面向智能配电网的分布式故障检测与隔离系统及工作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于智能配电网故障检测与隔离技术领域，特别涉及一种面向智能配电网的分布式故障检测与隔离系统及工作方法。
【背景技术】
[0002]智能配电网集成了配电技术、传感和测控技术，以安全快速的计算机通信技术为基础，允许接入大量分布式电源DG(Distributed Generat1n)并为用户提供选时用电的高质量电能，能够快速、灵活、可靠的对配电网故障并进行检测和隔离。
[0003]智能配电网与传统配电网的重要区别是智能配电网具有自愈功能，是指智能配电网通过自我预防、自我恢复为用户提供不间断供电。故障会给电网的安全可靠供电带来极大威胁，故障自愈是智能配电网自愈功能中的重要组成部分，也是检验自愈功能的重要指标之一。要实现故障自愈，首先要确保故障发生后，能够快速的检测故障所在位置并对故障进行可靠隔离。
[0004]传统配电网中大多采用断路器与各类重合器(电压型重合器或电流型重合器)配合动作完成故障隔离，这种故障检测与隔离方案成本较低，便于实施，但故障隔离时间较长，通常为数十秒甚至到几分钟，无法达到自愈对故障隔离快速性的要求，且在故障检测与隔离期间，断路器需要进行多次分合闸操作，故障线路上的非故障区域也会经历一定的停电时间。此外还有借助配网自动化系统完成故障的检测和隔离，该方案需要借助通信系统实施，成本较高，虽然能够减少断路器的操作次数，但所需的时间仍然较长，最快也需要数秒钟，仍难以满足自愈对故障隔离快速性的要求。且该类方案对自动化系统的主站依赖性较大，一旦主站系统故障或通信系统不可靠，会导致故障隔离时间延长、停电区域扩大等严重后果。
[0005]随着分布式发电技术的发展，越来越多的分布式电源(DG)接入配电网或构成微网后接入配电网并网运行，这将导致配电网的分支数量进一步增加，网络结构更加复杂，因此会增大故障发生概率。分布式电源的接入使得配电网有传统的辐射型网络变为多端电源网络，不仅网络结构和性质发生了改变，由于DG的存在使得故障发生后电气量变化规律更加复杂，这给配电网的故障检测和隔离带来更大的挑战。因此，结合当前智能配电网的特点和故障自愈功能的要求，建立一种新型的故障检测与隔离系统具有重要意义。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是为满足智能配电网对故障检测与隔离的快速性、灵活性和可靠性要求，提供一种面向智能配电网的分布式故障检测与隔离系统及工作方法。
[0007]为实现上述目的，本发明采用下述技术方案:
[0008]—种面向智能配电网的分布式故障检测与隔离系统，包括:安装于智能配电网各测量点处的智能配电终端以及设置于变电站的管理维护工作站；所述智能配电终端之间进行对等通信，管理维护工作站与智能配电终端之间进行主从式通信；
[0009]在每个智能配电终端配置安装点处的局部拓扑信息，智能配电终端自动与相邻智能配电终端交互网络拓扑信息，以获取局部或者全网的拓扑信息；
[0010]智能配电终端采集安装位置处的电气量与开关位置状态信息，通过网络上传至变电站的管理维护工作站。
[0011]系统发生故障时，智能配电终端根据采集到的安装位置处的电气量进行故障电流、故障方向、短路阻抗参数的计算，并与相邻智能配电终端进行对等通信交互各自的故障判断结果，判断故障所在位置。
[0012]智能配电终端根据网络当前拓扑结构和故障区域内开关类型，操作相应位置的断路器和分段开关动作，完成故障的隔离。
[0013]所述管理维护工作站接收智能配电终端上传的数据，分别实现遥测、遥信、遥控以及智能配电终端管理的功能。
[0014]所述对等通信和主从通信的通信网络采用光纤以太网通信网络。
[0015]—种面向智能配电网的分布式故障检测与隔离系统的工作方法，包括以下步骤:
[0016](I)智能配电终端初始化操作；包括:通信参数初始化、网络拓扑参数初始化以及电网参数和保护定值初始化；
[0017](2)智能配电终端网络拓扑结构自动辨识；智能配电终端基于初始化时存储的开关编号和相邻支路信息，查找相邻节点，即相邻智能配电终端的安装处；通过依次查找其他支路和节点，直至获得局部或者整条馈线的网络拓扑结构；
[0018](3)系统处于正常运行状态时，各智能配电终端负责采集安装位置处的电压、电流、功率、频率模拟量信息和所在位置开关的位置状态信息，并将信息按照设定时间周期上传给管理维护工作站进行显示；
[0019](4)系统发生故障时，智能配电终端由正常运行状态转入故障判断状态，智能配电终端首先计算安装位置处的故障电流、故障方向和短路阻抗故障信息，然后通过与相邻智能配电终端对等交互上述故障信息，判断出故障是否位于保护区内；
[0020](5)根据故障位置，进行相应的故障隔离。
[0021]所述步骤(2)中，每个智能配电终端在进行网络拓扑结构自动识别时，根据不同功能的需要可获取相邻多级线路、整条馈线甚至全网的拓扑信息；
[0022]如果发生开关变位或出现支路的增、减情况，由相应开关对应的智能配电终端发出网络拓扑更新信息，相邻智能配电终端接收该信息并更新相应的网络拓扑结构。
[0023]所述步骤(3)中，如果需要远程遥控某个开关，通过管理维护工作站下发遥控命令，遥控命令经过光纤以太网下发至对应的智能配电终端，由智能配电终端操作相应断路器，完成遥控命令。
[0024]所述步骤(4)中，智能配电终端首先基于安装位置处的电压和电流信息，计算故障电流、故障方向和短路阻抗故障信息，然后根据当前网络拓扑结构与相邻智能配电终端对等交互上述故障信息，每个智能配电终端基于自身计算得到的故障信息和相邻测量点的故障信息，判断出故障是否位于保护区内。
[0025]所述步骤(5)中，如果故障位于保护区内，根据故障区域内开关是否具有切除短路电流的能力，做出故障隔离策略，如果故障区域内开关能够切除短路电流，直接跳闸完成故障隔离，否则跳开离故障区域最近的断路器切断故障电流，然后快速跳开故障区域内的负荷开关，最后重合断路器恢复对非故障停电区域的供电；
[0026]如果故障不在保护区域内，智能配电终端不会操作对应的开关立即跳闸，但会启动后备保护功能，防止由于操作电源故障或断路器失灵原因导致故障无法隔离。
[0027]本发明的有益效果是:
[0028]本发明通过管理维护工作站与智能配电终端之间的主从式通信，能够实现管理维护工作站对智能配电网的遥测、遥信、遥控以及智能终端的管理功能；通过智能配电终端之间的对等通信，能够实时确定当前网络拓扑结构，并当故障发生时，基于对等通信的工作方式比较故障区域内智能配电终端的故障判断信息，从而实现快速、可靠的故障位置检测及有效的故障隔离，满足智能配电网对故障检测与隔离的快速性、灵活性和可靠性要求。
【附图说明】
[0029]图1是本发明面向智能配电网的分布式故障检测与隔离系统结构示意图；
[0030]图2是智能配电网示意图。
【具体实施方式】
:
[0031]下面结合附图与实例对本发明做进一步说明:
[0032]本发明公开了一种面向智能配电网的分布式故障检测与隔离系统，如图1所示，包括:
[0033](I)安装于智能配电网各测量点处的智能配电终端；
[0034](2)基于光纤以太网的快速通信网络；
[0035](3)位于变电站的管理维护工作站(或称为主站系统)。
[0036]智能终端分散安装在智能配电网的各测量点处。一般情况下配电网的测量点都位于开关处，包括断路器和分段开关，所以智能终端安装位置与开关位置是一一对应的。智能配电终端的功能如下:
[0037](I)电网拓扑自动识别。每个智能配电终端只需配置安装点处的局部拓扑信息，包括安装位置的节点名称和节点两侧的支路名称，