全負荷開關環網櫃供電的配電網故障自動判斷及控制方法
2023-05-27 06:40:01
全負荷開關環網櫃供電的配電網故障自動判斷及控制方法
【專利摘要】本發明涉及一種實現全負荷開關環網櫃的配電故障自動判斷及控制的方法，開關房2與開關房3之間主幹線發生故障時，CB1檢測到故障，主動跳閘；CB1跳閘之前，進出線負荷開關FB1、FB3、FB4、FB6檢測到故障，支線負荷開關FB2、FB5未檢測到故障，開關房3所有負荷開關未檢測到故障，出線開關FB3、FB6、進線開關FB7失壓後延時跳閘隔離區外故障；變電站出線斷路器CB1延時一次重合，出線負荷開關FB3、FB6依次有壓延時合閘；若為線路瞬時故障，稍後進線FB7有壓延時合閘，線路重合成功，全線恢復供電；若為線路永久故障，變電站出線斷路器CB1檢測到故障再主動跳閘。
【專利說明】全負荷開關環網櫃供電的配電網故障自動判斷及控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種全負荷開關環網櫃供電的配電網故障自動判斷及控制的方法，確切地說是一種通過對環網櫃的統一管理、故障特徵量檢測以及電纜環網的特定動作邏輯，實現電纜網故障定位和故障就地隔離的就地饋線自動化方法。
【背景技術】
[0002]隨著國民經濟的發展和人們物質文化生活水平的不斷提高，經濟發展和人們生活對電力需求越來越大，促使電力事業迅速發展，電網不斷擴大，用戶對供電質量和供電可靠性的要求越來越高，甚至連發生電源的瞬時中斷也不能忍受。
[0003]目前，我國配電電纜網在沒有自動化手段的情況下，一般只能做到用戶年平均停電時間在一個小時以上。如果要進一步減低用戶停電時間，提高供電可靠性，必須依靠配電自動化DA、饋線自動化FA等自動化方法。然而，傳統依賴配電自動化主站與配電自動化終端的DA系統，由於系統的複雜性以及配電網點多面廣的特點，建設成本巨大；同時，照搬傳統的架空線饋線自動化方法，也因為架空線與電纜網網絡結構、開關設備的不同，未能達到完備、最優的應用效果。因此，需要針對配電電纜網環網櫃研究提出可行的、完備的、投資成本適中的饋線自動化方法，解決配電電纜網的就地饋線自動化問題。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在於提供一種全負荷開關環網櫃供電的配電網故障自動判斷及控制的方法，一種通過對環網櫃的統一管理、故障特徵量檢測以及電纜環網的特定動作邏輯，實現電纜網故障定位和故障就地隔離的就地饋線自動化方法。
[0005]本發明的目的通過以下技術方案予以實現:
一種全負荷開關環網櫃供電的配電網故障自動判斷及控制的方法，其中全負荷開關環網櫃供電的配電網包括出線斷路器CB1、CB2，若干開關房，第一母線LI，第二母線L2，它們依次順序連接構成環形配電網絡；CB1、CB2是為變電站線路保護的出線斷路器，作為配電網絡的端電源；CB1順序向第一母線LI上的開關房供電，CB2順序向第二母線L2上的開關房供電；每個開關房都包括一個進線負荷開關、一個出線負荷開關和一個支負荷開關；所述負荷開關僅能開斷數百安培的額定供電電流，當配電線路發生故障，負荷開關需要等待變電站出線斷路器跳閘隔離故障後，才能跳閘就近隔離故障；
所述第一母線LI上有開關房1、開關房2、開關房3，所述第二母線L2上有開關房5、開關房4; FB1- FB 3位於開關房1，FB I為進線負荷開關，FB 2為支線負荷開關，FB 3為出線負荷開關；FB 4- FB 6位於開關房2，FB4為進線負荷開關，FB5為支線負荷開關，FB6為出線負荷開關；FB7-FB9位於開關房3，FB7為進線負荷開關，FB8為支線負荷開關，FB9為出線負荷開關；FB10-FB12位於開關房4，FB12為進線負荷開關，FBll為支線負荷開關，FBlO為出線負荷開關，FBlO為CB1、CB2這個兩個電源的斷開點，處於常開狀態；FB13_FB15位於開關房5，FB15為進線負荷開關，FB14為支線負荷開關，FB13為出線負荷開關。[0006]當開關房2與開關房3之間主幹線發生故障時，其特徵在於故障自動判斷及控制的方法包括以下步驟:
511=CBl檢測到故障，主動跳閘；CB1跳閘之前，進出線負荷開關FB1、FB3、FB4、FB6檢測到故障，支線負荷開關FB2、FB5未檢測到故障，開關房3所有負荷開關未檢測到故障，以環網櫃為統一節點考慮，出線開關FB3、FB6、進線開關FB7失壓後延時跳閘隔離區外故障；
512:變電站出線斷路器CBl延時一次重合，出線負荷開關FB3、FB6依次有壓延時合閘；若為線路瞬時故障，稍後進線FB7有壓延時合閘，線路重合成功，全線恢復供電；若為線路永久故障，變電站出線斷路器CBl檢測到故障再主動跳閘；出線負荷開關FB6合於故障，閉鎖合閘，準備跳閘；進線負荷開關FB7檢測到殘壓，閉鎖合閘；出線負荷開關FB3未合於故障，閉鎖跳閘；出線開關FB6檢測到失壓延時跳閘；變電站出線斷路器CBl延時二次重合，進線開關FB7因已閉鎖合閘不再動作；至此，故障定位、故障隔離及非故障區域恢復供電完成。
[0007]當開關房2支線發生故障時，其特徵在於故障自動判斷及控制的方法包括以下步驟: 521:變電站出線斷路器CBl檢測到故障，主動跳閘；CB1跳閘之前，進出線負荷開關FB1、FB3、FB4檢測到故障，出線負荷開關FB6未檢測到故障，支線負荷開關FB2未檢測到故障，支線開關FB5檢測到故障，開關房3所有開關未檢測到故障，以環網櫃為統一節點考慮，出線開關FB3失壓後延時跳閘隔離區外故障，支線負荷開關FB5失壓後延時跳閘隔離區內故障，進線負荷開關FB7未檢測到故障失壓後延時跳閘；
522:變電站出線斷路器CBl延時一次重合，出線負荷開關FB3、進線負荷開關FB7、支線負荷開關FB5依次有壓延時合閘；若為線路瞬時故障，線路重合成功，全線恢復供電；若為線路永久故障，變電站出線斷路器CBl檢測到故障再主動跳閘，支線負荷開關FB5合於故障，閉鎖合閘，失壓後延時跳閘，出線負荷開關FB3、進線負荷開關FB7未合於故障，閉鎖跳閘，變電站出線斷路器CBl延時二次重合，至此故障定位、故障隔離完成。
[0008]本發明的有益效果是:
1、以環網櫃為對象，不依賴通信系統；
2、通過對環網櫃的統一管理、故障特徵量檢測以及電纜環網的特定動作邏輯，實現電纜網故障定位和故障就地隔離；
3、為電纜環網提供可行的、完備的、投資成本適中的饋線自動化方法。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1是配電電纜環網結線及環網櫃配置示意圖，馨為負荷開關合位，O為負荷開關分位；
圖2-圖7是配電電纜環網開關房間主幹分段故障隔離示意圖響力負荷開關合位，O為負荷開關分位；
圖8-圖12是配電電纜環網開關房支線故障隔離示意圖力負荷開關合位，O為負荷開關分位。
【具體實施方式】[0010]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。
[0011]實施例1
假設配電電纜網為:小電阻接地方式，變電站出線斷路器CB1、CB2配置定時限相過流保護延時為:0.3秒，定時限零序過流保護延時為:1.0秒，一次、二次重合延時均為:5秒。此時，環網櫃需配置三相電流互感器、零序電流互感器、進出線電壓互感器；配電自動化終端配置統一定時限相過流判定延時:0.15秒,定時限零序過流判定延時:0.5秒；配置統一區外故障出線開關失壓延時2秒跳閘，支線故障支線開關失壓延時2秒跳閘，無故障進線開關失壓延時2秒跳閘、進出線開關一側有壓延時5秒合閘，支線開關一側有壓延時7秒合閘，聯絡開關一側失壓延時45秒合閘，合於故障閉鎖合閘，未合於故障閉鎖跳閘45秒，殘壓檢測及閉鎖合閘等邏輯。應用如圖2-圖12動作邏輯過程，即可快速實現故障定位、故障隔離及轉供電等自動化功能。按如下步驟即可快速實現故障定位、故障隔離及轉供電等自動化功能:
1)如圖1，為20kV及以下配電電纜環網結線及環網櫃示意圖。CB1、CB2為變電站配置傳統線路保護的出線斷路器，是配電網絡的端電源；CB1順序向開關房1、開關房2、開關房3供電；CB2順序向開關房5、開關房4供電；其中聯絡FBlO為兩個電源的斷開點，處於常開狀態;FB1、FB2、FB3、FB4、FB5、FB6、FB7、FB8、FB9、FB10、FB11、FB12、FB13、FB14、FB15 為電纜網環網櫃配置統一整定值、統一動作邏輯的負荷開關間隔；區別於斷路器可以開斷數十千安培的故障電流，負荷開關僅能開斷數百安培的額定供電電流，當配電線路發生故障，負荷開關需要等待變電站出線斷路器跳閘隔離故障後，才能跳閘就近隔離故障；
2)如圖2。當開關房間(如:開關房2、開關房3間)主幹分段發生故障時，變電站出線斷路器CBl檢測到故障，主動跳閘；
3)如圖3。此前，進出線開關？81、？83、？84、？86檢測到故障，支線開關？82、？85未檢測到故障，開關房3所有開關未檢測到故障，以環網櫃為統一節點考慮，出線開關FB3、FB6、進線開關FB7失壓後延時跳閘隔離區外故障；
4)如圖4。變電站出線斷路器CBl延時一次重合，出線開關FB3、FB6依次有壓延時合閘；若為線路瞬時故障，稍後進線FB7有壓延時合閘，線路重合成功，全線恢復供電；
5)如圖5。若為線路永久故障，變電站出線斷路器CBl檢測到故障再主動跳閘；出線開關FB6合於故障，閉鎖合閘，準備跳閘；進線開關FB7檢測到殘壓，閉鎖合閘；出線開關FB3未合於故障，閉鎖跳閘；
6)如圖6。出線開關FB6檢測到失壓延時跳閘；
7)如圖7。變電站出線斷路器CBl延時二次重合；稍後，聯絡開關FB10，一側失壓延時合閘，進線開關FB7因已閉鎖合閘不再動作；至此，故障定位、故障隔離及非故障區域恢復供電完成；
8)如圖8。當開關房支線(如:開關房2支線)發生故障時，變電站出線斷路器CBl檢測到故障，主動跳閘；
9)如圖9。此前，進出線開關FB1、FB3、FB4檢測到故障，出線開關FB6未檢測到故障，支線開關FB2未檢測到故障，支線開關FB5檢測到故障，開關房3所有開關未檢測到故障，以環網櫃為統一節點考慮，出線開關FB3失壓後延時跳閘隔離區外故障，支線開關FB5失壓後延時跳閘隔離區內故障，進線開關FB7未檢測到故障失壓後延時跳閘； 10)如圖10。變電站出線斷路器CBl延時一次重合，出線開關FB3、進線開關FB7、支線開關FB5依次有壓延時合閘；若為線路瞬時故障，線路重合成功，全線恢復供電；
11)如圖11，若為線路永久故障，變電站出線斷路器CBl檢測到故障再主動跳閘；支線開關FB5合於故障，閉鎖合閘，失壓後延時跳閘；出線開關FB3、進線開關FB7未合於故障，閉鎖跳閘；
12)如圖12。變電站出線斷路器CBl延時二次重合；至此，故障定位、故障隔離完成。
[0012]實施例2
假設配電電纜網為:不接地方式或消弧線圈接地方式，變電站出線斷路器CB1、CB2配置定時限相過流保護延時為:0.3秒，一次、二次重合延時均為:5秒。此時，環網櫃需配置三相電流互感器、零序電流互感器、零序電壓互感器、進出線電壓互感器；配電自動化終端配置統一定時限相過流判定延時:0.15秒，零序功率方向判斷單相接地故障功能；配置統一區外故障出線開關失壓延時2秒跳閘，支線故障支線開關失壓延時2秒跳閘，無故障進線開關失壓延時2秒跳閘、進出線開關一側有壓延時5秒合閘，支線開關一側有壓延時7秒合閘，聯絡開關一側失壓延時45秒合閘，合於故障閉鎖合閘，未合於故障閉鎖跳閘45秒，殘壓檢測及閉鎖合閘等邏輯。應用如圖2-圖12動作邏輯過程，即可快速實現故障定位、故障隔離及轉供電等自動化功能。按如下步驟即可快速實現故障定位、故障隔離及轉供電等自動化功能:
1)如圖1，為20kV及以下配電電纜環網結線及環網櫃示意圖。CB1、CB2為變電站配置傳統線路保護的出線斷路器，是配電網絡的端電源；CBl順序向開關房1、開關房2、開關房3供電；CB2順序向開關房5、開關房4供電；其中聯絡FBlO為兩個電源的斷開點，處於常開狀態;FB1、FB2、FB3、FB4、FB5、FB6、FB7、FB8、FB9、FB10、FB11、FB12、FB13、FB14、FB15 為電纜網環網櫃配置統一整定值、統一動作邏輯的負荷開關間隔；區別於斷路器可以開斷數十千安培的故障電流，負荷開關僅能開斷數百安培的額定供電電流，當配電線路發生故障，負荷開關需要等待變電站出線斷路器跳閘隔離故障後，才能跳閘就近隔離故障；
2)如圖2。當開關房間(如:開關房2、開關房3間)主幹分段發生故障時，變電站出線斷路器CBl檢測到故障，主動跳閘；
3)如圖3。此前，進出線開關FB1、FB3、FB4、FB6檢測到故障，支線開關FB2、FB5未檢測到故障，開關房3所有開關未檢測到故障，以環網櫃為統一節點考慮，出線開關FB3、FB6、進線開關FB7失壓後延時跳閘隔離區外故障；
4)如圖4。變電站出線斷路器CBl延時一次重合，出線開關FB3、FB6依次有壓延時合閘；若為線路瞬時故障，稍後進線FB7有壓延時合閘，線路重合成功，全線恢復供電；
5)如圖5。若為線路永久故障，變電站出線斷路器CBl檢測到故障再主動跳閘；出線開關FB6合於故障，閉鎖合閘，準備跳閘；進線開關FB7檢測到殘壓，閉鎖合閘；出線開關FB3未合於故障，閉鎖跳閘；
6)如圖6。出線開關FB6檢測到失壓延時跳閘；
7)如圖7。變電站出線斷路器CBl延時二次重合；稍後，聯絡開關FB10，一側失壓延時合閘，進線開關FB7因已閉鎖合閘不再動作；至此，故障定位、故障隔離及非故障區域恢復供電完成；
8)如圖8。當開關房支線(如:開關房2支線)發生故障時，變電站出線斷路器CBl檢測到故障，主動跳閘；
9)如圖9。此前，進出線開關FB1、FB3、FB4檢測到故障，出線開關FB6未檢測到故障，支線開關FB2未檢測到故障，支線開關FB5檢測到故障，開關房3所有開關未檢測到故障，以環網櫃為統一節點考慮，出線開關FB3失壓後延時跳閘隔離區外故障，支線開關FB5失壓後延時跳閘隔離區內故障，進線開關FB7未檢測到故障失壓後延時跳閘；
10)如圖10。變電站出線斷路器CBl延時一次重合，出線開關FB3、進線開關FB7、支線開關FB5依次有壓延時合閘；若為線路瞬時故障，線路重合成功，全線恢復供電；
11)如圖11，若為線路永久故障，變電站出線斷路器CBl檢測到故障再主動跳閘；支線開關FB5合於故障，閉鎖合閘，失壓後延時跳閘；出線開關FB3、進線開關FB7未合於故障，閉鎖跳閘；
12)如圖12。變電站出線斷路器CBl延時二次重合；至此，故障定位、故障隔離完成。
[0013]以上饋線自動化原理，適用於雙電源電纜環網以及單電源電纜輻射網；環網櫃數量不受限制，環網櫃支線數量不受限制；如圖1所示開關房之間的供電網絡，可以存在任意數量的非自動化開關房。
【權利要求】
1.一種全負荷開關環網櫃供電的配電網故障自動判斷及控制的方法，其中全負荷開關環網櫃供電的配電網包括出線斷路器CB1、CB2，若干開關房，第一母線LI，第二母線L2，它們依次順序連接構成環形配電網絡；CB1、CB2是為變電站線路保護的出線斷路器，作為配電網絡的端電源；CB1順序向第一母線LI上的開關房供電，CB2順序向第二母線L2上的開關房供電；每個開關房都包括一個進線負荷開關、一個出線負荷開關和一個支負荷開關； 所述負荷開關僅能開斷數百安培的額定供電電流，當配電線路發生故障，負荷開關需要等待變電站出線斷路器跳閘隔離故障後，才能跳閘就近隔離故障； 所述第一母線LI上有開關房1、開關房2、開關房3，所述第二母線L2上有開關房5、開關房4; FB1- FB 3位於開關房1，FB I為進線負荷開關，FB 2為支線負荷開關，FB 3為出線負荷開關；FB 4- FB 6位於開關房2，FB4為進線負荷開關，FB5為支線負荷開關，FB6為出線負荷開關；FB7-FB9位於開關房3，FB7為進線負荷開關，FB8為支線負荷開關，FB9為出線負荷開關；FB10-FB12位於開關房4，FB12為進線負荷開關，FBll為支線負荷開關，FBlO為出線負荷開關，FBlO為CB1、CB2這個兩個電源的斷開點，處於常開狀態；FB13_FB15位於開關房5，FB15為進線負荷開關，FB14為支線負荷開關，FB13為出線負荷開關； 