本发明属于配电自动化技术领域，具体涉及自适应重合闸开关以及基于该开关的馈线自动化控制方法。
背景技术：
目前，在自动化开关相互配合的馈线自动化技术方面已经取得了许多成果,如重合器与过流脉冲计数型分段器配合的馈线自动化技术、重合器与电压--时间型分段器配合的馈线自动化技术和合闸速断方式馈线自动化技术，现就以上三种介绍如下：
1.重合器与过流脉冲计数型分段器配合的馈线自动化技术。
电流脉冲计数型分段器采用故障电流脉冲计数式原理，对重合器开断故障电流的次数进行计数。当动作次数达到分段器设定的整定次数时，分段器在重合闸开断故障电流后(即无电压无电流情况)输出分闸信号，分段器本体分闸，隔离故障区域。
“过电流脉冲计数型”分段器与重合器配合时,主要是分段器应选择合适的启动电流值,防止少记或误记。所以，在配合上,重合器必须能检测到并能动作于分段器保护范围内的最小故障电流。此外,分段器的记忆次数至少比后备保护闭锁前的分闸次数少1次,而计数的记忆时间(或延时分闸时间)必须大于重合器累积故障开断的时间。
这种方式的缺点是分段器的计数次数越靠近电源点越高，隔离故障区域需要重合器多次跳闸重合，工作环境恶略，系统要遭受次短路电流冲击。
2.重合器与电压--时间型分段器配合的馈线自动化技术。
其电源开关采用具有两次重合功能的重合器，分段开关和联络开关则采用电压--时间型分段器。电压--时间型分段器一般有两套功能，一套是面向处于常闭状态的分段开关的，另一套是应用于处于常开状态的联络开关。
故障发生时，作为电源开关的重合器跳闸，随后沿线分段器因失压而分闸，经延时后重合器第一次重合，作为分段开关的电压--时间型分段器在一侧带电后延时合闸，当合到故障点时，引起重合器和分段器第二轮跳闸，并闭锁与故障区段相连的分段器在分闸状态。经一段延时后，重合器第二次重合即可恢复故障线路电源侧的健全区段供电。作为联络开关的电压--时间型分段器的故障侧失压，经延时后自动合闸，之后故障位置下游分段器在一侧带电后顺序自动合闸，恢复故障线路非电源侧的健全区段供电。
应用该系统的关键在于重合器和电压－时间型分段器参数的恰当整定。其缺点为，若整定不当，不仅会扩大故障隔离范围，也会延长健全区域恢复供电的时间。重合过程中若重合到永久性故障会再次引起出口断路器跳闸馈线沿线失压分闸，在另一次重合及顺序合闸完成后才能隔离故障区域、恢复电源侧健全区域供电,处理时间长,对用户影响大。隔离故障区段时，故障区段的对侧开关需要依靠“残压闭锁”，而“残压闭锁”并非绝对可靠，一旦失效会导致对侧正常馈线全线失压后再经一轮重合才可以恢复供电。而且这种模式一般只适用于辐射状网、“手拉手”配电网和简单多分段多联络配电网。
3.合闸速断方式馈线自动化技术。
基本合闸速断方式其变电站出线断路器配置延时速断保护和一次重合闸功能。馈线沿线分段开关采用断路器，其功能包括两侧失压后自动分闸功能；一侧带电后延时合闸功能；合闸速断保护功能：若合闸时速断保护动作导致开关再次跳闸，则该开关闭锁在分闸位置；合闸后开关稳定在合闸位置超过规定时间闭锁其速断保护。馈线联络开关功能包括开关一侧失压后启动延时合闸计数器，当到达事先整定的延时时间时，则联络开关自动合闸；合闸速断保护功能。
故障发生时，作为电源开关的重合器跳闸，随后沿线分段器因失压而分闸，经延时后重合器第一次重合，分段开关在一侧带电后延时合闸，合闸稳定一段时间速断闭锁，当合到故障点时，跳开与故障区段相连的分段器并闭锁在分闸位置，即可恢复故障线路电源侧的健全区段供电。联络开关故障侧失压，经延时后自动合闸，之后故障位置下游分段器在一侧带电后顺序自动合闸，恢复故障线路非电源侧的健全区段供电。
基本合闸速断方式的故障处理在合上联络开关由对侧电源恢复供电的过程中，如果出现过负荷的情形，会导致对侧馈线电源开关因过流保护动作而跳闸，造成正常线路全线停电，从而扩大了故障范围；另外，基本合闸速断方式对瞬时性故障的恢复时间也较长。
