺序进行。

在本发明的一个实施例中，预设有功功率范围和预设无功功率范围根据配电网运行的实际情况决定。

在本发明的一个实施例中，可采用方向元件进行潮流判别，规定分布式电源提供的短路功率的方向从分布式电源所在线路指向配电网的母线为正常方向，即预设潮流方向；短路功率的方向从配电网的母线指向分布式电源所在线路为异常方向，即预设潮流方向的反方向。

在进行潮流判别时，使方向元件工作处于较灵敏的状态，整定的原则是保证下式条件成立：

其中，为进入方向元件r的电压/>和电流/>的夹角，α为功率方向保护内角。α的整定值如图2所示，图中，/>为最大灵敏角，α的整定值为-/>，方向元件动作区的角度范围为/>±90°。α的整定值为30°~60°，功率方向保护灵敏度在预计范围内,在动作边界区的误差不超过±2°。

为保证进入方向元件的电流超前电压90°，消除两相短路的死区，采用90°接线。此时，三相电压电流的向量图如图3所示，图中，、/>分别为a、c相电流，/>、/>、/>分别为a、b、c三相电压，/>、/>分别为a相和b相之间的线电压、b相和c相之间的线电压。以a相方向元件A为例，90°接线时，进入方向元件A的电流为/>，进入方向元件A的电压为/>，由图3可知进入方向元件A的电流超前电压90°。

当方向元件判别短路功率的方向为正常方向时，潮流方向判别子模块得到潮流方向异常故障未发生的判别结果，方向元件不动作，当方向元件判别短路功率的方向为异常方向时，潮流方向判别子模块得到潮流方向异常故障发生的判别结果，方向元件动作。

S4，在故障发生时，根据每个发生的故障分别对对应的故障保护节点的软开关的开闭情况进行判断，得到判断结果。

在本发明的一个实施例中，步骤S4可包括：

S41，当在步骤S31中判别有功功率超限时，判断配电网的第一故障保护节点的软开关的开闭情况。

S42，当在步骤S32中判别无功功率超限时，判断配电网的第二故障保护节点的软开关的开闭情况。

S43，当在步骤S33中判别潮流方向异常时，判断配电网的第三故障保护节点的软开关的开闭情况。

S5，将每个故障保护节点的判断结果分别传输给对应的继电器，以使对应的继电器分别根据接收到的判断结果进行动作或不动作，控制所在故障保护节点的软开关的开闭，实现继电保护。

在本发明的一个实施例中，可采用脉冲信号将每个故障保护节点的判断结果分别传输给对应的继电器。继电器接收到对应的故障保护节点的判断结果后，当判断结果为该故障保护节点的软开关是打开的，即该故障保护节点是打开的，继电器进行动作，控制所在故障保护节点的软开关关闭，否则继电器不动作，以实现继电保护。

在本发明的一个实施例中，在步骤S5中，还可将故障的判别结果输出给配电网上的智能终端设备。

在本发明的另一个实施例中，当步骤S4中判别配电网发生故障时，会报警并产生故障信号，在步骤S5中，可将故障信号输出给配电网上的智能终端设备，否则将故障的判别结果输出给配电网上的智能终端设备。

具体地，智能终端设备为馈线终端单元（Feeder Terminal Unit，FTU）或配电终端单元（Distribution Terminal Unit，DTU）。

根据本发明实施例的配电网故障判别及保护方法，通过判别配电网是否发生故障，并在故障发生时，判断故障保护节点的软开关的开闭情况，并将判断结果传输给继电器，以实现继电保护，能够减小复杂潮流对继电保护的选择性、可靠性、灵敏性产生影响，避免继电器因复杂潮流产生误动和拒动，保障配电网的安全运行。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种配电网故障判别及保护装置，所述配电网包括多个故障保护节点，每个故障保护节点上设置有继电器和软开关，所述继电器用于控制所在故障保护节点的软开关的开闭，其特征在于，所述装置包括：

