一种配电网闭环运行的保护方法.pdf

1、(10)申请公布号 CN 103036217 A (43)申请公布日 2013.04.10 CN 103036217 A *CN103036217A* (21)申请号 201210518592.7 (22)申请日 2012.12.06 H02H 7/26(2006.01) (71)申请人 广州南方电力集团科技发展有限公 司 地址 510245 广东省广州市江南大道中穗花 南街 1 号 (72)发明人 霍锦强 李家添 (74)专利代理机构 广州粤高专利商标代理有限 公司 44102 代理人 林丽明 (54) 发明名称 一种配电网闭环运行的保护方法 (57) 摘要 本发明公开一种配电网闭环运行的保

2、护方 法， 包括首先在相邻保护装置之间建立点对点的 高速光纤通信信道 ； 通过相邻保护装置间相互交 换状态、 故障信息， 确定并隔离故障。为配电网闭 环运行方式， 提供可行的、 完备的、 投资成本适中 的保护方法， 解决配电网闭环运行方式的保护难 题。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 5 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 5 页 1/1 页 2 1. 一种配电网闭环运行的保护方法， 其特征在于包括 ： 在相邻保护装置之间建立点对点的高速光纤通信信道 ； 通过相邻保护装置间相互交换状态、 故

3、障信息， 确定并隔离故障。 2. 根据权利要求 1 所述的配电网闭环运行的保护方法， 其特征在于 ： 所述保护装置包 括线路分段断路器或线路联络断路器和变电站出线断路器。 3. 根据权利要求 1 所述的配电网闭环运行的保护方法， 其特征在于 ： 所述的确定并隔 离故障， 是根据相邻带方向的故障电流信息判断故障在区外还是区内， 使保护装置不动作 或跳闸， 从而快速定位及隔离配电网闭环运行线路故障。 4. 根据权利要求 3 所述的配电网闭环运行的保护方法， 其特征在于 ： 所述的故障电流 信息通过以下方式确定 ： 以配电网闭环线路末端故障的最恶劣情况， 计算线路故障最小电 流 ； 为主干线路开关、

4、 变电站出线开关整定相同的带方向故障保护阈值及延时 T1 ； 同时， 为 变电站出线开关整定出线后备保护阈值及延时T2， T2大于T1与断路器动作时间之和， 且保 留一定裕度。 权 利 要 求 书 CN 103036217 A 2 1/3 页 3 一种配电网闭环运行的保护方法 技术领域 0001 本发明涉及一种配电网闭环运行的保护方法， 确切地说是一种通过相邻保护装置 之间相互快速交换状态、 故障信息， 来快速确定故障和隔离故障的先进配电网闭环运行保 护方法。 背景技术 0002 随着国民经济的发展和人们物质文化生活水平的不断提高， 经济发展和人们生活 对电力需求越来越大， 促使电力事业迅速发

5、展， 电网不断扩大， 用户对供电质量和供电可靠 性的要求越来越高， 甚至连发生电源的瞬时中断也不能忍受。 0003 目前， 我国配电网一般采用闭环设计、 开环运行的供电方式。在倒负荷或检修时， 必须进行合、 解环操作。这样， 必然会引起非故障线路不必要的停电， 给用户造成损失。为 了更加有效地减少停电范围和停电时间， 提高供电可靠性， 可以采用配电网闭环运行方式， 充分利用现有的电力网络资源， 提高供电可靠性， 大大节省投资成本。 0004 然而， 配电网闭环运行方式必须配合完备的保护方法， 保护方法必须保证能快速、 准确的隔离线路故障区域， 否则会造成双侧变电站出线开关跳闸， 配电网闭环运行

6、的优势 荡然无存。 但仅采用现有配电网自动化系统传统的主站保护方法、 就地馈线自动化方法， 远 远不能满足配电网闭环运行保护要求的毫秒级实时性要求。 虽然诸如 ： 光纤纵差保护， 可以 满足电缆线路的故障快速隔离问题， 但是光纤纵差保护存在整定复杂、 无法解决电缆 T 接、 苛刻的测量同步等缺点。为配电网闭环运行方式， 提供可行的、 完备的、 投资成本适中的保 护方法， 是配电网闭环运行方式的一大难题。 发明内容 0005 本发明的目的是提供一种配电网闭环运行的保护方法， 一种通过相邻保护装置之 间相互快速交换状态、 故障信息， 来快速确定故障和隔离故障的先进配电网闭环运行保护 方法， 解决配

