专利名称：电力配电网络故障自愈方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力电气系统，特别涉及电网的故障处理方法和系统。
背景技术：
随着经济的高速发展，社会对电力的需求量越来越大，电力用户对配电网的供电可靠性、电能质量、工作效率和优质服务等方面的要求也越来越高。利用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术，将配电网在正常及事故情况下的监测、保护、控制、计量与供电部门的工作管理有机地融合在一起改进供电质量是智能电网的发展趋势。故障自愈系统能自动检测识别电网故障、自动隔离电网故障和自动恢复非故障区的电网供电，能大大提高配电网络的供电质量，其在配电自动化系统中占有重要地位。但现有的故障自愈系统要么过分依赖通讯网络，要么只能实现简单网架结构的故障自愈且故障恢复时间较长，目前还没有能适应于各种复杂配电网架构情况下的配网故障自愈系统。
发明内容
本发明针对现有应用存在的不足，提供一种基于IEC61850标准建模实现智能电网配电自动控制的处理故障的方法和系统，即适用于传统配电网络同时也适用于智能电网配电网络，本发明能快速高效准确的隔离故障和恢复故障。本发明的目的之一在于提供一种能快速可靠识别全网故障位置并进行故障隔离、恢复操作的电力配电网络故障自愈方法。本发明的目的之二在于提供一种能快速可靠识别全网故障位置并进行故障隔离、恢复操作的电力配电网络故障自愈系统。本发明的目的之一可以这样实现，设计一种电力配电网络故障自愈方法，包括以下步骤A、在配电网络上分段处设置分段开关，在若干分段开关之间设置联络开关，每个开关对应安装一个终端设备，终端设备之间的信息交换通过IEC61850协议传输；B、配电网络发生故障时，每个终端设备通过GOOSE发送其本身检测的故障信息给相邻的终端设备；C、终端设备根据其收到的信息以及本身检测到的故障信息进行判断是否进行跳闸或合闸操作，其中故障定位和故障隔离由分段开关终端设备实现，故障恢复由联络开关终端设备进行合闸操作来实现；故障隔离的动作逻辑为当分段开关终端设备检测到短路故障，同时收到电源侧分段开关有故障信号，收到负荷侧分段开关无短路故障信号，则跳本分段开关；或者本开关终端设备未检测到短路故障，收到电源侧分段开关有故障信号，则跳本分段开关；故障恢复的动作逻辑为当联络开关终端设备检测到一侧有压一侧无压、本终端设备未检出到短路故障、未收到其它终端设备发送的闭锁故障恢复信号、收到其他终端设备发送的故障恢复启动信号，则合本联络开关。
本发明的目的之二可以这样实现，设计一种电力配电网络故障自愈系统，包括分段开关、分段开关终端设备、联络开关、联络开关终端设备以及以太网，分段开关，设置在电力网络上分段处，每一分段开关对应安装一终端设备；联络开关，在若干分段开关之间设置，每一联络开关对应安装一终端设备；以太网，用于终端设备之间的信息数据的传送；终端设备信息交换采用IEC61850标准通信协议的GOOSE通信机制，终端设备GOOSE开入虚端子为电源侧短路信号、负荷侧短路信号01、负荷侧短路信号02、负荷侧短路信号03、启动故障恢复信号和闭锁故障恢复信号，终端设备GOOSE开出虚端子为本终端设备故障信号、启动故障恢复信号和闭锁故障恢复信号。
本发明可有效提高配电网络的供电可靠性，实现配电电网的故障自动识别、故障自动隔离以及非故障区的自动供电恢复，保证电力系统安全运行。
图I是本发明较佳实施例之一的网络架构示意图；图2是本发明较佳实施例之二的网络架构示意图。
