專利名稱：配電網(wǎng)區(qū)域保護(hù)方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)的保護(hù)方法和系統(tǒng)，特別是一種配電網(wǎng)的故障檢測方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，社會對電力的需求量越來越大，電力用戶對配電網(wǎng)的供電可靠性、電能質(zhì)量、工作效率和優(yōu)質(zhì)服務(wù)等方面的要求也越來越高。利用現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將配電網(wǎng)在正常及事故情況下的監(jiān)測、保護(hù)、控制、計(jì)量與供電部門的工作管理有機(jī)地融合在一起改進(jìn)供電質(zhì)量是智能電網(wǎng)的發(fā)展趨勢。配電網(wǎng)保護(hù)控制設(shè)備和系統(tǒng)能夠快速檢測到電網(wǎng)故障或異常運(yùn)行狀況，并迅速作出處置，這對于配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著重要的作用?，F(xiàn)有技術(shù)的配電網(wǎng)保護(hù)控制設(shè)備要么無法適應(yīng)于配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)行方式多變、保護(hù)定值無法整定的情況，要么配套投資巨大、配電網(wǎng)難以承受，因此不能適應(yīng)于各種復(fù)雜配電網(wǎng)架構(gòu)情況下的配電網(wǎng)故障檢測控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種配電網(wǎng)區(qū)域保護(hù)方法和系統(tǒng)，要解決的技術(shù)問題是快速高效準(zhǔn)確的檢測配電網(wǎng)的故障并隔離故障。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種配電網(wǎng)區(qū)域保護(hù)方法，包括以下步驟:一、在配電網(wǎng)的主干線上的各個分段開關(guān)或箱式變電站中安裝線路保護(hù)終端，分段開關(guān)將主干線分割成區(qū)段，在配電網(wǎng)的主干線的變電站或開閉所中安裝區(qū)域保護(hù)終端；二、線路保護(hù)終端和區(qū)域保護(hù)終端通過通信網(wǎng)絡(luò)建立通信鏈接；在線路保護(hù)終端和區(qū)域保護(hù)終端中設(shè)置一個主設(shè)備，作為采樣時鐘的控制源，使得其他線路保護(hù)終端和區(qū)域保護(hù)終端的時鐘與主設(shè)備一致；三、線路保護(hù)終端實(shí)現(xiàn)區(qū)段主干線的差動保護(hù):該區(qū)段的各個線路保護(hù)終端分別采集各自分段開關(guān)的電壓和電流的模擬信號，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后將之發(fā)送至處于同一區(qū)段各側(cè)的邊界開關(guān)配置的線路保護(hù)終端，各個線路保護(hù)終端計(jì)算該區(qū)段的差動電流和制動電流，當(dāng)差動電流與制動電流之比大于設(shè)定值時，該線路保護(hù)終端認(rèn)為區(qū)段內(nèi)有故障，控制跳開該邊界開關(guān)，設(shè)定值為0.5倍線路的額定電流；區(qū)域保護(hù)終端實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)主干線及其附屬分支線的后備保護(hù):線路保護(hù)終端采集開關(guān)處的交流量信息和開關(guān)量信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后，發(fā)至區(qū)域保護(hù)終端，區(qū)域保護(hù)終端計(jì)算被保護(hù)對象區(qū)段的故障特征信號，檢測到被保護(hù)線路上某區(qū)段的各側(cè)電流中僅有一側(cè)發(fā)生過流，則向該主干線區(qū)段的各邊界開關(guān)配置的線路保護(hù)終端發(fā)送跳閘信號，線路保護(hù)終端接收到區(qū)域保護(hù)終端的跳閘信號后，控制邊界開關(guān)跳開，隔離故障點(diǎn)。本發(fā)明的方法主干線上的分段開關(guān)數(shù)量為:1 <分段開關(guān)數(shù)量< 3。本發(fā)明的方法主干線中存在“T”形連接分支線，在“T”形連接處的主干線兩側(cè)、在分支線上分別設(shè)有分段開關(guān)。本發(fā)明的方法線路保護(hù)終端和區(qū)域保護(hù)終端通過以太無源光網(wǎng)絡(luò)建立通信鏈接。本發(fā)明的方法線路保護(hù)終端和區(qū)域保護(hù)終端的以太網(wǎng)通信端口通過以太網(wǎng)通訊線接入到無源光網(wǎng)絡(luò)單元的以太網(wǎng)通信端口，無源光網(wǎng)絡(luò)單元的無源光纖網(wǎng)絡(luò)通信口通過多模光纖連接到光線路終端。