7、电网闭环运行方式的保护难题。 0006 本发明的技术方案 ： 一种配电网闭环运行的保护方法， 包括 ： 在相邻保护装置之间建立点对点的高速光纤通信信道 ； 通过相邻保护装置间相互交换状态、 故障信息， 确定并隔离故障。 0007 所述保护装置包括线路分段断路器或线路联络断路器和变电站出线断路器。 0008 所述的确定并隔离故障， 是根据相邻带方向的故障电流信息判断故障在区外还是 区内， 使保护装置不动作或跳闸， 从而快速定位及隔离配电网闭环运行线路故障。 0009 所述的故障电流信息通过以下方式确定 ： 以配电网闭环线路末端故障的最恶劣情 况， 计算线路故障最小电流 ； 为主干线路开关、 变电

8、站出线开关整定相同的带方向故障保护 阈值及延时 T1 ； 同时， 为变电站出线开关整定出线后备保护阈值及延时 T2， T2 大于 T1 与断 路器动作时间之和， 且保留一定裕度 ； 有效解决了配电网线路保护仅依靠多段整定阈值及 多级延时判断线路故障选择性差、 灵敏度不足的问题。 说 明 书 CN 103036217 A 3 2/3 页 4 附图说明 0010 图 1 是配电网闭环结线及保护通信结构示意图 ； 图 2 是配电网闭环运行的保护方法原理示意图 ； 图 3 是配电电缆网闭环结线及保护通信结构示意图 ； 图 4 是实施例 1 的闭环结线及主干线路区间故障保护动作示意图 ； 图 5 是实施

9、例 2 的闭环结线及配电房区间内非支线故障保护动作示意图 ； 图 6 是实施例 3 的闭环结线及配电房区间内支线故障保护动作示意图。 具体实施方式 0011 本发明的目的通过以下的具体技术原理来实现 ： 一种配电网闭环运行的保护方 法， 具体包括以下步骤 ： 如图 1， MB1、 MB2、 MB3、 MB4、 MB5、 MB6、 TB 为提供配电网闭环保护功能、 带方向相间短路 保护、 带方向单相接地故障保护的线路分段断路器或线路联络断路器， CB1、 CB2 为提供配电 网闭环保护功能、 带方向出线保护功能的变电站出线断路器。CB1、 MB1、 MB2、 MB3、 TB、 MB4、 MB5、

10、 MB6、 CB2 之间建立点对点的高速光纤通信信道， 通过点对点的高速光纤通信信道实现 毫秒级实时高保真冗余通信， 相互间快速交换状态和故障信息 ； 以配电网闭环线路末端故障的最恶劣情况， 计算线路故障最小电流 ； 为 CB1、 MB1、 MB2、 MB3、 TB、 MB4、 MB5、 MB6、 CB2 整定一样的带方向故障保护阈值及延时 1 ； 同时， 为 CB1、 CB2 整 定出线后备保护阈值及延时 2， 延时 2 必须大于延时 1 与断路器动作时间之和， 且保留一 定裕度 ； 有效解决了配电网线路保护仅依靠多段整定阈值及多级延时判断线路故障选择性 差、 灵敏度不足的问题。 0012

11、如图 2 所示， 当线路在 MB2、 MB3 发生故障， CB1、 MB1、 MB2 检测到正方向故障电流， MB3、 TB、 MB4、 MB5、 MB6、 CB2 检测到反方向故障电流 ； 通过点对点的高速光纤通信交换的状 态和故障信息， MB1 得知相邻的 CB1、 MB2 同样检测到正方向故障电流， 可根据相邻带方向的 故障电流信息判断故障在区外， 不动作 ； 同理， MB2 得知相邻 MB1 检测到正方向故障电流， 但 MB3 检测到反方向故障电流， 可根据相邻带方向的故障电流信息判断故障在区内， 动作于跳 闸 ； 同上述过程， MB3 动作于跳闸， CB1、 TB、 MB4、 MB5

12、、 MB6、 CB2 不动作 ； 据此， 快速定位及隔 离配电网闭环运行线路故障， 确保配电网闭环运行的安全 ； 实施例 1 如图 3， 配电电缆网典型结线， 由变电站同一低压母线出线开关 CB1、 CB2 开始， 闭环供 电范围涉及配电房15。 每个配电房配置一套保护装置， 分别为保护装置15， 每套保护 装置以及变电站出线开关 CB1、 CB2 之间通过点对点光纤通信信道连接， 实现毫秒级实时高 保真冗余通信， 相互间快速交换状态和故障信息 ； MB1、 MB3、 MB4、 MB6、 MB7、 MB9、 MB10、 MB12、 MB13、 MB15 分别为配电房的主干进出线开关， MB2、

