一种配电网短路事故保护处理系统的制作方法

本发明涉及供配电技术领域，尤其涉及一种配电网短路事故保护处理系统。

背景技术：

短路事故是电力系统配电线路运行过程中较为常见的事故。短路事故发生时所产生的瞬时电流将会对电力系统中的其他部件造成损坏，从而引发其他更严重的事故。通常造成短路事故发生的原因主要是由于电力系统中不同的电位导体之间发生短接。例如：不同的电路之间通过绝缘层对其进行保护，一旦绝缘层遭到破坏，将会使其缺乏绝缘保护，从而引发短路。

短路事故一旦发生，在过高的短路电流流过电力设备时，会导致其产生强烈的热效应现象，如果短路事故持续时间较长，则很可能导致设备因过热而损坏或者导致线路、设备等绝缘性的破坏；同时配电线路发生短路时会使系统电压发生跌落，越靠近短路事故发生点处电压跌落越明显，进而使电能质量受到严重影响，特别是配网中的一些感应电动机，可能因为电压的下降而停止运行，造成设备损坏及产品的报废等问题。

由此可见，短路事故对电力系统配电线路的危害是很大的。那么如何减小短路事故对电力系统配电线路的危害成为亟需解决的问题。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种配电网短路事故保护处理系统，用于降低断路器发生拒动的概率，提升智能电网系统的安全性。

本发明实施例提供了一种配电网短路事故保护处理系统，包含限流阻抗和保护处理设备，其中，所述限流阻抗和所述保护处理设备并联在所述配电网线路的设定位置上；

所述设定位置包含变电站出线开关柜内、架空线首级柱上开关位置、配电网支路开关位置、用户分级开关位置中的至少一个或多个；

所述保护处理设备，用于在配电网短路事故发生时，将短路电流限制为过电流或者过负载水平，以实现配电网自动化系统的多级差保护配合。

本发明所提供实施例所能够达到的有益效果如下：

本发明实施例提供了一种配电网短路事故保护处理系统，当线路发生短路事故时，由于在配电网线路的设定位置上安装并联的限流阻抗和保护处理设备，所以不会造成其他支路的电压降低，使得整个配电网系统稳定，进而实现不依赖系统的多级差配合就地事故隔离，有效地减少事故对配电网的冲击，稳定配电网电压。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，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，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1(a)为本发明实施例提供了一种配电网短路事故保护处理系统的结构示意图；

图1(b)为本发明实施例提供了一种配电网短路事故保护处理系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供了一种保护处理设备的结构示意图；

图3为本发明实施例提供了一种保护处理设备的结构示意图；

图4为本发明实施例提供了一种保护处理设备的结构示意图；

图5为本发明实施例提供了一种保护处理设备的结构示意图；

图6为本发明实施例提供了一种保护处理设备的结构示意图；

图7为本发明实施例提供了一种保护处理设备的结构示意图。

具体实施方式

由于短路事故的发生会破坏系统运行的稳定性，引起系统振荡，导致并列运行的发电机由同步运行变为失步运行，进而造成大面积区域停电；如果架空线路铁塔附近的接触电压和跨步电压随接地电流的增大而增大，一旦发生接地短路事故，将会对人畜的生命安全造成严重威胁。

为了解决电力系统配电线路上出现的短路事故，提出了在配电网主变线路的总出线开关连接处增加阻抗器来限流，即用来限制线路短路电流，但在总出线开关连接处连接阻抗器虽然能解决线路中的短路事故，使整个系统的短路线路电流会被降低，但是由于限流阻抗的投入，从而使得其他电路电压被降低，不能给支路提供稳定的电压等问题。

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，本发明实施例提供了一种配电网短路事故保护处理系统，包括：限流阻抗和保护处理设备，其中，所述限流阻抗和所述保护处理设备并联在所述配电网线路的设定位置上；所述设定位置包含变电站出线开关柜内、架空线首级柱上开关位置、配电网支路开关位置、用户分级开关位置中的至少一个或多个；所述保护处理设备，用于在配电网短路事故发生时，将短路电流限制为过电流或者过负载水平，以实现配电网自动化系统的多级差保护配合。由于在配电网线路的设定位置上安装并联的限流阻抗和保护处理设备，所以不会造成其他支路的电压降低，使得整个配电网系统稳定，进而实现不依赖系统的多级差配合就地事故隔离，有效地减少事故对配电网的冲击，稳定配电网电压。