为解决上述问题，提出一种改进的合闸速断方式，将变电站出线断路器改为配置两次重合闸功能；将分段开关的失压分闸改为失压后延时分闸；分段开关和联络开关分别增加“失压闭锁”功能。
改进后的方式有效提高了对瞬时性故障的处理速度，避免了因过负荷而扩大故障范围的现象，但重合到故障点时不会减少短路电流冲击。应用合闸速断配合的故障处理的关键也在于参数的恰当整定。
综上所述，以往基于自动化开关设备相互配合的馈线自动化技术，在定位、隔离故障区域时都有一定的缺陷，重合器与过流脉冲计数型分段器配合的馈线自动化技术隔离故障区域需要多次重合闸，且故障点越靠近电源处，其重合次数越多，断路器工作环境恶略，系统要遭受次短路电流冲击。重合器与电压--时间型分段器配合的馈线自动化技术虽然减少了隔离故障区域时的重合次数，但隔离故障区域时还需要出口断路器重合两次，并且故障区段的对侧开关需要依靠“残压闭锁”，而“残压闭锁”并非绝对可靠，一旦失效会导致对侧正常馈线全线失压后再经一轮重合才可以恢复供电。合闸速断方式馈线自动化技术在前两种馈线自动化技术上做出了改进，隔离故障区域只需出口断路器重合一次，但在重合闸的过程中无法限制短路电流，合于永久性故障依旧会对系统造成较大的短路冲击。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明提供了自适应重合闸开关以及基于该开关的馈线自动化控制方法，以解决传统馈线自动化系统中，故障发生后盲目重合，重合到永久性故障对系统再次造成短路冲击的问题。
为达到上述目的，本发明所述一种自适应重合闸开关包括主断路器k1和并联辅助合闸回路，并联辅助合闸回路与主断路器k1并联，并联辅助合闸回路包括串联的并联电阻r和开关k2，线路正常工作时，主断路器k1常闭，开关k2常开。
进一步的，并联电阻r用于确保将故障电流限制在2-4倍的线路额定电流以内。
进一步的，开关k2为负荷开关或接触器。
进一步的，当自适应重合闸开关作为变电站出线开关时，配置电流速断保护功能和两次自动重合闸功能，第一次重合延时时间t1为0.5s，第二次重合延时时间t2为2s。
当自适应重合闸开关作为线路分段开关时，配置两侧失压后主断路器k1延时1s后自动分闸功能，以及一侧带电后延时2s重合功能。
进一步的，当自适应重合闸开关作为联络开关时，联络开关的开关k2的合闸延时时间t5为联络开关至变电站出线之间所有开关的合闸延时时间之和再加5s-10s。进一步的，发生故障后，若主断路器k1或因保护动作或因失压延时时间到而分闸，则当后续需要进行重合操作时，自适应重合闸开关的动作逻辑为先合开关k2，并联电阻r投入，并检测流过开关k2或并联电阻r的电流特征，判断故障是否存在，若判断结果为“无故障”，则控制主断路器k1合闸，待主断路器k1合闸稳定之后控制开关k2分闸，将并联电阻r退出；若判定为“有故障”，则控制开关k2直接分闸，并联电阻r退出运行，并且不再控制主断路器k1合闸。
一种基于自适应重合闸开关的馈线自动化控制方法，包括以下步骤：
步骤1、作为变电站出线开关的自适应重合闸开关配置电流速断保护，在线路发生故障时由该自适应重合闸开关的主断路器k1开关跳闸切除故障电流；变电站出线开关一次重合延时时间为t1，第二次重合延时时间为t2，其单次重合过程中自适应重合闸开关的动作逻辑为先合开关k2，并检测流过开关k2的电流特征，判断故障是否存在，若判断结果为“无故障”，则第二步再控制主断路器k1合闸，待主断路器k1合闸之后再控制开关k2分闸；若判定为“有故障”，则控制开关k2直接分闸，并且不再控制主断路器k1合闸；
步骤2、作为分段器的自适应重合闸开关，在分段器在整定时间内连续两侧带电时进行身份认定，若处于分闸状态，则认定为联络开关，然后按照步骤3进行控制；若处于合闸状态则认定为线路分段开关，然后按照步骤4进行控制；否则处于身份不确定状态，对于身份不确定的分段开关，闭锁一切自动化功能；