本發(fā)明的方法交流量信息是電壓、電流模擬量信息:分段開關(guān)的電壓A相、電壓B相、電壓C相、電流A相、電流B相、電流C相；所述開關(guān)量信息為遠(yuǎn)方跳閘信號、遠(yuǎn)方合閘信號、故障信息信號、保護(hù)起動信號、差動標(biāo)記信號、電流互感器斷線信號、保護(hù)退出信號。本發(fā)明的方法差動電流為區(qū)段各邊界開關(guān)電流的相量之和，制動電流為區(qū)段各邊界開關(guān)的模值之和。本發(fā)明的方法線路保護(hù)終端認(rèn)為區(qū)段內(nèi)有故障，控制經(jīng)不少于100毫秒延時跳開該邊界開關(guān)。一種配電網(wǎng)區(qū)域保護(hù)系統(tǒng)，所述配電網(wǎng)區(qū)域保護(hù)系統(tǒng)，在配電網(wǎng)的主干線上設(shè)置分段開關(guān)，在“T”形連接處的主干線兩側(cè)、在分支線上分別設(shè)有分段開關(guān)，在分段開關(guān)或箱式變電站中連接有線路保護(hù)終端，線路保護(hù)終端的交流量信息采集端口分別連接至分段開關(guān)或箱式變電站的電壓信號和電流信號輸出端子，線路保護(hù)終端的開關(guān)量輸入端口通過電纜連接至分段開關(guān)的開關(guān)信號輸出端子；在配電網(wǎng)的主干線的變電站或開閉所中配置區(qū)域保護(hù)終端；所述線路保護(hù)終端和區(qū)域保護(hù)終端形成網(wǎng)絡(luò)通信連接，在線路保護(hù)終端和區(qū)域保護(hù)終端中設(shè)置一個主設(shè)備，主設(shè)備向其他的線路保護(hù)終端和區(qū)域保護(hù)終端發(fā)送采樣同步脈沖報(bào)文，使各終端的時鐘與主設(shè)備一致。本發(fā)明的系統(tǒng)分段開關(guān)數(shù)量為:1 <分段開關(guān)數(shù)量< 3 ;所述線路保護(hù)終端和區(qū)域保護(hù)終端形成以太無源光網(wǎng)絡(luò)通信連接。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，線路保護(hù)終端和區(qū)域保護(hù)終端通過通信網(wǎng)絡(luò)建立通信連接，設(shè)置主設(shè)備控制同步采樣，線路保護(hù)終端采集分段開關(guān)的電壓和電流的模擬信號，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后將之發(fā)送至處于同一區(qū)段各側(cè)的邊界開關(guān)配置的線路保護(hù)終端，各個線路保護(hù)終端計(jì)算被該區(qū)段的差動電流和制動電流，當(dāng)差動電流與制動電流之比大于設(shè)定值時，該線路保護(hù)終端認(rèn)為區(qū)段內(nèi)有故障，控制跳開該邊界開關(guān)，區(qū)域保護(hù)終端實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)主干線及其附屬分支線的后備保護(hù)，有效提高配電網(wǎng)絡(luò)的供電可靠性，實(shí)現(xiàn)配電電網(wǎng)的故障自動檢測和隔離，保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，同時適用于傳統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)和智能電網(wǎng)配電網(wǎng)絡(luò)。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的配置架構(gòu)示意圖。圖2是時鐘同步圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明的配電網(wǎng)區(qū)域保護(hù)方法，包括線路差動保護(hù)和區(qū)域后備保護(hù)兩部分，包括以下步驟:一、在配電網(wǎng)的主干線上安裝的各個分段開關(guān)安裝處的桿塔上或箱式變電站中安裝線路保護(hù)終端，在配電網(wǎng)的主干線的變電站或開閉所中安裝區(qū)域保護(hù)終端。線路保護(hù)終端和區(qū)域保護(hù)終端均通過以太網(wǎng)通訊線連接到以太無源光網(wǎng)絡(luò)EPON中，各個線路保護(hù)終端、區(qū)域保護(hù)終端之間通過IEC61850協(xié)議進(jìn)行信息交換。配電網(wǎng)為電力系統(tǒng)I IOkV變電站的變壓器低壓側(cè)出線到用戶的這一部分電網(wǎng)。在配電網(wǎng)中，連接兩個變電站之間的線路為主干線，從主干線到用戶的線路為分支線。如圖1所示，本實(shí)施例中，連接變電站I與變電站2之間的線路為主干線，分段開關(guān)I和分段開關(guān)6所屬的線路為分支線。按照配電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和可靠性的平衡原則，在配電網(wǎng)的主干線上設(shè)置分段開關(guān)?？紤]經(jīng)濟(jì)性，一條主干線上的分段開關(guān)不宜設(shè)置過多，過多的分段開關(guān)將增加投資；考慮可靠性，每一條主干線與分支線連接的節(jié)點(diǎn)兩側(cè)都應(yīng)配置分段開關(guān)，才能完全保證分支線的供電可靠性。