一種分布式智能配電網的後備保護方法與流程
2023-10-23 02:39:17
本發明涉及配電網保護技術領域，特別是指一種分布式智能配電網的後備保護方法。
背景技術：
隨著社會經濟發展，用戶側對供電可靠性要求越來越高，為提供安全優質的電力，電子電力技術在智能電網中的應用，分布式電網對電力系統規劃，電能質量，繼電保護、可靠性等方面都起到積極作用。
對於含分布式電源(dg)的配電系統，由於其電源處理的隨機性，導致傳統電流保護的定製難以確定。在傳統的配電網保護系統中，含電流速斷保護、限時電流速斷保護和定時限過流保護的階段式電流保護，但隨著分布式電源系統接入，存在保護死區、參數整定及靈敏度等問題；基於重合器方式的饋線保護導致廣的停電範圍、長的停電時間且及存在後備保護功能不足。
基於集中通信和以集中控制為核心的饋線自動化保護系統，及基於同步向量量測單元(pmu)的廣域測控與保護系統(wams)，能獲取配電網全局信息並能對整個系統進行協調與優化。然，這種基於集中通信與集中控制的保護方式，在配電網發生故障時，存在著信息傳輸擁塞和計算量大的問題，特別是，其後備保護的響應速度慢。
近年來出現的分布式差動保護，利用快速的通信網絡、和基於基爾霍夫電流定律的差動保護原理，採用多端電氣量來判斷故障，響應速度快且不受系統震蕩影響、具有優良選相能力等優點，一直作為主保護使用現在。遺憾的是，這種分布式差分保護一直以來只作為主保護使用，因通信上各通信節點僅與其鄰居節點通信，不具備後備保護的通信通道，在後備保護領域一直沒有獲得實際應用。
技術實現要素：
本發明提出一種可靠的、快速的分布式智能配電網的後備保護方法。
本發明的技術方案是這樣實現的：
一種分布式智能配電網的後備保護方法，包括智能終端、內置斷路器的環網櫃、獨立斷路器及分布式電源，包括如下步驟：
s1、將邏輯節點在物理上僅與鄰居通信節點通信的分布式通信網絡利用信息轉發技術擴展為邏輯上最近鄰耦合通信網絡，形成為電流差動後備保護提供的通信鏈路；
s2、根據邏輯上擴展的分布式通信網絡，將主差動環擴展形成後備差動環；
s3、配合使用主差動環與後備差動環，根據預設的主保護失效類型判斷失效故障對應的失效類型；
s4、根據確定的主保護失效類型，輸出相應的後備跳閘指令實施後備故障隔離，並提供數據錯誤，通信故障下的容錯處理措施。
本發明通過信息轉發將通信節點在物理上僅與鄰居通信節點通信的分布式網絡擴展為邏輯上的最近鄰耦合通信網絡，為電流差動後備保護提供通信鏈路，在此後備通信鏈路的基礎上將擴展主差動環形成後備差動環，為原不具備分布式差動後備保護的含分布式電源的配電網提供了分布式差動後備保護；然後通過使用主差動環與後備差動環對主保護失效故障判斷其失效類型，並根據失效類型輸出相應的後備故障隔離措施，從而提高了後備差動保護的快速性和可靠性。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發明一種分布式智能配電網的後備保護方法的流程圖；
圖2(a)為本發明一種分布式智能配電網的後備保護方法的含分布式電源的配電網及其通信網絡的物理連接示意圖；
圖2(b)為本發明一種分布式智能配電網的後備保護方法的後備通信鏈路擴展示意圖；
圖3為本發明實施的後備差分環擴展示意圖；
圖4為本發明主保護和後備保護一體化的流程圖；
圖5(a)為傳統的後備保護故障清除時間示意圖；
圖5(b)為斷路器拒動下主保護失效後的後備保護故障清除時間示意圖；
圖5(c)為數據錯誤下主保護失效後的後備保護清除時間示意圖。
標號說明
圖2：
1、電氣線路2、光纖3、光纖形成的原始通信鏈路
4、信息轉發後形成的邏輯通信鏈路cb1-cb2、變壓器出線斷路器rmu1-rmu4、環網櫃s1-s14、斷路器dg1-dg2、分布式電源iiti-iit8、智能終端pt、電壓互感器ct、電流互感器
圖3：
pdr1-pdr3、主差動環bdr1-bdr2、後備差動環
s1-s4、斷路器dg1、分布式電源
iiti-iit4、智能終端f1、電氣故障點
圖5：
tf、故障發生時刻tp,s主保護跳閘指令發出時刻
tp,o、主斷路器跳閘時刻tp,c、主斷路器跳閘到位的時刻
tb、傳統後備保護開始時刻tb,s、傳統後備保護跳閘指令發出時刻
tb,o、傳統後備保護斷路器跳閘時刻tb,c、傳統後備保護斷路器跳閘到位時刻
δtpb主保護和後備保護間的緩衝時間δtpb傳統後備保護故障探測到後備跳閘指令發出時間
t′b，s後備保護跳閘指令發出時刻t′b，c、後備保護斷路器跳閘時刻
t′b，s、後備保護斷路器跳閘到位時刻δt′b，c、後備保護故障探測時間。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