具体实施例方式以下结合实施例对本发明作进一步的描述。一种电力配电网络故障自愈方法，包括以下步骤A、在配电网络上分段设置分段开关，在若干分段开关之间设置联络开关，每个开关对应设置一个终端设备，终端设备之间的信息交换通过以太网传输；B、配电网络发生故障时，每个终端设备发送其本身检测的故障信息给相邻的终端设备；C、终端设备根据其收到的信息以及本身检测到的故障信息进行判断是否进行跳闸或合闸操作，其中故障定位和故障隔离由分段开关实现，故障恢复由联络开关合闸来实现；故障自愈的动作逻辑主要分两步骤，即故障隔离和故障恢复。故障隔离的动作逻辑为当分段开关终端设备检测到短路故障，收到电源侧分段开关有故障信号，收到负荷侧分段开关无短路故障信号，则跳本分段开关；或者本开关未检测到短路故障，收到电源侧分段开关有故障信号，则跳本分段开关；故障恢复的动作逻辑为当联络开关检测到一侧有压一侧无压、收到其它装置发送的无闭锁故障恢复信号、收到相邻侧无故障信号以及启动信号，则合本联络开关。本故障自愈系统采用IEC61850通信协议通信，终端设备信息交换采用GOOSE通信实现，其故障自愈按照分段开关和联络开关分开处理，能以极快的速度实现故障的定位、隔离和恢复。当配电网络发生故障时，每个终端设备会以GOOSE方式发送其本身检测的故障信息给相邻的终端设备，终端设备根据其收到的信息以及本身检测到的故障信息进行综合判断，最终判决是否进行跳闸以及合闸操作。分段开关动作逻辑故障定位和故障隔离由分段开关实现，其充放电和动作条件如下
充电条件当GOOSE通讯无异常、远方操作模式、本分段开关处于合位、两侧有压，本开关无故障且故障信号已复归且持续时间达到充电时限充电完成。有以下任一条件时放电G00SE通讯异常、就地操作模式、本分段开关处于分位以及电压异常。动作条件I :充电完成，本开关检测到短路故障，电源侧分段开关有故障或电源侧无分段开关，负荷侧分段开关无短路故障或负荷侧无负荷开关，则按定值跳本开关。如果在延时期间动作条件消失，则返回充好电状态。动作条件2 :充电完成，本开关未检测到短路故障，电源侧分段 开关有故障，则按定值跳本开关。如果在延时期间动作条件消失，则返回充好电状态。跳闸执行后判断跳闸后持续判开关是否变位，如果在一定时间内变位成功则生成故障分闸事件，并且对联络开关发联络开关合闸启动信号。如果在一定时间内开关还未变位，则生成故障隔离失败事件，并对联络开关发联络开关合闸闭锁信号。联络开关动作逻辑故障恢复由联络开关合闸来实现，其充放电和动作条件如下充电条件当GOOSE收发正常、远方操作模式、本隔离开关处于分位、两侧均有压且持续时间达到充时限充电完成。有以下任一条件时放电G00SE通讯异常、就地操作模式、电源侧或负荷侧有故障、本分段开关处于合位以及电压异常。动作条件联络开关检测到一侧有压一侧无压、收到相邻侧无故障信号以及收到其它终端设备发送的联络开关合闸启动信号，则开始延时合闸，延时中不满足条件则返回充电状态。当有多联络开关时，通过延时定值来区分先后，当一个联络开关合闸成功后，其它有关联的联络开关将会自动放电终止逻辑。合闸执行后判断合闸后持续判开关是否变位，如果在一定时间内变位成功则生成故障恢复成功事件，如果在一定时间内开关还未变位，则生成故障恢复失败事件，并收回合闸出口。终端设备相关GOOSE开入虚端子为电源侧短路信号、负荷侧短路信号01、负荷侧短路信号02、负荷侧短路信号03、启动故障恢复信号和闭锁故障恢复信号(工作在联络开关时有用)；终端设备相关GOOSE开出虚端子为本终端设备故障信号、启动故障恢复信号和闭锁故障恢复信号。实施例一，如图I所示，为终端设备分布式故障自愈手拉手主接线GOOSE网络架构。针对手拉手主接线G00SE配置。