按照電力企業(yè)的技術(shù)原則，一條主干線上的分段開關(guān)數(shù)量一般不超過三個，I <分段開關(guān)數(shù)量< 3。分段開關(guān)將配電網(wǎng)的主干線分割成若干個區(qū)段，配電網(wǎng)按分段開關(guān)為邊界劃分區(qū)段，這些分段開關(guān)也叫做該區(qū)段的邊界開關(guān)。每一個分段開關(guān)都是其兩側(cè)區(qū)段的邊界開關(guān)。每個區(qū)段為一個被保護(hù)對象，區(qū)段構(gòu)成了主干線的組成部分。主干線中若存在“T”形連接分支線的情況，在“T”形連接處的主干線兩側(cè)、在分支線上分別設(shè)有分段開關(guān)。如圖1所示，本實(shí)施例中，區(qū)段I的分段開關(guān)1、分段開關(guān)2和分段開關(guān)5，區(qū)段2的分段開關(guān)2、分段開關(guān)3和分段開關(guān)6。線路保護(hù)終端用于保護(hù)配電網(wǎng)主干線上的區(qū)段。配電網(wǎng)主干線上發(fā)生故障時，線路保護(hù)終端立刻動作，控制將故障點(diǎn)所在區(qū)段的邊界開關(guān)跳開(斷開)，使故障點(diǎn)被隔離。線路保護(hù)終端按分段開關(guān)配置，與分段開關(guān)一一對應(yīng)。若故障點(diǎn)在某一個區(qū)段上，則該區(qū)段所有的邊界開關(guān)配置的線路保護(hù)終端均要互相配合，完成故障被隔離的動作。每個線路保護(hù)終端采集對應(yīng)配置的分段開關(guān)的交流量信息和開關(guān)量信息，將這些信息模數(shù)轉(zhuǎn)換后，通過以太無源光網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到該區(qū)段的其他各個邊界開關(guān)的線路保護(hù)終端。該區(qū)段各個線路保護(hù)終端綜合被保護(hù)區(qū)段各個邊界開關(guān)的信息，完成保護(hù)該區(qū)段的任務(wù)。區(qū)域保護(hù)終端用于保護(hù)配電網(wǎng)的一條主干線及其附屬分支線，構(gòu)成配電網(wǎng)的后備保護(hù)裝置。配電網(wǎng)主干線上發(fā)生故障時，若線路保護(hù)終端未能立刻控制分段開關(guān)動作，區(qū)域保護(hù)終端則經(jīng)延時后動作，控制線路保護(hù)終端將故障點(diǎn)所在區(qū)段的邊界開關(guān)跳開，使故障點(diǎn)被隔離。線路保護(hù)終端采集配置在分段開關(guān)的交流量信息和開關(guān)量信息，并將這些信息通過以太無源光網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到該區(qū)段所在主干線的區(qū)域保護(hù)終端。區(qū)域保護(hù)終端綜合被保護(hù)線路的信息，完成保護(hù)該主干線任務(wù)。二、線路保護(hù)終端和區(qū)域保護(hù)終端的以太網(wǎng)通信端口通過以太網(wǎng)通訊線就近接入到無源光網(wǎng)絡(luò)單元ONU (Optical Network Unit)的以太網(wǎng)通信端口，各個ONU的無源光纖網(wǎng)絡(luò)PON通信口通過多模光纖連接到光線路終端0LT(optical line terminal)。一個OLT和一個以上ONU組成一套以太無源光網(wǎng)絡(luò)ΕΡ0Ν。連接在EPON中的各個線路保護(hù)終端和區(qū)域保護(hù)終端共享各線路保護(hù)終端和區(qū)域保護(hù)終端采集的的交流量和開關(guān)量信息。線路保護(hù)終端按分段開關(guān)一一對應(yīng)配置，負(fù)責(zé)保護(hù)該分段開關(guān)兩側(cè)的區(qū)段。除以太網(wǎng)通信端口外，線路保護(hù)終端的交流量采集端口和開關(guān)量采集端口都分別連接至分段開關(guān)的各個端子。線路保護(hù)終端在每個采樣間隔實(shí)時進(jìn)行交流量信息和開關(guān)量信息的采集，模數(shù)轉(zhuǎn)換后通過EPON網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至分段開關(guān)兩側(cè)區(qū)段的其他邊界開關(guān)對應(yīng)的線路保護(hù)終端和該分段開關(guān)所在主干線對應(yīng)的區(qū)域保護(hù)終端。線路保護(hù)終端采集的交流量信息和開關(guān)量信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后，按IEC61850標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議的第9-2篇規(guī)定進(jìn)行通信。交流量信息是電壓、電流模擬量信息，具體為:分段開關(guān)的電壓A相Ua、電壓B相Ub、電壓C相Uc、電流A相l(xiāng)a、電流B相l(xiāng)b、電流C相Ic。開關(guān)量信息為遠(yuǎn)方跳閘信號、遠(yuǎn)方合閘信號、故障信息信號、保護(hù)起動信號、差動標(biāo)記信號、電流互感器TA斷線信號、保護(hù)退出信號。交流量信息用于計(jì)算差動電流、制動電流，開關(guān)量信息用于故障狀態(tài)轉(zhuǎn)換的控制。