一种就地快速隔离的实现方法
【专利摘要】本发明公开了一种就地快速隔离的实现方法，包括：第一智能装置将光纤作为通道向第二智能装置传输电流；第一智能装置通过光纤与第二智能装置连接；第一智能装置利用全波傅氏算法计算通道中电流的电流值作为侧端采集值，利用光纤将侧端采集值传输给第二智能装置；第二智能装置接收传输过来的电流，并采集电流的电流值作为本端采集值；第二智能装置接收侧端采集值，利用侧端采集值与本端采集值计算得到差动电流，根据差动电流判断第一智能装置的保护段区域是否发生故障，若是，执行光差保护动作将故障切除，隔离故障。该方法实现快速准确的对故障进行判别，迅速切除故障并隔离，降低修检时间，达到尽快恢复供电。
【专利说明】
一种就地快速隔离的实现方法
技术领域
[0001] 本发明涉及配电网技术领域，特别是涉及一种就地快速隔离的实现方法。
【背景技术】
[0002] 目前，配电网的发展是随城市建设规模、用电负荷迅速增长和供电可靠性要求而 提出的，由于城市规划与电力的条款分割，形成了不相适应的配电网结构，使配电网规划及 发展不适应城市的需求，突出反映在如下几个方面：1、电网结构复杂、环网联络接点较多； 2、城市电网改造涉及面广，要求较高，停电难得大;3、城市建设迅猛发展，负荷增长率高，电 力配套建设不及时，输电线路半径小，线路长，"瓶颈"效应比较突出，供电能力跟不上;4、早 期建设的城区线路导线细，老化严重，年久失修，高能耗设备多，事故率高;配电网自动化水 平整体较低，配网调度运行技术支持手段落后;5、配网自动化的站端设备数量较多，通信网 络复杂等问题，这些问题也同时给继保装置带来了一些新问题，传统地继保装置存在受运 行方式和系统振荡影响大、定值整定配合困难、保护配合设计复杂、供电恢复慢、故障点不 好确定、设置保护装置数量较多基本每个点都要设置独立保护装置和备投功能装置投资较 大等问题。
[0003] 特别是针对就地隔离目前没有一个很好的方法，如例：当一条供电线路突然出现 故障后，会造成供电端的进线断路器保护动作跳闸从而造成本供电段大面积停电，此时另 端备自投动作将备用电源投上来逐步恢复供电，但因为故障还未排出，在供电恢复到故障 点段时，断路器会再次跳闸，这样就会造成多次分合闸对断路器冲击较大，可能造成一次设 备损坏并且影响供电恢复时间，停电时间加长，并且无法迅速找到故障点，检修时间也增 长。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种就地快速隔离的实现方法，以实现快速准确的对故障进 行判别，迅速切除故障并隔离，降低修检时间，达到尽快恢复供电。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明提供一种就地快速隔离的实现方法，应用于微电网 系统，包括：
[0006] 第一智能装置将光纤作为通道向第二智能装置传输电流;所述第一智能装置通过 所述光纤与所述第二智能装置连接；
[0007] 所述第一智能装置利用全波傅氏算法计算通道中所述电流的电流值作为侧端采 集值，利用所述光纤将所述侧端采集值传输给所述第二智能装置；
[0008] 所述第二智能装置接收传输过来的所述电流，并采集所述电流的电流值作为本端 采集值；
[0009] 所述第二智能装置接收所述侧端采集值，利用所述侧端采集值与所述本端采集值 计算得到差动电流，根据所述差动电流判断所述第一智能装置的保护段区域是否发生故 障，若是，执行光差保护动作将故障切除，隔离故障。
[0010]优选的，所述第一智能装置将光纤作为通道向第二智能装置传输电流，包括：
[0011]所述第一智能装置将所述电流转换为电信号，将所述电信号转换为光信号，将所 述光信号通过光纤传递给第二智能装置。
[0012] 优选的，所述第二智能装置接收传输过来的所述电流，包括：
[0013] 所述第二智能装置接收到所述光信号，将所述光信号转换为所述电信号，将所述 电信号转换得到所述电流。
[0014] 优选的，所述执行光差保护动作将故障切除，隔离故障之后，还包括：
[0015] 所述第一智能装置向第三智能装置发送备投信号，向所述第三智能装置告知所述 第一智能装置的保护段区域出现故障，将会出现断电情况；
[0016] 所述第三智能装置接收所述备投信号；
[0017] 所述第三智能装置判断电压是否失压，若电压失压，确认出现断电情况，执行备投 动作恢复供电。
[0018] 优选的，所述电流值包括电流幅值和电流相位。
[0019] 优选的，所述根据所述差动电流判断所述智能装置的保护段区域是否发生故障， 包括：
[0020] 根据所述差动电流，采用光线分相电流差动保护方法判断所述第一智能装置的保 护段区域是否发生故障。
