CN109004631B - 一种基于网络的配电网自适应后备保护控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于网络的配电网自适应后备保护控制***，其包括：设置于配网子站处的配网子站控制装置及与其通过网络连接的多个配网保护控制终端，其中：所述配网子站控制装置用于对配网子站所连接的网络拓扑进行自适应识别，用于确定主保护和后备保护策略、后备自愈策略、时序、定值，并下发至配网保护控制终端；所述配网保护控制终端设置于配电网各配电站/开关站中，用于向区域子站上送所述配电站/开关站的实时数据采集信息；并接收区域子站控制装置下发的断路器/负荷开关动作信息，执行相应的动作，并报告动作执行结果；并用于接收区域子站下发的时间定值整定结果，实现后备保护与主保护之间的配合。本发明还公开了相应的方法。实施本发明，能快速准确地切除、隔离故障区域，并为正常区域及时恢复供电，保证供电可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种电力***的配电网保护的技术领域，尤其涉及一种基于网络的配电网自适应后备保护控制方法。
背景技术
配电网具有接线形式种类多、网络结构变动频繁，设备数量庞杂、配置水平参差不齐与运行方式多变、分布式电源接入的特点与变化，要求保护控制能够适应网络接线的变化、设备配置的变化、运行方式的变化。
现时配电网的保护控制之间独立配置，相互之间缺乏良好的配合能力，且难以随着配电网络拓扑的变化自动适应。而当前配电网中采用基于网络形成的保护能够较好地克服保护控制之间配置、配合能力较差、难以跟随配电网络拓扑变化而自适应的问题，但是在发生网络故障的情况下，保护的选择性和可靠性将难以保证。
目前配电网主保护或其后备保护多数是以独立配置，以固定的电流定值和时间定值来选择故障切除区域和正常区域恢复顺序。部分配电网主保护或其后备保护加入了网络来增强保护之间的通信能力，增强保护之间配合能力。
目前配电网后备保护控制方法主要存在以下缺陷：
1、现时配电网的保护控制之间独立配置，相互之间缺乏良好的配合能力，且难以随着配电网络拓扑的变化自动适应。
2、当前配电网中采用基于网络形成的保护能够较好地克服保护控制之间配置、配合能力较差、难以跟随配电网络拓扑变化而自适应的问题，但是在发生网络故障的情况下，保护的选择性和可靠性将难以保证。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于网络的配电网自适应后备保护控制方法。其各个保护之间具有良好的配合特性，能够自动适应配电网络拓扑的变化；而且在发生网络故障的情况下，能够通过对保护之间传输信息的时序信息保证保护的选择性和可靠性，从而快速准确地切除、隔离故障区域，并为正常区域及时恢复供电，保证供电可靠性。
为解决上述技术问题，本发明提供了本发明提供一种基于网络的配电网自适应后备保护控制方法，其在一种基于网络的配电网自适应后备保护控制***中实现，所述***包括配网子站控制装置及与其通过网络连接的多个配网保护控制终端，所述方法包括：
步骤S10、配网子站控制装置周期性接收配网保护控制终端的量测值，并形成配网保护控制终端的时序定值配合方案，下发给各不同配网保护控制终端；当发生通信故障时，配网子站控制装置与配网保护控制终端各自检测到链路故障，配网子站控制装置闭锁通信故障区域的主保护，配网保护控制终端则启动相应区域的就地后备保护；
步骤S11、配网保护控制终端执行保护动作与故障定位，根据最大负荷电流定值判断线路是否发生故障，并根据终端类型的不同执行不同的保护控制方式，所述终端类型包括断路器终端与负荷开关终端；
步骤S12、断路器终端首先进行故障切除，在需要多个断路器终端之间配合情况时，需要对断路器进行时序配合，通过断路器配合确定故障发生区域；
步骤S13、负荷开关终端根据断路器动作时间，判断本身是否处于断路器切除故障范围内，如果判定到负荷开关处于故障范围中，迅速使负荷开关分位；
步骤S14、断路器终端在切除故障后，并在负荷开关分位动作时限之后，根据配网子站控制装置整定的动作时限，进行断路器重合闸，以逐步恢复供电
步骤S15、负荷开关终端在重合闸成功后，判断故障电流消失时间是否达到自身合闸时间定值，在达到时间定值之后，控制本单元负荷开关合位，以使失电线路逐渐恢复供电；
步骤S16、负荷开关终端在合闸后进行过流判断，判断故障元件；断路器终端在切除故障后，并在负荷开关分位动作时限之后，加速断路器重合闸，恢复供电；
步骤S17、在满足所有负荷开关重合时间后，仍未有故障电流产生，则判定当前故障为瞬时故障；
步骤S18、配网子站控制装置根据所述故障电流的出现-消失-再出现-再消失的时间，与所有终端的时序整定关系进行比对，最终确定故障点。
