專利名稱：一種新型饋線自動(dòng)化快速保護(hù)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種新型饋線自動(dòng)化快速保護(hù)控制方法。
背景技術(shù)：
配電網(wǎng)是智能電網(wǎng)的重要組成部分，其建設(shè)目標(biāo)是使其具有完備的故障自愈功能，能最大程度地減少配網(wǎng)故障對(duì)用戶的影響，而且支持大量分布式電源的接入。但目前，配電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)薄弱，二次保護(hù)控制技術(shù)不夠完善，使得配網(wǎng)停電事故時(shí)有發(fā)生。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，電網(wǎng)中大約80%以上的故障發(fā)生在配電系統(tǒng)中?？梢?，配電網(wǎng)的保護(hù)控制及其故障自愈技術(shù)直接關(guān)系到整個(gè)配電系統(tǒng)的運(yùn)行效率和終端用戶的電能質(zhì)量。傳統(tǒng)的配網(wǎng)結(jié)構(gòu)一般是輻射狀的，其特征是由單電源供給下游一條或若干條輻射·型的配電線路，而配網(wǎng)保護(hù)也是按照単一的潮流方向進(jìn)行設(shè)計(jì)。在保護(hù)裝置中一般設(shè)置三段式過(guò)流保護(hù)，上下游保護(hù)通過(guò)時(shí)限配合完成，但此類方法在配網(wǎng)重構(gòu)時(shí)整定困難，無(wú)法保證選擇性。為提高動(dòng)作速度，本領(lǐng)域相繼提出了 1.配電線路無(wú)通道保護(hù)，其核心思想是根據(jù)ー側(cè)斷路器跳閘后引起線路電氣量的變化而聯(lián)跳對(duì)側(cè)斷路器，但該方案仍然需要時(shí)限配合；2.分布式自愈的饋線保護(hù)方案，利用故障功率方向確定故障區(qū)段，能夠?qū)崿F(xiàn)故障的快速切除，但檢測(cè)故障的功率方向，需要電壓量，這限制了方案的實(shí)用性；3. —種全線速動(dòng)的配電線路保護(hù)方案，保護(hù)要綜合各FTU信息，實(shí)現(xiàn)故障區(qū)段的準(zhǔn)確隔離，但該方法與目前配電自動(dòng)化系統(tǒng)的集中型保護(hù)方法相似。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了ー種新型饋線自動(dòng)化快速保護(hù)控制方案。ー種新型饋線自動(dòng)化快速保護(hù)控制方法，包括如下步驟步驟I在饋線的各開關(guān)處安裝STU (智能終端單元)，將保護(hù)元件配置在各STU中，相鄰的STU相連，形成環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)并最終連接到饋線自動(dòng)化主站；步驟2對(duì)各STU中的保護(hù)元件配置過(guò)電流主保護(hù)和后備保護(hù)，其中上游保護(hù)通過(guò)延時(shí)作為下游保護(hù)的后備，以應(yīng)對(duì)下游開關(guān)的失靈，保證故障的及時(shí)切除。某一側(cè)電源退出或某一線路發(fā)生故障并隔離后，網(wǎng)絡(luò)將重構(gòu)；重構(gòu)后，相關(guān)的STU根據(jù)它們之間的信息交互，可重新確立相關(guān)開關(guān)的上下游關(guān)系，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)保護(hù)；步驟3針對(duì)配網(wǎng)結(jié)構(gòu)，規(guī)定ー個(gè)基準(zhǔn)的電流方向，STU根據(jù)本地和相鄰的電流信息及開關(guān)位置信息，對(duì)故障進(jìn)行快速的識(shí)別，所述的故障識(shí)別主要包括對(duì)故障啟動(dòng)的判別和對(duì)電流是否越限的判別；步驟4STU將故障信息通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給相關(guān)的STU以及饋線自動(dòng)化主站；步驟5對(duì)故障進(jìn)行隔離和供電恢復(fù)。步驟I所述的相鄰STU通過(guò)光纖相連。
步驟2所述的上游保護(hù)作為下游保護(hù)的后備保護(hù)的配置原則是某STU的保護(hù)元件判別出故障后，立即發(fā)出跳閘命令，同時(shí)將故障信息和所控開關(guān)的位置信息發(fā)給上游的STU，上游STU內(nèi)的保護(hù)元件收到信息后經(jīng)過(guò)一定的延時(shí)后，若檢測(cè)到下游開關(guān)仍處于合位，則發(fā)出跳閘命令以切斷所控開關(guān)，由此實(shí)現(xiàn)下游保護(hù)的后備保護(hù)功能。步驟3所述的故障啟動(dòng)的判別依據(jù)是判斷相電流的啟動(dòng)量も是否大于等于額定電流Ie的0. 2^0. 3倍；所述對(duì)電流是否越限的判別依據(jù)是相電流的有效值I41是否大于等于被保護(hù)線路末端發(fā)生兩相短路時(shí)故障相電流的有效值Itain的0. 8倍。步驟3所述的STU對(duì)故障識(shí)別的具體步驟如下(I)根據(jù)啟動(dòng)判據(jù)Aな > な，即相電流的啟動(dòng)量A是否大于固定門檻值Idz，若大于等于，則有故障發(fā)生，若小于沒(méi)故障發(fā)生，所述的し=(0.2:0. 3) Ie；

