一種配電網(wǎng)局部斷電控制系統(tǒng)及配電網(wǎng)系統(tǒng)的制作方法

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說，是涉及一種配電網(wǎng)局部斷電控制系統(tǒng)及配電網(wǎng)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

各類電力用戶對(duì)供電可靠性的要求越來越高。供電可靠性可通過停電時(shí)間表征，一般采取以下措施來減少停電時(shí)間，以提高供電可靠性：(1)優(yōu)化供電設(shè)備計(jì)劃?rùn)z修時(shí)間，減少計(jì)劃停電時(shí)間；(2)大幅提高供電設(shè)備自身的可靠性，延后預(yù)期檢修時(shí)間，縮短計(jì)劃?rùn)z修時(shí)間，該措施需要增加大量投資，設(shè)備更新?lián)Q代也可能造成長(zhǎng)時(shí)間停電；(3)運(yùn)行設(shè)備在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)，一方面避免設(shè)備健康良好狀態(tài)下的傳統(tǒng)定期檢修所需要的停電時(shí)間，另一方面通過對(duì)設(shè)備隱患預(yù)警并及時(shí)采取維修檢修措施，防止其發(fā)展成故障而導(dǎo)致故障性質(zhì)的停電事件；(4)全面提高配電網(wǎng)運(yùn)行自動(dòng)化水平，實(shí)現(xiàn)故障自動(dòng)定位、自動(dòng)隔離、自動(dòng)恢復(fù)，使得故障停電時(shí)間、停電范圍都可以得到盡最大可能的減少與縮小。

目前，完整的配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)包括配電主站、子站和終端，通過饋線終端單元(FTU)、開閉所終端單元(DTU)和遠(yuǎn)程終端單元(RTU)對(duì)線路、設(shè)備上的電壓、電流、功率等運(yùn)行信息進(jìn)行采集，并通過通訊信道，將有用信息上傳到配電主站進(jìn)行匯總處理。而簡(jiǎn)易配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化系統(tǒng)(FA)中，只采用饋線終端單元FTU。根據(jù)配電網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行條件不同，自動(dòng)化終端既可以采取等待主站命令進(jìn)行操作的“被動(dòng)”方式，也可以采取就地處理操作及上報(bào)主站操作結(jié)果信息的“主動(dòng)”方式。前者被稱為集中式配電網(wǎng)自動(dòng)化方案，適用于以城市供電系統(tǒng)為主，有光纖等可靠通訊方式的配電網(wǎng)；后者被稱為分布式配電網(wǎng)自動(dòng)化方案，適合于采用無(wú)線通訊方式的農(nóng)村、山區(qū)地區(qū)的配電網(wǎng)。

在配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化系統(tǒng)流程中，線路故障判斷是最關(guān)鍵的一環(huán)，配電網(wǎng)線路故障分為兩大類：短路故障與單相接地故障。短路故障的判斷與切除相對(duì)比較容易，實(shí)際運(yùn)行中該故障的繼保設(shè)備與功能也已比較完善，但不足之處在于對(duì)于大多數(shù)配電網(wǎng)系統(tǒng)，仍采用開斷站內(nèi)開關(guān)切除整條故障線路的方式來消除故障，停電影響范圍較大。需要在線路上利用帶自動(dòng)化功能的開關(guān)將故障區(qū)段隔離出來停電，其它正常部分及時(shí)恢復(fù)供電。對(duì)于單相接地故障，由于我國(guó)配電網(wǎng)線路采用小電流接地運(yùn)行方式，加之配電網(wǎng)系統(tǒng)本身的運(yùn)行情況狀態(tài)復(fù)雜多變，系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障時(shí)的故障電氣特征量不明顯，造成故障線路及位置判斷困難，這也使得小電流接地系統(tǒng)的配電網(wǎng)單相接地故障成為多年困擾我國(guó)配電網(wǎng)運(yùn)行的難題之一。

當(dāng)前我國(guó)城市地區(qū)配電網(wǎng)已多采用地下電纜或者架空絕緣導(dǎo)線形式，線路發(fā)生短路與單相接地故障的概率相對(duì)較低。而在農(nóng)村以及山地地區(qū)，出于經(jīng)濟(jì)性考慮，仍主要使用架空裸導(dǎo)線方式鋪設(shè)線路，平時(shí)由于各種自然或者人為原因的事故等，單相接地事故較多，尤其在山地地區(qū)，在冬季風(fēng)雪或者夏季雷暴天氣情況下，很容易接連發(fā)生線路單相接地情況，部分單相接地還會(huì)進(jìn)一步惡化為短路故障，而故障發(fā)生時(shí)惡劣的天氣條件往往又不適合外出巡線檢修，只能先將整條線路停電等待天氣轉(zhuǎn)好才能開始檢修；如果能實(shí)現(xiàn)故障區(qū)段的自動(dòng)切除與隔離，山區(qū)用戶供電可靠性將會(huì)有明顯的提高。因此，研究山區(qū)配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化應(yīng)用，具有重要的實(shí)際意義與價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種配電網(wǎng)局部斷電控制系統(tǒng)及配電網(wǎng)系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中在為山區(qū)用戶供電時(shí)，若發(fā)生單相接地故障的時(shí)候，且惡劣天氣條件無(wú)法進(jìn)行正常檢修，降低山區(qū)用戶供電可靠性的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種配電網(wǎng)局部斷電控制系統(tǒng)，包括：在電力系統(tǒng)的每條出線上安裝柱上智能開關(guān)，所述電力系統(tǒng)的主變壓器經(jīng)消弧線圈接地，所述柱上智能開關(guān)可實(shí)現(xiàn)單相接地故障判斷。

