CN203967837U - 一种智能纵向互联馈线自动化控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能纵向互联馈线自动化控制装置，以实现易于故障定位及电源侧非故障区域零时间停电。本实用新型包括配电主站、相邻线路的配电子站、馈线测控终端、智能配电终端和分段开关，配电主站与安装在各个配电子站中的智能配电终端相连接，馈线测控终端连接在每条线路的进线端与第一个配电子站之间，每个配电子站均设有两个分段开关并与智能配电终端相连接，相邻配电子站之间的分段开关通过纵向通信规约接口相连接，其中两条线路相邻的配电子站之间的分段开关为联络开关。本实用新型实现了非故障区域零时间停电功能，可方便地进行馈线故障定位，有效地提高了供电可靠性，缩短了停电时间。

Description

一种智能纵向互联馈线自动化控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种馈线自动化控制装置，属于配电自动化技术领域。

背景技术

配电网作为输配电系统的最后一个环节，其实现自动化的程度与供用电的质量及可靠性密切相关。智能配电网是智能电网建设中的重要的一环，它将现代计算机技术、通信网络技术集于一体，对配电网上的设备进行远方实时监视、协调及控制，是改进供电质量、提高供电可靠性、扩大供电能力、实现配电网高效经济运行的重要手段。

目前常见的几种馈线自动化系统包括主站集中式馈线自动化(DA)系统、电压型带时限馈线自动化系统、基于重合器的馈线自动化系统、看门狗断路器方式馈线自动化系统、故障指示器模式系统等，但上述几种馈线自动化方式也或多或少地存在缺陷，如故障隔离时间长，需要全线路停电，有些馈线自动化方式甚至需要多次重合来排除故障，亦或人工巡检方式来排查故障区域，影响到了供电的可靠性和供电质量。

发明内容

为了解决上述问题，以实现易于故障定位及电源侧非故障区域(即故障点的上游)零时间停电，本实用新型提供了一种智能纵向互联馈线自动化控制装置，包括：

配电主站、相邻线路的配电子站、馈线测控终端、智能分布式配电终端和分段开关，配电主站与安装在各个配电子站中的智能分布式配电终端相连接，馈线测控终端连接在每条线路的进线端与距离该进线端最近的配电子站之间，每个配电子站均设有两个分段开关，并且该分段开关与智能分布式配电终端相连接，相邻配电子站之间的分段开关通过纵向通信规约接口相连接，其中两条相邻线路的配电子站之间的分段开关设置为联络开关。

进一步，相邻配电子站之间的分段开关通过纵向通信规约接口相连接。

更进一步，上述纵向通信规约接口包括IECIEC60870-5-101协议接口、IEC60870-5-104协议接口和自定义规约通信接口。

进一步，智能分布式配电终端设有用于与配电主站相连接的以太网接口。

进一步，智能分布式配电终端还设有RS232/485串行接口和纵向通信规约接口，该RS232/485串行接口用于与分段开关相连接。

本实用新型的智能纵向互联配置如下：

(1)智能分布式配电终端具备向其相邻开关的智能分布式配电终端发送故障信息、开关拒动信息，接收来自其相邻开关的智能分布式配电终端发来的故障信息、开关拒动信息的功能，通过智能分布式配电终端间相互配合实现自愈式故障处理；

(2)各个智能分布式配电终端可与站控层设备通信，并实现数据采集与远程控制功能。

(3)智能分布式配电终端间通信及与站控层设备通信采取基于GOOSE的光纤自愈环网，或者是基于TCP/IP的以太网络，并遵循IEC61850协议。

(4)根据当前电网的运行方式及开关的实际分合闸状态，通过远程设置方式将一台馈线开关设置为联络开关或分段开关，相应智能分布式配电终端具备相应的自愈恢复逻辑。

本实用新型的工作过程如下：

(1)馈线故障定位

若一个开关的某一相流过了超过电流整定值的故障电流，则该分段开关所对应的智能分布式配电终端报过流故障信号，并通过纵向通信规约(纵向通信规约，主要是通过对DL/T634.5104规约进行自定义扩展，并通过GOOSE报文快速传输，提高故障信号的传送速率，从而减少故障处理时间)向相邻智能分布式配电终端发送过流故障信息；

若一个配电区域内仅有一个智能分布式配电终端报流过了故障电流，则故障发生在该配电区域内；否则，故障没有发生在该配电区域内；

(2)故障区域隔离

对于一个开环运行的配电网，故障隔离的机制如下：

若以某一个开关为端点的所有配电区域内部都没有发生故障，则即使该开关流过了故障电流也没有必要跳闸来隔离故障区域。只有当以某一个开关为端点的一个配电区域内部发生故障时，该开关才立即跳闸来隔离故障区域。若某个开关收到与其相邻的开关发来的“开关拒分”信息，则立即分断该开关来隔离故障区域。

