CN104242456A - 一种配电网的馈线自动化方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配电网的馈线自动化方法，属于智能电网技术领域。本发明方法中，各子站对自身与主站之间的通信链路是否畅通进行实时监测；当各条通信链路均畅通时，主站根据各子站传输的故障监测信息，利用集中式馈线自动化方法对整个配电网进行故障监测和处理；当某个子站监测到自身与主站之间的通信链路断开时，该子站调用就地型馈线自动化方法对自身所辖配电网区域进行故障监测和处理，主站仍利用集中式馈线自动化方法对其余子站所辖配电网区域进行故障监测和处理。本发明还公开了一种配电网的馈线自动化系统。相比现有技术，本发明可有效降低通信链路故障对馈线自动化系统产生的不利影响，提高配电网的安全可靠性。

Description

一种配电网的馈线自动化方法及系统

技术领域

本发明涉及一种配电网的馈线自动化方法及系统，属于智能电网技术领域。

背景技术

配电网是电力系统网络中与城市发展和居民生活关系最为密切的环节，自动化技术在配电网的应用对提高供电质量、减少故障停电时间及次数、降低用户停电损失、增强企业经济社会效益等方面具有重要的意义。配网自动化能够实现快速的故障定位、故障区段隔离以及非故障区段恢复供电等功能，从而实现快速缩小故障影响、提高供电可靠性这一目标。其次配合智能分析、状态估计等功能，能够进一步改善设备运行工况、降低设备故障率，最后，通过状态监测，最终实现状态检修，减少计划停电时间。

配电网自动化系统一般是由配网自动化主站/子站系统、通信系统、配电终端组成。其中馈线自动化系统是配电网自动化系统的主要组成部分，传统的就地型馈线自动化是指现场的开关( 断路器) 具备自动故障判断隔离及网络重构的能力，不需要通信与主站系统参与。主要有电压时间型 (根据变电站保护重合闸到再次出现故障电流的时间确定故障区域)和电流计数型(根据开断故障电流重合器动作次数确定故障区域)两种。其主要设备是 FTU 结合断路器或负荷开关构成的具有重合功能的分段开关。

此类方法的显著优点是成本低，不需要主站参与。但故障处理及供电恢复速度慢， 对系统及用户冲击大。这种方法仅适合于网架结构比较简单，主要是双电源供电的“手拉手”线路，以及不具备通信手段或通信条件不完善、可靠性较低的场合。

目前较为高级、先进的技术是基于馈线终端设备的馈线自动化系统。这种模式又可称作集中式馈线自动化，是指现场的开关（断路器）将检测的故障信息上传给主站，由主站根据配电网的实时拓扑结构，按照一定的算法进行故障定位，下达命令给相关FTU、开关( 断路器) 跳闸隔离故障。此后主站通过计算，考虑网损、过负荷等情况确定最佳恢复方案，控制开关（断路器）完成负荷转供。

它有以下特点：

（1）作为电网调度自动化的一个子系统，能满足电网调度自动化的总体设计要求，其配置、功能包括设备的布置都能满足电网安全、优质、经济运行以及信息分层传输、资源共享的要求。

（2）能够将开关（断路器）的开关量和电流、电压等实时数据上传到调度主站或控制中心，并且能够对其进行遥控操作，具有很好的上行和下行通信功能。

（3）与继电保护的整定、重合闸、备自投等配合，系统本身具有自动判断故障点和自动切除故障点的功能，能够将故障范围缩小到最小程度。

（4）系统的正常运行方式和故障时的运行方式能够实现自动最优化, 调度灵活, 也可以根据调度员或者操作员的指令(检修状态下的运行方式)选择预定的运行方式。

（5）能与配变计量监测终端及电压无功补偿装置相兼容，实现配网的VQC 电压无功自动控制功能。

可是，此种集中式馈线自动化方法高度依赖通信系统，一旦通信线路或通信装置出现问题，就无法及时有效地进行故障处理等配电自动化操作，扩大了停电区域、增长了停电时间，也对配电网优化产生影响，因此大大降低了配电网可靠性。关于就地型与集中式馈线自动化的更详细内容可参考吴京雷的《基于远程控制方式的配网自动化工程及其实际效益分析》和向真等人的《配网自动化建设对于供电可靠性影响》两文。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有集中式馈线自动化方法高度依赖通信系统从而导致可靠性低的不足，提供一种配电网的馈线自动化方法及系统，实时对通信链路进行监测，当监测到通信链路故障时，切换至就地型馈线自动化模式来对本地配电网故障进行监测和处理，可有效提高配电网的可靠性。