下面结合说明书附图对本发明提供的各个实施例作进一步地详细描述。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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

图1(a)为本发明实施例提供的一种配电网短路事故保护处理系统的结构示意图。所述配电网短路事故保护处理系统包含限流阻抗101和保护处理设备102，其中，所述限流阻抗101和所述保护处理设备102并联在所述配电网线路的设定位置上；

所述设定位置包含变电站出线开关柜内、架空线首级柱上开关位置、配电网支路开关位置、用户分级开关位置中的至少一个或多个；

所述保护处理设备102，用于在配电网短路事故发生时，将短路电流限制为过电流或者过负载水平，以实现配电网自动化系统的多级差保护配合。

较优地，所述限流阻抗101包含电感与电阻的串、并联组合结构和电感结构中的一种，其中电阻可为线性电阻或非线性电阻。

在本发明的另一个实施例中，所述配电网短路事故处理系统还包含馈线开关继电保护装置103，其中，所述馈线开关继电保护装置103与并联的限流阻抗101和保护处理设备102之间串联。

在本发明实施例中，所述馈线开关继电保护装置103与服务器进行通信连接，将采集的数据传输给服务器，其中服务器在图1(a)中未标示。

具体的，在本发明实施例中，将配电网短路事故保护处理系统应用到配电网的分支的主线路中，如图1(b)所示，为本发明实施例提供的一种配电网短路事故保护处理系统的结构示意图。从图1(b)中可以看出，其中各主线路分别包括：限流阻抗cln、总开关nk0、分开关nk1、nk2、nk3、nk4，且依次连接，其中，n为正整数，即取4表示有4条分支的主线路。nk1和控制系统作为整体可以作为一种开关设备，该开关设备即为本发明实施例中记载的保护处理设备。限流阻抗cln并联在nk1的两端，总开关nk0与电源输出的开关控制柜的主变压器的输出端连接。分开关nk1、nk2、nk3、nk4的出线端都连接负载，通过分开关nk1、nk2、nk3、nk4分别控制负载mn1、负载mn2、负载mn3、负载mn4的接通和分断，每个开关上都连接馈线开关继电保护装置。

需要说明的是，主变压器的输入端电源输出的开关控制柜连接，开关nk2、nk3、nk4都连接一个馈线开关继电保护装置在图1(b)中未示出。本系统中并不限定能连接多少个负载，并且所有开关之间进行级联连接。限流阻抗与带有快速分断功能的开关nk1并联，位于负载的前端。

具体的，在工作之前，对所有开关的时间进行设置，nk1和nk4的过流保护跳闸设定时间都设置为0，nk3的时间比nk4所设置的时间增加一个数量级为100ms时间，nk2的时间比nk3所设置的时间增加一个数量级为100ms时间，nk0的时间比nk2所设置的时间增加一个数量级为100ms时间，通过时间极差方式设置各个开关跳闸的时间，一般不超过10级。在图1(b)中，假设nk0、nk2、nk3、nk4分别设置的时间为300ms、200ms、100ms、0ms，那么nk1的时间比其它开关跳闸时间短，即10-12ms时间内就会断开。

本实施例中，限流阻抗为电感l。其中，限流阻抗用于当限流阻抗所并联的nk1断开时，限流阻抗接入工作电路中，从而能够对电路中产生的巨大电流进行缓冲，使得电路中的电流变小，从而保护系统。

开关nk0、nk2、nk3、nk4都为普通开关，可是接触器或者断路器。

基于本发明实施例提供的配电网短路事故保护处理系统，通过将限流阻抗、具有保护处理功能的开关安装在变电站出线开关柜内、或架空线首级柱上开关、或配电网支路开关、或用户分级开关的位置，当发生短路事故时，通过安装于设定位置的限流阻抗来避免造成其他支路的电压降低，提升了整个系统的稳定性，实现不依赖通讯系统的多级差配合就地事故隔离；减少事故对配电网的冲击，稳定配电网电压；并且所安装的位置能够减小系统的体积以及降低成本、易于安装；同时通过限流阻抗的接入，将短路事故的整个电路中的电流从短路级别降为过电流级别甚至过负荷级别，从而给各开关反应的时间，使发生短路部分的负载停止工作，而其它支路的负载正常工作，不影响现有的用户用电，由于不存在分合的动作，因此不会对系统造成二次冲击；提高配电网的安全性，减小了停电次数以及提高了在停电情况下的使用面积。