請參見圖1，一種分布式智能配電網的後備保護方法，包括智能終端iit、內置斷路器的環網櫃rmu、獨立斷路器s及分布式電源dg，變電站子站出口斷路器cb，包括如下步驟：
s1、將邏輯節點在物理上僅與鄰居通信節點通信的分布式通信網絡利用信息轉發技術擴展為邏輯上最近鄰耦合通信網絡，形成為電流差動後備保護提供的通信鏈路；
s2、根據邏輯上擴展的分布式通信網絡，將主差動環擴展形成後備差動環；
s3、配合使用主差動環與後備差動環，根據預設的主保護失效類型判斷失效故障對應的失效類型；
s4、根據確定的主保護失效類型，輸出相應的後備跳閘指令實施後備故障隔離，並提供數據錯誤，通信故障下的容錯處理措施。
請參見圖2，優選的，在執行步驟s1時，所述信息轉發技術具體的執行步驟為：
s11，定義每個智能終端均為通信節點，物理上通過光纖僅其鄰居智能終端
通信；
s12，每個智能終端均轉發器鄰居智能終端信息給其他鄰居智能終端，也即，每個智能終端在邏輯上均能與其物理上的鄰居智能終端及二級鄰居智能終端進行通信，二級鄰居是指鄰居的鄰居節點，從而將通信節點在物理上僅與鄰居通信節點通信的分布式通信網絡擴展為邏輯上的最近鄰耦合通信網絡，為電流差動後備保護提供通信鏈路。
請參見圖3，優選的，所述主差動環是指最小差動保護區域，由智能終端所控斷路器及其鄰居斷路器組成，包括電氣線路的最小差動保護區域和環網櫃內母線最小差動保護區域；所述後備差動環是指通過擴展主差動環而成，且是主差動環的最小擴展，每個後備差動環內至少包含兩主差動環；所述通信鏈路為通過信息轉發而成，為智能終端與其二級鄰居邏輯通信的通道，所述的二級鄰居也即鄰居的鄰居。每個智能終端通過獲取其鄰居智能終端及其二級鄰居智能終端的信息，對其後備差動環及由其鄰居組成的主差動環進行差動計算，且還能對其後備差動環內由其鄰居和二級鄰居組成主差動環進行差動計算。
優選的，在執行步驟s3時，所述主保護失效類型包括：數據錯誤失效類型，其中數據錯誤包括：電流互感器故障導致的數據錯誤、電流互感器斷線導致的數據錯誤、電流互感器飽和形成的數據錯誤及數據傳輸過程中導致的數據錯誤；斷路器拒動失效類型。
優選的，在執行步驟s3時，其具判斷的執行步驟為：若後備差動環定位一個失效故障，但該後備差動環內的主差動環均不能定位該失效故障，則判定該後備差動環內的其中一個主差動環發生主保護失效故障，該失效故障為數據錯誤造成，產生數據錯誤的源為該後備差動環內的兩個主差動環的交叉重疊點；
若後備差動環定位一個失效故障，且該後備差動環內的其中一個主差動環也能定位該失效故障，並經過一個整定時間後，所述整定時間為從電氣線路故障發生到主保護完成的最大時間，所述後備差動環及其內的主差動環定位的該失效故障依然存在，則判斷該主差動環發生主保護失效故障，且該失效故障為斷路器拒動造成，拒動的斷路器為該後備差動環內的兩個主差動環的交叉環的交叉重疊處的斷路器。
請參見圖4，優選的，在執行步驟s4時，所述實施後備故障隔離的具體步驟為：若一個後備差動環判斷其內的主保護失效，且失效類型為數據錯誤類型，則實施後備的故障隔離，跳閘該後備差動環內的斷路器；
若一個後備差動環判斷其內的主保護失效，且失效類型為斷路器拒動失效，則經過一個整定時間，實施故障隔離，跳閘該後備差動環內的斷路器。
優選的，在執行步驟s4時，所述容錯處理措施為：
s411、在無電氣線路故障的正常情況下，每個智能終端均周期性的發出數據監測幀進行通信設備及通信鏈路的檢測，若發生通信故障，則標註通信故障設備和故障區間，並上報至主站通知檢修；
s412、若通信故障區間發生電氣線路故障，經過一個整定時間後，所述整定時間為從電氣線路故障發生到主保護完成的最大時間，主差動環檢測到的該電氣線路故障依然存在，判斷該電氣線路故障發生在該通信故障區間內，則實施故障隔離跳閘該主動環內的斷路器；
s413、若主保護或後備保護的跳閘指令輸出後，每個智能終端根據其獲取的主差動環和後備差動環內冗餘數據對已跳閘的斷路器進行誤動校驗，如果校驗探測該已跳閘的斷路器為誤動跳閘，則發出糾正指令合閘該誤動斷路器。
本發明通過信息轉發將通信節點在物理上僅與鄰居通信節點通信的分布式網絡擴展為邏輯上的最近鄰耦合通信網絡，為電流差動後備保護提供通信鏈路，在此後備通信鏈路的基礎上將擴展主差動環形成後備差動環，為原不具備分布式差動後備保護的含分布式電源的配電網提供了分布式差動後備保護；然後通過使用主差動環與後備差動環對主保護失效故障判斷其失效類型，並根據失效類型輸出相應的後備故障隔離措施，從而提高了後備差動保護的快速性和可靠性。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。