遠(yuǎn)方指本區(qū)段的除本邊界開關(guān)外的其他邊界開關(guān)對應(yīng)的線路保護(hù)終端和本區(qū)段所在主干線對應(yīng)的區(qū)域保護(hù)終端。在配電網(wǎng)的線路保護(hù)終端和區(qū)域保護(hù)終端中設(shè)置一個主設(shè)備，作為采樣時鐘的控制源，其他線路保護(hù)終端和區(qū)域保護(hù)終端均按照主設(shè)備的采樣脈沖來起動采樣。主設(shè)備設(shè)有自身的時鐘定時器，并根據(jù)定時器來設(shè)定間隔，向配電網(wǎng)其他的線路保護(hù)終端和區(qū)域保護(hù)終端發(fā)送采樣脈沖。主設(shè)備發(fā)至各線路保護(hù)終端和區(qū)域保護(hù)終端的采樣脈沖報(bào)文，經(jīng)由OLT轉(zhuǎn)發(fā)，主設(shè)備發(fā)至OLT的延時是不固定的，OLT接收到脈沖報(bào)文并轉(zhuǎn)發(fā)給各線路保護(hù)終端和區(qū)域保護(hù)終端，各線路保護(hù)終端和區(qū)域保護(hù)終端收到脈沖報(bào)文的時間是同步的。三、線路保護(hù)終端實(shí)現(xiàn)主干線區(qū)段的差動保護(hù)，區(qū)域保護(hù)終端實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)整條主干線及其附屬分支線的后備保護(hù)。一個線路保護(hù)終端對應(yīng)一個分段開關(guān)，參與分段開關(guān)兩側(cè)區(qū)段的差動保護(hù)，因此需要具有同時進(jìn)行兩組差動保護(hù)邏輯判斷的功能，判斷的順序?yàn)閺碾娫磦?cè)向負(fù)荷側(cè)的方向。配電網(wǎng)主干線中存在有“T”形接法接分支線的情況，若分支線帶有配置有線路保護(hù)終端的分段開關(guān)，則該分支線參與主干線所屬區(qū)段差動保護(hù)邏輯判斷，即要求線路保護(hù)終端具有多端差動保護(hù)邏輯判斷的功能，判斷的順序?yàn)閺碾娫磦?cè)向負(fù)荷側(cè)的方向，先主干線后分支線。線路保護(hù)終端實(shí)現(xiàn)某個區(qū)段主干線的差動保護(hù):該區(qū)段的各個線路保護(hù)終端分別采集各自分段開關(guān)處的電壓和電流的模擬信號，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后依照IEC61850標(biāo)準(zhǔn)將之發(fā)送至處于同一被保護(hù)區(qū)段各側(cè)的邊界開關(guān)配置的其他線路保護(hù)終端，實(shí)現(xiàn)各線路保護(hù)終端共享被保護(hù)對象區(qū)段各側(cè)的電壓、電流數(shù)據(jù)。各個線路保護(hù)終端計(jì)算被保護(hù)對象區(qū)段的差動電流和制動電流，差動電流為區(qū)段各邊界開關(guān)電流的相量之和，制動電流為區(qū)段各邊界開關(guān)的模值之和。當(dāng)差動電流與制動電流之比大于設(shè)定值時，該線路保護(hù)終端認(rèn)為區(qū)段內(nèi)有故障，控制直接或經(jīng)不少于100毫秒延時跳開該邊界開關(guān)，同時該線路保護(hù)終端將本邊界開關(guān)的開關(guān)量信息，發(fā)送至本區(qū)段除本邊界開關(guān)以外的其他邊界開關(guān)對應(yīng)的線路保護(hù)終端和本區(qū)段所在主干線對應(yīng)的區(qū)域保護(hù)終端。當(dāng)本區(qū)段各邊界開關(guān)配置的線路保護(hù)終端均判定為故障且跳閘后，本區(qū)段內(nèi)的故障點(diǎn)被隔離。設(shè)定值與配電網(wǎng)運(yùn)行方式和主干線的線路參數(shù)有關(guān)，一般可設(shè)置為0.5倍線路的額定電流。線路保護(hù)終端在每個采樣間隔中對分段開關(guān)各個端子的電壓、電流進(jìn)行采樣，轉(zhuǎn)換為數(shù)字采樣值后，存入存儲器的緩存模塊并隊(duì)列，同時將數(shù)字采樣值發(fā)送至配電網(wǎng)全網(wǎng)的線路保護(hù)終端和區(qū)域保護(hù)終端。需要接收該數(shù)字采樣值的線路保護(hù)終端和區(qū)域保護(hù)終端為:同一個被保護(hù)對象區(qū)段的其他邊界開關(guān)所配置的線路保護(hù)終端和被保護(hù)對象區(qū)段所屬主干線配套的區(qū)域保護(hù)終端。每個被保護(hù)對象區(qū)段的邊界開關(guān)個數(shù)有可能是不相同的，線路保護(hù)終端可實(shí)現(xiàn)的參與差動保護(hù)的邊界開關(guān)數(shù)目根據(jù)該區(qū)段的邊界開關(guān)個數(shù)來確定，容量限于EPON的通信帶寬和線路保護(hù)終端的處理能力。如圖1所示，本實(shí)施例中，區(qū)段I的邊界開關(guān)數(shù)為三個，為分段開關(guān)1、分段開關(guān)2和分段開關(guān)5，區(qū)段2的邊界開關(guān)數(shù)為三個，為分段開關(guān)2、分段開關(guān)3和分段開關(guān)6，區(qū)段3的邊界開關(guān)數(shù)為二個，為分段開關(guān)3和分段開關(guān)4。