CN113410822B - 一种自适应配电线路故障保护保护***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及配电线路故障保护领域，公开了一种自适应配电线路故障保护***及方法。***包括：一配置模块，用于针对每个分段开关配置对应于不同的电流方向的保护定值；一检测模块，用于检测所述配电线路的当前电流流向；一控制模块，分别连接所述配置模块和所述检测模块，用于在所述配电线路出现故障时，根据所述当前电流流向以及所有所述分段开关的保护定值，选择一分段开关并进行切换处理。本发明的技术方案有益效果在于：提供一种自适应配电线路故障保护***及方法，根据对应于当前电流方向的保护定值控制分段开关，能够实现保护动作逻辑的变化同步于配电线路运行状态，进而快速且准确地实现故障隔离。

Description

一种自适应配电线路故障保护保护***及方法

技术领域

本发明涉及配电线路故障保护领域，公开了一种自适应配电线路故障保护***及方法。

背景技术

在配电网接线为单辐射方式时，如果变电站开关分闸，整条配电线路将无法供电，为解决这个问题，实际操作中通过配置“联络开关”将二条配电线路连接起来。然而现有技术中常忽略分段开关的控制，无法根据潮流方向自动匹配配电线路保护定值，无法同步化保护动作的控制。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种自适应配电线路故障保护***及方法。

其中，一种自适应配电线路故障保护***，应用于配电网，所述配电网包括至少一供电装置、至少一配电线路以及多个设置在所述配电线路上的分段开关；

所述自适应配电线路故障保护***，针对每个分段开关，分别包括：

一配置模块，用于针对对应的分段开关配置对应于不同的电流方向的保护定值；

一检测模块，用于检测所述分段开关处的当前电流流向；

一控制模块，分别连接所述配置模块和所述检测模块，用于在对应的分段开关处检测到故障时，根据所述当前电流流向以及所述分段开关对应的保护定值，对所述分段开关执行对应的保护动作。

优选的，预设一电流流向为正向；

所述配置模块，用于针对对应的所述分段开关配置一对应于所述正向的第一保护定值，以及反向于所述正向的第二保护定值；

每个对应于所述分段开关的所述控制模块中包括：

一获取单元，用于获取所述分段开关处的当前电流流向；

一控制单元，连接所述获取单元，用于根据所述当前电流流向，从所述分段开关的所述第一保护定值与所述第二保护定值中选择对应于所述当前电流流向的保护定值并作为所述分段开关的当前保护定值；

以及在对应的分段开关处检测到故障时，根据所述当前保护定值，对所述分段开关执行对应的保护动作。

优选的，所述第一保护定值和所述第二保护定值均包括对应于第一门限值的第一保护延时，以及对应于第二门限值的第二保护延时；

所述第一门限值和所述第二门限值分别对应不同的故障电流值；

所述控制单元包括：

一检测部件，用于检测所述分段开关处的故障电流值；

一控制部件，连接所述检测部件，用于根据所述故障电流值，从所述分段开关的所述第一保护延时与所述第二保护延时中选择对应于所述故障电流值的保护延时并作为所述分段开关的当前保护延时；

以及在对应的分段开关处持续检测到故障的时间满足所述当前保护延时，对所述分段开关执行对应的保护动作。

优选的，所述第一门限值大于所述第二门限值，对应于所述第一门限值的所述第一保护延时小于对应于所述第二门限值的所述第二保护延时。

一种自适应配电线路故障保护方法，应用于配电网，所述配电网包括至少一供电装置、至少一配电线路以及多个设置在所述配电线路上的分段开关；

所述自适应配电线路故障保护方法，针对每个所述分段开关，包括：

步骤S1，针对分段开关配置对应于不同的电流方向的保护定值；

步骤S2，检测所述分段开关处的当前电流流向；

步骤S3，在对应的分段开关处检测到故障时，根据所述当前电流流向以及所述分段开关对应的保护定值，对所述分段开关执行对应的保护动作。

优选的，预设一电流流向为正向；

所述步骤S1，对每个所述分段开关配置一对应于所述正向的第一保护定值，以及反向于所述正向的第二保护定值；

所述步骤S3，包括：

步骤S31，检测所述分段开关处的当前电流流向；

步骤S32，根据所述当前电流流向，从对应的所述分段开关的所述第一保护定值与所述第二保护定值中选择对应于所述当前电流流向的保护定值并作为所述分段开关的当前保护定值；

