一种变电站分布式故障保护方法及装置与流程

[0001]
本发明涉及变电所故障监测相关领域，尤其涉及一种变电站分布式故障保护方法及装置。


背景技术：

[0002]
随着配电网不断建设，配电自动化终端由于类型数量众多、分布范围广泛等特点，以及终端通信规约版本众多、兼容性差、运维工作繁杂等问题渐渐凸显出来；目前，对设备开展维修时，仅能通过事后的现场勘查进行人为判断，主要依靠人员技能水平和维修经验，缺乏一种维修辅助决策技术，为制定正确有效的维修方案提供科学依据。
[0003]
所谓智能分布式，就是去中心化，无需主站干预，由各个环网开关的智能终端决策，协同完成配电线路故障定位、隔离以及恢复供电。目前的主流技术是由相邻开关的智能终端之间交换故障检测信息实现故障区段的定位与隔离；由联络开关处的智能终端进行故障点下游非故障区段的供电恢复决策与控制。智能分布式馈线自动化也叫网络保护。要求执行策略的各个开关在同一个环网线路中，联络开关只有一个，也就是最简单的单环网接线。由于变电站的管理要求与配网差别较大，变电站开关难以与线路开关相互通信并执行网络保护策略，因此，智能分布式常常以线路上的第一个开关作为首开关，首开关及之后的其他开关构成一个可以相互通信，执行相同策略的域。