下面详细描述本发明实施例中记载的保护处理设备的结构。

图2为本发明实施例提供的一种保护处理设备的结构示意图。所述开关包含控制系统201、第一操作机构202和第二操作机构203，其中：

所述控制系统201，分别向所述第一操作机构202发送第一动作指令，以及向所述第二操作机构203发送第二动作指令。

其中，所述第一动作指令用于指示所述第一操作机构执行第一动作；

所述第二动作指令用于指示所述第二操作机构执行第二动作；

所述第一操作机构完成所述第一动作所使用的时间与所述第二操作机构完成所述第二动作所使用的时间不同。

较优地，所述第一操作机构完成所述第一动作所使用的时间短于所述第二操作机构完成所述第二动作所使用的时间，也就是说第一操作机构完成分闸动作的时间可以短于第二操作机构完成分闸动作的时间。假设第二操作机构完成分闸动作的时间为普通断路器完成分闸动作的时间，即30ms-40ms，那么第一操作机构完成分闸动作的时间可以介于1ms-30ms(不包含30ms)。

较优地，所述第一操作机构完成所述第一动作所使用的时间短于普通断路器完成分闸动作的时间，这里对于第一操作机构完成分闸动作具体时间长度不做限定。

较优地，所述控制系统201，在线路发生路障时，分别向所述第一操作机构102发送第一动作指令，以及向所述第二操作机构203发送第二动作指令。

需要说明的是，对于线路状态可以有控制系统自行监测，也可以有其他设备进行监测，之后将监测结果发送给控制系统，也就是说这里对于控制系统如何获知线路状态的方式不做具体限定。

本发明提供的实施例可以在智能电网系统发生短路事故时实现首半波同步开断，快速切除短路事故，进而提高开关的遮断能力和寿命；也可以实现开关的相控电路闭合以减少开关闭合动作给智能电网系统造成的冲击，如限制投入空载变压器时的涌流等。

本发明实施例提供的方案通过控制系统控制不同的操作机构，在线路发生故障时，能够实现不同速度的分合闸动作，快速切断电网中发生的短路故障，提高电网运行的稳定性，有效降低开关拒动的可能性，提高动作的可靠性，提升整个智能电网系统的安全性。

在本发明提供的另一个实施例中，所述控制系统201，还用于在所述线路正常工作时，向所述第二操作机构203发送工作指令，所述工作指令用于指示所述第二操作机构执行分断动作、合闸动作。

需要说明的是，所述工作指令用于指示所述第二操作机构执行电路正常的分合闸动作。这里所记载的正常可以理解为现有技术中电路正常情况。

本发明实施例提供的方案通过控制系统在线路出现的不同状态，有选择地控制不同的操作机构，即在线路正常工作时，选择正常的分闸执行速度，可以有效避免单一使用快速断路器导致长时间使用会导致疲劳损坏，降低整个装置使用寿命的问题，有效提升智能电网系统的安全性。

在本发明的另一个实施例中，图3为本发明实施例提供的一种保护处理设备的示意图。在图1的基础之上，所述开关中还包含灭弧组件204，其中，所述灭弧组件中包含动触头2041和静触头2042；

所述第一操作机构202、第二操作机构203与所述灭弧组件204的连接关系包含以下一种：

所述第一操作机构202与所述动触头2041连接，所述第二操作机构203与所述第一操作机构2042连接；

所述第一操作机构202与所述静触头2042连接，所述第二操作机构203与所述动触头2041连接；

所述第二操作机构203与所述静触头2042连接，所述第一操作机构202与所述动触头2041连接；

所述第二操作机构203与所述动触头2041连接，所述第二操作机构203与所述第一操作机构2042连接。

在本发明的另一个实施例中，图4为本申请实施例提供的一种开关的结构示意图。从图4中可以看出，所述第一操作机构与所述动触头连接，所述第二操作机构与所述第一操作机构连接，具体包括：

