不依赖网络拓扑的自适应就地型馈线自动化故障处理方法
技术领域
本发明涉及一种电力***故障处理方法,具体涉及一种不依赖网络拓扑的自适应就地型馈线自动化故障处理方法,属于电力***馈线自动化技术领域。
背景技术
就地重合型馈线自动化,通过开关或开关终端成套设备“失电分闸,来电延时合闸”的工作特性来实现故障的定位和隔离,具有不依赖于主站和通信,环节少,准确率高,投资小等优点。但是,在实际应用中发现,传统的就地重合型馈线自动化模式,需要依据线路拓扑连接关系分别计算和设置分段开关定值,且在线路发生异动或运行方式调整等情况下,需要重新修改调整定值,为配电自动化终端的运维工作带来了困难。
传统的就地重合型馈线自动化模式主要采用“电压-时间型”馈线自动化方式,为保证故障处理的正确性,需要对设备进行参数设置,主要包括来电合闸延时“X时间”和故障确认时间“Y时间”。“Y时间”通常选取默认时间5秒。而“X时间”要结合开关在网络拓扑中的位置进行设置。配电线路定值的复杂化,势必需要增加配电线路定值管理员和现场设备维护人员,定值管理员针对每次线路异动开展定值计算,下达定值整定单,安排现场人员到现场进行定值修改。配电线路异动频繁,中等城市配电网平均每天约有1-3次线路异动情况,对于传统的电压-时间型馈线自动化方式,为了保证分段开关的合闸次序,在线路运行方式调整、转供电、线路改造等线路拓扑发生变化时,均需对定值进行调整,而定值的频繁变动会消耗大量的人力物力。
因此,研究不依赖于网络拓扑、无须定值调整的新型就地重合式馈线自动化方式变得十分迫切。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明所要解决的技术问题在于提供了一种不依赖网络拓扑的自适应就地型馈线自动化故障处理方法,能够在所有分段开关采用统一定值的情况下实现故障的就地定位和隔离,解决开关定值需要根据网络拓扑分别计算、设置以及网络拓扑变化时需要对定值进行修改调整的问题。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是:不依赖网络拓扑的自适应就地型馈线自动化故障处理方法,用于对不同拓扑结构的配电线路进行故障就地处理,其特征是:
在配电线路的变电站输出端设置有出线断路器,出线断路器采用三段式电流型继电保护方式,当配电线路发生故障时,出线断路器能够自动分闸,且出线断路器具备二次重合闸功能;配电线路设置有若干分段开关,分段开关采用电压电流型分段开关,能够采集流过开关的电流、电压信号,开关具有“失电分闸,来电延时合闸”的特性,流过故障电流时能够告警;
所述故障处理方法包括以下过程:
分段开关的统一定值设置:对所有的分段开关设置统一的整定值,分段开关的整定值包括分段开关的来电合闸时间统一定值和故障确认时间统一定值;
分段开关定值的自适应调整:发生故障后,配电线路变电站输出端的出线断路器跳闸,所有的分段开关失去电压后立即分闸,未流过故障电流的分段开关的来电合闸时间在原来设置的统一定值基础上自动增加一个调整时间△t,形成新的来电合闸时间定值,保证分段开关来电合闸的时序性;
故障隔离:变电站输出端的出线断路器第一次重合闸,有故障电流流过的分段开关依次合闸,当最靠近故障点的分段开关合闸时,配电线路再次发生短路故障,变电站输出端的出线断路器再次跳闸,配电线路上处于合位的分段开关失去电压后立即分闸,最靠近故障点的分段开关由于其来电合闸到再次失电分闸的时间小于故障确认时间而闭锁,实现了故障点的隔离;
非故障区域恢复供电:变电站输出端的出线断路器第二次重合闸,配电线路上未闭锁的分段开关来电后依次合闸,恢复非故障区段的供电。
优选地,分段开关的调整时间△t不小于所在线路的所有电流通路中分段开关来电合闸时间统一定值之和的最大值。
优选地,分段开关的来电合闸时间统一定值记为“X时间”,分段开关的故障确认时间统一定值记为“Y时间”,“Y时间”小于“X时间”。
优选地,“X时间”优选为7秒,“Y时间”优选为5秒。
优选地,在分段开关定值的自适应调整过程中,在发生故障后,分段开关如果有过流告警信号,则来电合闸时间定值为设置的统一整定值;如果没有过流告警信号,则来电合闸时间定值在统一整定值基础上增加一个调整时间△t形成新的来电合闸时间定值。