对分段开关I的GOOSE虚端子配置，电源侧短路信号不接，负荷侧短路信号I :接分段开关2的短路信号，负荷侧短路信号2 :不接，负荷侧短路信号3 :不接；对分段开关2的GOOSE虚端子配置，电源侧短路信号接分段开关I的短路信号，负荷侧短路信号I :接分段开关3的短路信号，负荷侧短路信号2 :不接，负荷侧短路信号3 :不接；对分段开关3的GOOSE虚端子配置，电源侧短路信号接分段开关2的短路信号，负荷侧短路信号I :不接，负荷侧短路信号2 :不接，负荷侧短路信号3 :不接；对分段开关4的GOOSE虚端子配置，电源侧短路信号接分段开关5的短路信号，负荷侧短路信号1:不接，负荷侧短路信号2 :不接，负荷侧短路信号3 :不接；对分段开关5的GOOSE虚端子配置，电源侧短路信号不接，负荷侧短路信号I :接分段开关4的短路信号，负荷侧短路信号2 :不接，负荷侧短路信号3 :不接；对联络开关I的GOOSE虚端子配置，电源侧短路信号接分段开关2的短路信号，负荷侧短路信号I :接分段开关4的短路信号，负荷侧短路信号
2:不接，负荷侧短路信号3 :不接，启动信号将所有分段开关的启动故障恢复信号和闭锁故障恢复信号引入。若变电站I和分段开关I之间短路，系统的自愈过程属于变电站的保护范围，终端设备无需实现自愈。若分段开关I和分段开关2之间短路，系统的自愈过程。负荷开关I :电源侧无负荷开关，负荷侧无短路信号，自身检测到短路，符合动作条件1，延 时跳本开关；负荷开关2 电源侧有短路信号，自身未检测到短路，符合动作条件2，延时跳本开关；其它负荷开关不符合动作条件；联络开关负荷开关I动作后，符合动作条件，延时合本开关。若分段开关2和分段开关3之间短路，系统的自愈过程。负荷开关I :电源侧无负荷开关，负荷侧有短路信号，自身检测到短路，不符合动作条件；负荷开关2 :电源侧有短路信号，自身检测到短路，负荷侧无短路信号，符合动作条件1，延时跳本开关；负荷开关3 :电源侧有短路信号，自身未检测到短路，符合动作条件2，延时跳本开关；其它负荷开关不符合动作条件；联络开关负荷开关I动作后，符合动作条件，延时合本开关。若分段开关3和联络开关之间短路，系统的自愈过程。负荷开关I :电源侧无负荷开关，负荷侧有短路信号，自身检测到短路，不符合动作条件；负荷开关2 :电源侧有短路信号，自身检测到短路，负荷侧有短路信号，不符合动作条件；延时跳本开关；负荷开关3 :电源侧有短路信号，自身检测到短路，负荷侧无负荷开关，符合动作条件1，延时跳本开关；其它负荷开关不符合动作条件；联络开关接收到相邻开关的短路信号而放电，无法合闸。其它地方发生短路或联络开关两侧同时发生短路，系统的自愈过程类似。实施例二，如图2所示，针对多电源接线方式各异，图2为较复杂的T接方式，其它接线类似。GOOSE配置，对分段开关I的GOOSE虚端子配置电源侧短路信号不接，负荷侧短路信号I :接分段开关2的短路信号，负荷侧短路信号2 :不接，负荷侧短路信号3 :不接；对分段开关2的GOOSE虚端子配置电源侧短路信号接分段开关I的短路信号，负荷侧短路信号I :接分段开关3的短路信号，负荷侧短路信号2 :接分段开关5的短路信号，负荷侧短路信号3 :接分段开关I的短路信号；对分段开关3的GOOSE虚端子配置电源侧短路信号接分段开关2的短路信号，负荷侧短路信号I :不接，负荷侧短路信号2 :不接，负荷侧短路信号3 :不接；对分段开关4的GOOSE虚端子配置同实施例一的配置；对分段开关5的GOOSE虚端子配置电源侧短路信号接分段开关2的短路信号，负荷侧短路信号I :不接，负荷侧短路信号2 :不接，负荷侧短路信号3 :不接；对分段开关6的GOOSE虚端子配置同实施例一的配置；对分段开关7的GOOSE虚端子配置电源侧短路信号接分段开关2的短路信号，负荷侧短路信号I :不接，负荷侧短路信号2 :不接，负荷侧短路信号3 :不接；对分段开关8的GOOSE虚端子配置同实施例一的配置；对联络开关I的GOOSE虚端子配置电源侧短路信号接分段开关3的短路信号，负荷侧短路信号I :接分段开关4的短路信号，负荷侧短路信号2 :不接，负荷侧短路信号3 :不接，启动信号和闭锁信号将分段开关1、2、3、4的启动故障恢复信号和闭锁故障恢复信号引入；对联络开关2的GOOSE虚端子配置电源侧短路信号接分段开关5的短路信号，负荷侧短路信号I :接分段开关6的短路信号，负荷侧短路信号2 :不接，负荷侧短路信号3 :不接，启动信号和闭锁信号将分段开关1、2、5、6的启动故障恢复信号和闭锁故障恢复信号引入；对联络开关3的GOOSE虚端子配置电源侧短路信号接分段开关7的短路信号，负荷侧短路信号I :接分段开关8的短路信号，负荷侧短路信号2 :不接，负荷侧短路信号3 :不接，启动信号和闭锁信号将分段开关1、2、7、8的启动故障恢复信号和闭锁故障恢复信号引入。