(2)若有故障發(fā)生，判斷本地電流是否越限，本地電流若沒(méi)有越限，則繼續(xù)檢測(cè)；若本地電流越限，則判別下游開關(guān)是否合閘；(3)下游開關(guān)若沒(méi)有合閘，則說(shuō)明這是故障區(qū)段，相應(yīng)開關(guān)斷開；若下游開關(guān)合閘，則判別下游電流是否越限；(4)若下游電流沒(méi)有越限，則確定故障區(qū)段，相應(yīng)開關(guān)斷開；若下游電流越限，則確定為非故障區(qū)段，重復(fù)步驟(2) (4)。步驟4所述的通信網(wǎng)絡(luò)是采用基于GOOSE通信的快速傳播機(jī)制的對(duì)等通信模式。步驟5所述故障區(qū)域的隔離與供電恢復(fù)是由具有開斷故障電流和重合閘能力的開關(guān)或者斷路器完成跳閘及重合閘任務(wù)，若是永久性故障，最終由分段開關(guān)完成故障的隔離。所述的上游開關(guān)是指距離系統(tǒng)電源近的開關(guān)；所述的下游開關(guān)為遠(yuǎn)離系統(tǒng)電源的開關(guān)，邊界開關(guān)為不存在下游開關(guān)的開關(guān)。本發(fā)明有益效果是將原饋線中的FTU升級(jí)為具有智能判斷能力的STU,在STU內(nèi)配置過(guò)電流元件，相鄰STU以光纖以太網(wǎng)互聯(lián)，僅利用本地和相鄰的電流信息以及開關(guān)位置信息，就可快速定位故障區(qū)段，實(shí)現(xiàn)故障區(qū)域的隔離和非故障區(qū)域的供電恢復(fù)。


圖I帶分支線的配網(wǎng)結(jié)構(gòu)；圖2STU對(duì)故障識(shí)別流程圖；圖SF1點(diǎn)發(fā)生AC故障時(shí)R12檢測(cè)到的電流波形；圖4F3點(diǎn)發(fā)生ABC故障時(shí)R34檢測(cè)到的電流波形；
具體實(shí)施方案圖I顯示了ー種常見的帶分支線的配網(wǎng)結(jié)構(gòu)，SpS2是IOkV電源；線路的節(jié)點(diǎn)號(hào)為f 8，節(jié)點(diǎn)2、7、8之間的線路是分支線；BU是線路開關(guān)，其中B43是聯(lián)絡(luò)開關(guān)；在各個(gè)開關(guān)處安裝STU，將保護(hù)元件配置在各STU中，圖I中Ru就是配置在STU中的過(guò)電流元件。相鄰的STU通過(guò)光纖以太網(wǎng)相連，形成環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)并最終連接到饋線自動(dòng)化主站。為便于分析故障電流的特征，以聯(lián)絡(luò)開關(guān)為界，定義電流的正方向?yàn)橛蓛蓚?cè)電源分別指向各側(cè)的負(fù)荷。正常運(yùn)行時(shí)，開關(guān)B43斷開。若F1點(diǎn)發(fā)生相間故障，各保護(hù)元件是否檢測(cè)到故障電流及其電流的方向如表I所示，其中故障電流的方向與規(guī)定的方向相同時(shí)用“正”表示，否則用“反”表示，無(wú)故障電流時(shí)用表示。表IF1點(diǎn)故障時(shí)保護(hù)元件檢測(cè)到的故障電流情況
權(quán)利要求
1.一種新型饋線自動(dòng)化快速保護(hù)控制方法，包括如下步驟 步驟I在饋線的各開關(guān)處安裝STU，將保護(hù)元件配置在各STU中，相鄰的STU相連，形成環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)并最終連接到饋線自動(dòng)化主站； 步驟2對(duì)各STU中的保護(hù)元件配置過(guò)電流主保護(hù)和后備保護(hù)，其中上游保護(hù)通過(guò)延時(shí)作為下游保護(hù)的后備，以應(yīng)對(duì)下游開關(guān)的失靈，保證故障的及時(shí)切除；某一側(cè)電源退出或某一線路發(fā)生故障并隔離后，網(wǎng)絡(luò)將重構(gòu)；重構(gòu)后，相關(guān)STU根據(jù)它們之間的信息交互，可重新確立相關(guān)開關(guān)的上下游關(guān)系，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)保護(hù)； 步驟3針對(duì)配網(wǎng)結(jié)構(gòu)，規(guī)定一個(gè)基準(zhǔn)的電流方向，STU根據(jù)本地和相鄰的電流信息及開關(guān)位置信息，對(duì)故障進(jìn)行快速的識(shí)別，所述的故障識(shí)別主要包括故障起動(dòng)的判別和對(duì)電流是否越限的判別； 步驟4STU將故障信息通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)給相關(guān)的STU以及饋線自動(dòng)化主站； 步驟5對(duì)故障進(jìn)行隔離和供電恢復(fù)。
