一种智能分布式保护自愈控制系统及配置方法与流程

本发明涉及一种电力系统的配电网保护的技术领域，尤其涉及一种用于三供一备主接线配电网的智能分布式保护自愈控制系统及配置方法。

背景技术：

10kv电压等级的配网一般只配置具备三遥(遥测、遥信、遥控)功能的配电终端，不具备保护自愈功能。当配网线路发生故障时，只能依靠变电站侧的出线保护跳闸，然后人工查找故障点，人工隔离故障，最后人工合闸变电站侧的出线断路器以及配网热备用的开关，给配网非故障区域恢复供电。整个恢复供电的过程耗时长，至少1～2个小时以上，不能满足高可靠性供电用户的需求。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种智能分布式保护自愈控制系统及配置方法，在配电网发生故障时，能够快速可靠隔离故障，实现热备用开关自投合闸，快速恢复非故障失电区域的供电。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种智能分布式保护自愈控制系统，用于三供一备主接线配电网中，所述配电网中三条主供电线路与一条备供电线路之间通过联络切换房进行连接，所述系统包括：

在三条主供电线路的每个配电房以及联络切换房均配置一台分布式配电保护自愈装置和一台交换机，在每一变电站配置一台线路光纤纵差保护装置和一台交换机，配电房与配电房之间、配电房与变电站之间之间采用goose协议进行通信；

在每一条主供电线路中，变电站侧的线路光纤纵差保护装置与对侧配电房的分布式配电保护自愈装置之间、相邻的分布式配电保护自愈装置之间均通过专用光纤相连并形成线路光纤纵差保护专用通道；

每一条主供电线路中处于最末端的分布式配电保护自愈装置与联络切换房中的分布式配电保护自愈装置通过专用光纤相连并形成线路光纤纵差保护专用通道；

在每一条主供电线路中，其各交换机与联络切换房中的交换机之间形成环网通信线路，所述通信线路为goose与自动化信息共网的通信通道；

在备供电线路中，其变电站配置一台线路光纤纵差保护装置和一台交换机，分别与联络切换房中的分布式配电保护自愈装置和交换机通过光纤相连接；

在所述联络切换房中设置有四个开关，分别与三条主供电线路和备供电线路相连接。

其中，所述分布式配电保护自愈装置进一步包括有：

光纤纵联差动保护单元，用于实现主供电线路的相电流差动保护以及零序电流差动保护；

纵联方向过流保护单元，用于根据同一条线路区段两侧开关的过流或零序过流及方向标志的组合信号，判断线路区段内故障并跳闸，其中，所述组合信号通过goose协议传递，所述组合信号包括：过流信号、过流正方向信号、零序过流信号、零序过流正方向信号；

后备保护单元，用于实现两段三相过流保护、两段零序过流保护以及重合闸功能。

其中，所述分布式配电保护自愈装置进一步包括有：间隔测控单元，用于测量各主线与支线的间隔的电气参数。

其中，所述分布式配电保护自愈装置中进一步配置有：

支线保护单元，用于实现支线的两段三相过流保护、两段零序过流保护以及重合闸功能；

母线保护单元，用于对母线进行相电流差动保护以及零序电流差动保护；

失灵保护单元，用于在发生故障开关拒跳时，控制切除相邻开关，确保可靠隔离故障。

其中，所述分布式配电保护自愈装置中进一步配置有分布式区域备自投单元，借助自动化信息通信光纤传递goose信息，以实现区域备自投，所述传递的goose信息包括：主干线路开关位置状态及手跳信号、主干线路保护动作信号、母线保护动作信号、开关失灵保护动作信号、母线有压无压信号。

相应地，本发明的另一方面还提供一种智能分布式保护自愈控制的配置方法，其应用于前述的系统中，所述方法包括：

步骤1：在主干线路中，配置主保护和后备保护，所述主保护包括有光纤纵联差动保护和纵联方向过流保护，所述后备保护包括有两段三相过流保护、两段零序过流保护以及配置重合闸；

步骤2：在支线中，配置两段三相过流保护、两段零序过流保护以及配置重合闸；

步骤3：在母线中，配置母线差动保护以及开关失灵保护；

步骤4：在所述配电网中，配置分布式的区域备自投。

其中，所述步骤1中，相邻配电房之间需具备光纤通信，每一段主干线路两侧配电房的分布式配电保护自愈装置采用专用光纤通信，实现光纤纵联差动保护；

每一段主干线路两侧配电房的分布式配电保护自愈装置借助自动化信息通信光纤传送goose信息实现纵联方向过流保护，实现主干线的两段三相过流保护和两段零序过流保护以及重合闸功能，其中，goose信息包括：主干线路过流信号、过流正方向信号、零序过流信号、零序过流正方向信号。