以及在对应的分段开关处检测到故障时，根据所述当前保护定值，对所述分段开关执行对应的保护动作。

优选的，所述第一保护定值和所述第二保护定值均包括对应于第一门限值的第一保护延时，以及对应于第二门限值的第二保护延时；

所述第一门限值和所述第二门限值分别对应不同的电流值；

所述步骤S32包括：

步骤S321，检测所述分段开关处的故障电流值；

步骤S322，根据所述故障电流值，从所述分段开关的所述第一保护延时与所述第二保护延时中选择对应于所述故障电流值的保护延时并作为所述分段开关的当前保护延时；

以及在对应的分段开关处持续检测到故障的时间满足所述当前保护延时，对所述分段开关执行对应的保护动作。

优选的，所述第一门限值大于所述第二门限值，对应于所述第一门限值的所述第一保护延时小于对应于所述第二门限值的所述第二保护延时。

本发明的技术方案有益效果在于：提供一种自适应配电线路故障保护***及方法，根据对应于当前电流方向的保护定值控制分段开关，能够实现保护动作逻辑的变化同步于配电线路运行状态，进而快速且准确地实现故障隔离。

附图说明

参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。

图1为本发明优选实施方式中，一种自适应配电线路故障保护***的结构示意图；

图2为本发明优选实施方式中，控制模块的结构示意示意图；

图3为本发明优选实施方式中，控制单元的结构示意示意图；

图4为本发明优选实施方式中，一种自适应配电线路故障保护方法的流程示意图；

图5为本发明优选实施方式中，步骤S3的流程示意图；

图6为本发明优选实施方式中，步骤S32的流程示意图；

图7为本发明优选实施方式中，配电网于Q1处出现故障时，自适应配电线路故障保护***的控制示意图；

图8为本发明优选实施方式中，配电网于Q2处出现故障时，自适应配电线路故障保护***的控制示意图。

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的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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征。

其中，一种自适应配电线路故障保护***，应用于配电网，配电网包括至少一供电装置、至少一配电线路以及多个设置在配电线路上的分段开关；

如图1所示，自适应配电线路故障保护***，针对每个分段开关，分别包括：

一配置模块1，用于针对每个分段开关配置对应于不同的电流方向的保护定值；

一检测模块2，用于检测分段开关处的当前电流流向；

多个控制模块3，分别连接配置模块1和检测模块2，控制模块3与分段开关一一对应，用于在对应的分段开关处检测到故障时，根据当前电流流向以及分段开关对应的保护定值，对分段开关执行对应的保护动作。

具体地，本发明提供一种自适应配电线路故障保护***，如图1所示，通过为每个分段开关配置对应于不同电流方向的保护定值，使配电线路上的分段开关上的电流方向因供电装置更换、负荷状态切换等变化时，保护定值能够相应的调整，以便于后续于该配电线路出现故障，根据保护定值对分段开关执行保护动作，保护动作一般是跳闸或告警，即控制分段开关自合闸状态切换至分闸状态，或发出告警指示，从而在配电线路出现故障时，能够准确且快速地实现故障隔离，以保护其他配电线路及电器元件的正常工作。需要注意的是，为便于表述，图1为自适应配电线路故障保护***仅表示针对一个分段开关的结构示意图，下文中的图2和图3同理。

本发明优选的实施方式中，预设一电流流向为正向；

配置模块1，用于每个分段开关配置一对应于正向的第一保护定值，以及反向于正向的第二保护定值；

如图2所示，每个控制模块3中包括：

一获取单元31，用于获取分段开关处的当前电流流向；

一控制单元32，连接获取单元31，根据当前电流流向，从分段开关的第一保护定值与第二保护定值中选择对应于当前电流流向的保护定值并作为分段开关的当前保护定值；

以及在对应的分段开关处检测到故障时，根据当前保护定值，对分段开关执行对应的保护动作。

具体地，考虑到配电线路在正常过程时，会因联络开关的分合闸导致电流流向发生变化，也会因小水电，如水电站，由负荷转变为电源，还会因配电线路的当前运行情况的自动调度，即主动进行负荷切换，进行转供电控制而产生电流流向的变化，相应的，可预先设置一电流流向为正向，背向于该电流流向的方向为反向，并于正向和负向分别设置对应的保护定值，由此，可根据当前的电流流向选择出符合于当前运行状态的保护定值，从而实现准确控制。否则，分段开关的电流流向无论为什么方向，保护定值始终如一，也就是说，不仅无法灵活地控制分段开关的分合闸状态，更无法在配电线路出现故障时，从所有分段开关中快速地选择一分段开关进行切换，以实现故障隔离的目的。