[0021] 优选的，所述采用光线分相电流差动保护方法判断所述第一智能装置的保护段区 域是否发生故障，包括：
[0022] 利用所述侧端采集值与所述本端采集值计算得到制动电流；
[0023] 若所述差动电流大于预设光线差动电流定值，且所述差动电流大于制动电流的 〇. 6倍，则确定所述第一智能装置的保护段区域发生故障。
[0024] 优选的，所述差动保护动作为跳闸动作。
[0025] 本发明所提供的一种就地快速隔离的实现方法，应用于微电网系统，第一智能装 置将光纤作为通道向第二智能装置传输电流;所述第一智能装置通过所述光纤与所述第二 智能装置连接;所述第一智能装置利用全波傅氏算法计算通道中所述电流的电流值作为侧 端采集值，利用所述光纤将所述侧端采集值传输给所述第二智能装置;所述第二智能装置 接收传输过来的所述电流，并采集所述电流的电流值作为本端采集值;所述第二智能装置 接收所述侧端采集值，利用所述侧端采集值与所述本端采集值计算得到差动电流，根据所 述差动电流判断所述第一智能装置的保护段区域是否发生故障，若是，执行光差保护动作 将故障切除，隔离故障。可见，在配电网系统中通过配置光差保护快速准确的对故障进行判 另IJ，迅速切除故障并隔离，这样通过实现就地隔离及时发现故障点并排除故障点，便于进行 检修维护，减少停电时间，提高供电恢复速度，并且缩小停电范围，确保整个电网设备安全， 所以该方法实现快速准确的对故障进行判别，迅速切除故障并隔离，降低修检时间，达到尽 快恢复供电。
【附图说明】
[0026] 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 提供的附图获得其他的附图。
[0027] 图1为本发明所提供的一种就地快速隔离的实现方法的流程图；
[0028] 图2为本发明配电网系统中网络结构示意图；
[0029]图3为光差保护配合示意图；
[0030]图4为动作特性曲线示意图；
[0031] 图5为网络备自投功能中备投情况示意图；
[0032] 图6为网络备自投功能中不备投情况示意图；
[0033]图7为光纤差动保护原理示意图；
[0034]图8为就地隔离判别逻辑示意图；
[0035] 图9为网络备投逻辑不意图；
[0036] 图10为网络允许备投信号发送判别逻辑示意图；
[0037] 图11为网络闭锁备投信号发送判别逻辑示意图。
【具体实施方式】
[0038] 本发明的核心是提供一种就地快速隔离的实现方法，以实现快速准确的对故障进 行判别，迅速切除故障，达到尽快恢复供电，并降低修检时间。
[0039] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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 在没有做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。
[0040] 请参考图1，图1为本发明所提供的一种就地快速隔离的实现方法的流程图，该方 法应用于微电网系统，该方法包括：
[0041] Sll:第一智能装置将光纤作为通道向第二智能装置传输电流；
[0042] 其中，第一智能装置通过光纤与第二智能装置连接；
[0043] S12:第一智能装置利用全波傅氏算法计算通道中电流的电流值作为侧端采集值， 利用光纤将侧端采集值传输给第二智能装置；
[0044] S13:第二智能装置接收传输过来的电流，并采集电流的电流值作为本端采集值；
[0045] S14:第二智能装置接收侧端采集值，利用侧端采集值与本端采集值计算得到差动 电流，根据差动电流判断第一智能装置的保护段区域是否发生故障，若是，执行光差保护动 作将故障切除，隔离故障。
[0046] 可见，在配电网系统中通过配置光差保护快速准确的对故障进行判别，迅速切除 故障并隔离，这样通过实现就地隔离及时发现故障点并排除故障点，便于进行检修维护，减 少停电时间，提高供电恢复速度，并且缩小停电范围，确保整个电网设备安全，所以该方法 实现快速准确的对故障进行判别，迅速切除故障并隔离，降低修检时间，达到尽快恢复供 电。
[0047] 基于上述方法，具体的，步骤Sll中，第一智能装置将光纤作为通道向第二智能装 置传输电流的过程具体为:第一智能装置将电流转换为电信号，将电信号转换为光信号，将 光信号通过光纤传递给第二智能装置。
[0048] 步骤S13中，第二智能装置接收传输过来的电流的过程具体为:第二智能装置接收 到光信号，将光信号转换为电信号，将电信号转换得到电流。
[0049] 具体的，电流值包括电流幅值和电流相位。第二智能装置接收侧端采集值，利用侧 端采集值与本端采集值计算得到差动电流，根据差动电流判断第一智能装置的保护段区域 是否发生故障，若否，不执行光差保护动作，保持当前状态。