2.如權(quán)利要求I所述的一種新型饋線自動(dòng)化快速保護(hù)控制方法，其特征在于步驟I所述的相鄰STU通過(guò)光纖相連。
3.如權(quán)利要求I所述的一種新型饋線自動(dòng)化快速保護(hù)控制方法，其特征在于步驟2中所述的上游保護(hù)應(yīng)該作為下游保護(hù)的后備保護(hù)的配置原則是某STU的保護(hù)元件判別出故障區(qū)段后，立即發(fā)出跳閘命令，同時(shí)將故障區(qū)段信息和所控開關(guān)的位置信息發(fā)給上游的STU，上游STU內(nèi)的保護(hù)元件收到信息后經(jīng)過(guò)一定的延時(shí)，若仍檢測(cè)到下游開關(guān)處于合位，則發(fā)出跳閘命令以切斷所控開關(guān)，由此實(shí)現(xiàn)下游元件的后備保護(hù)功能。
4.如權(quán)利要求I所述的一種新型饋線自動(dòng)化快速保護(hù)控制方法，其特征在于步驟3所述的故障啟動(dòng)的判別依據(jù)是判斷相電流的啟動(dòng)量4是否大于等于額定電流仁的O.2^0. 3倍；所述對(duì)電流是否越限的判別依據(jù)是相電流的有效值I41是否大于等于被保護(hù)線路末端發(fā)生兩相短路時(shí)故障相電流的有效值Ιωη的O. 8倍。
5.如權(quán)利要求I所述的一種新型饋線自動(dòng)化快速保護(hù)控制方法，其特征在于，步驟3所述的STU對(duì)故障識(shí)別的具體步驟如下 (1)根據(jù)啟動(dòng)判據(jù)，即相電流的啟動(dòng)量Mv是否大于固定門檻值Idz，若大于等于，則有故障發(fā)生，若小于沒(méi)故障發(fā)生，所述的Idz= (0.2:0. 3) Ie； (2)若有故障發(fā)生，判斷本地電流是否越限，本地電流若沒(méi)有越限，則繼續(xù)檢測(cè)；若本地電流越限，則判別下游開關(guān)是否合閘； (3)下游開關(guān)若沒(méi)有合閘，則說(shuō)明這是故障區(qū)段，相應(yīng)開關(guān)斷開；若下游開關(guān)合閘，則判別下游電流是否越限； (4)若下游電流沒(méi)有越限，則確定故障區(qū)段，相應(yīng)開關(guān)斷開；若下游電流越限，則確定為非故障區(qū)段，重復(fù)步驟(2) (4)。
6.如權(quán)利要求I所述的一種新型饋線自動(dòng)化快速保護(hù)控制方法，其特征在于步驟4所述的通信網(wǎng)絡(luò)是采用基于GOOSE通信的快速傳播機(jī)制的對(duì)等通信模式。
7.如權(quán)利要求I所述的一種新型饋線自動(dòng)化快速保護(hù)控制方法，其特征在于所述步驟5的故障區(qū)域的隔離與供電恢復(fù)是由具有開斷故障電流和重合閘能力的開關(guān)或者斷路器完成跳閘及重合閘任務(wù)，若是永久性故障，最終由分段開關(guān)完成故障的隔離。
8.如權(quán)利要求5所述的一種新型饋線自動(dòng)化快速保護(hù)控制方法，其特征在于所述的上游開關(guān)是指距離系統(tǒng)電源近的開關(guān)；所述的下游開關(guān)為遠(yuǎn)離系統(tǒng)電源的開關(guān)，邊界開關(guān)為不 存在下游開關(guān)的開關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明具體公開了一種新型饋線自動(dòng)化快速保護(hù)控制方法，包括如下步驟步驟1在配網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的各線路開關(guān)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)處安裝STU,將保護(hù)元件配置在各STU中,相鄰的STU相連，形成環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)并最終連接到饋線自動(dòng)化主站；步驟2對(duì)配網(wǎng)中各元件進(jìn)行配置；步驟3STU根據(jù)本地和相鄰的電流信息及開關(guān)位置信息,快速對(duì)故障進(jìn)行識(shí)別；步驟4STU將故障識(shí)別的結(jié)果通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)給相鄰的STU以及饋線自動(dòng)化主站；步驟5對(duì)故障進(jìn)行隔離和供電恢復(fù)。本發(fā)明有益效果是將原饋線中的FTU升級(jí)為具有智能判斷能力的STU，僅利用本地和相鄰的電流信息以及開關(guān)位置信息，就可快速定位故障區(qū)段，實(shí)現(xiàn)故障區(qū)域的隔離和非故障區(qū)域的供電恢復(fù)。
文檔編號(hào)H02H7/26GK102790383SQ20121029504
公開日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月20日
發(fā)明者仝冰冰, 王玥婷, 石明壘, 鄒貴彬, 高厚磊 申請(qǐng)人:山東大學(xué)