區(qū)域保護(hù)終端實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)主干線及其附屬分支線的后備保護(hù):線路保護(hù)終端采集開關(guān)處的交流量信息和開關(guān)量信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后，并依照IEC61850標(biāo)準(zhǔn)發(fā)至區(qū)域保護(hù)終端，區(qū)域保護(hù)終端收集配電網(wǎng)被保護(hù)對象主干線及其附屬分支線的交流量信息和開關(guān)量信息的數(shù)字信號。由于配電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)都是放射型或環(huán)形(開環(huán)運(yùn)行)，即每個負(fù)荷點(diǎn)的供電電源只有一個。將配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)按分段開關(guān)為界劃分為若干個區(qū)段，每個區(qū)段作為一個被保護(hù)對象。當(dāng)發(fā)生線路故障時，有且僅有一個電源點(diǎn)對故障點(diǎn)供電。因此，在故障發(fā)生的前后，被保護(hù)對象區(qū)段的各邊界開關(guān)檢測到的電流變化趨勢為:電源側(cè)的邊界開關(guān)檢測到的電流增大，負(fù)荷側(cè)的邊界開關(guān)檢測到的電流減小。以此作為區(qū)段保護(hù)的故障判據(jù)。依此判據(jù)，區(qū)域保護(hù)終端檢測被保護(hù)對象區(qū)段的故障特征狀態(tài):檢測到被保護(hù)線路上某區(qū)段的各側(cè)電流中僅有一側(cè)發(fā)生過流，則向該主干線區(qū)段的各邊界開關(guān)配置的線路保護(hù)終端發(fā)送跳閘信號。線路保護(hù)終端接收到區(qū)域保護(hù)終端的跳閘信號后，經(jīng)確認(rèn)控制邊界開關(guān)跳開，隔離故障點(diǎn)。區(qū)域保護(hù)終端接收配電網(wǎng)被保護(hù)對象主干線上所有的線路保護(hù)終端采集的交流量信息和開關(guān)量信息，在線路保護(hù)終端差動保護(hù)未能成功動作隔離故障時，發(fā)出跳閘命令至線路保護(hù)終端，將故障點(diǎn)隔離，起到后備保護(hù)的作用。區(qū)域保護(hù)終端仍將主干線以分段開關(guān)為邊界分為若干個區(qū)段，接收到各邊界分段開關(guān)的交流量信息和開關(guān)量信息。當(dāng)隸屬于同一個區(qū)段的所有處于合閘位置的邊界開關(guān)中，有邊界開關(guān)處于過流狀態(tài)，則認(rèn)為該區(qū)段存在故障點(diǎn)，分別向各個邊界開關(guān)配置的線路保護(hù)終端出發(fā)跳閘命令，跳開各邊界開關(guān)，實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)的隔離。區(qū)域保護(hù)終端的動作邏輯為:區(qū)域保護(hù)終端檢測一條主干線上各個邊界開關(guān)的電流，當(dāng)電流值大于1.2倍額定值時，則認(rèn)為是故障狀態(tài)，否則為非故障狀態(tài)。對于一個區(qū)段，其邊界開關(guān)有兩個以上，其中只有一個在故障狀態(tài)，而其他都在非故障狀態(tài)，則認(rèn)為該區(qū)段內(nèi)有故障，區(qū)域保護(hù)終端發(fā)跳閘令至各邊界開關(guān)的線路保護(hù)終端，由線路保護(hù)終端完成跳閘 呆作。本發(fā)明的配電網(wǎng)區(qū)域保護(hù)系統(tǒng)，在電力系統(tǒng)IlOkV變電站的變壓器低壓側(cè)出線至用戶的這部分電網(wǎng)的線路構(gòu)成的配電網(wǎng)中，連接兩個變電站之間的線路為主干線，從主干線到用戶的線路為分支線。在 每條主干線上設(shè)置分段開關(guān)，數(shù)量為:1 <分段開關(guān)數(shù)量< 3，分段開關(guān)將主干線分割成區(qū)段，在“Τ”形連接處的主干線兩側(cè)、在分支線上分別設(shè)有分段開關(guān)。在每個分段開關(guān)或箱式變電站中連接有線路保護(hù)終端，線路保護(hù)終端的交流量信息采集端口分別連接至分段開關(guān)或箱式變電站的電壓信號和電流信號輸出端子，線路保護(hù)終端的開關(guān)量輸入端口通過電纜連接至分段開關(guān)的開關(guān)信號輸出端子，以獲得開關(guān)量信息。交流量信息是電壓、電流模擬量信息，具體為:分段開關(guān)的電壓A相Ua、電壓B相Ub、電壓C相Uc、電流A相l(xiāng)a、電流B相l(xiāng)b、電流C相Ic。開關(guān)量信息為遠(yuǎn)方跳閘信號、遠(yuǎn)方合閘信號、故障信息信號、保護(hù)起動信號、差動標(biāo)記信號、電流互感器TA斷線信號、保護(hù)退出信號。在配電網(wǎng)中，在變電站或開閉所中配置區(qū)域保護(hù)終端，區(qū)域保護(hù)終端收集變電站與開閉所所在的主干線上的線路保護(hù)終端采集的交流量和開關(guān)量信息，控制變電站或開閉所所在的主干線上的線路保護(hù)終端，經(jīng)線路保護(hù)終端發(fā)出指令控制相應(yīng)的邊界開關(guān)動作。