一种配电网的馈线自动化方法，所述配电网包括主站以及与主站电连接的多个子站，主站与子站之间通过通信链路进行信息交互，各子站对自身与主站之间的通信链路是否畅通进行实时监测；当各条通信链路均畅通时，主站根据各子站传输的故障监测信息，利用集中式馈线自动化方法对整个配电网进行故障监测和处理；当某个子站监测到自身与主站之间的通信链路断开时，该子站调用就地型馈线自动化方法对自身所辖配电网区域进行故障监测和处理，主站仍利用集中式馈线自动化方法对其余子站所辖配电网区域进行故障监测和处理。

一种配电网的馈线自动化系统，所述配电网包括主站以及与主站电连接的多个子站，主站与子站之间通过通信链路进行信息交互，所述馈线自动化系统包括设置于主站的集中式馈线自动化单元，以及分别设置于各子站且与相应的通信链路连接的馈线终端设备，集中式馈线自动化单元根据馈线终端设备传输的故障监测信息，利用集中式馈线自动化方法对整个配电网进行故障监测和处理；所述馈线自动化系统还包括分别设置于各子站的通信链路监测单元、就地型馈线自动化单元、模式切换单元，所述通信链路监测单元用于对子站与主站之间的通信链路是否畅通进行实时监测，所述模式切换单元用于根据通信链路监测单元的监测结果在集中式馈线自动化单元和就地型馈线自动化单元之间进行馈线自动化模式切换，所述就地型馈线自动化单元用于在通信链路监测单元监测到通信链路断开时，利用就地型馈线自动化方法对所在子站所辖配电网区域进行故障监测和处理。

所述通信链路可以是有线或无线方式，本发明优选无线通信链路。

所述通信链路监测单元、就地型馈线自动化单元、模式切换单元可以直接采用配电网供电，也可以使用独立电源供电，为了避免供电电源和通信网络同时失效导致无法进行配电网自动化操作的局面，本发明优选采用由所述配电网及独立电源进行双回路供电。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明能实时对配电网中通信系统的信道、设备进行监测，若其发生故障，能第一时间报警并抢修，提高了通信系统的可靠性，减小了故障发生时由于通信系统故障导致的可靠性降低的问题；

2、本发明可为集中式馈线自动化系统模式提供后备，使其在通信系统失效时，仍能有效的进行故障定位、故障隔离、非故障区供电等配电自动化操作，尽管后备方案（就地型馈线自动化方法）的故障处理及供电恢复速度慢, 对系统及用户冲击大，但是仍能够最大程度的缩小停电范围、减小停电时间，提高配电网可靠性；

3、反逻辑思维的运用，使得即使在供电电源失效的情况下，仍能保证最基本的馈线自动化后备方案（就地型馈线自动化方法），恢复供电后，即可转向基于馈线终端设备的馈线自动化系统。防止了供电电源和通信网络同时失效的尴尬情况下，配电网无法进行正常的配网自动化操作的问题，也是提高配网可靠性的关键之一。

附图说明

图1为本发明馈线自动化系统的原理示意图；

图2为模式切换的流程示意图；

图3为利用本发明馈线自动化方法进行配电网故障处理的一个实例。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：

本发明针对现有集中式馈线自动化方法高度依赖通信系统从而导致可靠性低的不足，对各子站与主站之间的通信链路是否通畅进行实时监测，当通信链路正常时，采用集中式馈线自动化模式，远程的主站根据各子站上报的故障信息实现对故障的隔离和供电恢复，提供故障诊断、隔离结果信息，并进行各种故障报警。当某条通信链路故障时，相应的子站则转换至就地型馈线自动化模式，在本地进行故障监测和处理，同时发出通信故障报警，通知维修人员进行通信系统的检查与维修，待通信恢复后，由转回至集中式馈线自动化模式。