步骤3、作为联络开关的自适应重合闸开关一侧失压后启动延时合闸计数器，当到达事先整定的延时时间时，则自动合闸，其合闸过程中自适应重合闸开关的动作逻辑与变电站出线开关相同；若该联络开关两侧均恢复供电并且稳定时间大1s-2s则不合闸；处于分闸状态的开关在检测到两侧均带电时严禁合闸功能；
步骤4、作为线路分段开关的自适应重合闸开关在两侧失压后该自适应重合闸开关的主断路器k1开关延时自动分闸，一侧带电后延时重合，其重合过程中自适应重合闸开关的动作逻辑与变电站出线开关相同；处于分闸状态的分段开关在检测到两侧均带电时严禁合闸。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益的技术效果，由于本发明第一步合并联回路开关为带电阻重合，可以有效的限制短路电流，即使重合到永久性故障也不会对系统造成短路冲击，并且利用重合过程中流过并联回路电阻的电流特征可实现对故障性质的判别，再确定是否合主回路断路器，相对于原有的直接驱动主回路断路器合闸的自动重合闸方式，可以避免重合到永久故障对系统带来的短路冲击，提升系统供电安全性。
以往基于自动化开关设备相互配合的馈线自动化技术，在定位、隔离故障区域时需要断路器试合一次，若重合于永久性故障，会对系统造成较大的冲击。采用自适应重合闸开关后，重合过程的第一步带电阻重合可以有效的限制短路电流，即使重合于永久性故障也不会对系统造成短路冲击，并且借助于带电阻重合过程中的电流特征即可实现对“是否有故障”的判别，有效提升故障处理过程的安全性。
附图说明
图1为自适应重合闸开关结构示意图；
图2为一条示例配电线路示意图；
图3a至图3c线路分段开关c下游区域发生瞬时性故障时利用自适应重合闸开关的馈线自动化故障处理过程示例；
图3a为线路分段开关c下游瞬时性故障，s1瞬时速断保护动作，主断路器k1分闸时配电线路上的开关状态示意图；
图3b为线路分段开关c下游瞬时性故障，0.5s时s1第一次重合时配电线路上的开关状态示意图；
图3c为配电线路恢复正常运行时配电线路上的开关状态示意图；
图4a至图4e为线路分段开关d下游发生永久性故障时利用自适应重合闸开关的馈线自动化故障处理过程示例；
图4a为线路分段开关d下游永久性故障，0.5s时，s1第一次重合时配电线路上的开关状态示意图；
图4b为线路分段开关d下游永久性故障，1s时，配电线路上的开关状态示意图；
图4c为线路分段开关d下游永久性故障，4.5s时线路分段开关a一侧带电后延时重合时间到，配电线路上的开关状态示意图；
图4d为线路分段开关d下游永久性故障，8.5s时，线路分段开关d的开关k2合闸，配电线路上的开关状态示意图；
图4e为线路分段开关d下游永久性故障，13s时，m的开关k2合闸，配电线路上的开关状态示意图；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
参照图1，自适应重合闸开关包括主断路器k1和并联辅助合闸回路，并联辅助合闸回路与主断路器k1并联，主断路器k1采用真空断路器，并联辅助合闸回路包括串联的并联电阻r和开关k2，开关k2为负荷开关或接触器，并联电阻r用于确保将故障电流限制在2-4倍的线路额定电流以内。线路正常工作时，主断路器k1常闭，开关k2常开，并联电阻r不投入使用。
自适应重合闸开关的工作原理为：发生故障后，若开关主断路器k1或因保护动作或因失压延时时间到而分闸，则当后续需要进行重合操作时，自适应重合闸开关的动作逻辑为先合开关k2，并联电阻r投入，并检测流过并联电阻r的电流特征，判断故障是否存在，若判断结果为“无故障”，则第二步再控制主断路器k1合闸，待主断路器k1合闸稳定之后再控制开关k2分闸，将并联电阻退出；若判定为“有故障”，则控制开关k2直接分闸，并联电阻r退出运行，并且不再控制主断路器k1合闸。