进一步地,配电线路包括通过联络开关相连的第一配电线路和第二配电线路,故障处理方法包括网络拓扑不变时的故障处理过程和网络拓扑变化时的故障处理过程。
更进一步地,网络拓扑不变时的故障处理过程包括以下步骤:
分段开关的统一定值设置:对第一配电线路和第二配电线路上所有的分段开关设置统一的整定值;
分段开关定值的自适应调整:第一配电线路发生故障后,第一配电线路变电站输出端的出线断路器跳闸,第一配电线路上所有的分段开关失去电压 后立即分闸,未流过故障电流的分段开关的来电合闸时间在统一定值基础上自动增加一个调整时间△t;
故障隔离:第一配电线路变电站输出端的出线断路器第一次重合闸,有故障电流流过的分段开关依次合闸,当最靠近故障点的分段开关合闸时,第一配电线路再次发生短路故障,第一配电线路变电站输出端的出线断路器再次跳闸,第一配电线路上处于合位的分段开关失去电压后立即分闸,最靠近故障点的分段开关由于来电合闸到再次失电分闸的时间小于故障确认时间而闭锁,实现了故障点的隔离;
非故障区域恢复供电:第一配电线路变电站输出端的出线断路器第二次重合闸,第一配电线路上未闭锁的分段开关来电后依次合闸,恢复非故障区段的供电。
优选地,网络拓扑变化时的故障处理过程包括负荷转供时的故障处理过程和线路改造时的故障处理过程。
进一步地,负荷转供时的故障处理过程包括以下步骤:
分段开关的统一定值设置:对负荷转供线路上所有的分段开关设置统一的整定值;
分段开关定值的自适应调整:负荷转供线路发生故障后,负荷转供线路变电站输出端的出线断路器跳闸,负荷转供线路上所有的分段开关失去电压后立即分闸,未流过故障电流的分段开关的来电合闸时间在统一定值基础上自动增加一个调整时间△t;
故障隔离:负荷转供线路变电站输出端的出线断路器第一次重合闸,有故障电流流过的分段开关依次合闸,当最靠近故障点的分段开关合闸时,负荷转供线路再次发生短路故障,负荷转供线路变电站输出端的出线断路器再次跳闸,负荷转供线路上处于合位的分段开关失去电压后立即分闸,最靠近 故障点的分段开关由于来电合闸到再次失电分闸的时间小于故障确认时间而闭锁,实现了故障点的隔离;
非故障区域恢复供电:负荷转供线路变电站输出端的出线断路器第二次重合闸,负荷转供线路上未闭锁的分段开关来电后依次合闸,恢复非故障区段的供电。
进一步地,线路改造时的故障处理过程包括以下步骤:
线路改造:在配电线路的干线和/或支线上T接支线路,支线路上设置有分段开关;
分段开关的统一定值设置:对改造的配电线路上所有的分段开关设置统一的整定值;
分段开关定值的自适应调整:改造的配电线路发生故障后,其变电站输出端的出线断路器跳闸,该配电线路上所有的分段开关失电后立即分闸,未流过故障电流的分段开关的来电合闸时间在统一定值基础上自动增加一个调整时间△t;
故障隔离:发生故障的配电线路,其变电站输出端的出线断路器第一次重合闸,有故障电流流过的分段开关依次合闸,当最靠近故障点的分段开关合闸时,该线路再次发生短路故障,其变电站输出端的出线断路器再次跳闸,该配电线路上所有的分段开关失去电压后立即分闸,最靠近故障点的分段开关由于来电合闸到再次失压分闸的时间小于故障确认时间而闭锁,实现了故障点的隔离;
非故障区域恢复供电:发生故障的配电线路,其变电站输出端的出线断路器第二次重合闸,该配电线路上未闭锁的分段开关来电后依次合闸,恢复非故障区段的供电。
本发明的有益效果是:本发明在故障处理过程中,出线断路器与若干分 段开关不需要通信,也不需要主站参与,属于就地型的馈线自动化故障处理方法,且所有分段开关采用统一定值;故障时分段开关定值根据过流告警进行自适应调整,来保证线路中所有分段开关合闸的时序性,解决了分段开关定值需要根据网络拓扑关系分别计算和设置,以及网络拓扑变化时需要重新修改的问题,大幅减少了定值管理、定值现场运维带来的庞大工作量。
本发明提出的不依赖于网络拓扑、采用统一定值的新型就地重合型馈线自动化方式,通过对未流过故障电流的分段开关自动增加来电合闸延时,保证开关合闸的时序性,继而实现故障的就地定位和隔离。本发明不仅能够保证在不同类型拓扑变化情况下故障处理的准确性和有效性,而且不需要人工设置和调整定值,在配电网运维管理实践中有着广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明的方法流程图;
图2是本发明的分段开关定值的自适应调整流程图;