13、 MB5、 MB8、 MB11、 MB14 分别为配电房的支 线开关。 0013 假定以配电网闭环线路末端故障的最恶劣情况， 计算线路故障最小电流为 1000A。 每套保护装置为主干进出线开关、 支线开关， 同时配置带方向故障检测整定 ： 1000A 阈值及 60ms 延时 ； 变电站出线开关 CB1、 CB2， 配置带方向故障检测整定 ： 1000A 阈值及 60ms 延时， 说 明 书 CN 103036217 A 4 3/3 页 5 和出线后备保护整定 1000A 阈值及 300ms 延时 ； 每套保护装置以及变电站出线开关 CB1、 CB2 之间， 常驻实时高保真冗余通信时间间隔为 5

14、ms， 相互间快速交换状态和故障信息。 0014 如图 4， 当线路在 MB3、 MB4 发生故障， CB1、 MB1、 MB3 检测到正方向故障电流， MB4、 MB6、 MB7、 MB9、 MB10、 MB12、 MB13、 MB15、 CB2 检测到反方向故障电流 ； MB2、 MB5、 MB8、 MB11、 MB14 未检测到故障电流 ； 通过点对点的高速光纤通信交换的状态和故障信息， MB1 得知相 邻的 CB1、 MB3 同样检测到正方向故障电流， 可根据相邻带方向的故障电流信息判断故障在 主干区外， 不动作 ； 同理， MB3 得知相邻 MB1 检测到正方向故障电流， 但 MB4

15、 检测到反方向 故障电流， 可根据相邻带方向的故障电流信息判断故障在主干区内， 动作于跳闸 ； 同上述过 程， MB4 动作于跳闸， CB1、 MB6、 MB7、 MB9、 MB10、 MB12、 MB13、 MB15、 CB2 不动作 ； 据此， 快速定 位及隔离配电网闭环运行主干线路区间故障。 0015 实施例 2 如实施例 1， 关于图 3 的配电网结线、 通信系统及保护配置。 0016 如图 5， 当故障发生在配电房 2 的 MB4、 MB6 之间， CB1、 MB1、 MB3、 MB4 检测到正方 向故障电流， MB6、 MB7、 MB9、 MB10、 MB12、 MB13、 MB1

16、5、 CB2 检测到反方向故障电流 ； MB2、 MB5、 MB8、 MB11、 MB14 未检测到故障电流 ； 通过点对点的高速光纤通信交换的状态和故障信息， MB3 得知相邻的 MB1、 MB4 同样检测到正方向故障电流， 可根据相邻带方向的故障电流信息 判断故障在主干区外， 不动作 ； 同理， MB4 得知相邻 MB3 检测到正方向故障电流， 但 MB6 检测 到反方向故障电流， 可根据相邻带方向的故障电流信息判断故障在配电房区内， 动作于跳 闸 ； 同上述过程， MB6 动作于跳闸， CB1、 MB1、 MB7、 MB9、 MB10、 MB12、 MB13、 MB15、 CB2 不动作

17、 ； 据此， 快速定位及隔离配电网闭环运行配电房区间内非支线故障。 0017 实施例 3 如实施例 1， 关于图 3 的配电网结线、 通信系统及保护配置。 0018 如图 6， 当故障发生在配电房 2 的 MB5 支线， CB1、 MB1、 MB3、 MB4 检测到正方向故障 电流， MB6、 MB7、 MB9、 MB10、 MB12、 MB13、 MB15、 CB2 检测到反方向故障电流 ； MB5 检测到故障 电流， MB2、 MB8、 MB11、 MB14 未检测到故障电流 ； 通过点对点的高速光纤通信交换的状态和 故障信息， MB3 得知相邻的 MB1、 MB4 同样检测到正方向故障电

18、流， 可根据相邻带方向的故 障电流信息判断故障在主干区外， 不动作 ； 尽管 MB4 得知相邻 MB3 检测到正方向故障电流， MB6 检测到反方向故障电流， 但 MB5 也检测到故障电流， 可根据相邻带方向的故障电流信息 与 MB5 的故障电流信息， 判断故障在配电房区内支线， MB4 闭锁不动作， MB5 动作于跳闸 ； 同 上述过程， MB6 闭锁不动作， CB1、 MB1、 MB7、 MB9、 MB10、 MB12、 MB13、 MB15、 CB2 不动作 ； 据此， 快速定位及隔离配电网闭环运行配电房区间内支线故障。 0019 图 1 至图 6 中为合位， 为分位。 说 明 书 CN 103036217 A 5 1/5 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103036217 A 6 2/5 页 7 图 3 说 明 书 附 图 CN 103036217 A 7 3/5 页 8 图 4 说 明 书 附 图 CN 103036217 A 8 4/5 页 9 图 5 说 明 书 附 图 CN 103036217 A 9 5/5 页 10 图 6 说 明 书 附 图 CN 103036217 A 10