(3)负荷侧非故障区域恢复供电

对于一个联络开关，正常运行方式下其处于分闸状态，且其两侧均带电。若一个联络开关的一侧发生故障，则非联络开关依照上述原理可以自动实现故障区域隔离，从而导致该联络开关一侧失电。

对于一个开环运行的配电网，非故障区域自动恢复供电的机制由配电主站参与集中式DA进行自愈，或者通过如下机制进行自愈：

若一个联络开关的一侧失压，且以该联络开关为端点的配电区域内部都没有发生故障，则经过预先整定的合闸延时时间的时延内，收到无故障电流开关隔离后依次发送过来的“跳闸成功”信号，该联络开关自动合闸，恢复非故障区域供电。若经过预先整定的合闸延时时间的时延后，仍没有收到无故障电流开关隔离后依次发送过来的“跳闸成功”信号，则该联络开关始终保持分闸状态；

若一个联络开关的一侧失压，且故障发生在以该联络开关为端点的配电区域内，则该联络开关始终保持分闸状态；

若联络开关收到与其相邻的开关发来的“开关拒分”信息，则该联络开关始终保持分闸状态；

若一个联络开关的两侧均带电，则该联络开关始终保持分闸状态；

对于具有多个联络开关提供不同恢复途径的情形，可以通过合闸延时时间整定值的差异，来设置它们的优先级。

通过采用上述技术方案，本实用新型通过高效的纵向通信规约与同一供电拓扑网络内相邻智能分布式配电终端实现信息交互，由智能分布式配电终端进行综合处理、逻辑判断，实现了电源侧非故障区域零时间停电功能，可方便地进行馈线故障定位，有效地提高了供电可靠性，缩短了停电时间。

附图说明

图1是本实用新型的连接关系示意图。

图2是本实用新型中，配网线路故障的时间限定范围及与变电站出口开关跳闸时间的配合关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

本实用新型的连接关系如图1所示，包括配电主站、若干个配电子站(线路1的配电子站：媒体甲K1、媒体甲K2；线路2的配电子站：媒体乙K2、媒体乙K1)、馈线测控终端FTU1、智能分布式配电终端DTU2、DTU3、DTU4、DTU5、馈线测控终端FTU6、分段开关K1、分段开关K2、分段开关K3、分段开关K4、分段开关K5、分段开关K7、分段开关K8、分段开关K9、分段开关K10和联络开关K6，配电主站与安装在各个配电子站内的智能分布式配电终端DTU2、DTU3、DTU4、DTU5相连接，馈线测控终端FTU1连接在线路1进线端与智能分布式配电终端DTU2之间，馈线测控终端FTU10连接在线路2进线端与智能分布式配电终端DTU5之间，两条线路之间相邻的配电子站的分段开关为联络开关K6。所述的智能分布式配电终端内部均安装有对每半个工频基波的信号进行计算的DFT算法模块，在智能分布式配电终端上设有以下通信接口：两个RJ45以太网接口、四个RS232/485串行口和纵向通信规约接口，所述纵向通信规约接口包括IECIEC60870-5-101协议接口、IEC60870-5-104协议接口和自定义规约通信接口等。每个智能分布式配电终端均与两个分段开关相连接，上述开关通过对应的智能分布式配电终端实现通信功能，相邻智能分布式配电终端之间通过纵向通信规约实现信息交互，信息交互的内容包括故障信息、开关位置状态信号、跳闸成功、开关拒分等。当配电线路发生故障后，智能分布式配电终端通过对本身信号以及相邻智能分布式配电终端信号进行综合处理、逻辑判断，在变电站出口开关动作前，实现故障定位、故障区域隔离和负荷侧非故障区域恢复供电动作。

下面对本实用新型的控制原理进行说明，包括馈线故障定位处理、故障区域隔离处理、非故障区域恢复供电处理以及考虑瞬时性故障的智能分布式急救处理。

(1)馈线故障定位

一个典型的开环配电网线路上由一组相邻开关围成的线路部分成为一个区域，各个开关为该区域的端点。如区域P(S1、K1)、区域P(K1，K2，K7)、区域P(K8，-)等。

若在配电线路上分段开关的某一相流过了超过电流整定值的故障电流，则该分段开关所对应的智能分布式配电终端报过流故障信号，并通过纵向通信规约(纵向通信规约，主要是通过对DL/T634.5104规约进行自定义扩展，并通过GOOSE报文快速传输，提高故障信号的传送速率，从而减少故障处理时间)向相邻智能分布式配电终端发送过流故障信息；

