專利名稱：一種含分布式多電源的配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)故障處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及配電網(wǎng)自動化領(lǐng)域，具體地說是一種含分布式多電源的配電網(wǎng)自動化 系統(tǒng)故障處理方法。
背景技術(shù)：
常規(guī)的配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的運行與管理模式大多采用三層結(jié)構(gòu)，即配電網(wǎng)主站 層、配電網(wǎng)子站層、配電網(wǎng)終端層，不同層之間依賴配電網(wǎng)通信系統(tǒng)進(jìn)行信息的交互。在配 電網(wǎng)故障處理方面(即饋線自動化系統(tǒng)，F(xiàn)eeder Automation System，簡稱FA，下同)，配電 網(wǎng)主站、子站與終端各自完成不同的功能，一股說來配電網(wǎng)終端實現(xiàn)故障信息的獲取，配 電網(wǎng)子站實現(xiàn)故障點的判斷與隔離，配電網(wǎng)主站實現(xiàn)非故障區(qū)域的恢復(fù)控制。在FA控制模式上，目前比較流行的是電流型控制模式，原理說明如下配電網(wǎng)子 站在獲取和收集終端上報的信息后，與變電站的保護(hù)及重合閘動作情況相互配合，實現(xiàn)故 障點的判斷，并實現(xiàn)故障的自動隔離。配電網(wǎng)主站根據(jù)子站上報的信息實現(xiàn)非故障區(qū)域的 恢復(fù)控制。下面具體說明一種常規(guī)的電流型控制模式，如圖1所示，開關(guān)K4是聯(lián)絡(luò)開關(guān)，正常 運行狀態(tài)是斷開。假設(shè)dl點發(fā)生故障，動作反應(yīng)序列如下動作反應(yīng)斷面1 變電站A的保護(hù)動作，出口開關(guān)CB1跳閘；FTU1檢測到故障，但未 上報子站。動作反應(yīng)斷面2 變電站A重合閘動作，若dl是瞬時性故障，重合閘成功，F(xiàn)TU1上 報瞬時故障消除信息，并不做操作任何開關(guān)；若dl是永久性故障，重合閘失敗，變電站出線 開關(guān)再次跳閘。動作反應(yīng)斷面3 重合閘失敗后，F(xiàn)TU1上報故障信息給子站；子站根據(jù)收到的信 息，判斷故障點為dl點(在開關(guān)K1、開關(guān)K2之間)，發(fā)遙控命令跳開開關(guān)K1、開關(guān)K2，實現(xiàn) 故障隔離。動作反應(yīng)斷面4 子站上報定位、隔離信息給主站，由主站遙控合上變電站A出線 開關(guān)CB1及開關(guān)K3，實現(xiàn)非故障區(qū)域的恢復(fù)與控制。上述控制模式是FA系統(tǒng)典型方案之一，特點是1、依賴配電網(wǎng)通信系統(tǒng)，F(xiàn)TU與變電站保護(hù)與重合閘相互配合實現(xiàn)故障的診斷、隔 離及恢復(fù)控制。2、由于常規(guī)配電網(wǎng)正常運行時單端供電系統(tǒng)，所以，F(xiàn)TU檢測故障的原理是以故障 電流的大小判斷為啟動條件，當(dāng)故障電流超標(biāo)后，即認(rèn)為是產(chǎn)生了過流或速斷現(xiàn)象，無須依 賴功率方向的變化作為判斷依據(jù)。但隨著分布式電源(Distributed Generator，簡稱DG)應(yīng)用的不斷擴(kuò)展，風(fēng)電、光 伏、儲能、微燃機(jī)等分布式電源多直接或以微網(wǎng)的形式接入到配電網(wǎng)當(dāng)中(如圖2所示)，這 樣，傳統(tǒng)的配電網(wǎng)從一種單端帶電運行、且不允許環(huán)網(wǎng)運行的運行模式，轉(zhuǎn)變成為一種在多