参照图2，一种利用自适应重合闸开关的配电线路，将上述自适应重合闸开关运用在馈线自动化系统中，将馈线上参与馈线自动化的开关全部配置为上述自适应重合闸开关，在此基础上，通过对作为变电站出线开关、线路分段开关以及联络开关的自适应重合闸开关的合闸次数和合闸延时时间进行差异化配置，结合自适应重合闸开关自身的合闸控制逻辑，实现对馈线故障区段的选择性隔离以及健全区段负荷的恢复供电。
参照图2，利用自适应重合闸开关实现馈线自动化的配电线路，包括出线开关s1、出线开关s2、联络开关m、以及线路分段开关a、b、c、d、e、f、j、i和h，出线开关s1和s2为变电站的出线开关，出线开关s1与线路分段开关a的输入端连接，线路分段开关a的输出端与线路分段开关b和线路分段开关c的输入端连接，线路分段开关c的输出端与线路分段开关d和线路分段开关e的输入端连接，线路分段开关d的输出端与联络开关m和线路分段开关i的输入端连接，联络开关m的输出端与分段开关h以及出线开关s2串联，分段开关e的输出端与分段开关f的输入端连接，分段开关i的输出端与分段开关j的输入端连接。
其中s1、s2、a、b、c、d、e、f、j、i、h和m均为自适应重合闸开关，s1和s2为变电站的10kv出线开关，配置电流速断保护功能，两次自动重合闸功能，第一次重合闸延时时间t1为0.5s，第二次重合闸延时时间t2为2s，单次重合过程中自适应重合闸开关的动作逻辑为先合开关k2，并检测流过开关k2的电流特征，判断故障是否存在，若判断结果为“无故障”，则第二步再控制主断路器k1合闸，待主断路器k1合闸之后再控制开关k2分闸；若判定为“有故障”，则控制开关k2直接分闸，并且不再控制主断路器k1合闸；a、b、c、d、e、f、j、i、h为线路分段开关，配置两侧失压后其主断路器k1延时t3(如：1s)后自动分闸功能，以及一侧带电后延时t4(如：2s)后重合功能，其重合过程控制逻辑和出线开关中自适应重合闸开关的动作逻辑相同；m为联络开关，一侧失压后启动延时合闸计数器，当到达事先整定的合闸延时时间t5时，t5＝t4*n+(5-10)，则自动合闸，其合闸过程控制逻辑与变电站出线开关自适应重合闸开关的动作逻辑相同，此处选择延时时间t5为13s。
基于自适应重合闸开关该开关的馈线自动化控制方法具体如下：
1)作为变电站出线开关的自适应重合闸开关配置电流速断保护，在线路发生故障时由该自适应重合闸开关的主断路器k1开关跳闸切除故障电流；变电站出线开关并配置两次自动重合闸功能，第一次重合延时时间为0.5s，第二次重合延时时间为2s，其单次重合过程中自适应重合闸开关的动作逻辑为先合开关k2，并检测流过开关k2的电流特征，判断故障是否存在，若判断结果为“无故障”，则第二步再控制主断路器k1合闸，待主断路器k1合闸之后再控制开关k2分闸；若判定为“有故障”，则控制开关k2直接分闸，并且不再控制主断路器k1合闸。
2)作为分段器的自适应重合闸开关，在分段器长期(如：5min)连续两侧带电时进行身份认定。若处于分闸状态，则认定为联络开关；若处于合闸状态则认定为线路分段开关；否则处于身份不确定状态。对于身份不确定的分段开关，闭锁一切自动化功能。
3)作为线路分段开关的自适应重合闸开关具有下列功能：两侧失压后该自适应重合闸开关的主断路器k1开关延时(如：1s)自动分闸，一侧带电后延时(如：2s)重合，其重合过程中自适应重合闸开关的动作逻辑为先合开关k2，并检测流过开关k2的电流特征，判断故障是否存在，若判断结果为“无故障”，则第二步再控制主断路器k1合闸，待主断路器k1合闸之后再控制开关k2分闸；若判定为“有故障”，则控制开关k2直接分闸，并且不再控制主断路器k1合闸；处于分闸状态的分段开关在检测到两侧均带电时严禁合闸。
4)作为联络开关的自适应重合闸开关具有下列功能：一侧失压后启动延时合闸计数器，当到达事先整定的延时时间(一般可整定为其一侧最大开关数乘以2再加5)时，则自动合闸，其合闸过程中自适应重合闸开关的动作逻辑为先合开关k2，并检测流过开关k2的电流特征，判断故障是否存在，若判断结果为“无故障”，则第二步再控制主断路器k1合闸，待主断路器k1合闸之后再控制开关k2分闸；若判定为“有故障”，则控制开关k2直接分闸，并且不再控制主断路器k1合闸；若该联络开关两侧均恢复供电并且稳定时间大于1s则返回；处于分闸状态的开关在检测到两侧均带电时严禁合闸功能。