若变电站I和分段开关I之间短路，系统的自愈过程同实施例一。若分段开关I和分段开关2之间短路，系统的自愈过程同实施例一。若分段开关2和分段开关3之间短路，系统的自愈过程。负荷开关I :电源侧无负荷开关，负荷侧有短路信号，自身检测到短路，不符合动作条件；负荷开关2 :电源侧有短路信号，自身检测到短路，负荷侧无短路信号，符合动作条件1，延时跳本开关；负荷开关3 :电源侧有短路信号，自身未检测到短路，符合动作条件2，延时跳本开关；负荷开关4 :电源侧有短路信号，自身未检测到短路，符合动作条件2，延时跳本开关；负荷开关5 :电源侧有短路信号，自身未检测到短路，符合动作条件2，延时跳本开关；其它负荷开关不符合动作条件；联络开关I :负荷开关2动作后，符合动作条件，延时合本开关；联络开关2 :负荷开关2动作后，符合动作条件，延时合本开关；联络开关3 :负荷开关2动作后，符合动作条件，延时合本开关。其它地方发生短路或联络开关两侧同时发生短路，系统的自愈过程类似。一种电力配电网络故障自愈系统，包括分段开关、联络开关、终端设备、以太网；分段开关，设置在电力网络上；联络开关，在若干分段开关之间设置；终端设备，每一个分段开关和联络开关分别对应设置；以太网，用于终端设备之间的信息数据的传送；终纟而设备彳目息父换米用GOOSE通彳目机制，终纟而设备GOOSE开入虚纟而子为电源侧短路号、负荷侧短路号01、负荷侧短路信号02、负荷侧短路信号03、启动故障恢复信号和闭锁故障恢复信号，终端设备GOOSE开出虚端子为本终端设备故障信号、启动故障恢复信号和闭锁故障恢复信号。所述终端设备采用集成高主频ARM9+32位高速DSP的双核CPU以及内部LVDS数据通信总线进行数据采样和处理上送。本发明采用IEC61850标准建模，并适用于带分布式电源的智能配电网，利用GOOSE通信方式实现终端设备之间的数据交互，终端设备能快速可靠识别全网故障位置，并 进行故障隔离和故障恢复操作。从而提高供电的可靠性，保证电网安全。
权利要求
1.一种电カ配电网络故障自愈方法，其特征在于包括以下步骤 A、在配电网络上分段处设置分段开关，在若干分段开关之间设置联络开关，每个开关对应安装ー个终端设备，终端设备之间的信息交换通过IEC61850协议传输； B、配电网络发生故障时，每个终端设备通过GOOSE发送其本身检测的故障信息给相邻的終端设备； C、終端设备根据其收到的信息以及本身检测到的故障信息进行判断是否进行跳闸或合闸操作，其中故障定位和故障隔离由分段开关终端设备实现，故障恢复由联络开关终端设备进行合闸操作来实现； 故障隔离的动作逻辑为当分段开关终端设备检测到短路故障，同时收到电源侧分段开关有故障信号，收到负荷侧分段开关无短路故障信号，则跳本分段开关；或者本开关终端设备未检测到短路故障，收到电源侧分段开关有故障信号，则跳本分段开关； 故障恢复的动作逻辑为当联络开关终端设备检测到ー侧有压一侧无压、本終端设备未检出到短路故障、未收到其它终端设备发送的闭锁故障恢复信号、收到其他終端设备发送的故障恢复启动信号，则合本联络开关。