图3(a-j)是本发明在网络拓扑不变时的故障处理过程示意图;
图4(a-e)是本发明在负荷转供时的故障处理过程示意图;
图5(a-e)是本发明在线路改造时的故障处理过程示意图;
图中,第一配电线路与第二配电线路通过联络开关L1形成联络,CB和CBX分别为第一配电线路和第二配电线路的出线断路器,F1-F6为第一配电线路的分段开关,FX1-FX3为第二配电线路的分段开关,F7和F8为新加支线的分段开关。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点,下面通过具体实施方式,并结合其附图,对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开,下文中对特定例子的部 件和设置进行描述。此外,本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意,在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
本发明的一种不依赖网络拓扑的自适应就地型馈线自动化故障处理方法,用于对不同拓扑结构的配电线路故障进行就地处理,解决分段开关定值需要根据网络拓扑分别计算、设置以及网络拓扑变化时需要重新修改的问题。首先需要在配电线路的变电站输出端设置有出线断路器,出线断路器采用三段式电流型继电保护方式,当配电线路发生故障时,出线断路器能够自动分闸,避免配电线路故障影响变电站正常运行,且出线断路器具备二次重合闸功能;线路设置有若干分段开关,分段开关为电压电流型分段开关,能够采集流过开关的电流、电压信号,开关具有“失电分闸,来电延时合闸”的特性,流过故障电流时能够告警。
如图1所示,所述故障处理方法包括以下过程:
分段开关的统一定值设置:对所有的分段开关设置统一的整定值,分段开关的整定值包括分段开关的来电合闸时间统一定值(即“X时间”)和故障确认时间统一定值(即“Y时间”);X时间优选为7秒,Y时间优选为5秒。
分段开关定值的自适应调整:发生故障后,变电站输出端的出线断路器跳闸,同时,所有的分段开关也立即分闸,未流过故障电流的分段开关的来电合闸时间在原来设置的统一整定值基础上增加一个调整时间△t形成新的来电合闸时间定值,以保证分段开关来电合闸的时序性。
故障隔离:变电站输出端的出线断路器第一次重合闸,有故障电流流过的分段开关依次合闸,当最靠近故障点的分段开关合闸时,配电线路再次发生短路故障,变电站输出端的出线断路器再次跳闸,配电线路上所有的分段 开关也立即分闸,此时,最靠近故障点的分段开关由于来电合闸到再次失压分闸的时间小于故障确认时间而闭锁,实现了故障点的隔离。
非故障区域恢复供电:变电站输出端的出线断路器第二次重合闸,配电线路上未闭锁的分段开关依次来电合闸,恢复非故障段的配电线路供电。
优选地,分段开关的调整时间△t为其所在线路的所有电流通路中分段开关合闸时间统一定值之和的最大值,来保证线路中所有分段开关合闸的时序性。分段开关所在线路有多路电流通路,调整时间△t选择为分段开关来电合闸时间统一定值之和最大的那一电流通路,且△t为该路电流通路上的分段开关来电合闸时间统一定值之和。
如图2所示,在分段开关定值的自适应调整过程中,在发生故障后,分段开关如果有过流告警信号,则来电合闸时间为设置的统一整定值;如果没有过流告警信号,则来电合闸时间在设置的统一整定值基础上增加一个调整时间△t形成新的来电合闸时间定值。
进一步地,配电线路包括通过联络开关相连的第一配电线路和第二配电线路,故障处理方法包括网络拓扑不变时的故障处理过程和网络拓扑变化时的故障处理过程。
如图3所示,在短路故障情况下,网络拓扑不变时的故障处理过程包括以下具体步骤:
a)配电线路正常供电。
b)F点发生故障,出线断路器CB检测到线路故障,保护动作跳闸,第一配电线路所有电压型开关均因失压而分闸。有故障电流流过的开关F1、F4,其“X时间”保持设置的统一整定值,如7秒。没有故障电流流过的其他开关,其“X时间”在整定值基础上增加△t,如7+△t秒。
c)第一配电线路出线断路器CB第一次重合闸。
d)7秒后,第一配电线路的分段开关F1合闸。
e)7秒后,第一配电线路分段开关F4合闸。