線路保護(hù)終端和區(qū)域保護(hù)終端的以太網(wǎng)通信端口通過以太網(wǎng)通訊線連接至無源光網(wǎng)絡(luò)單元ONU的以太網(wǎng)通信端口，ONU的無源光纖網(wǎng)絡(luò)PON通信口經(jīng)多模光纖與光線路終端OLT連接。一個以上的ONU與OLT連接構(gòu)成以太無源光網(wǎng)絡(luò)ΕΡ0Ν。這樣，各個線路保護(hù)終端和區(qū)域保護(hù)終端形成EPON通信連接。線路保護(hù)終端和區(qū)域保護(hù)終端之間的通信按IEC61850標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議的第9_2篇的規(guī)定進(jìn)行通信。如圖1所示，本實(shí)施例中，變電站1為1lOkV變電站，變電站2為35kV變電站，連接變電站1和變電站2的一條主干線上設(shè)置的分段開關(guān)1-分段開關(guān)6采用西安寶光斷路器有限公司的ZW32-12型柱上真空斷路器，分段開關(guān)1-分段開關(guān)6分別配置了線路保護(hù)終端1-線路保護(hù)終端6，線路保護(hù)終端1-線路保護(hù)終端6采用長園深瑞繼保自動化有限公司的ISA-353G線路保護(hù)終端，區(qū)域保護(hù)終端配置在變電站1內(nèi)，采用長園深瑞繼保自動化有限公司的ISA-358G區(qū)域保護(hù)終端。線路保護(hù)終端1-線路保護(hù)終端6與區(qū)域保護(hù)終端通過EPON網(wǎng)絡(luò)相連接。在主干線上有3個區(qū)段，分別為區(qū)段1、區(qū)段2和區(qū)段3，其中區(qū)段I和區(qū)段2為三端差動，區(qū)段3為兩端差動。構(gòu)成區(qū)段I的邊界開關(guān)為:邊界開關(guān)1、邊界開關(guān)2和邊界開關(guān)5，區(qū)段1的各個邊界開關(guān)分別配置有線路保護(hù)終端1、線路保護(hù)終端2和線路保護(hù)終端5。構(gòu)成區(qū)段2的邊界開關(guān)為:邊界開關(guān)2、邊界開關(guān)3和邊界開關(guān)6，區(qū)段2的各個邊界開關(guān)分別配置有線路保護(hù)終端2、線路保護(hù)終端3和線路保護(hù)終端6。構(gòu)成區(qū)段3的邊界開關(guān)為:邊界開關(guān)3和邊界開關(guān)4，區(qū)段3的各個邊界開關(guān)分別配置有線路保護(hù)終端3和線路保護(hù)終端4。設(shè)置區(qū)域保護(hù)終端為采樣時鐘源主設(shè)備，作為所有線路保護(hù)終端采樣時鐘的控制源。區(qū)域保護(hù)終端的采樣脈沖速率為1200次/秒，即采樣間隔為0.833ms,區(qū)域保護(hù)終端根據(jù)該間隔向線路保護(hù)終端1-線路保護(hù)終端6發(fā)送采樣脈沖報(bào)文，線路保護(hù)終端1-線路保護(hù)終端6同步收到報(bào)文，調(diào)整自身時鐘與時鐘源主設(shè)備的時鐘一致。線路保護(hù)終端調(diào)整自身時鐘與時鐘源主設(shè)備的時鐘一致的同步過程如下:EPON網(wǎng)絡(luò)采用時分復(fù)用的方法實(shí)現(xiàn)上行、下行數(shù)據(jù)在同一條光纖中傳輸，使得任意兩個節(jié)點(diǎn)的交互報(bào)文會被所有節(jié)點(diǎn)同時接收到。根據(jù)該特點(diǎn)，同步機(jī)理如圖2所示，配置為主時鐘的區(qū)域保護(hù)裝置通過ONU節(jié)點(diǎn)直接與OLT交換中心相連，實(shí)現(xiàn)與其它所有節(jié)點(diǎn)(包括本節(jié)點(diǎn))的報(bào)文交互。首先，主時鐘在Tl時刻發(fā)送Sync同步報(bào)文，對側(cè)從時鐘在T2時刻(從時鐘當(dāng)時時刻)接收到該報(bào)文并記下此時時刻T2。主時鐘側(cè)在T3時刻(主時鐘當(dāng)時時刻)也接收到自己的發(fā)送出去的Sync報(bào)文時(T2和T3在絕對時間上一致)，隨后發(fā)送一個保存著TD數(shù)據(jù)的FolloW_up報(bào)文給對方，從時鐘接收到該報(bào)文就可以進(jìn)行以下計(jì)算:
TD=T3-T1TSET=T1+TD+(T4-T2)即為從時鐘需要調(diào)整的絕對時間。在同一個區(qū)段中，各線路保護(hù)終端采集和交互的交流量信息有電壓Ua、Ub、Uc和電流Ia、Ib、Ic,采集和交互的開關(guān)量信息有起動元件動作、本側(cè)差動標(biāo)記、本側(cè)TA斷線、本側(cè)保護(hù)退出。每一個邊界開關(guān)配置的線路保護(hù)終端均將以上信息發(fā)至同一區(qū)段的其他各邊界開關(guān)配置的線路保護(hù)終端。各線路保護(hù)終端和區(qū)域保護(hù)終端交互的交流量信息有電壓Ua、Ub、Uc和電流Ia、Ib、Ic，交互的開關(guān)量信息有遠(yuǎn)方跳閘、遠(yuǎn)方合閘。其中，交流量信息由線路保護(hù)終端發(fā)給區(qū)域保護(hù)終端，開關(guān)量信息由區(qū)域保護(hù)終端發(fā)給線路保護(hù)終端。當(dāng)區(qū)段2的F處發(fā)生線路AB兩相相間短路故障時，分段開關(guān)2處于分閘位置。