其中，所述步骤2中，配电房的分布式配电保护自愈装置集成了所有分支的各自两段三相过流保护和两段零序过流保护以及重合闸功能。

其中，所述步骤3中，在配电房的分布式配电保护自愈装置中配置母线差动保护和所有开关的失灵保护功能。

其中，所述步骤4中，依靠各个配电房的分布式配电保护自愈装置协作配合实现区域备自投功能，相邻配电房的分布式配电保护自愈装置借助自动化信息通信光纤传递goose信息；所述传递的goose信息包括：主干线路开关位置状态及手跳信号、主干线路保护动作信号、母线保护动作信号、开关失灵保护动作信号、母线有压无压信号。

实施本发明，具有如下的有益效果：

实施本发明提供的系统及配置方法，当配网主干线路上发生故障时，可由主干线路的光纤纵差保护或纵联方向过流保护动作跳闸切除故障；当配网支线上发生故障时，可由支线的三相过流保护或零序过流保护动作跳闸切除故障；当配网母线上发生故障时，可由母线保护动作跳闸切除故障。若开关拒跳时，还有失灵保护动作可靠切除故障。区域备自投根据配网保护动作情况，自动实现对非故障的失电区域快速恢复供电。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明涉及的三供一备主接线配电网一次系统示意图；

图2是本发明涉及的三供一备主接线配电网的保护控制配置示意图；

图3是图2中涉及的分布式配电保护自愈装置的结构示意图；

图4是采用本发明的三供一备主接线配电网常规运行方式时部分故障点示意图；

图5是采用本发明的三供一备主接线配电网非常规运行方式时部分故障点示意图。

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作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。

如图1所示，示出了本发明涉及的三供一备主接线配电网一次系统示意图，一并请参考图2和图3所示。本发明提供了一种智能分布式保护自愈控制系统，用于三供一备主接线配电网中，所述配电网中三条主供电线路与一条备供电线路之间通过联络切换房2进行连接，所述系统包括：

在三条主供电线路的每个配电房1以及联络切换房2均配置一台分布式配电保护自愈装置4和一台交换机5，两者之间采用goose协议进行通信；在每一变电站配置一台线路光纤纵差保护装置3和一台交换机5，两者之间采用goose协议进行通信；

在每一条主供电线路中，变电站侧的线路光纤纵差保护装置3与对侧配电房的分布式配电保护自愈装置4之间、相邻的分布式配电保护自愈装置4之间均通过专用光纤相连并形成线路光纤纵差保护专用通道；

每一条主供电线路中处于最末端的分布式配电保护自愈装置4与联络切换房2中的分布式配电保护自愈装置4相连接；

在每一条主供电线路中，其各交换机5与联络切换房中的交换机5之间形成环网通信线路，所述通信线路为goose与自动化信息共网的通信通道；

在备供电线路中，其变电站配置一台线路光纤纵差保护装置3和一台交换机5，分别与联络切换房2中的分布式配电保护自愈装置4和交换机5通过光纤相连接；

在所述联络切换房2中设置有四个开关(图中以1～4表示)，分别与三条主供电线路和备供电线路相连接。

其中，所述分布式配电保护自愈装置4进一步包括有：

光纤纵联差动保护单元40，用于实现主供电线路的相电流差动保护以及零序电流差动保护；

纵联方向过流保护单元41，用于根据同一条线路区段两侧开关的过流或零序过流及方向标志的组合信号，判断线路区段内故障并跳闸，其中，所述组合信号通过goose协议传递，所述组合信号包括：过流信号、过流正方向信号、零序过流信号、零序过流正方向信号；

间隔测控单元42，用于测量各主线与支线的间隔的电气参数；

后备保护单元43，用于实现两段三相过流保护、两段零序过流保护以及重合闸功能。

支线保护单元44，用于实现支线的两段三相过流保护、两段零序过流保护以及重合闸功能；

母线保护单元45，用于对母线进行相电流差动保护以及零序电流差动保护；

失灵保护单元46，用于在发生故障开关拒跳时，控制切除相邻开关，确保可靠隔离故障；

分布式区域备自投单元47，用于通过相邻配电房的分布式配电保护自愈装置借助自动化信息通信光纤传递goose信息，以实现区域备自投，所述传递的goose信息包括：主干线路开关位置状态及手跳信号、主干线路保护动作信号、母线保护动作信号、开关失灵保护动作信号、母线有压无压信号。

进一步的，本发明的另一方面还提供一种智能分布式保护自愈控制的配置方法，其应用于前述如图1和图2介绍的系统中，所述方法包括：

步骤1：在主干线路中，配置主保护和后备保护，所述主保护包括有光纤纵联差动保护和纵联方向过流保护，所述后备保护包括有两段三相过流保护、两段零序过流保护以及配置重合闸；