當開關房2與開關房3之間主幹線發生故障時，其特徵在於故障自動判斷及控制的方法包括以下步驟: 511:CB1檢測到故障，主動跳閘；CB1跳閘之前，進出線負荷開關FB1、FB3、FB4、FB6檢測到故障，支線負荷開關FB2、FB5未檢測到故障，開關房3所有負荷開關未檢測到故障，以環網櫃為統一節點考慮，出線開關FB3、FB6、進線開關FB7失壓後延時跳閘隔離區外故障； 512:變電站出線斷路器CBl延時一次重合，出線負荷開關FB3、FB6依次有壓延時合閘；若為線路瞬時故障，稍後進線FB7有壓延時合閘，線路重合成功，全線恢復供電；若為線路永久故障，變電站出線斷路器CBl檢測到故障再主動跳閘；出線負荷開關FB6合於故障，閉鎖合閘，準備跳閘；進線負荷開關FB7檢測到殘壓，閉鎖合閘；出線負荷開關FB3未合於故障，閉鎖跳閘；出線開關FB6檢測到失壓延時跳閘；變電站出線斷路器CBl延時二次重合，進線開關FB7因已閉鎖合閘不再動作；至此，故障定位、故障隔離及非故障區域恢復供電完成。
2.—種全負荷開關環網櫃供電的配電網故障自動判斷及控制的方法，其中全負荷開關環網櫃供電的配電網包括出線斷路器CB1、CB2，若干開關房，第一母線LI，第二母線L2，它們依次順序連接構成環形配電網絡；CB1、CB2是為變電站線路保護的出線斷路器，作為配電網絡的端電源；CB1順序向第一母線LI上的開關房供電，CB2順序向第二母線L2上的開關房供電；每個開關房都包括一個進線負荷開關、一個出線負荷開關和一個支負荷開關； 所述負荷開關僅能開斷數百安培的額定供電電流，當配電線路發生故障，負荷開關需要等待變電站出線斷路器跳閘隔離故障後，才能跳閘就近隔離故障； 所述第一母線LI上有開關房1、開關房2、開關房3，所述第二母線L2上有開關房5、開關房4; FB1- FB 3位於開關房1，FB I為進線負荷開關，FB 2為支線負荷開關，FB 3為出線負荷開關；FB 4- FB 6位於開關房2，FB4為進線負荷開關，FB5為支線負荷開關，FB6為出線負荷開關；FB7-FB9位於開關房3，FB7為進線負荷開關，FB8為支線負荷開關，FB9為出線負荷開關；FB10-FB12位於開關房4，FB12為進線負荷開關，FBll為支線負荷開關，FBlO為出線負荷開關，FBlO為CB1、CB2這個兩個電源的斷開點，處於常開狀態；FB13_FB15位於開關房5，FB15為進線負荷開關，FB14為支線負荷開關，FB13為出線負荷開關； 當開關房2支線發生故障時，其特徵在於故障自動判斷及控制的方法包括以下步驟: S21:變電站出線斷路器CBl檢測到故障，主動跳閘；CB1跳閘之前，進出線負荷開關FB1、FB3、FB4檢測到故障，出線負荷開關FB6未檢測到故障，支線負荷開關FB2未檢測到故障，支線開關FB5檢測到故障，開關房3所有開關未檢測到故障，以環網櫃為統一節點考慮，出線開關FB3失壓後延時跳閘隔離區外故障，支線負荷開關FB5失壓後延時跳閘隔離區內故障，進線負荷開關FB7未檢測到故障失壓後延時跳閘； S22:;變電站出線斷路器CBl延時一次重合，出線負荷開關FB3、進線負荷開關FB7、支線負荷開關FB5依次有壓延時合閘；若為線路瞬時故障，線路重合成功，全線恢復供電；若為線路永久故障，變電站出線斷路器CBl檢測到故障再主動跳閘，支線負荷開關FB5合於故障，閉鎖合閘，失壓後延時跳閘，出線負荷開關FB3、進線負荷開關FB7未合於故障，閉鎖跳閘，變電站出線斷路器CBl延時二次重合，至此故障定位、故障隔離完成。
【文檔編號】H02H7/22GK103915825SQ201410104643
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年3月20日 優先權日:2014年3月20日
【發明者】霍錦強, 李嘉添 申請人:廣州南方電力集團科技發展有限公司