變電站I的電源不會對故障點(diǎn)F供電，區(qū)段I正常供電，線路保護(hù)終端1、線路保護(hù)終端2、線路保護(hù)終端5未感受到故障。變電站2通過分段開關(guān)4、分段開關(guān)3對故障點(diǎn)F供電，線路保護(hù)終端3、線路保護(hù)終端4感受到故障電流。線路保護(hù)終端6處于故障點(diǎn)的負(fù)荷側(cè)，不能感受到故障電流。對于區(qū)段2，線路保護(hù)終端2無電流流過。線路保護(hù)終端6處于故障點(diǎn)的負(fù)荷側(cè)，其流過的電流為故障殘壓對負(fù)荷的供電所產(chǎn)生的負(fù)荷電流，其值相對于故障電流可忽略不計(jì)。線路保護(hù)終端3流過故障電流。因此，區(qū)段2的差動電流為故障電流，為線路額定電流的1.2倍以上，大于差動保護(hù)整定值為0.5倍額定電流，線路保護(hù)終端3和線路保護(hù)終端6跳開各自開關(guān)。對于區(qū)段3，雖然線路保護(hù)終端4和線路保護(hù)終端3都流過故障電流，但是兩者的故障電流相位相反，故障點(diǎn)F對于區(qū)段3來說在區(qū)外，因此區(qū)段3的差動保護(hù)不動作。對于區(qū)域保護(hù)終端，根據(jù)以上分析，線路保護(hù)終端1、線路保護(hù)終端2、線路保護(hù)終端5、線路保護(hù)終端6無故障信息，線路保護(hù)終端3、線路保護(hù)終端4感受到故障信息。按照區(qū)域保護(hù)終端的動作邏輯:有且僅有一個邊界開關(guān)感受到故障信息，區(qū)域保護(hù)終端發(fā)跳閘令至各邊界開關(guān)的線路保護(hù)終端，由線路保護(hù)終端完成跳閘操作，具體為:區(qū)段I保護(hù)不動作，區(qū)段2保護(hù)動作，區(qū)段3保護(hù)不動作。
權(quán)利要求
1.一種配電網(wǎng)區(qū)域保護(hù)方法，包括以下步驟: 一、在配電網(wǎng)的主干線上的各個分段開關(guān)或箱式變電站中安裝線路保護(hù)終端，分段開關(guān)將主干線分割成區(qū)段，在配電網(wǎng)的主干線的變電站或開閉所中安裝區(qū)域保護(hù)終端； 二、線路保護(hù)終端和區(qū)域保護(hù)終端通過通信網(wǎng)絡(luò)建立通信鏈接；在線路保護(hù)終端和區(qū)域保護(hù)終端中設(shè)置一個主設(shè)備，作為采樣時鐘的控制源，使得其他線路保護(hù)終端和區(qū)域保護(hù)終端的時鐘與主設(shè)備一致； 三、線路保護(hù)終端實(shí)現(xiàn)區(qū)段主干線的差動保護(hù):該區(qū)段的各個線路保護(hù)終端分別采集各自分段開關(guān)的電壓和電流的模擬信號，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后將之發(fā)送至處于同一區(qū)段各側(cè)的邊界開關(guān)配置的線路保護(hù)終端，各個線路保護(hù)終端計(jì)算該區(qū)段的差動電流和制動電流，當(dāng)差動電流與制動電流之比大于設(shè)定值時，該線路保護(hù)終端認(rèn)為區(qū)段內(nèi)有故障，控制跳開該邊界開關(guān)，設(shè)定值為0.5倍線路 的額定電流； 區(qū)域保護(hù)終端實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)主干線及其附屬分支線的后備保護(hù):線路保護(hù)終端采集開關(guān)處的交流量信息和開關(guān)量信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后，發(fā)至區(qū)域保護(hù)終端，區(qū)域保護(hù)終端計(jì)算被保護(hù)對象區(qū)段的故障特征信號，檢測到被保護(hù)線路上某區(qū)段的各側(cè)電流中僅有一側(cè)發(fā)生過流，則向該主干線區(qū)段的各邊界開關(guān)配置的線路保護(hù)終端發(fā)送跳閘信號，線路保護(hù)終端接收到區(qū)域保護(hù)終端的跳閘信號后，控制邊界開關(guān)跳開，隔離故障點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)區(qū)域保護(hù)方法，其特征在于:所述主干線上的分段開關(guān)數(shù)量為:1 <分段開關(guān)數(shù)量< 3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)區(qū)域保護(hù)方法，其特征在于:所述主干線中存在“T”形連接分支線，在“T”形連接處的主干線兩側(cè)、在分支線上分別設(shè)有分段開關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)區(qū)域保護(hù)方法，其特征在于:所述線路保護(hù)終端和區(qū)域保護(hù)終端通過以太無源光網(wǎng)絡(luò)(EPON)建立通信鏈接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的配電網(wǎng)區(qū)域保護(hù)方法，其特征在于:所述線路保護(hù)終端和區(qū)域保護(hù)終