本发明优选的实施方式中，第一保护定值和第二保护定值均包括对应于第一门限值的第一保护延时，以及对应于第二门限值的第二保护延时；

第一门限值和第二门限值分别对应不同的电流值；

如图3所示，控制单元32包括：

一检测部件321，用于检测分段开关处的故障电流值；

一控制部件322，连接检测部件321，用于根据故障电流值，从分段开关的第一保护延时与第二保护延时中选择对应于故障电流值的保护延时并作为分段开关的当前保护延时；

以及在对应的分段开关处持续检测到故障的时间满足当前保护延时，对分段开关执行对应的保护动作。

本发明优选的实施方式中，第一门限值大于第二门限值，对应于第一门限值的第一保护延时小于对应于第二门限值的第二保护延时。

具体地，考虑到配电线路的供电装置不同，运行功率不同，由此，于配电线路出现故障时，切换分段开关以实现故障隔离的可操作时间也对应不同，当故障电流值较大，超过第一门限值，于故障发生时，需要尽快隔离故障，可获取从分段开关的第一保护延时与第二保护延时中选择第一保护延时并作为分段开关的当前保护延时；当故障电流的持续时间满足当前保护延时，对分段开关执行对应的保护动作，以实现故障隔离，而故障电流值相对较小，超过第二门限值但未超过第一门限值，于故障发生时，可相对较慢地隔离故障，可获取从分段开关的第一保护延时与第二保护延时中选择第二保护延时并作为分段开关的当前保护延时；当故障电流的持续时间满足当前保护延时，对分段开关执行对应的保护动作，保护动作一般是跳闸或告警，即控制分段开关自合闸状态切换至分闸状态，或发出告警指示。

其中，一种自适应配电线路故障保护方法，应用于配电网，配电网包括至少一供电装置、至少一配电线路以及多个设置在配电线路上的分段开关；

如图4所示，自适应配电线路故障保护方法，针对每个分段开关，包括：

步骤S1，针对对应的分段开关配置对应于不同的电流方向的保护定值；

步骤S2，检测分段开关处的当前电流流向；

步骤S3，在对应的分段开关处检测到故障时，根据当前电流流向以及分段开关对应的保护定值，对分段开关执行对应的保护动作。

具体地，本发明提供一种自适应配电线路故障保护方法，通过步骤S1至步骤S3，可从配电线路中的所有分段开关中，选择出可快速实现故障隔离的分段开关，并控制该分段开关自合闸状态切换至分闸状态，具体选择以及切换过程已于上文中描述清楚，此处不再赘述。

本发明优选的实施方式中，预设一电流流向为正向；

步骤S1，对每个分段开关配置一对应于正向的第一保护定值，以及反向于正向的第二保护定值；

如图5所示，步骤S3，包括：

步骤S31，检测分段开关处的当前电流流向；

步骤S32，根据当前电流流向，从分段开关的第一保护定值与第二保护定值中选择对应于当前电流流向的保护定值并作为分段开关的当前保护定值；

以及在对应的分段开关处检测到故障时，根据当前保护定值，对分段开关执行对应的保护动作。

本发明优选的实施方式中，第一保护定值和第二保护定值均包括对应于第一门限值的第一保护延时，以及对应于第二门限值的第二保护延时；

第一门限值和第二门限值分别对应不同的电流值；

如图6所示，步骤S32包括：

步骤S321，检测分段开关处的故障电流值；

步骤S322，根据故障电流值，从分段开关的第一保护延时与第二保护延时中选择对应于故障电流值的保护延时并作为分段开关的当前保护延时；

以及在对应的分段开关处持续检测到故障的时间满足当前保护延时，对分段开关执行对应的保护动作。

本发明优选的实施方式中，第一门限值大于第二门限值，对应于第一门限值的第一保护延时小于对应于第二门限值的第二保护延时。

实施例：

本实施例为一种自适应配电线路故障保护***的具体应用的实施例。

实施例：

配电网中包括第一变电站U1、第二变电站U2、第一配电线路L1、第二配电线路L2、设置在第一配电线路L1上的分段开关S1、分段开关S2、分段开关S3、设置在第二配电线路L2上的分段开关S5以及联络开关S4。

应用于本发明提供的自适应接地故障保护***，针对每个分段开关，预配置不同的保护定值，具体可如下：

分段开关S1的正向如图7所示，自U1电源侧至负荷侧，分段开关S1的保护定值中，对应于正向的第一保护定值中包括对应于“速断”门限值的第一保护延时为0.48s以及对应于“过流”门限值的第二保护延时为0.8s；对应于反向的第二保护定值中包括对应于“速断”门限值的第一保护延时为0.1s以及对应于“过流”门限值的第二保护延时为0.3s。