[0050] 差动保护动作为跳闸动作。
[0051] 具体的，本方法应用于涉及配电网系统环网供电35kV及以下等级环网供电或小型 配电室，按照双供电源系统单出馈线的主接线且断路器型应用设计、具备断路器型"手拉 手"环网供电端、小型配电室或开闭所、箱式配电站;支持特殊应用环境。为了解决针对越来 越复杂地配电网供电系统中对用电客户安全不间断供电地提高可靠性，减少停电时间提高 供电恢复速度，缩小停电范围，确保整个电网设备安全，本发明通过实现就地隔离能发现故 障点便于进行检修维护，本发明的配电网系统中网络结构如图2。
[0052] 本方法通过模拟采集通道利用全波傅氏算法计算出每个电流通道的幅值和相位； 并且采用光纤方式将值传输给光纤对侧智能装置，对侧装置在接收到值后与本端采集值进 行差动电流计算，当发生故障时产生较大差动电流，光差保护动作将故障切除。其中，考虑 瞬时故障避免误切除电源，光差保护可设置为两次动作，如在短时间内两次满足动作条件 表明故障确实存在，此时将故障切除。其中，配置光纤差动保护时要支持至少4个回路，让4 个回路光差配合保证在复杂情况下能准确隔离故障。配电网系统线路结构复杂，保护配合 需求增大，为应对新的需求本发明设计4个光纤接口，一个终端装置可同时与4个终端进行 光差保护配合，这里所述的终端均为智能装置，光纤连接可以任意组合，采用交叉连接方式 或者平行连接方式，这样设计针对线路复杂地配电网保护更加全面，故障隔离效果好，光差 保护配合如图3所示。
[0053] 进一步的，步骤S14中，根据差动电流判断智能装置的保护段区域是否发生故障的 过程具体为:根据差动电流，采用光线分相电流差动保护方法判断第一智能装置的保护段 区域是否发生故障。
[0054]采用光线分相电流差动保护方法判断第一智能装置的保护段区域是否发生故障 的过程具体为:利用侧端采集值与本端采集值计算得到制动电流;若差动电流大于预设光 线差动电流定值，且差动电流大于制动电流的0.6倍，则确定第一智能装置的保护段区域发 生故障。
[0055] 其中，光纤分相电流差动保护借助线路光纤通道，实时地向对侧装置传递采样数 据，同时接收对侧的实时采样数据，各侧保护利用本地和对侧电流数据按相进线差动电流 计算。根据电流差动保护的制动特性方程进线判别，判别为区内故障时动作跳闸，判别为区 外故障时保护不动作。
[0056] 其中，接收对侧的实时采样数据需考虑不同变比情况下，利用定值将对侧线线路 传输到本侧线路的值进线补偿，只有补偿后才能与本侧的电流保持一致。具体计算如下：
[0057]
[0058] 其中：Φ为A、B、C三相。
[0059] 表示对侧线路补偿后和本侧与之对应的二次电流;14。表示对侧TA-次值； 了八〇_ 2表示对侧TA二次值;TAbj表示本侧TA-次值;14^2表示本侧TA二次值；
[0060] 差动电流的计算公式为
[0061] 制动电流的计算公式为
[0062] 光纤相差动保护比率差动判据如下：
[0063] 同时满足
[0064] 其中：Φ为A、B、C。Igcd为光纤差动电流定值。动作特性曲线如图4所示。
[0065] 另外，也可采取分相断线闭锁方式判断第一智能装置的保护段区域是否发生故 障，情况如下：
[0066] 当投入"CT断线闭锁光差"控制字时，当发生瞬时CT断线时，将闭锁光差保护。
[0067] 对于CT断线分为瞬时CT断线闭锁光差和延时5s断线告警，判别条件如下：
[0068]
[0069]当满足以上三任意一个满足条件时发生瞬时CT断线。当每回路投入CT断线报警功 能时，（如:KTA_n_Fu=l)，延时58报(^断线告警。需要说明的是，In表示第η线电流互感器二次 额定电流值，即在系统定值清单设置。
[0070] 为实现故障就地隔离保证在非永久性故障情况下能让主电源正常供电，本方法针 对光纤差动设置有专门功能配合故障区分，完成就地故障和光差的配合，将故障隔离。光纤 差动保护情况如下：
[0071] 1)当控制字"就地故障隔离"控制字为0时，此时判断属于正常情况，当光差保护满 足条件时正常动作；
[0072] 2)当控制字"就地故障隔离"控制字为1时，此时判断属于就地故障隔离状态，当光 差保护第一次满足条件时，此时光差保护不动作出口，也不报报文，只记录1次满足动作条 件置位"就地隔离标志"为1，此标志保持3s;如当在3s时间之内再发生一次光差保护，将立 即光差动作。
[0073]当光差满足动作条件时，2倍定值情况下终端动作时间不超过30ms，考虑断路器机 构动作时间l〇〇ms，这样发生故障后在130ms时间内能将故障切除。
[0074]进一步的，步骤S14中，执行光差保护动作将故障切除，隔离故障之后，还包括以下 步骤：