图1显示了本发明馈线自动化系统的基本原理。如图1所示，在子站中设置有无线信号接收/发送器，用于与主站之间进行信息交互；子站还设置有通信链路监测单元、模式切换单元以及就地型馈线自动化单元，通信链路监测单元用于对子站与主站之间的通信链路是否畅通进行实时监测，模式切换单元用于根据通信链路监测单元的监测结果在集中式馈线自动化单元和就地型馈线自动化单元之间进行馈线自动化模式切换，就地型馈线自动化单元用于在通信链路监测单元监测到通信链路断开时，利用就地型馈线自动化方法对所在子站所辖配电网区域进行故障监测和处理。

如图1所示，通信链路无故障情况下，逻辑开关闭合，子站采用集中式馈线自动化模式，远程的主站根据各子站上报的故障信息实现对故障的隔离和供电恢复，提供故障诊断、隔离结果信息，并进行各种故障报警。与此同时，通信链路监测单元控制无线信号发送器定期向主站发送一个检测信号A，并由无线信号接收器接收主站发送的反馈信号B，如果能接收到反馈信号B，则表明通信链路正常；如果超过一定时间仍未收到反馈信号B，则表明通信链路出现故障；此时，模式切换单元控制逻辑开关断开，启用就地型馈线自动化单元，利用就地型馈线自动化方法对所在子站所辖配电网区域进行故障监测和处理。模式切换流程如图2所示。以上的通信链路故障检测方法仅为举例说明，实际上也可采用其它各种现有的通信链路故障检测方法。

为了进一步提高系统可靠性，所述通信链路监测单元、就地型馈线自动化单元、模式切换单元优选采用由所述配电网及独立电源进行双回路供电。

为了便于公众理解本发明的技术方案，下面以一个实例来进一步说明本发明馈线自动化方法如何进行配电网故障处理。以图3所示的部分配电网出现故障为例，其中CB1和CB2分别为变电站A、B的出线断路器，线路中任何一处发生故障，CB1或者CB2将动作（断开），防止故障事态进一步扩大；K1~K4为分段点开关，每两个K之间都有用电负荷，分段点开关的开断可以决定其段内负荷是否连入主线路中；L1为联络开关，其连结着与备用电源相关的线路，一般状态下为常开，配电网络为单电源供电，当负荷失电时，为了保障非故障区域的供电，联络开关闭合，非故障失电负荷由备用电源线路供电。CB1、CB2，K1~K4、L1这些开关（开关状态）和其紧邻的线路状态（节点电压、线路电流、线路功率等），都由远程终端单元RTU监控、记录和控制。

。在各通信链路无故障情况下，采用集中式馈线自动化模式，远程的主站根据各子站上报的故障信息实现对故障的隔离和供电恢复，提供故障诊断、隔离结果信息，并进行各种故障报警。假设图3中的区段4发生电力故障，集中式馈线自动化模式下的故障处理过程具体如下：

当发生瞬时性故障时，变电站2出线断路器CB2跳闸，K2、K3、K4不动作。CB2开关重合成功，线路恢复正常供电，同时馈线终端FTU上报信息给主站。

当发生永久性故障时，变电站2出线断路器CB2流过故障电流跳闸，线路失电，开关K3、K4检测到故障电流，而K2未检测到故障电流，主站系统根据上报的故障电流判断出故障点在区段4，遥控开关K2、K3分闸并闭锁合闸，隔离故障区段。然后，闭合CB2、L1，恢复区段3、5和6的供电，完成故障处理。

与此同时，通信链路监测单元定期向主站发送检测信号，并接受主站的反馈信号，如果一直能正常接收到反馈信号B，则说明通信链路正常，模式切换单元不动作，保持集中式馈线自动化模式。如果在预设时间内未收到反馈信号B，则表明通信链路出现故障，此时，模式切换单元控制逻辑开关进行模式切换，启用就地型馈线自动化模式，对未来可能出现的故障进行监测和处理，同时，发出通信故障报警，通知维修人员进行通信系统的检查与维修。。

