本發(fā)明設計配電網(wǎng)
技術領域：
，具體的來說涉及一種多電源多支線配電網(wǎng)面保護結構及其方法。
背景技術：
：配電網(wǎng)相比較于輸電網(wǎng)，具有線路復雜多變，饋線沿線的分段開關串聯(lián)多、分支多，拓撲變化多的特點。為保證供電可靠性，設計出的多電源互備，使得整個配電網(wǎng)呈現(xiàn)無確定模式的網(wǎng)狀結構。但在傳統(tǒng)饋線保護中，根據(jù)就地實時監(jiān)測和整定值完成故障跳閘，靠電流定值和時間配合完成故障定位的工作方式在配電網(wǎng)沿線級聯(lián)復雜的情況下，會使得沿線保護配合困難，甚至于無法合理整定。另一方面，電子和通信技術的發(fā)展使配電終端可同時具備線路保護和遠動通信能力，終端之間互換信息，由此發(fā)展成區(qū)域協(xié)調(diào)聯(lián)動的面保護，可有效解決區(qū)域配電網(wǎng)線路保護問題。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術問題在于，克服現(xiàn)有技術中存在的問題，提供一種多電源多支線配電網(wǎng)面保護結構，同時提供多電源多支線配電網(wǎng)面保護方法。為了解決上述問題本發(fā)明的技術方案是這樣的：多電源多支線配電網(wǎng)面保護結構，包括：由各個節(jié)點和其相鄰節(jié)點形成的一個最小子網(wǎng)，由多個最小子網(wǎng)組成的多電源多支線配電網(wǎng)；在各個節(jié)點設置有具備保護遠動功能的終端；各個節(jié)點的終端可檢測相鄰節(jié)點的終端運行與否。進一步，所述終端為定時限過流跳閘和一次重合閘功能的斷路設備。進一步，所述斷路設備安裝在各個節(jié)點的斷路器、分段開關、聯(lián)絡開關處。進一步，所述配電網(wǎng)為電纜環(huán)網(wǎng)或輻射網(wǎng)開環(huán)運行，采用接地系統(tǒng)、小電阻接地系統(tǒng)。多電源多支線配電網(wǎng)面保護方法：各終端實時監(jiān)測本節(jié)點電流值，一旦檢測到連續(xù)2次過電流，則置本機故障信號為1，否則為0，并通過通信向相鄰終端實時發(fā)送其故障信號值，這樣每一節(jié)點終端都能得到其最小子網(wǎng)內(nèi)所有終端當前的故障信號；當發(fā)生永久故障，出線斷路器已二次跳開后，包括斷路器在內(nèi)的各節(jié)點終端執(zhí)行啟動邏輯和跳閘邏輯，以此隔離故障區(qū)段。進一步，啟動邏輯為：當本節(jié)點檢測到連續(xù)兩次過流時置本機故障信號為1，其他情況都為0，同時接收所有相鄰設備的故障信號值。那么本節(jié)點或任意相鄰節(jié)點有故障信號置位時啟動跳閘邏輯。進一步，跳閘邏輯為：本節(jié)點任意一側的所有相鄰節(jié)點故障信號相異或的結果為1時跳閘。有益效果，當配電網(wǎng)設計為電纜環(huán)網(wǎng)或輻射網(wǎng)開環(huán)運行，采用接地系統(tǒng)、小電阻接地系統(tǒng)的情況下，基于過電流判定的故障信號正確率高，絕大多數(shù)的故障能通過本方案實現(xiàn)準確、快速的面保護，邏輯嚴密而且簡捷，易于實現(xiàn)。本方案僅需要相鄰設備的故障信號，不依賴于整個區(qū)域所有設備的正常通信，最終共同形成對整片區(qū)域的面保護。附圖說明下面結合附圖和具體實施方式來詳細說明本發(fā)明；圖1為本發(fā)明所述的區(qū)域配電網(wǎng)示意圖。圖2a為多分支過流情況示意圖，圖中故障在本段。圖2b為多分支過流情況示意圖，圖中故障不在本段。圖3為節(jié)點4面保護啟動邏輯示意圖。圖4為節(jié)點4面保護跳閘邏輯示意圖。圖5A點故障保護動作時序圖。