3分布式電源形式下、環(huán)網(wǎng)運行的運行模式，傳統(tǒng)的配電網(wǎng)保護(hù)、饋線自動化的出力模式將無 法滿足在含分布式多電源系統(tǒng)運行情況下配電網(wǎng)故障處理的要求，必須進(jìn)行改進(jìn)與完善。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明在利用光以太網(wǎng)通信的基礎(chǔ)上，提出了 采用對等通信機(jī)制，利用光纖以太網(wǎng)設(shè)備及SOCKET連接技術(shù)，建立獨立的故障信息傳輸通 道，實現(xiàn)終端裝置之間的故障信息 的對等通信，以有效解決環(huán)網(wǎng)情況下的配電網(wǎng)保護(hù)和饋 線自動化等問題。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下1、選擇配電網(wǎng)終端裝置(如配電網(wǎng)保護(hù)、饋線自動化遠(yuǎn)方終端(FTU)等)，所述的 終端裝置在具備常規(guī)的電流、電壓大小采樣以及功率計算以外，還需具備功率方向和零序 功率方向的采樣與計算，以適應(yīng)在多電源系統(tǒng)下能對故障現(xiàn)象進(jìn)行捕捉。2、配電網(wǎng)采用光纖以太網(wǎng)復(fù)用技術(shù)，除具備正常的三遙處理功能以外，還需建立 相對獨立的、虛擬的通道，專門處理故障診斷、隔離的信息。專用通道處理的信息，是少量 的，一股只含有對時及故障檢測信息。3、在快速、獨立的虛擬通道建立后，采用TCP方式，建立配電網(wǎng)終端之間可靠的對 等通信機(jī)制，實現(xiàn)終端之間故障信息的快速交換。4、經(jīng)過終端之間的信息交換，配電網(wǎng)終端通過相互交換的信息快速識別故障，實 現(xiàn)保護(hù)跳閘、故障定位與快速隔離。5、在對等通信機(jī)制建立完成后，對配電網(wǎng)終端靈活配置各種不同的運行和故障處 理模式，適應(yīng)實際配電網(wǎng)運行的各種工況。以圖1所示的系統(tǒng)為例說明根據(jù)現(xiàn)場的需求，可設(shè)置FTUl和FTO5等出線起始 FTU設(shè)置為速斷跳閘方式，其它FTU保持原來的運行模式；變電站出線開關(guān)的保護(hù)設(shè)置為延 時跳閘。這樣做的目的，可保證IOkV配電線路的故障處理不涉及到變電站內(nèi)動作，動作處 理和故障切除均在站外完成。假如dl點發(fā)生故障動作反應(yīng)斷面1 :FTU1檢測到故障，通過獨立通道，對等通信傳遞信息至FTU2 ； FTU2未檢測到故障，通過對等通信傳遞信息至FTUl和FTU3 ；動作反應(yīng)斷面2 =FTUl通過對等通信，判斷故障點在dl處，終端控制跳閘Kl ；FTU2 通過對等通信，也判斷出故障點在dl處，終端控制跳閘K2，實現(xiàn)故障隔離；動作反應(yīng)斷面3 主站根據(jù)收到的FTU上報信息，進(jìn)行非故障區(qū)域的恢復(fù)控制，遙 控合上開關(guān)K3，實現(xiàn)非故障區(qū)域的恢復(fù)控制。以上配電網(wǎng)運行方式，將饋線的故障處理放在變電站外實現(xiàn)，不涉及到站內(nèi)保護(hù) 及綜自設(shè)備的動作。通過獨立通道，子站或主站能在線、靈活配置下屬終端設(shè)備的運行工 況，以滿足不同運行條件下，配電網(wǎng)自動化實際運行的需要。本發(fā)明采用饋線自動化模擬仿真系統(tǒng)來模擬實際工況，驗證對等通信和饋線自動 化處理機(jī)制的有效性。隨著光纖通信技術(shù)的不斷發(fā)展，以光纖以太網(wǎng)以及無源光網(wǎng)絡(luò)(ΕΡ0Ν等)為核心 的配電網(wǎng)通信技術(shù)已經(jīng)在配電網(wǎng)自動化中得到廣泛應(yīng)用，光纖以太網(wǎng)通信無論是采用光網(wǎng)通信模塊、還是工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，均可提供可靠的以太網(wǎng)復(fù)用技術(shù)，可在不增加光纜芯數(shù) 的前提下，合理分配使用帶寬，開辟虛擬的獨立信道，大大提高了配電網(wǎng)通信的可靠性、實 時性。以故障快速診斷、隔離及恢復(fù)控制為核心的饋線自動化系統(tǒng)(FA， FeederAutomation System)，是配電網(wǎng)自動化的重要組成部分。