仍以图3中的区段4发生电力故障为例，就地型馈线自动化模式下的故障处理过程具体如下：

变电站2出线开关CB2流过故障电流跳闸，线路失电，线路开关K2、K3、K4因线路的失压而全部分闸，联络开关因一侧失电而始延时合闸计时。CB2第一次重合闸，K4、K3得电后按各自设定延时时间依次自动合闸。K3合闸后，如是瞬时性故障，则合闸成功，K2经延时合闸，恢复线路供电，故障处理结束；

如是永久性故障,则CB2再次流过故障电流跳闸，线路开关K2、K3、K4因线路失压再次全部分闸，同时开关K3和K2合闸闭锁。CB2第二次重合闸，恢复区段6的供电，K4开关得电后按设定延时时间自动合闸恢复5区段的供电，联络开关计时时间结束后，自动合闸恢复3区段的供电，故障处理完成。

当通信链路监测单元监测到通信链路恢复正常后，模式切换单元控制逻辑开关进行模式切换，回到集中式馈线自动化模式下。

本发明可有效降低通信链路故障对馈线自动化系统产生的不利影响，提高了配电网的安全可靠性。

Claims (7)

1.一种配电网的馈线自动化方法，所述配电网包括主站以及与主站电连接的多个子站，

主站与子站之间通过通信链路进行信息交互，其特征在于，各子站对自身与主站之间的通信链路是否畅通进行实时监测；当各条通信链路均畅通时，主站根据各子站传输的故障监测信息，利用集中式馈线自动化方法对整个配电网进行故障监测和处理；当某个子站监测到自身与主站之间的通信链路断开时，该子站调用就地型馈线自动化方法对自身所辖配电网区域进行故障监测和处理，主站仍利用集中式馈线自动化方法对其余子站所辖配电网区域进行故障监测和处理。

2.如权利要求1所述馈线自动化方法，其特征在于，各子站通过以下方法对自身与主

站之间的通信链路是否畅通进行实时监测：子站通过所述通信链路定期向主站发送检测信号，主站收到检测信号后向子站返回反馈信号；如子站在预设时间内未收到主站发送的反馈信号，则表明该子站与主站之间的通信链路断开。

3.如权利要求1所述馈线自动化方法，其特征在于，所述通信链路为无线通信链路。

4.一种配电网的馈线自动化系统，所述配电网包括主站以及与主站电连接的多个子站，

主站与子站之间通过通信链路进行信息交互，所述馈线自动化系统包括设置于主站的集中式馈线自动化单元，以及分别设置于各子站且与相应的通信链路连接的馈线终端设备，集中式馈线自动化单元根据馈线终端设备传输的故障监测信息，利用集中式馈线自动化方法对整个配电网进行故障监测和处理；其特征在于，所述馈线自动化系统还包括分别设置于各子站的通信链路监测单元、就地型馈线自动化单元、模式切换单元，所述通信链路监测单元用于对子站与主站之间的通信链路是否畅通进行实时监测，所述模式切换单元用于根据通信链路监测单元的监测结果在集中式馈线自动化单元和就地型馈线自动化单元之间进行馈线自动化模式切换，所述就地型馈线自动化单元用于在通信链路监测单元监测到通信链路断开时，利用就地型馈线自动化方法对所在子站所辖配电网区域进行故障监测和处理。

5.如权利要求4所述馈线自动化系统，其特征在于，所述通信链路监测单元通过以下

方法对子站与主站之间的通信链路是否畅通进行实时监测：通信链路监测单元通过所述通信链路定期向主站发送检测信号，如通信链路监测单元在预设时间内未收到主站发送的反馈信号，则表明该子站与主站之间的通信链路断开。

6.如权利要求4所述馈线自动化系统，其特征在于，所述通信链路为无线通信链路。

7.如权利要求4所述馈线自动化系统，其特征在于，所述通信链路监测单元、就地型

馈线自动化单元、模式切换单元均由所述配电网及独立电源进行双回路供电。