2.根据权利要求I所述的电力配电网络故障自愈方法，其特征在于，所述分段开关终端设备在下面条件下充电所述分段开关终端设备在GOOSE通讯正常、远方操作模式、本分段开关处于合位、两侧有压，本开关无故障且故障信号已复归，持续时间达到充电时限充电完成; 所述分段开关终端设备在GOOSE通讯异常、就地操作模式、本分段开关处于分位以及电压异常时进行放电。
3.根据权利要求I所述的电力配电网络故障自愈方法，其特征在于，所述分段开关终端设备在下面条件下动作 ①充电完成，本开关终端设备检测到短路故障，电源侧分段开关有故障或无电源侧分段开关，负荷侧分段开关无短路故障或无负荷侧分段开关，则按定值跳本开关；如果在延时期间动作条件消失，则返回充好电状态； ②充电完成，本开关终端设备未检测到短路故障，电源侧分段开关有故障，则按定值跳本开关；如果在延时期间动作条件消失，则返回充好电状态； 跳闸后判断开关是否变位，如果在一定时间内变位成功则生成故障隔离成功事件，并且对联络开关发联络开关合闸启动信号；如果在一定时间内开关还未变位，则生成故障隔离失败事件，并闭锁联络开关终端故障恢复动作。
4.根据权利要求I所述的电力配电网络故障自愈方法，其特征在于，所述联络开关终端设备在下面条件下充电所述联络开关终端设备在GOOSE通讯正常、远方操作模式、本隔离开关处于分位、两侧均有压，持续时间达到充电时限充电完成； 在GOOSE通讯异常、就地操作模式、电源侧或负荷侧有故障、本分段开关处于合位以及电压异常时进行放电。
5.根据权利要求I所述的电力配电网络故障自愈方法，其特征在于，所述联络开关终端设备在下面条件下动作联络开关检测到一侧有压一侧无压、收到相邻侧无故障信号以及收到其它终端设备发送的联络开关合闸启动信号且无闭锁，则开始延时合闸，当收到闭锁故障恢复信号则直接放电，延时中不满足条件则返回充电状态；当有多联络开关时，通过延时定值来区分先后，当ー个联络开关合闸成功后，其它有关联的联络开关将会自动放电終止逻辑； 合闸后持续判开关是否变位，如果在一定时间内变位成功则生成故障恢复成功事件，如果在一定时间内开关还未变位,则生成故障恢复失败事件,并收回合闸出ロ。
6.一种电カ配电网络故障自愈系统，其特征在于包括分段开关、分段开关终端设备、联络开关、联络开关终端设备以及以太网， 分段开关，设置在电カ网络上分段处，每一分段开关对应安装一終端设备； 联络开关，在若干分段开关之间设置，每ー联络开关对应安装一終端设备； 以太网，用于终端设备之间的信息数据的传送； 終端设备信息交换采用GOOSE通信机制，終端设备GOOSE开入虚端子为电源侧短路信号、负荷侧短路信号01、负荷侧短路信号02、负荷侧短路信号03、启动故障恢复信号和闭锁故障恢复信号；终端设备GOOSE开出虚端子为本终端设备故障信号、启动故障恢复信号和闭锁故障恢复信号。
7.根据权利要求6所述的电力配电网络故障自愈系统，其特征在于所述终端设备采用集成高主频ARM9+32位高速DSP的双核CPU以及内部LVDS数据通信总线进行数据采样、处理及上送。
全文摘要
一种电力配电网络故障自愈方法和系统，涉及电力电气系统，特别涉及电网的故障处理方法和系统。该方法包括以下步骤A、在配电网络上各个开关节点安装终端设备，终端设备之间通过以太网传输实现信息交互；B、当配电网络发生故障时，每个终端发送其本身检测的故障信息给相邻的终端；C、终端根据其收到的信息以及本身检测到的故障信息进行判断是否进行跳闸或合闸操作，其中故障定位和故障隔离由安装在分段开关处的终端设备判断实现，故障恢复由安装在联络开关处的终端设备合闸来实现。本发明可有效提高配电网络的供电可靠性，实现配电电网的故障自动识别、故障自动隔离以及非故障区的自动供电恢复，保证电力系统安全运行。
文档编号H02H7/26GK102709889SQ201210169168
公开日2012年10月3日 申请日期2012年5月29日 优先权日2012年5月29日
发明者叶志峰, 李俊晨, 李蔚凡, 林超, 许永军 申请人:长园深瑞继保自动化有限公司