其中，所述步骤S16中负荷开关终端在合闸后进行过流判断，判断故障元件的步骤进一步包括：
当合位瞬间出现过流并消失，负荷开关终端控制本单元负荷开关分位，判断故障元件为负荷开关相连单位；
当合位后经历一段时间后出现过流并消失，负荷开关终端保持本单元负荷开关合位，判断故障元件为负荷开关下游非相连单位。
其中，所述步骤S16进一步包括：如果在指定时间范围内故障电流消失，则判定负荷开关处于断路器切除故障范围内。
其中，所述配网子站控制装置设置于配网子站处，用于对配网子站所连接的网络拓扑进行自适应识别，用于确定主保护和后备保护策略、后备自愈策略、时序、定值，并下发至配网保护控制终端；以及用于启动重合闸和备自投实现故障自愈和供电恢复的主动自愈；
所述配网保护控制终端设置于配电网各配电站/开关站中，用于向区域子站上送所述配电站/开关站的实时数据采集信息；并接收区域子站控制装置下发的断路器/负荷开关动作信息，执行相应的动作，并报告动作执行结果；并用于接收区域子站下发的时间定值整定结果，实现后备保护与主保护的配合与单元自治。
其中，所述配电站/开关站的实时数据采集信息包括：断路器或负荷开关的开合状态信息、母线与线路运行信息、设备状态检测与故障告警信息；其中，所述母线与线路运行信息为母线电压采样信息或线路电流采样信息。
其中，所述网络为100/1000Mbps以太网组成的通信网络。
实施本发明，具有如下的有益效果：
本发明提供的方法中，由于通过网络在配网子站控制装置以及配网保护控制终端之间传输数据信息，各保护之间具有良好的配合特性，能够自动适应配电网络拓扑的变化，而且在发生网络故障的情况下，能够通过对保护之间传输信息的时序信息保证保护的选择性和可靠性。
本发明充分利用网络传输数据信息的能力，大幅增强了保护之间的配合特性，能够自适应网络拓扑的变化，并且加入了信息传输之间的时序信息，保证了保护的选择性和可靠性，从而快速准确地切除、隔离故障区域，并为正常区域及时恢复供电，保证供电可靠性。
附图说明
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一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的一种基于网络的配电网自适应后备保护控制***的一个实施例的结构示意图；
图2是本发明提供的一种基于网络的配电网自适应后备保护控制方法的一个实施例的主流程示意图；
图3是本发明提供的一种基于网络的配电网自适应后备保护控制方法的一个实施例的详细流程示意图。
具体实施方式
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作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。
如图1所示，示出了本发明提供的一种基于网络的配电网自适应后备保护控制***的一个实施例的结构示意图；在本实施例中，所述***包括：
配网子站控制装置1及与其通过通信网络2连接的多个配网保护控制终端3，其中：
所述配网子站控制装置1设置于配网子站处，用于对配网子站所连接的网络拓扑进行自适应识别，用于确定主保护和后备保护策略、后备自愈策略、时序、定值，并下发至配网保护控制终端；以及用于启动重合闸和备自投实现故障自愈和供电恢复的主动自愈；
更具体地，在所述配网子站控制装置1中配置有网络拓扑的自适应识别算法模型(一、二次网络)；一二次关联模型；自适应保护配置、策略、逻辑算法；自愈控制配置、策略、逻辑算法；***配置语言模型；配网IED工程实例模型等。其能实现自适应保护功能以及自愈控制功能。
其中，自适应保护功能包括主保护和后备保护策略、时序、定值下发功能。主保护为集中网络化主保护功能，并为根据一次网络拓扑实时更新后备保护策略机制，并下发至配网保护控制终端。其中,集中保护作为以网络化的方式实现配电网的主保护，采用的保护原理为电流差动保护和闭锁式电流保护等自适应算法。
自愈控制功能主要包括自适应电网拓扑、运行方式，启动重合闸和备自投实现故障自愈和供电恢复的主动自愈。同时具备网络拓扑识别的“后备自愈”策略、时序、定值下发至配网保护控制终端。
所述配网保护控制终端3设置于配电网各配电站/开关站中，用于向区域子站上送所述配电站/开关站的实时数据采集信息；并接收区域子站控制装置下发的断路器/负荷开关动作信息，执行相应的动作，并报告动作执行结果；并用于接收区域子站下发的时间定值整定结果，实现后备保护与主保护的配合与单元自治。
其中，所述网络为100/1000Mbps以太网组成的通信网络。其中，所述配电站/开关站的实时数据采集信息包括：断路器或负荷开关的开合状态信息、母线与线路运行信息、设备状态检测与故障告警信息；其中，所述母线与线路运行信息为母线电压采样信息或线路电流采样信息。