通信技術(shù)的發(fā)展對于饋線 自動化產(chǎn)生了革命性的影響，主要表現(xiàn)在首先，光纖以太網(wǎng)能提供信道復(fù)用技術(shù)，保證終 端裝置在正常的三遙通信的信道外，還能提供單獨的FA故障處理信道，這與傳統(tǒng)的FA數(shù)據(jù) 通信處理模式有極大的不同，大大提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性及FA系統(tǒng)的可靠性。其次，在 FA故障處理過程中，廣泛采用了基于定值下裝的定義模式，利用FA獨立信道，可靈活定制 和下裝終端參數(shù)，根據(jù)現(xiàn)場的實際工況，配置FA的運行模式，即可靈活配置FA系統(tǒng)為電壓 型運行模式、電流型運行模式、重合型運行模式、混合型運行模式等，這些運行模式的確認(rèn) 是靈活可調(diào)的，而不是在出廠前就固化不變的，這樣大大方便了系統(tǒng)維護(hù)，使配電網(wǎng)自動化 系統(tǒng)的運行維護(hù)更加實用化。本發(fā)明適用于各種形式的分布式電源處理模式，豐富和完善了配電網(wǎng)自動化的故 障處理模式，適應(yīng)智能配電網(wǎng)自愈控制的需求；實現(xiàn)了終端裝置之間的故障信息的對等通 信，有效解決環(huán)網(wǎng)情況下的配電網(wǎng)保護(hù)和饋線自動化等問題；本發(fā)明具有很好的靈敏性、選 擇性、快速性。下面結(jié)合說明書附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。


圖1為常規(guī)配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明含分布式電源的配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖(圖中，G表示分 布式電源，L表示負(fù)荷)。
具體實施例方式一、快速通道及對等通信機(jī)制的建立配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)采用光纖復(fù)用技術(shù)，在正常的三遙處理功能以外，建立相對獨 立的、虛擬的通道，專門處理故障診斷、隔離的信息。專用通道的建立是“虛擬”的，并不需要獨立的介質(zhì)。在光纖雙環(huán)自愈網(wǎng)的通信中， 可建立基于TCP的SOCKET連接，對于圖2所示含分布式電源的配電系統(tǒng)，相鄰FTU間將建 立相對獨立的SOCKET連接，如FTU2. 1將分別與相鄰的FTU1. 2和FTU2. 2建立連接，一旦穩(wěn) 固的SOCKET連接建立完成后，F(xiàn)TU之間可按自定義的短報文傳遞專門傳輸故障診斷的相關(guān) 信息(包括功率方向)和對時信息，F(xiàn)TU收到相鄰的FTU傳遞的信息后，可迅速正確作出故 障的定位與判斷，并可自動遙控實現(xiàn)故障隔離。FA短報文格式遙信幀
5 遙控幀 功率方向幀 通過上述方式，終端之間可以建立穩(wěn)固的連接，終端通過這種機(jī)制快速通報故障 相關(guān)信息，終端之間經(jīng)過相互通信的故障信息，就能準(zhǔn)確地進(jìn)行故障處理。二、靈活配置的診斷模式基于“虛擬”獨立通道的故障信息傳遞模式建立以后，可以對故障診斷、隔離及 恢復(fù)控制的模式進(jìn)行革命性的變革，即打破原來傳統(tǒng)的電壓型、電流型模式，配電網(wǎng)子站 (或主站)通過遠(yuǎn)程維護(hù)，靈活配置配電網(wǎng)終端的運行工況(運行參數(shù))，使得整個配電網(wǎng) 自動化系統(tǒng)能滿足現(xiàn)場各種工況的實際需求。特別是配電網(wǎng)中多種分布式電源時，系統(tǒng)的 潮流方向不是單一方向的，此時，故障的處理是必須依賴終端設(shè)備之間的信息交互，才能準(zhǔn) 確實現(xiàn)故障點的判斷，保證保護(hù)動作和故障的正確隔離。