采集模块，所述采集模块用于采集所述配电网的电流数据和电压数据；

计算模块，所述计算模块用于根据所述电流数据和所述电压数据进行计算得到判别参数，其中，所述判别参数包括有功功率、无功功率和潮流方向；

故障判别模块，所述故障判别模块用于根据所述判别参数和预设参数判别所述配电网是否发生故障，其中，所述故障包括有功功率超限、无功功率超限和潮流方向异常；

节点开闭判断模块，所述节点开闭判断模块用于在所述故障发生时，根据每个发生的故障分别对对应的故障保护节点的软开关的开闭情况进行判断，得到判断结果；

通信模块，所述通信模块用于将每个故障保护节点的判断结果分别传输给对应的继电器，以使对应的继电器分别根据接收到的判断结果进行动作或不动作，控制所在故障保护节点的软开关的开闭，实现继电保护。

2.根据权利要求1所述的配电网故障判别及保护装置，其特征在于，所述故障判别模块包括：

有功功率越限判别子模块，所述有功功率越限判别子模块根据所述有功功率和预设有功功率范围判别配电网线路的有功功率是否超限；

无功功率越限判别子模块，所述无功功率越限判别子模块根据所述无功功率和预设无功功率范围判别配电网线路的无功功率是否超限；

潮流方向判别子模块，所述潮流方向判别子模块根据所述潮流方向和预设潮流方向判别配电网线路的潮流方向是否异常。

3.根据权利要求2所述的配电网故障判别及保护装置，其特征在于，所述节点开闭判断模块包括：

第一节点开闭判断子模块，所述第一节点开闭判断子模块用于当所述有功功率越限判别子模块判别有功功率超限时，判断所述配电网的第一故障保护节点的软开关的开闭情况；

第二节点开闭判断子模块，所述第二节点开闭判断子模块用于当所述无功功率越限判别子模块判别无功功率超限时，判断所述配电网的第二故障保护节点的软开关的开闭情况；

第三节点开闭判断子模块，所述第三节点开闭判断子模块用于当所述潮流方向判别子模块判别潮流方向异常时，判断所述配电网的第三故障保护节点的软开关的开闭情况。

4.根据权利要求3所述的配电网故障判别及保护装置，其特征在于，还包括：

显示模块，所述显示模块用于显示所述多个节点的软开关的开闭情况，所述显示模块包括：

第一节点开闭指示灯，所述第一节点开闭指示灯用于显示所述第一故障保护节点的软开关的开闭情况；

第二节点开闭指示灯，所述第二节点开闭指示灯用于显示所述第二故障保护节点的软开关的开闭情况；

第三节点开闭指示灯，所述第三节点开闭指示灯用于显示所述第三故障保护节点的软开关的开闭情况。

5.根据权利要求1所述的配电网故障判别及保护装置，其特征在于，所述计算模块包括：

采样计算子模块，所述采样计算子模块用于根据所述电流数据和所述电压数据通过采样计算得到有效值，其中，所述有效值包括电压有效值、电流有效值、序分量有效值和线电压有效值；

参数计算子模块，所述参数计算子模块用于根据所述有效值进行参数计算得到判别参数。

6.根据权利要求1所述的配电网故障判别及保护装置，其特征在于，所述通信模块采用脉冲信号将每个所述故障保护节点的判断结果分别传输给对应的继电器。

7.根据权利要求1所述的配电网故障判别及保护装置，其特征在于，所述通信模块还用于将所述故障的判别结果输出给配电网上的智能终端设备。

8.根据权利要求6所述的配电网故障判别及保护装置，其特征在于，所述智能终端设备为馈线终端单元或配电终端单元。

9.根据权利要求1所述的配电网故障判别及保护装置，其特征在于，还包括：

电源模块，所述电源模块用于为所述装置提供直流电源。

10.一种配电网故障判别及保护方法，所述配电网包括多个故障保护节点，每个故障保护节点上设置有继电器和软开关，所述继电器用于控制所在故障保护节点的软开关的开闭，其特征在于，所述方法包括：

采集所述配电网的电流数据和电压数据；

根据所述电流数据和所述电压数据进行计算得到判别参数，其中，所述判别参数包括有功功率、无功功率和潮流方向；

根据所述判别参数和预设参数判别所述配电网是否发生故障，其中，所述故障包括有功功率超限、无功功率超限和潮流方向异常；

在所述故障发生时，根据每个发生的故障分别对对应的故障保护节点的软开关的开闭情况进行判断，得到判断结果；

将每个故障保护节点的判断结果分别传输给对应的继电器，以使对应的继电器分别根据接收到的判断结果进行动作或不动作，控制所在故障保护节点的软开关的开闭，实现继电保护。