[0075] S21:第一智能装置向第三智能装置发送备投信号，向第三智能装置告知第一智能 装置的保护段区域出现故障，将会出现断电情况；
[0076] S22:第三智能装置接收备投信号；
[0077] S23:第三智能装置判断电压是否失压，若电压失压，确认出现断电情况，执行备投 动作恢复供电。
[0078] 在发生故障光差保护动作后，因电源被切除可能会导致一部分用电设备失电，本 发明中，利用通信以太网电缆在所有智能装置都与后台主机连接时也同时在智能装置之间 形成连接，当其中一个智能装置光差保护动作后可以通过向其他装置发送备投信号的方式 告知本保护段出现故障可能断电，而接受到备投信号的智能装置通过电压是否失压情况配 合此备投信号确认失电并备投动作恢复供电。本发明能够在配电网系统中通过配置光差保 护快速准确的对故障进行判别，迅速切除故障并隔离，并且配合通信网络的功能迅速启动 备投功能恢复供电。
[0079] 在故障被切除后，系统应快速对非故障线路恢复供电，常规微机备投装置只是对 电压和开关量状态进行单一判别，如果在线路始端发生严重故障本不应备投，但根据电压 和开关量状态情况常规微机备投装置会备投动作，导致再次跳闸和开关重复动作，本方法 针对这种问题采用备投方式，提出更加安全和可靠地恢复供电方式即网络备自投功能，网 络备自投功能可自由设置。
[0080] 网络备自投功能其关键是通信网络，现代智能微机装置主要按以太网通信的形式 建立通信网络，中间有交换机、路由器等设备对所有装置进行通信数据传输，网络备自投功 能即利用这个通信通道，让配置在线路中的各个终端形成联络，通过每个节点的终端判别 确定是否需要备投。例如参考图5,当由1#向4#供电时，如果故障发生在2#_3#之间时，2#和 3#装置都可以发送网络信号给5#装置，5#装置接收到信号后，根据电压和开关状态可快速 进行备投恢复供电。参考图6，为不备投情况，如果故障发生在4-5#之间话，4#装置就不需设 置发送网络，这样即便电压和开关条件满足，5#装置也不备投。
[0081 ]在发生故障光差保护动作后，因电源被切除可能会导致一部分用电设备失电，本 方法利用通信以太网电缆在所有智能装置都与后台主机连接时也同时在智能装置之间形 成连接，当其中一个智能装置光差保护动作后可以通过向其他装置发送备投信号的方式告 知本保护段出现故障可能断电，而接受到备投信号的智能装置通过电压是否失压情况配合 此备投信号确认失电并备投动作恢复供电。
[0082]同时当发生手动分闸信号时也可才去传输闭锁备投的方式，避免误合闸。具体逻 辑如下：
[0083] 充电方式：
[0084] 1)母线均三相有压Min(Uab、Ubc、Uca) >Uyy、Ux>Uyy、。
[0085] 2)断路器处于分位。
[0086] 3)软压板设置为1。
[0087] 满足以上条件后开始进行充电，经延时"备投充电时间"后完成充电CD。
[0088] 对于放电条件，满足以下任一条件将放电：
[0089] 1、线路控制回路异常；
[0090] 2、母线无压 Max(Uab、Ubc、Uca) <Uwy 和 UxCUwy 情况下延时 15s;
[0091] 3、断路器处于合位；
[0092] 4、备投软压板设置为0或手跳信号开入为1;
[0093] 5、本线路操作分闸；
[0094] 6、网络闭锁备投信号=1;
[0095] 7、本侧光纤相差动动作。
[0096] 动作过程包括：当充电完成后，当母线无压Max(Uab、Ubc、Uca) CUwy，线路电压Ux > Uy y，断路器无流Max (I a、I b、I c )< Iw 1，允许网络启动备投标志为1时，则延时Th合断路 器。
[0097]当线路发生失压需要备投动作时，网络标志从发出到接收不超过200ms，满足电压 条件启动备投动作时间不超过35ms，分析结果从发生故障光差动作然后发出备投标志，到 恢复供电时间应在300ms内。另外，本方法相关的软件开发和硬件设计，请参考图7、图8、图 9、图 10、图 11。
[0098] 本发明能够在配电网系统中快速的发现故障、切除故障，为了方便找到故障点，将 故障隔离在供电的一小段范围内，不影响整个电网供电；采用网络备投方式通过快速的网 络通信传输相关标志，实现快速告知故障，启动备投恢复供电功能，这样只需在进出线端配 置备投功能的装置或者重合器。