可以理解的是，根据配电站/开关站二次设备配置情况不同，终端设备上送的实时数据采集信息可能不同。其中，配电站/开关站断路器(负荷开关等等)的开合状态信息为区域子站实时网络拓扑建模提供信息基础。本单元配电站/开关站母线与线路运行信息根据二次设备配置情况的不同可能上送不同的信息：在配置电压互感器的单元，上送配电站/开关站母线电压采样信息；在配置电流互感器的线路，上送配电站/开关站线路电流采样信息；在具备方向判别与故障过流判断的配电站/开关站，应能上送诸如方向信息以及是否过流等的数据信息。本单元配电站/开关站应能上送设备状态检测与故障告警信息，为区域子站运维管理与制定检修方案提供数据支撑。
更具体地，在配网子站控制装置中可以包括保护子***、自愈子***以及子***；而在配网保护控制终端中包括诸如执行单元、合并单元以及就地保护单元。
如图2是本发明提供的一种基于网络的配电网自适应后备保护控制方法的一个实施例的主流程示意图；一并结合图3中更详细的流程示意图。可以理解的是，所述方法在前述图1介绍的***中实现，所述方法包括：
步骤S10、配网子站控制装置周期性接收配网保护控制终端的量测值，并形成配网保护控制终端的时序定值配合方案，下发给各不同配网保护控制终端；通过信息报文(如SV/GOOSE报文等)问询的方式，判断网络是否完好，在网络良好情况下，重复当前工作；当发生通信故障时，配网子站控制装置与配网保护控制终端各自检测到链路故障下，配网子站控制装置闭锁通信故障区域的主保护，配网保护控制终端则启动相应区域的就地后备保护；
步骤S11、配网保护控制终端作为后备保护主体，执行保护动作与故障定位，根据最大负荷电流定值判断线路是否发生故障，并根据终端类型的不同执行不同的保护控制方式，所述终端类型包括断路器终端与负荷开关终端；其中，最大负荷电流定值可以在通信良好情况下，通过配网子站运行方式判断结果获取。
步骤S12、断路器终端首先进行故障切除，在需要多个断路器终端之间配合情况时，需要对断路器进行时序配合，通过断路器配合确定故障发生区域；
步骤S13、负荷开关终端根据断路器动作时间，判断本身是否处于断路器切除故障范围内，如果指定时间范围内故障电流消失，则判定负荷开关处于故障范围中，此时，迅速使负荷开关分位；
步骤S14、断路器终端在切除故障后，并在负荷开关分位动作时限之后(躲开负荷开关分位动作时限之后)，根据配网子站控制装置整定的动作时限，进行断路器重合闸，以逐步恢复供电；其中，所述动作时限由配网子站整定后存储在各终端之中；
步骤S15、负荷开关终端在重合闸成功后，判断故障电流消失时间是否达到自身合闸时间定值，在达到时间定值之后，控制本单元负荷开关合位(此时，不同站点负荷终端按照自身时间定值进行合位)，以使失电线路逐渐恢复供电；
步骤S16、负荷开关终端在合闸后进行过流判断，判断故障元件；断路器终端在切除故障后，并在负荷开关分位动作时限之后，加速断路器重合闸，恢复供电；
具体地，判断故障元件的步骤进一步包括：
当合位瞬间出现过流并消失(此时故障区域断路器终端重新动作于跳闸)，负荷开关终端控制本单元负荷开关分位，判断故障元件为负荷开关相连单位；
当合位后经历一段时间后出现过流并消失(此时故障区域断路器终端重新动作于跳闸)，负荷开关终端保持本单元负荷开关合位，判断故障元件为负荷开关下游非相连单位。
步骤S17、在满足所有负荷开关重合时间后，仍未有故障电流产生，则判定当前故障为瞬时故障；
步骤S18、配网子站控制装置根据所述故障电流的出现-消失-再出现-再消失的时间，与所有终端的时序整定关系进行比对，最终确定故障点。
实施本发明，具有如下的有益效果：
本发明提供的方法中，由于通过网络在配网子站控制装置以及配网保护控制终端之间传输数据信息，各保护之间具有良好的配合特性，能够自动适应配电网络拓扑的变化，而且在发生网络故障的情况下，能够通过对保护之间传输信息的时序信息保证保护的选择性和可靠性。
本发明充分利用网络传输数据信息的能力，大幅增强了保护之间的配合特性，能够自适应网络拓扑的变化，并且加入了信息传输之间的时序信息，保证了保护的选择性和可靠性，从而快速准确地切除、隔离故障区域，并为正常区域及时恢复供电，保证供电可靠性。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (6)
1.一种基于网络的配电网自适应后备保护控制方法，其在一种基于网络的配电网自适应后备保护控制***中实现，所述***包括配网子站控制装置及与其通过网络连接的多个配网保护控制终端，其特征在于，所述方法包括：
步骤S10、配网子站控制装置周期性接收配网保护控制终端的量测值，并形成配网保护控制终端的时序定值配合方案，下发给各不同配网保护控制终端；当发生通信故障时，配网子站控制装置与配网保护控制终端各自检测到链路故障，配网子站控制装置闭锁通信故障区域的主保护，配网保护控制终端则启动相应区域的就地后备保护；
