面向智能配電網(wǎng)的分布式故障檢測與隔離系統(tǒng)及工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于智能配電網(wǎng)故障檢測與隔離技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種面向智能配電網(wǎng)的分布式故障檢測與隔離系統(tǒng)及工作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]智能配電網(wǎng)集成了配電技術(shù)、傳感和測控技術(shù)，以安全快速的計算機通信技術(shù)為基礎(chǔ)，允許接入大量分布式電源DG(Distributed Generat1n)并為用戶提供選時用電的高質(zhì)量電能，能夠快速、靈活、可靠的對配電網(wǎng)故障并進行檢測和隔離。
[0003]智能配電網(wǎng)與傳統(tǒng)配電網(wǎng)的重要區(qū)別是智能配電網(wǎng)具有自愈功能，是指智能配電網(wǎng)通過自我預防、自我恢復為用戶提供不間斷供電。故障會給電網(wǎng)的安全可靠供電帶來極大威脅，故障自愈是智能配電網(wǎng)自愈功能中的重要組成部分，也是檢驗自愈功能的重要指標之一。要實現(xiàn)故障自愈，首先要確保故障發(fā)生后，能夠快速的檢測故障所在位置并對故障進行可靠隔離。
[0004]傳統(tǒng)配電網(wǎng)中大多采用斷路器與各類重合器(電壓型重合器或電流型重合器)配合動作完成故障隔離，這種故障檢測與隔離方案成本較低，便于實施，但故障隔離時間較長，通常為數(shù)十秒甚至到幾分鐘，無法達到自愈對故障隔離快速性的要求，且在故障檢測與隔離期間，斷路器需要進行多次分合閘操作，故障線路上的非故障區(qū)域也會經(jīng)歷一定的停電時間。此外還有借助配網(wǎng)自動化系統(tǒng)完成故障的檢測和隔離，該方案需要借助通信系統(tǒng)實施，成本較高，雖然能夠減少斷路器的操作次數(shù)，但所需的時間仍然較長，最快也需要數(shù)秒鐘，仍難以滿足自愈對故障隔離快速性的要求。且該類方案對自動化系統(tǒng)的主站依賴性較大，一旦主站系統(tǒng)故障或通信系統(tǒng)不可靠，會導致故障隔離時間延長、停電區(qū)域擴大等嚴重后果。
[0005]隨著分布式發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，越來越多的分布式電源(DG)接入配電網(wǎng)或構(gòu)成微網(wǎng)后接入配電網(wǎng)并網(wǎng)運行，這將導致配電網(wǎng)的分支數(shù)量進一步增加，網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)更加復雜，因此會增大故障發(fā)生概率。分布式電源的接入使得配電網(wǎng)有傳統(tǒng)的輻射型網(wǎng)絡變?yōu)槎喽穗娫淳W(wǎng)絡，不僅網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)和性質(zhì)發(fā)生了改變，由于DG的存在使得故障發(fā)生后電氣量變化規(guī)律更加復雜，這給配電網(wǎng)的故障檢測和隔離帶來更大的挑戰(zhàn)。因此，結(jié)合當前智能配電網(wǎng)的特點和故障自愈功能的要求，建立一種新型的故障檢測與隔離系統(tǒng)具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是為滿足智能配電網(wǎng)對故障檢測與隔離的快速性、靈活性和可靠性要求，提供一種面向智能配電網(wǎng)的分布式故障檢測與隔離系統(tǒng)及工作方法。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
[0008]—種面向智能配電網(wǎng)的分布式故障檢測與隔離系統(tǒng)，包括:安裝于智能配電網(wǎng)各測量點處的智能配電終端以及設置于變電站的管理維護工作站；所述智能配電終端之間進行對等通信，管理維護工作站與智能配電終端之間進行主從式通信；
[0009]在每個智能配電終端配置安裝點處的局部拓撲信息，智能配電終端自動與相鄰智能配電終端交互網(wǎng)絡拓撲信息，以獲取局部或者全網(wǎng)的拓撲信息；
[0010]智能配電終端采集安裝位置處的電氣量與開關(guān)位置狀態(tài)信息，通過網(wǎng)絡上傳至變電站的管理維護工作站。
[0011]系統(tǒng)發(fā)生故障時，智能配電終端根據(jù)采集到的安裝位置處的電氣量進行故障電流、故障方向、短路阻抗參數(shù)的計算，并與相鄰智能配電終端進行對等通信交互各自的故障判斷結(jié)果，判斷故障所在位置。
[0012]智能配電終端根據(jù)網(wǎng)絡當前拓撲結(jié)構(gòu)和故障區(qū)域內(nèi)開關(guān)類型，操作相應位置的斷路器和分段開關(guān)動作，完成故障的隔離。
[0013]所述管理維護工作站接收智能配電終端上傳的數(shù)據(jù)，分別實現(xiàn)遙測、遙信、遙控以及智能配電終端管理的功能。
[0014]所述對等通信和主從通信的通信網(wǎng)絡采用光纖以太網(wǎng)通信網(wǎng)絡。
[0015]—種面向智能配電網(wǎng)的分布式故障檢測與隔離系統(tǒng)的工作方法，包括以下步驟:
[0016](I)智能配電終端初始化操作；包括:通信參數(shù)初始化、網(wǎng)絡拓撲參數(shù)初始化以及電網(wǎng)參數(shù)和保護定值初始化；
[0017](2)智能配電終端網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)自動辨識；智能配電終端基于初始化時存儲的開關(guān)編號和相鄰支路信息，查找相鄰節(jié)點，即相鄰智能配電終端的安裝處；通過依次查找其他支路和節(jié)點，直至獲得局部或者整條饋線的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)；
[0018](3)系統(tǒng)處于正常運行狀態(tài)時，各智能配電終端負責采集安裝位置處的電壓、電流、功率、頻率模擬量信息和所在位置開關(guān)的位置狀態(tài)信息，并將信息按照設定時間周期上傳給管理維護工作站進行顯示；
[0019](4)系統(tǒng)發(fā)生故障時，智能配電終端由正常運行狀態(tài)轉(zhuǎn)入故障判斷狀態(tài)，智能配電終端首先計算安裝位置處的故障電流、故障方向和短路阻抗故障信息，然后通過與相鄰智能配電終端對等交互上述故障信息，判斷出故障是否位于保護區(qū)內(nèi)；
[0020](5)根據(jù)故障位置，進行相應的故障隔離。
[0021]所述步驟(2)中，每個智能配電終端在進行網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)自動識別時，根據(jù)不同功能的需要可獲取相鄰多級線路、整條饋線甚至全網(wǎng)的拓撲信息；
[0022]如果發(fā)生開關(guān)變位或出現(xiàn)支路的增、減情況，由相應開關(guān)對應的智能配電終端發(fā)出網(wǎng)絡拓撲更新信息，相鄰智能配電終端接收該信息并更新相應的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)。
[0023]所述步驟(3)中，如果需要遠程遙控某個開關(guān)，通過管理維護工作站下發(fā)遙控命令，遙控命令經(jīng)過光纖以太網(wǎng)下發(fā)至對應的智能配電終端，由智能配電終端操作相應斷路器，完成遙控命令。
[0024]所述步驟(4)中，智能配電終端首先基于安裝位置處的電壓和電流信息，計算故障電流、故障方向和短路阻抗故障信息，然后根據(jù)當前網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)與相鄰智能配電終端對等交互上述故障信息，每個智能配電終端基于自身計算得到的故障信息和相鄰測量點的故障信息，判斷出故障是否位于保護區(qū)內(nèi)。
[0025]所述步驟(5)中，如果故障位于保護區(qū)內(nèi)，根據(jù)故障區(qū)域內(nèi)開關(guān)是否具有切除短路電流的能力，做出故障隔離策略，如果故障區(qū)域內(nèi)開關(guān)能夠切除短路電流，直接跳閘完成故障隔離，否則跳開離故障區(qū)域最近的斷路器切斷故障電流，然后快速跳開故障區(qū)域內(nèi)的負荷開關(guān)，最后重合斷路器恢復對非故障停電區(qū)域的供電；
[0026]如果故障不在保護區(qū)域內(nèi)，智能配電終端不會操作對應的開關(guān)立即跳閘，但會啟動后備保護功能，防止由于操作電源故障或斷路器失靈原因?qū)е鹿收蠠o法隔離。
[0027]本發(fā)明的有益效果是:
[0028]本發(fā)明通過管理維護工作站與智能配電終端之間的主從式通信，能夠?qū)崿F(xiàn)管理維護工作站對智能配電網(wǎng)的遙測、遙信、遙控以及智能終端的管理功能；通過智能配電終端之間的對等通信，能夠?qū)崟r確定當前網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)，并當故障發(fā)生時，基于對等通信的工作方式比較故障區(qū)域內(nèi)智能配電終端的故障判斷信息，從而實現(xiàn)快速、可靠的故障位置檢測及有效的故障隔離，滿足智能配電網(wǎng)對故障檢測與隔離的快速性、靈活性和可靠性要求。
【附圖說明】
[0029]圖1是本發(fā)明面向智能配電網(wǎng)的分布式故障檢測與隔離系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖2是智能配電網(wǎng)示意圖。
【具體實施方式】
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[0031]下面結(jié)合附圖與實例對本發(fā)明做進一步說明:
[0032]本發(fā)明公開了一種面向智能配電網(wǎng)的分布式故障檢測與隔離系統(tǒng)，如圖1所示，包括:
[0033](I)安裝于智能配電網(wǎng)各測量點處的智能配電終端；
[0034](2)基于光纖以太網(wǎng)的快速通信網(wǎng)絡；
[0035](3)位于變電站的管理維護工作站(或稱為主站系統(tǒng))。
[0036]智能終端分散安裝在智能配電網(wǎng)的各測量點處。一般情況下配電網(wǎng)的測量點都位于開關(guān)處，包括斷路器和分段開關(guān)，所以智能終端安裝位置與開關(guān)位置是一一對應的。智能配電終端的功能如下:
[0037](I)電網(wǎng)拓撲自動識別。每個智能配電終端只需配置安裝點處的局部拓撲信息，包括安裝位置的節(jié)點名稱和節(jié)點兩側(cè)的支路名稱，