技术实现要素：

[0004]
基于现有技术的上述情况，本发明的目的在于针对智能分布式变电站，提供一种变电站分布式故障保护方法及装置，以实现变电站的去中心化，实现变电站的故障快速定位、隔离以及转供电，从而极大提高了智能分布式变电站的故障响应速度和准确性。
[0005]
为达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种变电站分布式故障保护方法，包括步骤：
[0006]
每个开关站内配置多个开关以及与每个开关对应的间隔单元；
[0007]
当线路发生故障时，故障点开关对应的间隔单元检测到故障信息，发出开关控制动作信号；
[0008]
将所述故障信息传送到下一级开关站相应的开关间隔单元，直至联络开关的间隔单元；
[0009]
所述联络开关根据所传输的故障信息进行合闸转供电或闭锁合闸操作。
[0010]
进一步的，所述故障包括变电站出线故障、开关站内母线故障、开关站间线路故障、分界线路故障、以及联络点附近线路故障。
[0011]
进一步的，当发生变电站出线故障时，首开关失压延时分闸，触发故障隔离。
[0012]
进一步的，当发生开关站内母线故障时，该开关站内的对应分段开关过流跳闸。
[0013]
进一步的，当发生开关站间线路故障时，相邻两个开关站内各自对应的分段开关差流跳闸。
[0014]
进一步的，当发生分界线路故障时，对应开关站内的分段开关自行隔离故障。
[0015]
进一步的，当发生联络点附近线路故障时，临近开关站内的分段开关以及联络开关差流跳闸。
[0016]
进一步的，当发生变电站出线故障、开关站内母线故障、开关站间线路故障时，所述联络开关进行合闸转供电。
[0017]
进一步的，当发生联络点附近线路故障时，所述联络开关进行闭锁合闸操作。
[0018]
根据本发明的另一个方面，提高了一种变电站分布式故障保护装置，包括配置模块、开关动作控制模块、故障信息传输模块、转供电控制模块；其中，所述配置模块，为每个开关站内配置多个开关以及与每个开关对应的间隔单元；
[0019]
所述开关动作控制模块，当线路发生故障时，故障点开关对应的间隔单元检测到故障信息，发出开关控制动作信号；
[0020]
所述故障信息传输模块，将所述故障信息传送到下一级开关站相应的开关间隔单元，直至联络开关的间隔单元；
[0021]
所述转供电控制模块，控制所述联络开关根据所传输的故障信息进行合闸转供电或闭锁合闸操作。
[0022]
综上所述，本发明提供一种变电站分布式故障保护方法及装置，通过在每一个开关站的内部配置与开关对应的间隔单元，通过间隔单元实现开关的故障合闸控制以及故障信息在各个开关站间的传输，实现了变电站的去中心化，实现变电站的故障快速定位、隔离以及转供电，从而极大提高了智能分布式变电站的故障响应速度和准确性。
附图说明
[0023]
图1是智能分布式电站的全站设备部署整体架构图；
[0024]
图2是本发明变电站分布式故障保护方法的流程图；
[0025]
图3是本发明智能分布式故障隔离与供电恢复的线路示意图。图4是本发明变电站分布式故障保护装置的整体构成示意图。
具体实施方式
[0026]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
[0027]
图1示出了智能分布式电站的全站设备部署整体架构图，智能分布式电站，通常以线路上的第一个开关作为首开关，首开关及之后的其他开关构成一个可以相互通信，执行相同策略的域。在每个开关站内，为每一个开关设置间隔单元，每个开关站环网柜环网进出线开关间隔单元采用光纤与相邻站连接实现光纤差动保护，开关站内的站所终端采用以太网连接到交换机，采用对等通信方式进行母线智能分布逻辑判断，实现区域自治，下发控制命令实现母线保护及供电恢复。变电站的故障保护类型包括光差保护、母线保护以及面保护。光差保护是两点间的线路保护，保护线路全长。面保护是根据网络多台开关的故障信息，判断故障区段。母线保护则需要开关柜内母线出口多个开关点故障信息的配合，且点数
众多且不定的面保护进行隔离。面保护为智能分布式方式，完全采用南网mn侧判别法的智能分布式goose发布订阅方式，原先每个分段开关需配置左右侧开关信号，确定故障点是否在自己的左侧还是右侧。而采用光差智能分布模式，每个分段开关仅需配置为首开关模式(仅需配置m或n单侧)，由于首开关仅与下级开关通信，仅需判断开关单侧故障，原先南网智能分布式另一侧交给变电站跳闸后首开关失压分闸，另一侧完全交给光差保护完成切除与隔离。分段开关通过收集单侧开关柜内其他分段开关“节点故障”信息，确定故障区段。如：检测到自身故障，且收到一个分段开关节点的故障信息，则故障不在本开关站外；若仅检测到自身故障，则认为本开关为开关站内母线故障点前级，进行本开关过流跳；若仅检测到单侧过流，则认为本开关为开关站内母线故障点后级，本开关隔离跳。针对需要其他站进行的反供电的恢复供电操作，还需通过开关站间光纤传递：开关拒跳、故障隔离成功两信号，在开关站内goose通信报文中传递：节点故障、开关拒跳、故障隔离成功、节点闭锁。
[0028]
光纤除了传输自身用于判断故障的采样点信号以外，还需传输用于整条线路智能分布数字信号。用于站间智能分布式逻辑信号传递。用来传递相邻开关站“开关据动”和“故障隔离成功”信息。如果收到相邻开关站“开关据动”信号，则需跳开本站与相邻站相连的分段开关，减少因保护失灵导致大面积停电。如果收到“故障隔离成功”信号，则转发信号，直到转发到联络开关，通知合闸恢复供电。间隔单元进行线保护(单条线路)、柜内智能分布进行面区域保护(间隔单元信号进行逻辑判断)。