圖6為并列運行電網(wǎng)故障情況示意圖。具體實施方式為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本發(fā)明。面保護是根據(jù)網(wǎng)絡多臺保護的故障信息，判斷故障段，舍棄了時間和過流值的配合，使判斷更準確、更快速。本文提出一種基于普通保護邏輯的最小子網(wǎng)異或法，可以準確、快速解決復雜網(wǎng)絡的故障判斷，實現(xiàn)面保護。一般區(qū)域配電網(wǎng)結構如圖1所示，考慮任意兩至多節(jié)點的區(qū)段，即多分支線路如圖2a、2b所示，當發(fā)生的是單一故障時，如果故障在本區(qū)段圖2a，那么有且只有一個節(jié)點過流，過電流經(jīng)該節(jié)點流至故障點后流回；如果故障在本區(qū)段某支路的下游，圖2b，那么一定有2個節(jié)點過流，一入一出再到故障點流回。因此單一故障下對任意區(qū)段，當相鄰節(jié)點中僅有一個過流時，故障在本區(qū)段，當有2個節(jié)點過流時，故障不在本段。若故障在本區(qū)段，1個節(jié)點過流，因此所有相鄰節(jié)點異或的結果必定為1，此時本節(jié)點應跳閘；若故障不在本段，2個節(jié)點過流，所有相鄰節(jié)點異或的結果必定為0。據(jù)此筆者提出最小子網(wǎng)異或法，來判斷故障區(qū)段、確定節(jié)點是否跳閘。在圖1中，從電源點出線斷路器開始，經(jīng)串聯(lián)、分支等回入另一或多個電源點的區(qū)域配電網(wǎng)，在各個開關節(jié)點，包括斷路器、分段開關、聯(lián)絡開關處，一對一安裝具備保護遠動功能的終端，組成區(qū)域通信網(wǎng)。各節(jié)點和其相鄰節(jié)點形成一個最小子網(wǎng)，例如圖1中節(jié)點2的最小子網(wǎng)由1、2、3、4節(jié)點組成。出線斷路器處的終端，具備傳統(tǒng)線路保護的定時限過流跳閘和一次重合閘功能。當由該出線供電的饋線發(fā)生故障時，定時限動作使斷路器跳閘，并經(jīng)一次重合閘排除瞬時性故障，如果再次跳閘則為永久性故障。在永久故障發(fā)生時，由于有一次重合閘過程，短路電流經(jīng)過的節(jié)點會連續(xù)兩次檢測到過電流。因此，各終端實時監(jiān)測本節(jié)點電流值，一旦檢測到連續(xù)2次過電流，則置本機故障信號為1，否則為0，并通過通信向相鄰終端實時發(fā)送其故障信號值，這樣每一節(jié)點終端都能得到其最小子網(wǎng)內(nèi)所有終端當前的故障信號。當發(fā)生永久故障，出線斷路器已二次跳開后，包括斷路器在內(nèi)的各節(jié)點終端執(zhí)行啟動邏輯和跳閘邏輯，以此隔離故障區(qū)段，注意各終端為邏輯執(zhí)行單元，該邏輯稱為最小子網(wǎng)異或法。啟動邏輯：當本節(jié)點檢測到連續(xù)兩次過流時置本機故障信號為1，其他情況都為0，同時接收所有相鄰設備的故障信號值。那么本節(jié)點或任意相鄰節(jié)點有故障信號置位時啟動跳閘邏輯。節(jié)點4啟動邏輯圖見圖3。跳閘邏輯：本節(jié)點任意一側的所有相鄰節(jié)點故障信號相異或的結果為1時跳閘。節(jié)點4跳閘邏輯圖見圖4。例，圖1中A處發(fā)生短路故障，那么在節(jié)點7、1、4檢測到兩次過流，故障信號為1，其余節(jié)點為0。根據(jù)啟動邏輯，只要自身或相鄰終端有故障信號為1，則啟動，因此節(jié)點7、1、4、2、5、6終端啟動，執(zhí)行后續(xù)跳閘邏輯，其余節(jié)點則不作任何動作。