具体地，相邻配电房之间需具备光纤通信，每一段主干线路两侧配电房的分布式配电保护自愈装置采用专用光纤通信，实现光纤纵联差动保护；

每一段主干线路两侧配电房的分布式配电保护自愈装置借助自动化信息通信光纤传送goose信息实现纵联方向过流保护，实现主干线的两段三相过流保护和两段零序过流保护以及重合闸功能，其中，goose信息包括：主干线路过流信号、过流正方向信号、零序过流信号、零序过流正方向信号。

光纤纵联差动保护采用专用光纤通道，纵联方向过流保护采用goose与自动化信息共网的通信通道，这两种主保护的通信通道各自相互独立，可靠性高。

步骤2：在支线中，配置两段三相过流保护、两段零序过流保护以及配置重合闸；具体地，配电房的分布式配电保护自愈装置集成了所有分支的各自两段三相过流保护和两段零序过流保护以及重合闸功能。

步骤3：在母线中，配置母线差动保护以及开关失灵保护；具体地，在配电房的分布式配电保护自愈装置中配置母线差动保护和所有开关的失灵保护功能。母线保护除了包含相电流差动保护之外，为了提高中性点经小电阻接地系统发生单相接地故障时保护的灵敏性，还增加了零序电流差动保护。当发生故障开关拒跳时，可由失灵保护动作切除相邻开关，确保可靠隔离故障。

步骤4：在所述配电网中，配置分布式的区域备自投。

具体地，分布式的区域备自投，不设置主机装置，依靠各个配电房的分布式配电保护自愈装置协作配合实现区域备自投功能，相邻配电房的分布式配电保护自愈装置借助自动化信息通信光纤传递goose信息；所述传递的goose信息包括：主干线路开关位置状态及手跳信号、主干线路保护动作信号、母线保护动作信号、开关失灵保护动作信号、母线有压无压信号。

为便于理解本发明，下面将结合如图4、图5所示的故障点，说明智能分布式保护自愈控制策略。

如图4所示，示出了三供一备主接线配电网的一种常规运行方式，在这种方式中，采用本发明的智能分布式保护自愈控制策略如下：

当发生fs1故障时，开关101无压跳闸，若开关101拒跳则失灵保护动作跳开关102，之后自投合开关1。

当发生f11故障时，线路光纤纵差保护或纵联方向过流保护跳开关s1、101，若开关101拒跳则失灵保护动作跳开关102，之后自投合开关1。

当发生f12故障时，线路光纤纵差保护或纵联方向过流保护跳开关102、103，若开关103拒跳则失灵保护动作跳开关104，之后自投合开关1。

当发生f13故障时，母线保护跳开关103、104，并远跳开关102、105，之后自投合开关1。

当发生f14故障时，线路光纤纵差保护或纵联方向过流保护跳开关110，闭锁自投开关1。

当发生f15故障时，该支线的三相过流保护或零序过流保护跳本开关，若跳开则可靠隔离故障，无需自投合开关1；若拒跳，则失灵保护动作跳开关105、106，之后自投合开关1。

当发生f42故障时，母线保护跳开关1、2、3、4，并远跳开关110、210、310、s4，闭锁自投开关1、2、3。

当发生f41故障时，线路光纤纵差保护或纵联方向过流保护跳开关4、s4，闭锁自投开关1、2、3。

当发生fs4故障时，闭锁自投开关1、2、3。

而图5示出了三供一备主接线配电网的一种非常规运行方式，在这种方式中，采用本发明提供的智能分布式保护自愈控制策略如下：

当发生f12故障时，线路光纤纵差保护或纵联方向过流保护跳开关102、103，若开关103拒跳则失灵保护动作跳开关104，之后自投合开关1。

当发生f21故障时，线路光纤纵差保护或纵联方向过流保护跳开关s2、201，之后自投合开关206。

当发生f22故障时，线路光纤纵差保护或纵联方向过流保护跳开关2、210，之后自投合开关206。

当发生f41故障时，线路光纤纵差保护或纵联方向过流保护跳开关s4、4，开关310、210无压跳闸，之后自投合开关306、206。

当发生fs4故障时，开关310、210无压跳闸，之后自投合开关306、206。

实施本发明，具有如下的有益效果：

本发明提供的系统及方法中，当配网主干线路发生故障时，可由主干线路的光纤纵差保护或纵联方向过流保护动作切除故障；当配网支线发生故障时，可由支线的三相过流保护或零序过流保护动作切除故障；当配网母线发生故障时，可由母线保护动作切除故障。若开关拒跳时，还有失灵保护动作可靠切除故障。区域备自投根据配网保护动作情况，自动实现对非故障的失电区域快速恢复供电。鉴于光纤通信，三供一备主接线配电网的这种保护自愈控制策略最快可在1s内恢复供电。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。