分段开关S2的正向如图7所示，自U1电源侧至负荷侧，分段开关S2的保护定值中，对应于正向的第一保护定值中包括对应于“速断”门限值的第一保护延时为0.4s以及对应于“过流”门限值的第二保护延时为0.7s；对应于反向的第二保护定值中包括对应于“速断”门限值的第一保护延时为0.16s以及对应于“过流”门限值的第二保护延时为0.4s。

分段开关S3的正向如图7所示，自U1电源侧至负荷侧，分段开关S3的保护定值中，对应于正向的第一保护定值中包括对应于“速断”门限值的第一保护延时为0.32s以及对应于“过流”门限值的第二保护延时为0.6s；对应于反向的第二保护定值中包括对应于“速断”门限值的第一保护延时为0.24s以及对应于“过流”门限值的第二保护延时为0.5s。

分段开关S4的正向如图7所示，自U2电源侧至负荷侧，分段开关S4的保护定值中，对应于正向的第一保护定值中包括对应于“速断”门限值的第一保护延时为0.32s以及对应于“过流”门限值的第二保护延时为0.6s；对应于反向的第一保护定值中包括对应于“速断”门限值的第一保护延时为0.24s以及对应于“过流”门限值的第二保护延时为0.5s。

分段开关S5的正向如图7所示，自U2电源侧至负荷侧，分段开关S1的保护定值中，对应于正向的第一保护定值中包括对应于“速断”门限值的第一保护延时为0.4s以及对应于“过流”门限值的第二保护延时为0.7s；对应于反向的第二保护定值中包括对应于“速断”门限值的第一保护延时为0.16s以及对应于“过流”门限值的第二保护延时为0.5s。

当变电站U1、变电站U2均正常工作时，联络开关S4此时为分闸状态，第一配电线路L1上的分段开关S1，S2和S3上的电流流向均与对应的正向一致，自U1电源侧流向至负荷侧，第二配电线路L2上的分段开关S5的电流与对应的正向一致，自U2电源侧流向至负荷侧，联络开关S4为分闸状态，此处为区分合闸状态和分闸状态，用黑色填充标识以表示分闸状态，用白色填充标识以表示分闸状态，图7至8均采用此标识以区分。

而当Q1处出现故障时，将故障点Q1处之前的分段开关S2自合闸状态切换至分闸状态，并控制联络开关S4自分闸状态切换至合闸状态，如图7所示，分段开关S3处可实现正常运行，此时S3的电流流向则由分段开关S3对应的保护定值为对应于反向的第二保护定值，而分段开关S5和联络开关S4对应的保护定值为对应于正向的第一保护定值，需要注意的是，联络开关于分闸状态下，可将其视为分段开关。

而当Q2处出现故障时，且当前的故障电流值较大，并超过分段开关S3，分段开关S5和联络开关S4分别对应的“速断”门限值时，分段开关S3的当前保护定值中的当前保护延时，是分段开关S3的第二保护定值中对应于“速断”门限值的第一保护延时，为0.24s，联络开关S4的当前保护定值中的当前保护延时，是分段开关S4的第一保护定值中对应于“速断”门限值的第一保护延时，为0.32s，分段开关S5的当前保护定值中的当前保护延时，是分段开关S5的第一保护定值中对应于“速断”门限值的第一保护延时，为0.4s，也就是说，分段开关S3自检测到故障电流的时刻至0.24s的延时后，此时的故障电流的持续满足0.24s控制该分段开关S3断开，即0.24s后故障被隔离，而S4的保护延时为0.32s，S4的保护延时为0.4s，故障电流的持续时间未达到S4，S5的保护延时，即S4，S5还未进行切换处理，故障已经被隔离，由此，于大电流时，可实现快速且准确地跳闸，以实现故障隔离。

本发明的技术方案有益效果在于：提供一种自适应配电线路故障保护***及方法，根据对应于当前电流方向的保护定值控制分段开关，能够实现保护动作逻辑的变化同步于配电线路运行状态，进而快速且准确地实现故障隔离。

其中以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种自适应配电线路故障保护***，应用于配电网，其特征在于，所述配电网包括至少一供电装置、至少一配电线路以及多个设置在所述配电线路上的分段开关；

所述自适应配电线路故障保护***，针对每个分段开关，分别包括：

一配置模块，用于针对对应的分段开关配置对应于不同的电流方向的保护定值，所述保护定值包括对应于电流流向为正向的第一保护定值，以及反向于所述正向的第二保护定值；所述第一保护定值和所述第二保护定值均包括对应于第一门限值的第一保护延时，以及对应于第二门限值的第二保护延时；所述第一门限值和所述第二门限值分别对应不同的故障电流值；所述第一门限值为速断门限值，所述第二门限值为过流门限值；