所述第一操作机构的运动杆401与所述动触头2041连接，所述第二操作机构的运动杆402与所述第一操作机构的外壳403连接。

基于图4所示的开关结构，该开关的工作原理是：

执行快速分闸动作时，第一操作机构、第二操作机构处于合闸位置，当控制系统判断需要快速分闸或者接收到上级控制系统的指令时，控制系统向第一操作机构、第二操作机构发出动作指令，第一操作机构驱动动触头实现快速分闸，切断电路；第二操作机构执行分闸动作时间长于第一操作机构执行分闸动作时间，在电路断开后，继续拉动动触头做分闸运动并复位第一操作机构使第一操作机构恢复合闸位置，以保证下次快分动作正常进行，实现冗余动作(这里的冗余可以这样理解：第一操作机构分闸，动作一次，将触头拉开，实现电路分断，第二操作机构动作，也是将触头拉开，实现电路分断，两次动作，实现同一功能，任意一个机构失效，仍可保证正常动作，所以叫冗余)，保证开关正常运行，在此期间，电路一直处于断开状态。

执行快速合闸动作时，第一操作结构、第二操作机构处于合闸位置，当控制系统判断需要快速合闸或者接收到上级控制系统的指令时，控制系统向第一操作机构、第二操作机构发出动作指令，第一操作机构驱动动触头实现快速合闸，导通电路；第二操作机构执行合闸动作时间长于第一操作机构执行合闸动作时间，在电路导通后，继续推动动触头做合闸运动并复位第一操作机构使其恢复分闸位置，以保证下次快合动作正常进行，实现冗余动作，保证开关正常运行，在此期间，电路一直处于导通状态。

正常动作时，第一操作机构不动作，可视为刚体连杆，由第二操作机构驱动动触头动作，实现开关正常合分。由此在正常使用情况下避免了快速动作导致的疲劳损坏，延长了使用寿命。

在本发明的另一个实施例中，图5为本申请实施例提供的一种开关的结构示意图。从图5中可以看出，所述第一操作机构与所述动触头连接，所述第二操作机构与所述第一操作机构连接，具体包括：

所述第一操作机构的运动杆401与所述动触头2041连接，所述第二操作机构的运动杆402通过连杆404与所述第一操作机构的外壳403连接。

基于图5所示的开关结构，该开关的工作原理是：

执行快速分闸动作时，第一操作机构、第二操作机构处于合闸位置，当控制系统判断需要快速分闸或者接收到上级控制系统的指令时，控制系统向第一操作、第二操作机构发出动作指令，第一操作机构驱动动触头实现快速分闸，切断电路；第二操作机构执行分闸动作时间长于第一操作机构执行分闸动作时间，在电路断开后，继续拉动动触头做分闸运动并复位第一操作机构使其恢复合闸位置，以保证下次快分动作正常进行，实现冗余动作，保证开关正常运行，在此期间，电路一直处于断开状态。

执行快速合闸动作时，第一操作机构、第二操作机构处于合闸位置，当控制系统判断需要快速合闸或者接收到上级控制系统的指令时，控制系统向第一操作机构、第二操作机构发出动作指令，第一操作机构驱动动触头实现快速合闸，导通电路；第二操作机构执行合闸动作时间长于第一操作机构执行合闸动作时间，在电路导通后，继续推动动触头做合闸运动并复位第一操作机构使其恢复分闸位置，以保证下次快合动作正常进行，实现冗余动作，保证开关正常运行，在此期间，电路一直处于导通状态。

正常动作时，第一操作机构不动作，可视为固定连接，由第二操作机构通过连杆驱动动触头动作，实现开关正常合分。由此在正常使用情况下避免了快速动作导致的疲劳损坏，延长了使用寿命。

在本发明的另一个实施例中，图6为本申请实施例提供的一种开关的结构示意图。从图6中可以看出，所述第一操作机构与所述动触头连接，所述第二操作机构与所述第一操作机构连接，具体包括：

所述第一操作机构的运动杆401与所述静触头2042连接，所述第二操作机构的运动杆402与所述动触头2041连接。

基于图6所示的开关结构，该开关的工作原理是：

执行快速分闸动作时，第一操作机构、第二操作机构处于合闸位置，当控制系统判断需要快速分闸或者接收到上级控制系统的指令时，控制系统向第一操作、第二操作机构发出动作指令，第一操作机构驱动静触头实现快速分闸，切断电路；第二操作机构执行分闸动作时间长于第一操作机构执行分闸动作时间，在电路断开后，继续拉动动触头做分闸运动并复位第一操作机构使其恢复合闸位置，以保证下次快分动作正常进行，实现冗余动作，保证开关正常运行，在此期间，电路一直处于断开状态。