若同一供电拓扑网络内仅有一个智能分布式配电终端报过流故障信号，则故障发生在该分段开关为端点的配电区域内；

若同一供电拓扑网络内有两个及以上智能分布式配电终端报过流故障信号，则故障发生在该分段开关所位于的配电区域内；

(2)故障区域隔离

(2.1)若以某一分段开关为端点的配电区域内均没有发生故障，则即使该分段开关流过了故障电流，该分段开关也不跳闸隔离；

(2.2)若以某一分段开关为端点的配电区域内发生故障，则该分段开关立即跳闸，隔离故障区域；

(2.3)若某一分段开关收到与其相邻的分段开关发来的开关拒分信号，则该分段开关立即跳闸，隔离故障区域；

(3)负荷侧非故障区域恢复供电

(3.1)若联络开关的一侧失电，且故障发生在以该联络开关为端点的配电区域内，则该联络开关保持分闸状态；

(3.2)若联络开关的一侧失电且以该联络开关为端点的配电区域内均没有发生故障：

若在预先整定的合闸延时时间内，收到无故障的分段开关隔离后依次发送回的跳闸成功信号，则该联络开关自动合闸，恢复负荷侧非故障区域(即故障点的下游)供电；

若在预先整定的合闸延时时间后，没有收到无故障的分段开关隔离后依次发送回的跳闸成功信号，则该联络开关保持分闸状态；

(3.3)若联络开关收到与其相邻的分段开关发来的开关拒分信号，则该联络开关保持分闸状态；

(3.4)若联络开关的两侧均带电，则该联络开关保持分闸状态。

更进一步，考虑瞬时性故障时，智能分布式急救过程如下：

(4.1)对于经历了故障电流并跳闸的分段开关，在该分段开关一侧带电的条件下，开放该分段开关的一次快速重合闸功能：

若该分段开关快速重合闸失败并导致该分段开关再次跳闸，则自动锁闭该分段开关于分闸状态，并向该分段开关的相邻分段开关发送重合失败信息；

若该分段开关快速重合成功，则向该分段开关的相邻分段开关发送重合成功信息；

(4.2)对于未经历故障电流并已跳闸的分段开关，禁止该分段开关的重合闸功能，在该分段开关跳闸后的一定时间内：

若收到该分段开关的相邻分段开关发送的重合失败信息或没有收到其相邻分段开关发送的任何信息，则自动锁闭该分段开关于分闸状态；

若收到该分段开关相邻分段开关发送的重合成功信息，则驱动该分段开关合闸；

(4.3)对于未跳闸的分段开关以及重合成功的分段开关，若收到该分段开关的相邻分段开关发送的重合成功信息，则不作处理。

更进一步，上述考虑瞬时性故障的智能分布式急救方法中的分段开关包括变电站出口开关，该变电站出口开关的智能纵向互联馈线自动化处理步骤(即对变电站出口开关进行控制的具体实现步骤)为：

①若某智能分布式配电终端采集到一条流过故障电流的信息，则从保护启动后的极短暂延时时间内，该智能分布式配电终端继续收集其相邻开关的故障信息；

②该极短暂延时时间到后，根据收集到的故障电流信息判断以该智能分布式配电终端所控制的开关为端点的配电区域内是否有故障；

③若判断出故障发生在以该智能分布式配电终端所控制的开关为端点的配电区域，则令其所控制的开关跳闸；否则使其所控制开关为原状态不变。

如图2所示为该智能纵向互联馈线自动化处理配网线路故障的时间限定范围及与变电站出口断路器跳闸时间的配合关系。从该应用效果示意图可以看出，10KV配电网线路上发生故障之后，能在极短的时间之内切除故障区域，在变电站出口断路器保护动作之前，切除故障电流，防止因故障引起的全线路停电，极大程度的提高了供电可靠性。

上述较佳实施例的详述，是为了更清楚描述本实用新型，而并非是对本实用新型的权利要求范围的限制，并且上述实施方式中所涉及到的技术特征，只要彼此间未构成冲突就可以相互组合。本实用新型不限于上述实施例，一切采用等同替换或等效替换形成的技术方案均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (5)

1.一种智能纵向互联馈线自动化控制装置，其特征在于，包括：配电主站、相邻线路的配电子站、馈线测控终端、智能分布式配电终端和分段开关，所述智能分布式配电终端安装在各个配电子站中，所述配电主站与所述智能分布式配电终端相连接，所述馈线测控终端连接在每条线路的进线端与距离该进线端最近的配电子站之间，每个所述配电子站均设有两个分段开关，并且该分段开关与所述智能分布式配电终端相连接，相邻配电子站之间的分段开关相连接，两条相邻线路的配电子站之间的分段开关设置为联络开关。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述相邻配电子站之间的分段开关通过纵向通信规约接口相连接。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述纵向通信规约接口包括IECIEC60870-5-101协议接口、IEC60870-5-104协议接口和自定义规约通信接口。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的装置，其特征在于：所述智能分布式配电终端设有以太网接口，所述以太网接口用于与所述配电主站相连接。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述智能分布式配电终端还设有RS232/485串行接口和纵向通信规约接口，所述RS232/485串行接口用于与所述分段开关相连接。