一检测模块，用于检测所述分段开关处的当前电流流向；

一控制模块，分别连接所述配置模块和所述检测模块，用于在对应的分段开关处检测到故障时，根据所述当前电流流向、分段开关处的故障电流值以及所述分段开关对应的保护定值，从所有所述分段开关中选择选择出可快速实现故障隔离的一所述分段开关，对选择的所述分段开关执行对应的保护动作。

2.根据权利要求1所述的自适应配电线路故障保护***，其特征在于，预设一电流流向为正向；

所述配置模块，用于针对对应的所述分段开关配置一对应于所述正向的第一保护定值，以及反向于所述正向的第二保护定值；

每个对应于所述分段开关的所述控制模块中包括：

一获取单元，用于获取所述分段开关处的当前电流流向；

一控制单元，连接所述获取单元，用于根据所述当前电流流向，从所述分段开关的所述第一保护定值与所述第二保护定值中选择对应于所述当前电流流向的保护定值并作为所述分段开关的当前保护定值；

以及在对应的分段开关处检测到故障时，根据所述当前保护定值，对所述分段开关执行对应的保护动作。

3.根据权利要求1所述的自适应配电线路故障保护***，其特征在于，

所述控制单元包括：

一检测部件，用于检测所述分段开关处的故障电流值；

一控制部件，连接所述检测部件，用于根据所述故障电流值，从所述分段开关的所述第一保护延时与所述第二保护延时中选择对应于所述故障电流值的保护延时并作为所述分段开关的当前保护延时；

以及在对应的分段开关处持续检测到故障的时间满足所述当前保护延时，对所述分段开关执行对应的保护动作。

4.根据权利要求3所述的自适应配电线路故障保护***，其特征在于，所述第一门限值大于所述第二门限值，对应于所述第一门限值的所述第一保护延时小于对应于所述第二门限值的所述第二保护延时。

5.一种自适应配电线路故障保护方法，应用于配电网，其特征在于，所述配电网包括至少一供电装置、至少一配电线路以及多个设置在所述配电线路上的分段开关；

所述自适应配电线路故障保护方法，针对每个分段开关，包括：

步骤S1，针对对应的分段开关配置对应于不同的电流方向的保护定值，所述保护定值包括对应于电流流向为正向的第一保护定值，以及反向于所述正向的第二保护定值；所述第一保护定值和所述第二保护定值均包括对应于第一门限值的第一保护延时，以及对应于第二门限值的第二保护延时；所述第一门限值和所述第二门限值分别对应不同的故障电流值；所述第一门限值为速断门限值，所述第二门限值为过流门限值；

步骤S2，检测所述分段开关处的当前电流流向；

步骤S3，在对应的分段开关处检测到故障时，根据所述当前电流流向、分段开关处的故障电流值以及所述分段开关对应的保护定值，从所有所述分段开关中选择选择出可快速实现故障隔离的一所述分段开关，对选择的所述分段开关执行对应的保护动作。

6.根据权利要求5所述的自适应配电线路故障保护方法，其特征在于，预设一电流流向为正向；

所述步骤S1，对对应的所述分段开关配置一对应于所述正向的第一保护定值，以及反向于所述正向的第二保护定值；

所述步骤S3，包括：

步骤S31，检测所述分段开关处的当前电流流向；

步骤S32，根据所述当前电流流向，从所述分段开关的所述第一保护定值与所述第二保护定值中选择对应于所述当前电流流向的保护定值并作为所述分段开关的当前保护定值；

以及在对应的分段开关处检测到故障时，根据所述当前保护定值，对所述分段开关执行对应的保护动作。

7.根据权利要求5所述的自适应配电线路故障保护方法，其特征在于，

所述步骤S32包括：

步骤S321，检测所述分段开关处的故障电流值；

步骤S322，根据所述故障电流值，从所述分段开关的所述第一保护延时与所述第二保护延时中选择对应于所述故障电流值的保护延时并作为所述分段开关的当前保护延时；

以及在对应的分段开关处持续检测到故障的时间满足所述当前保护延时，对所述分段开关执行对应的保护动作。

8.根据权利要求7所述的自适应配电线路故障保护方法，其特征在于，所述第一门限值大于所述第二门限值，对应于所述第一门限值的所述第一保护延时小于对应于所述第二门限值的所述第二保护延时。