步骤S11、配网保护控制终端执行保护动作与故障定位，根据最大负荷电流定值判断线路是否发生故障，并根据终端类型的不同执行不同的保护控制方式，所述终端类型包括断路器终端与负荷开关终端；
步骤S12、断路器终端首先进行故障切除，在需要多个断路器终端之间配合情况时，需要对断路器进行时序配合，通过断路器配合确定故障发生区域；
步骤S13、负荷开关终端根据断路器动作时间，判断本身是否处于断路器切除故障范围内，如果判定到负荷开关处于故障范围中，迅速使负荷开关分位；
步骤S14、断路器终端在切除故障后，并在负荷开关分位动作时限之后，根据配网子站控制装置整定的动作时限，进行断路器重合闸，以逐步恢复供电；
步骤S15、负荷开关终端在重合闸成功后，判断故障电流消失时间是否达到自身合闸时间定值，在达到时间定值之后，控制本单元负荷开关合位，以使失电线路逐渐恢复供电；
步骤S16、负荷开关终端在合闸后进行过流判断，判断故障元件；断路器终端在切除故障后，并在负荷开关分位动作时限之后，加速断路器重合闸，恢复供电；
步骤S17、在满足所有负荷开关重合时间后，仍未有故障电流产生，则判定当前故障为瞬时故障；
步骤S18、配网子站控制装置根据所述故障电流的出现-消失-再出现-再消失的时间，与所有终端的时序整定关系进行比对，最终确定故障点。
2.如权利要求1所述的一种方法，其特征在于，所述步骤S16中负荷开关终端在合闸后进行过流判断，判断故障元件的步骤进一步包括：
当合位瞬间出现过流并消失，负荷开关终端控制本单元负荷开关分位，判断故障元件为负荷开关相连单位；
当合位后经历一段时间后出现过流并消失，负荷开关终端保持本单元负荷开关合位，判断故障元件为负荷开关下游非相连单位。
3.如权利要求2所述的一种方法，其特征在于，所述步骤S16进一步包括：
如果在指定时间范围内故障电流消失，则判定负荷开关处于断路器切除故障范围内。
4.如权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，其中：
所述配网子站控制装置，用于对其所连接的网络拓扑进行自适应识别，用于确定主保护和后备保护策略、后备自愈策略、时序、定值，并下发至配网保护控制终端；以及用于启动重合闸和备自投实现故障自愈和供电恢复的主动自愈；
所述配网保护控制终端设置于配电网各配电站/开关站中，用于向配网子站控制装置上送所述配电站/开关站的实时数据采集信息；并接收配网子站控制装置下发的断路器/负荷开关动作信息，执行相应的动作，并报告动作执行结果；并用于接收配网子站控制装置下发的时间定值整定结果，实现后备保护与主保护之间配合。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述配电站/开关站的实时数据采集信息包括：断路器或负荷开关的开合状态信息、母线与线路运行信息、设备状态检测与故障告警信息；其中，所述母线与线路运行信息为母线电压采样信息或线路电流采样信息。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述网络为100/1000Mbps以太网组成的通信网络。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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Effective date of registration: 20201125 Address after: Luohu District Shenzhen Shennan Road 518000 No. 4020 Guangdong provincial power dispatching center building Patentee after: Shenzhen Power Supply Co.,Ltd. Address before: Luohu District Shenzhen Shennan Road 518000 No. 4020 Guangdong provincial power dispatching center building Patentee before: Shenzhen Power Supply Co.,Ltd. Patentee before: GUANGZHOU SMART ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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