以節(jié)點4跳閘邏輯為例，其左上側與節(jié)點1、2相鄰，將4、1、2三個節(jié)點的過流故障信號相異或，結果為0，說明1、4、2相連的區(qū)段無故障；其右下側與5、6相鄰，將4、5、6故障信號相異或的結果為1，說明4、5、6相連的區(qū)段有故障；根據(jù)跳閘邏輯，只要節(jié)點任意一側的異或結果為1，則該節(jié)點跳閘，因此最終得出節(jié)點4跳閘?？偨Y各節(jié)點邏輯過程見表1，最終4、5、6跳開，正確隔離故障。各節(jié)點跳閘邏輯過程及結果，見下表：注1：式中7.1表示節(jié)點7的故障信號為過流1；1.1表示節(jié)點1故障信號為過流1；0表示節(jié)點7的故障信號1異或節(jié)點1的故障信號1，結果為0；為異或運算符。注2：斷路器在定時限動作時已跳閘，但因不在故障區(qū)段，故障區(qū)段隔離后，可以恢復合閘。通過邏輯時序圖能更清楚的理解動作過程，見圖5。在真實配電網(wǎng)絡中，根據(jù)周邊用電和網(wǎng)架改造需求，經(jīng)常局部增減分支，增加環(huán)網(wǎng)分段等，用最小子網(wǎng)異或法僅需要將變動的相鄰關系告知個別終端，涉及面極小，可操作性強。對于那種不改變網(wǎng)絡拓撲即相鄰關系，僅改變聯(lián)絡開關位置的運行模式變動，因本保護邏輯與節(jié)點自身分、合狀態(tài)無關，只關心相鄰設備的故障狀態(tài)，因此無需任何變動，本方法自適應運行模式變化。以開環(huán)運行的復雜配電網(wǎng)發(fā)生過流故障為例，提出了最小子網(wǎng)異或法。適用于接地系統(tǒng)、單側電源供電的開環(huán)運行方式。在實際的運用中，針對其他故障形式和電網(wǎng)運行模式，采用不同的判據(jù)對故障信號進行置位后，可使本方法依然適用。單相接地故障占據(jù)10kV架空線路大部分的故障情況，對不接地系統(tǒng)過流特征不明顯，可以采用首半波判定法，在檢測到電壓突然跌落后，對事件發(fā)生時暫態(tài)電壓、電流首半波進行相位分析，相位相同的判定為零流故障，置故障信號，其他情況不置。分布式微電源的接入，常采用并列運行模式；另外環(huán)狀、輻射狀系統(tǒng)在較短的時間內(nèi)也可能處于并列運行狀態(tài)，故障發(fā)生時，故障段下游的終端也會檢測到過流，可以通過功率方向來置位故障信號。選擇主要供電電源方向為正，當過電流方向與之相同時，置故障信號，其他不置。圖5的電網(wǎng)故障信號見下表：節(jié)點12345故障信號11000通過故障信號判定及置位的變化，使最小子網(wǎng)異或法可實現(xiàn)其他故障形式和運行方式的面保護。當配電網(wǎng)設計為電纜環(huán)網(wǎng)或輻射網(wǎng)開環(huán)運行，采用接地系統(tǒng)、小電阻接地系統(tǒng)的情況下，基于過電流判定的故障信號正確率高，絕大多數(shù)的故障能通過最小子網(wǎng)異或法實現(xiàn)準確、快速的面保護，邏輯嚴密而且簡捷，易于實現(xiàn)。本方法僅需要相鄰設備的故障信號，不依賴于整個區(qū)域所有設備的正常通信，最終共同形成對整片區(qū)域的面保護。特別是本方案自適應運行模式變化，對拓撲變化僅需要改變個別設備相鄰關系，因此在配電網(wǎng)具有相當實用性。借助于高速發(fā)展的通信網(wǎng)絡建立起來的面保護技術，提出一種簡單易行的最小子網(wǎng)異或法，終端可根據(jù)自身和相鄰設備的故障狀態(tài)執(zhí)行跳閘邏輯，共同實現(xiàn)本區(qū)域面保護，并且提供了針對不同的故障形式和電網(wǎng)結構的解決方案，可解決傳統(tǒng)饋線保護整定配合困難的問題，且此方案可適用于多電源多支線的復雜配電網(wǎng)。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明專利要求保護的范圍由所附的權利要求書及其等同物界定。當前第1頁1 2 3