执行快速合闸动作时，第一操作机构、第二操作机构处于合闸位置，当控制系统判断需要快速合闸或者接收到上级控制系统的指令时，控制系统向第一操作机构、第二操作机构发出动作指令，第一操作机构驱动静触头实现快速合闸，导通电路；第二操作机构执行合闸动作时间长于第一操作机构执行合闸动作时间，在电路导通后，继续推动动触头做合闸运动并复位第一操作机构使其恢复分闸位置，以保证下次快合动作正常进行，实现冗余动作，保证开关正常运行，在此期间，电路一直处于导通状态。

正常动作时，第一操作机构不动作，可视为固定连接，由第二操作机构驱动动触头动作，实现开关正常合分。由此在正常使用情况下避免了快速动作导致的疲劳损坏，延长了使用寿命。

在本发明的另一个实施例中，图7为本申请实施例提供的一种开关的结构示意图。从图7中可以看出，所述第一操作机构与所述动触头连接，所述第二操作机构与所述第一操作机构连接，具体包括：

所述第一操作机构的运动杆401与所述动触头2041连接，所述第二操作机构的运动杆402与所述静触头2042连接。

基于图7所示的开关结构，该开关的工作原理是：

执行快速分闸动作时，第一操作机构、第二操作机构处于合闸位置，当控制系统判断需要快速分闸或者接收到上级控制系统的指令时，控制系统向第一操作、第二操作机构发出动作指令，第一操作机构驱动动触头实现快速分闸，切断电路；第二操作机构执行分闸动作时间长于第一操作机构执行分闸动作时间，在电路断开后，继续拉动静触头做分闸运动并复位第一操作机构使其恢复合闸位置，以保证下次快分动作正常进行，实现冗余动作，保证开关正常运行，在此期间，电路一直处于断开状态。

执行快速合闸动作时，第一操作机构、第二操作机构处于合闸位置，当控制系统判断需要快速合闸或者接收到上级控制系统的指令时，控制系统向第一操作机构、第二操作机构发出动作指令，第一操作机构驱动动触头实现快速合闸，导通电路；第二操作机构执行合闸动作时间长于第一操作机构执行合闸动作时间，在电路导通后，继续推动静触头做合闸运动并复位第一操作机构使其恢复分闸位置，以保证下次快合动作正常进行，实现冗余动作，保证开关正常运行，在此期间，电路一直处于导通状态。

正常动作时，第一操作机构不动作，可视为固定连接，由第二操作机构驱动静触头动作，实现开关正常合分。由此在正常使用情况下避免了快速动作导致的疲劳损坏，延长了使用寿命。

在本发明提供的另一个实施例中，所述第一操作机构102，用于在接收到所述控制系统发送的所述第一动作指令时，驱动所述动触头1041与所述静触头1042执行分断或闭合动作。

本发明可以在系统发生短路事故时实现首半波同步开断，快速切除短路事故，提高开关的遮断能力和寿命；也可以实现开关的相控电路闭合以减少开关闭合动作给系统造成的冲击，如限制投入空载变压器时的涌流等。同时，第一操作机构和第二操作机构均可独立驱动静动触头完成分合电路的功能，加之具有一个以上独立控制单元的控制系统发出的动作指令群，可以实现多重分合闸执行冗余，从而大大减少拒动的可能性；当只需要完成电路正常工作分合闸动作时，仅需操作第二操作机构，可以避免快速动作导致的疲劳损坏，提高整个装置的使用寿命。

较优地，在本发明实施例中还提供了一种开关，包含控制系统、第一操作机构、第二操作机构，其中：

所述控制系统，向所述第一操作机构和所述第二操作机构发送动作指令；

其中，所述动作指令用于指示所述第一操作机构执行第一动作；之后，所述第二操作机构执行第二动作；

所述第一操作机构完成所述第一动作所使用的时间与所述第二操作机构完成所述第二动作所使用的时间不同。

较优地，所述第一操作机构完成所述第一动作所使用的时间短于所述第二操作机构完成所述第二动作所使用的时间。

本领域的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、装置(设备)、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、装置(设备)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。