[0029]
1、故障定位
[0030]
满足最少通信数量，线路上的每个开关只需与左右相邻的开关通信，就可以判断故障区段。通过开关之间的通信，自己有故障电流+相邻两侧也有故障电流->故障不在本开关的保护区段，保护不动作，仅启动后备模式。自己有故障电流+相邻两侧开关仅有一侧有故障电流->故障在本开关的保护区段；自己没有故障电流+相邻两侧开关仅有一侧有故障电流->故障在本开关的隔离区段。
[0031]
2、故障隔离
[0032]
故障定位后，由故障点两侧的开关分别启动故障切除程序和隔离程序，故障点上游开关跳闸
--
发出故障切除成功标志；故障点下游开关跳闸
--
发出转供电请求。
[0033]
3、转供电
[0034]
联络开关收到转供电请求，启动转供电程序-开关合闸，转供电完成。
[0035]
开关与左右相邻开关的通信解决了就地分布式的故障定位和隔离，通信时间+智能终端程序计算时间+断路器的分闸时间构成了整个程序的总时长，目前的设备基本能在200毫秒以内完成，如果变电站出口开关速断整定时间在300毫秒，则变电站出口开关还没动作线路故障已经隔离，线路故障点上游区域可以不停电，下游区域在几百毫秒内恢复供电，除了故障区段，其他用户几乎没有感觉，故障已经切除、隔离。因此，供电可靠性非常高，达到毫秒级。这种馈线自动化通常叫智能分布式速动型。如果线路的分段开关采用负荷开关，以上的逻辑需要等待变电站出口断路器跳闸后再执行策略，开关检测无压后进行网络重构，重构时间与速动型没有差别，变电站出口断路器等待几秒后重合闸，恢复线路供电。这种策略通常叫智能分布式缓动型，也有叫“配合型”，以及“基于对等通信一次重合闸”等等，其基本原理一致。这种自动化策略的供电可靠性也很高，算是秒级。
[0036]
下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。根据本发明的一个实施例，提
供了一种变电站分布式故障保护方法，该故障保护方法的流程图如图 2所示，包括步骤：
[0037]
每个开关站内配置多个开关以及与每个开关对应的间隔单元；
[0038]
当线路发生故障时，故障点开关对应的间隔单元检测到故障信息，发出开关控制动作信号；
[0039]
将所述故障信息传送到下一级开关站相应的开关间隔单元，直至联络开关的间隔单元；
[0040]
所述联络开关根据所传输的故障信息进行合闸转供电或闭锁合闸操作。
[0041]
其中，所述故障包括变电站出线故障、开关站内母线故障、开关站间线路故障、分界线路故障、以及联络点附近线路故障。
[0042]
图3示出了智能分布式故障隔离与供电恢复的线路示意图，下面结合图3 对各类型的故障保护步骤进行详细说明。
[0043]
f1变电站出线故障：首开关cb201失压延时分闸，触发故障隔离成功信号通过光纤信号，转goose，
……
逐级传递到cb303联络开关处进行合闸转供电；
[0044]
f2站内母线故障：cb102间隔单元检测到节点故障信号，且其他节点均无故障，cb102过流跳，其他分段开关隔离跳，故障隔离成功通过光纤信号，转goose，
……
逐级传递到cb303联络开关处进行合闸转供电。
[0045]
f3站间线路故障：dtu间隔单元cb206、cb207光差检测到差流信号自行跳闸，故障隔离成功通过各级转goose，
……
逐级传递到cb303联络开关处进行合闸转供电。
[0046]
f4站间线路故障：与f3故障点类似。
[0047]
f5分界线路故障：dtu间隔单元cb210自行隔离故障，并发送闭锁信号终止分段开关逻辑处理。
[0048]
f6联络点附近线路故障：dtu间隔单元cb111、cb304光差检测到差流信号自行跳闸，cb304已处在分位且为联络开关，闭锁合闸。
[0049]
根据本发明的另一个方面，提供了一种变电站分布式故障保护装置，该步骤保护装置的整体构成示意图如图4所示，该故障保护装置包括配置模块、开关动作控制模块、故障信息传输模块、转供电控制模块。
[0050]
所述配置模块，为每个开关站内配置多个开关以及与每个开关对应的间隔单元；
[0051]
所述开关动作控制模块，当线路发生故障时，故障点开关对应的间隔单元检测到故障信息，发出开关控制动作信号；
[0052]
所述故障信息传输模块，将所述故障信息传送到下一级开关站相应的开关间隔单元，直至联络开关的间隔单元；
[0053]
所述转供电控制模块，控制所述联络开关根据所传输的故障信息进行合闸转供电或闭锁合闸操作。
[0054]
综上所述，本发明涉及一种变电站分布式故障保护方法及装置，通过在每一个开关站的内部配置与开关对应的间隔单元，通过间隔单元实现开关的故障合闸控制以及故障信息在各个开关站间的传输，实现了变电站的去中心化，实现变电站的故障快速定位、隔离以及转供电，从而极大提高了智能分布式变电站的故障响应速度和准确性。
[0055]
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何
修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。