下面以圖2所示含分布式電源配電網(wǎng)系統(tǒng)為例說明一下本發(fā)明的故障診斷及隔離過程若dl點發(fā)生故障，假設(shè)條件不考慮瞬時故障，按永久故障處理；所有開關(guān)設(shè)備均為斷路器，能切斷短路電流。動作反應(yīng)斷面1 :FTU1. U FTU1. 2、DTU1、FTU2. 1、FTU2. 2、DTU2、FTU3. 1、DTU3 檢測 到故障，F(xiàn)TU3. 2未檢測到故障；動作反應(yīng)斷面2 終端裝置通過對等通信，交換信息后，發(fā)現(xiàn)FTU1. UFTU1. 2,DTUl 之間故障現(xiàn)象一致(功率方向相同)；FTU2. UFTU2. 2、DTU2、FTU3. 1、DTU3之間故障現(xiàn)象一 致(功率方向相同)；而FTU1. 1與FTU2. 1故障現(xiàn)象不一致(功率方向不同)；動作反應(yīng)斷面3 通過上述分析，判斷故障點在dl處，F(xiàn)TU1. 1與FTU2. 1各自控制 開關(guān)CBl. 1與CB2. 1跳閘，實現(xiàn)故障隔離。通過獨立通道，子站或主站能在線、靈活配置下屬終端設(shè)備的運行工況，以滿足不 同運行條件下，配電網(wǎng)自動化實際運行的需要。
過流上報變電站跳閘后上報
變電站一次重合失故障COS表示
敗后上報 故障SOE表示三、動作時間基于光纖以太網(wǎng)復(fù)用技術(shù)，采用“虛擬”的獨立通道，運用對等通信技術(shù)傳遞 故障信息，能快速實現(xiàn)故障判斷、定位于隔離，故障診斷定位時間< 50ms，故障隔離時間 < 150ms (不考慮瞬時故障模式，考慮開關(guān)本體動作時間IOOms計算)，基本滿足DG并網(wǎng)條 件下，配電網(wǎng)自動化的需求。
權(quán)利要求
一種含分布式多電源的配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)故障處理方法，其特征在于1)選擇配電網(wǎng)終端裝置，所述的裝置除具備常規(guī)的電流、電壓大小采樣以及功率計算以外，還需具備功率方向和零序功率方向的采樣與計算；2)配電網(wǎng)采用光纖以太網(wǎng)設(shè)備及SOCKET連接方法，在正常的三遙處理功能以外，建立相對獨立的、虛擬的通道，專門處理故障診斷、隔離的信息；3)在快速、獨立的虛擬通道建立后，采用TCP方式，建立配電網(wǎng)終端裝置之間可靠的對等通信機(jī)制，實現(xiàn)終端裝置之間故障信息的快速交換；4)經(jīng)過終端裝置之間的信息交換，配電網(wǎng)終端裝置通過相互交換的信息快速識別故障，實現(xiàn)保護(hù)跳閘、故障定位與快速隔離；5)在對等通信機(jī)制建立完成后，對配電網(wǎng)終端裝置靈活配置各種不同的運行和故障處理模式，適應(yīng)包括分布式電源并網(wǎng)模式下各種實際配電網(wǎng)運行的工況。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種含分布式多電源的配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)故障處理方法。傳統(tǒng)的配電網(wǎng)保護(hù)、饋線自動化的出力模式將無法滿足在含分布式多電源系統(tǒng)運行情況下配電網(wǎng)故障處理的要求，必須進(jìn)行改進(jìn)與完善。本發(fā)明在利用光以太網(wǎng)通信的基礎(chǔ)上，利用光纖以太網(wǎng)設(shè)備及SOCKET連接方法，建立獨立的故障信息傳輸通道；采用對等通信機(jī)制，實現(xiàn)終端裝置之間的故障信息的對等通信，有效解決了環(huán)網(wǎng)情況下的保護(hù)和饋線自動化等問題；本發(fā)明具有很好的靈敏性、選擇性、快速性。
文檔編號H02J13/00GK101867223SQ20101014094
公開日2010年10月20日 申請日期2010年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月8日
發(fā)明者張雪松, 徐文, 徐瑋韡, 童杭偉, 趙波 申請人:浙江省電力試驗研究院;浙江省電力試驗研究院技術(shù)服務(wù)中心