[0099] 综上，本发明所提供的一种就地快速隔离的实现方法，应用于微电网系统，第一智 能装置将光纤作为通道向第二智能装置传输电流;第一智能装置通过光纤与第二智能装置 连接;第一智能装置利用全波傅氏算法计算通道中电流的电流值作为侧端采集值，利用光 纤将侧端采集值传输给第二智能装置;第二智能装置接收传输过来的电流，并采集电流的 电流值作为本端采集值;第二智能装置接收侧端采集值，利用侧端采集值与本端采集值计 算得到差动电流，根据差动电流判断第一智能装置的保护段区域是否发生故障，若是，执行 光差保护动作将故障切除，隔离故障。可见，在配电网系统中通过配置光差保护快速准确的 对故障进行判别，迅速切除故障并隔离，这样通过实现就地隔离及时发现故障点并排除故 障点，便于进行检修维护，减少停电时间，提高供电恢复速度，并且缩小停电范围，确保整个 电网设备安全，所以该方法实现快速准确的对故障进行判别，迅速切除故障并隔离，降低修 检时间，达到尽快恢复供电。
[0100] 以上对本发明所提供的一种就地快速隔离的实现方法进行了详细介绍。本文中应 用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理 解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离 本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发 明权利要求的保护范围内。
【主权项】
1. 一种就地快速隔离的实现方法，其特征在于，应用于微电网系统，包括： 第一智能装置将光纤作为通道向第二智能装置传输电流;所述第一智能装置通过所述 光纤与所述第二智能装置连接； 所述第一智能装置利用全波傅氏算法计算通道中所述电流的电流值作为侧端采集值， 利用所述光纤将所述侧端采集值传输给所述第二智能装置； 所述第二智能装置接收传输过来的所述电流，并采集所述电流的电流值作为本端采集 值； 所述第二智能装置接收所述侧端采集值，利用所述侧端采集值与所述本端采集值计算 得到差动电流，根据所述差动电流判断所述第一智能装置的保护段区域是否发生故障，若 是，执行光差保护动作将故障切除，隔离故障。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一智能装置将光纤作为通道向第二智 能装置传输电流，包括： 所述第一智能装置将所述电流转换为电信号，将所述电信号转换为光信号，将所述光 信号通过光纤传递给第二智能装置。3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二智能装置接收传输过来的所述电 流，包括： 所述第二智能装置接收到所述光信号，将所述光信号转换为所述电信号，将所述电信 号转换得到所述电流。4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述执行光差保护动作将故障切除，隔离故 障之后，还包括： 所述第一智能装置向第三智能装置发送备投信号，向所述第三智能装置告知所述第一 智能装置的保护段区域出现故障，将会出现断电情况； 所述第三智能装置接收所述备投信号； 所述第三智能装置判断电压是否失压，若电压失压，确认出现断电情况，执行备投动作 恢复供电。5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电流值包括电流幅值和电流相位。6. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述差动电流判断所述智能装置的 保护段区域是否发生故障，包括： 根据所述差动电流，采用光线分相电流差动保护方法判断所述第一智能装置的保护段 区域是否发生故障。7. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述采用光线分相电流差动保护方法判断所 述第一智能装置的保护段区域是否发生故障，包括： 利用所述侧端采集值与所述本端采集值计算得到制动电流； 若所述差动电流大于预设光线差动电流定值，且所述差动电流大于制动电流的0.6倍， 则确定所述第一智能装置的保护段区域发生故障。8. 如权利要求1至7中任意一项所述的方法，其特征在于，所述差动保护动作为跳闸动 作。
【文档编号】H02H7/26GK106058832SQ201610664121
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年8月12日 公开号201610664121.5, CN 106058832 A, CN 106058832A, CN 201610664121, CN-A-106058832, CN106058832 A, CN106058832A, CN201610664121, CN201610664121.5
【发明人】孙策钊, 黄炼, 蒋汉贵, 刘强, 李键, 冯彦, 肖新华, 张太勤
【申请人】重庆新世杰电气股份有限公司