f)因分段开关F4合闸于故障点,第一配电线路出线断路器CB再次保护动作跳闸,线路上所有处于合位的分段开关再次失电分闸,分段开关F4因从来电合闸到再次失电分闸的时间远小于故障确认时间而闭锁,实现了故障点的隔离。
g)第一配电线路出线断路器CB第二次重合闸,恢复后段供电。
h)7秒后,第一配电线路分段开关F1合闸,恢复后段供电。
i)7+△t秒后,第一配电线路分段开关F2合闸,恢复后段供电。
j)7+△t秒后,第一配电线路分段开关F3和F6同时合闸,恢复后段供电。
优选地,网络拓扑变化时的故障处理过程包括负荷转供时的故障处理过程和线路改造时的故障处理过程。
如图4所示,第一配电线路分段开关F1的后段负荷由第二配电线路转供,负荷转供时的故障处理过程包括以下具体步骤:
a)线路正常供电。
b)F点发生故障,第二配电线路的出线断路器CBX检测到线路故障,保护动作跳闸,负荷转线路上所有分段开关均因失电而分闸。有故障电流流过的分段开关FX1、FX2、联络开关L1、分段开关F3、F2、F4,它们的“X时间”均保持设置的统一整定值,如7秒。没有故障电流流过的其他分段开关,其“X时间”在统一整定值基础上增加△t,如7+△t秒。
c)第二配电线路的出线断路器CBX第一次重合闸。分段开关FX1、FX2、联络开关L1、分段开关F3、F2、F4依次合闸。
d)因分段开关F4合闸于故障点,第二配电线路的出线断路器CBX再次 保护动作跳闸,线路上所有处于合位的分段开关再次失电分闸,分段开关F4因从来电合闸到再次失电分闸的时间远小于故障确认时间而闭锁,实现了故障点的隔离。
e)第二配电线路的出线断路器CBX第二次重合闸,分段开关FX1、FX2、联络开关L1、分段开关F3、F2、FX3、F6依次合闸,恢复非故障段的供电。
如图5所示,在第一配电线路分段开关F1与F2之间的干线T接加装分段开关F7的支线路,在分段开关F4与F5之间支线T接加装分段开关F8的支线路。线路改造时的故障处理过程包括以下具体步骤:
a)线路正常供电。
b)F点发生故障,出线断路器CB检测到线路故障,保护动作跳闸,第一配电线路上所有分段开关均因失压而分闸。有故障电流流过的分段开关F1和F4,其“X时间”为设置的统一整定值,如7秒。没有故障电流流过的其他分段开关,其“X时间”在整定值基础上增加△t,如7+△t秒。
c)第一配电线路的出线断路器CB第一次重合闸。分段开关F1和F4依次合闸。
d)因分段开关F4合闸于故障点,出线断路器CB再次保护动作跳闸,同时,线路上所有处于合位的分段开关再次失电分闸,分段开关F4因从来电合闸到再次失电分闸的时间远小于故障确认时间而闭锁,实现了故障点的隔离。
e)第一配电线路的出线断路器CB第二次重合闸,7秒后分段开关F1合闸,7+△t秒后F2与F7同时合闸,7+△t秒后F3与F6同时合闸,恢复非故障段的供电。
本发明提出了一种综合电压、电流判据的自适应就地型馈线自动化模式,该模式所有分段开关采用统一定值,发生故障后,通过对没有流过故障电流的分段开关自动增加了来电合闸延时,来保证线路多个开关合闸的时序性, 从而实现就地重合方式的馈线自动化。
通过对正常供电方式、反方向供电方式、网架调整情况下的故障处理过程进行分析,表明该馈线自动化模式在不同网络拓扑情况下均可实现故障的正确定位和隔离。因该模式不需要人工依据开关拓扑关系逐个计算设置定值,不需要随着网络拓扑变化修改定值,因此将大幅减少定值管理、定值现场运维带来的庞大工作量,该模式在配电网建设与运维管理实践中具有广阔的应用前景。
相对于传统模式,本发明具有以下优点:
1)所有分段开关采用统一定值,不必依据线路网络拓扑逐个计算和设置。
2)线路拓扑变化时,不需要重新计算和调整分段开关定值。
此外,本发明的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法及步骤。从本发明的公开内容,作为本领域的普通技术人员将容易地理解,对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤,其中它们执行与本发明描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结果,依照本发明可以对它们进行应用。因此,本发明所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。