端的以太網(wǎng)通信端口通過以太網(wǎng)通訊線接入到無源光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)的以太網(wǎng)通信端口，無源光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)的無源光纖網(wǎng)絡(luò)(PON)通信口通過多模光纖連接到光線路終端(OLT)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)區(qū)域保護(hù)方法，其特征在于:所述交流量信息是電壓、電流模擬量信息:分段開關(guān)的電壓A相、電壓B相、電壓C相、電流A相、電流B相、電流C相；所述開關(guān)量信息為遠(yuǎn)方跳閘信號、遠(yuǎn)方合閘信號、故障信息信號、保護(hù)起動信號、差動標(biāo)記信號、電流互感器斷線信號、保護(hù)退出信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)區(qū)域保護(hù)方法，其特征在于:所述差動電流為區(qū)段各邊界開關(guān)電流的相量之和，制動電流為區(qū)段各邊界開關(guān)的模值之和。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)區(qū)域保護(hù)方法，其特征在于:所述線路保護(hù)終端認(rèn)為區(qū)段內(nèi)有故障，控制經(jīng)不少于100毫秒延時跳開該邊界開關(guān)。
9.一種配電網(wǎng)區(qū)域保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:所述配電網(wǎng)區(qū)域保護(hù)系統(tǒng)，在配電網(wǎng)的主干線上設(shè)置分段開關(guān)，在“T”形連接處的主干線兩側(cè)、在分支線上分別設(shè)有分段開關(guān)，在分段開關(guān)或箱式變電站中連接有線路保護(hù)終端，線路保護(hù)終端的交流量信息采集端口分別連接至分段開關(guān)或箱式變電站的電壓信號和電流信號輸出端子，線路保護(hù)終端的開關(guān)量輸入端口通過電纜連接至分段開關(guān)的開關(guān)信號輸出端子；在配電網(wǎng)的主干線的變電站或開閉所中配置區(qū)域保護(hù)終端；所述線路保護(hù)終端和區(qū)域保護(hù)終端形成網(wǎng)絡(luò)通信連接，在線路保護(hù)終端和區(qū)域保護(hù)終端中設(shè)置一個主設(shè)備，主設(shè)備向其他的線路保護(hù)終端和區(qū)域保護(hù)終端發(fā)送采樣同步脈沖報(bào)文，使各終端的時鐘與主設(shè)備一致。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的配電網(wǎng)區(qū)域保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:所述分段開關(guān)數(shù)量為:I <分段開關(guān)數(shù)量< 3 ;所述線路保護(hù)終端和區(qū)域保護(hù)終端形成以太無源光網(wǎng)絡(luò)(EPON)通信連 接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種配電網(wǎng)區(qū)域保護(hù)方法和系統(tǒng)，要解決的技術(shù)問題是快速準(zhǔn)確的檢測配電網(wǎng)的故障并隔離故障。本發(fā)明的方法為在主干線上的分段開關(guān)上安裝線路保護(hù)終端，在主干線的變電站或開閉所中安裝區(qū)域保護(hù)終端，線路保護(hù)終端和區(qū)域保護(hù)終端聯(lián)網(wǎng)通信，分別實(shí)現(xiàn)區(qū)段主干線的差動保護(hù)、配電網(wǎng)主干線的后備保護(hù)。本發(fā)明的系統(tǒng)，在主干線的分段開關(guān)連接有線路保護(hù)終端，在主干線的變電站或開閉所中配置區(qū)域保護(hù)終端，線路保護(hù)終端和區(qū)域保護(hù)終端聯(lián)網(wǎng)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，線路保護(hù)終端和區(qū)域保護(hù)終端聯(lián)網(wǎng)通信，同步采樣，實(shí)現(xiàn)差動保護(hù)和后備保護(hù)，有效提高配電網(wǎng)絡(luò)的供電可靠性，保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，適用于傳統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)和智能電網(wǎng)配電網(wǎng)絡(luò)。
文檔編號H02H7/26GK103117537SQ201310079399
公開日2013年5月22日 申請日期2013年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月13日
發(fā)明者葉志鋒, 裘愉濤, 周俊鋒, 朱炳銓, 許永軍, 金乃正, 李俊晨 申請人:長園深瑞繼保自動化有限公司, 浙江省電力公司, 紹興電力局