参照图3a至图3c，当在线路分段开关c下游区域发生瞬时性故障各个开关的动作过程如下：
当线路分段开关c下游区域发生瞬时性故障，则：s1瞬时速断保护动作，其主断路器k1开关分闸，如图3a所示；0.5s时s1第一次重合，按照自适应重合闸开关合闸过程控制逻辑，s1的开关k2先合闸，此如图3b所示；此时线路分段开关a、b、c、d、e、f、j、i和h由于失压延时分闸延时时间未到，其主断路器k1开关均未分闸，s1的开关k2合闸后其控制器根据流过开关k2的电流判断出故障为瞬时性故障，于是则第二步再控制主断路器k1合闸，待主断路器k1合闸之后再控制开关k2分闸，线路恢复正常运行状态，如图3c所示。
参照图4a至图4e，当在线路分段开关d下游区域发生永久性故障时，各个开关的动作过程如下：
当线路分段开关d下游发生永久性故障时，则：s1瞬时速断保护动作，其开关主断路器k1分闸，0.5s时s1第一次重合，按照自适应重合闸开关合闸过程控制逻辑，s1的开关k2先合闸，此时线路分段开关a、b、c、d、e、f、j、i和h由于失压延时分闸延时时间未到，其主断路器k1开关均未分闸，s1的开关k2合闸后其控制器根据流过开关k2的电流判断出故障为永久性故障，控制开关k2直接分闸，并不再控制主断路器k1合闸，s1第一次重合失败，如图4a所示；1s时线路分段开关a、b、c、d、e、f、j、i和h由于失压延时分闸延时时间到，其主断路器k1开关均分闸，如图4b所示。
2.5s时s1第二次重合，按照自适应重合闸开关合闸过程控制逻辑，s1的开关k2先合闸，此时其下游分段开关均已分闸，s1与线路分段开关d下游故障点处于隔离状态，s1的开关k2合闸后其控制器根据流过开关k2的电流判断出“无故障”状态，于是第二步再控制s1的主断路器k1合闸，待主断路器k1合闸之后再控制开关k2分闸；再过2s后线路分段开关a一侧带电后延时重合时间到，线路分段开关a的开关k2先合闸，判断下游故障，如图4c所示；线路分段开关a的开关k2合闸后其控制器根据流过开关k2的电流判断出“无故障”状态，于是第二步再控制线路分段开关a的主断路器k1合闸，待主断路器k1合闸之后再控制开关k2分闸；再过2s后线路分段开关b和c一侧带电后延时重合时间到，线路分段开关b和c的开关k2先合闸，b、c的开关k2合闸后其控制器根据流过开关k2的电流判断出“无故障”状态，于是第二步再控制线路分段开关b和c的主断路器k1合闸，待主断路器k1合闸之后再控制开关k2分闸；再过2s后线路分段开关d和e一侧带电后延时重合时间到，线路分段开关d和e的开关k2先合闸，线路分段开关e的开关k2合闸后其控制器根据流过开关k2的电流判断出“无故障”状态，于是第二步再控制线路分段开关e的主断路器k1合闸，待线路分段开关e的主断路器k1合闸之后再控制开关k2分闸，线路分段开关d的开关k2合闸后其控制器根据流过开关k2的电流判断出“有故障”状态，此时系统状态如图4d所示，于是控制线路分段开关d的开关k2直接分闸，并不再控制主断路器k1合闸；再过2s后f一侧带电后延时重合时间到，f的开关k2先合闸，f的开关k2合闸后其控制器根据流过开关k2的电流判断出“无故障”状态，于是第二步再控制f的主断路器k1开关合闸，待主断路器k1合闸之后再控制开关k2分闸；
13s时，联络开关m的一侧失压后延时合闸时间到，联络开关m的开关k2先合闸，联络开关m的开关k2合闸后其控制器根据流过开关k2的电流判断出“有故障”状态，于是控制其开关k2直接分闸，并不再控制主断路器k1开关合闸。整个故障处理过程结束，如图4e所示。开关i和j保持在分闸状态，并且由于始终不满足重合条件，不进行重合。