其中，所述柱上智能開關(guān)與主站通過公網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商提供的通訊信道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

其中，所述公網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商提供的通訊信道包括：GPRS和短信通訊。

一種配電網(wǎng)系統(tǒng)系統(tǒng)，包含上述任意一項(xiàng)所述的配電網(wǎng)局部斷電控制系統(tǒng)，所述配電網(wǎng)局部斷電控制系統(tǒng)包括：在電力系統(tǒng)的每條出線上安裝柱上智能開關(guān)，所述電力系統(tǒng)的主變壓器經(jīng)消弧線圈接地，所述柱上智能開關(guān)可實(shí)現(xiàn)單相接地故障判斷，當(dāng)所述柱上智能開關(guān)判斷線路上發(fā)生單相接地故障時(shí)，可通過所述柱上智能開關(guān)向主站上傳故障信息，同時(shí)向預(yù)先設(shè)定的運(yùn)行檢修人員的智能終端發(fā)送短信消息報(bào)告故障信息。

其中，所述主站用于故障信息的詳細(xì)展示以及記錄統(tǒng)計(jì)使用。

其中，所述柱上智能開關(guān)在所述主站不運(yùn)行情況下可單獨(dú)實(shí)現(xiàn)向預(yù)先設(shè)定的運(yùn)行檢修人員的智能終端發(fā)送短信消息報(bào)告故障信息。

經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開了一種配電網(wǎng)局部斷電控制系統(tǒng)及配電網(wǎng)系統(tǒng)，所述配電網(wǎng)局部斷電控制系統(tǒng)包括：在電力系統(tǒng)的每條出線上安裝柱上智能開關(guān)，電力系統(tǒng)的主變壓器經(jīng)消弧線圈接地，柱上智能開關(guān)可實(shí)現(xiàn)單相接地故障判斷。本發(fā)明通過在每條出現(xiàn)上安裝可以實(shí)現(xiàn)單向接地故障判斷的柱上智能開關(guān)，在線路發(fā)生故障時(shí)，可以智能將發(fā)送故障的線路切斷，并將故障信息和故障的具體位置通過短信消息發(fā)送至主站和預(yù)先設(shè)定的運(yùn)行檢修人員的智能終端，實(shí)現(xiàn)單相接地故障準(zhǔn)確判斷，提高山區(qū)用戶供電可靠性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種配電網(wǎng)局部斷電控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為線路1上三相電壓電流及零序電壓電流波形示意圖；

圖3為線路2上三相電壓電流及零序電壓電流波形示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的某山區(qū)四級(jí)分段線路短路故障柱上智能開關(guān)動(dòng)作示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如果能找到一種較為可靠的單相接地故障判斷方法，并應(yīng)用到線路開關(guān)中去，從而使得系統(tǒng)在發(fā)生單相接地故障時(shí)，線路上緊臨故障區(qū)段的開關(guān)能夠做出準(zhǔn)確響應(yīng)、判斷、自動(dòng)切除相應(yīng)故障區(qū)段，并將故障信息發(fā)送給運(yùn)行與檢修人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)處理，可大幅提高配電網(wǎng)供電可靠性。

本發(fā)明提出了一種在配電網(wǎng)架空線路柱上真空開關(guān)中應(yīng)用的單相接地故障算法，通過在試點(diǎn)變電站出線口上的普通柱上開關(guān)更換為帶有該單相接地判斷功能的智能柱上開關(guān)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)單相接地故障的準(zhǔn)確判斷，為配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)提供了關(guān)鍵設(shè)備，具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

請(qǐng)參閱附圖1，圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種配電網(wǎng)局部斷電控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明公開了一種配電網(wǎng)局部斷電控制系統(tǒng)，具體包括：在電力系統(tǒng)的每條出線上安裝柱上智能開關(guān)，例如在每條出線上安裝一個(gè)柱上智能開關(guān)1和柱上智能開關(guān)2，所述電力系統(tǒng)的主變壓器4經(jīng)消弧線圈3接地，所述柱上智能開關(guān)1或2可實(shí)現(xiàn)單相接地故障判斷。

其中，所述柱上智能開關(guān)與主站通過公網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商提供的通訊信道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

其中，所述公網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商提供的通訊信道包括：GPRS和短信通訊。

具體的，通過本發(fā)明，具體的在實(shí)際物理模擬實(shí)驗(yàn)分析具體的，請(qǐng)參閱附圖1，圖1為單相接地故障判斷試驗(yàn)系統(tǒng)圖。用于驗(yàn)證本算法的具有兩條出線的實(shí)際物理模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，每條出線上都安裝一臺(tái)該智能開關(guān)，主變經(jīng)消弧線圈接地，系統(tǒng)總電容電流為15A，模擬試驗(yàn)如下：

若接地故障位于線路1：開關(guān)柱上智能1測(cè)量得到線路1上三相電壓電流及零序電壓電流波形如圖2所示。故障發(fā)生后，線路1上零序電流為6.3A。圖2中下方是采用db4小波與db5小波對(duì)零序電流的高頻部分提取值波形?？梢钥闯?，在故障發(fā)生瞬間，零序電流有一個(gè)較高的高頻分量，提取出db小波高頻值，與該工頻周期內(nèi)小波其它段高頻值平均值進(jìn)行比較，得到一個(gè)倍數(shù)，db4-8小波得到的倍數(shù)值如表1所示，此處設(shè)置判斷故障的閾值為30，所有倍數(shù)值均超過30，可以判斷得到該開關(guān)所在線路即線路1為單相接地故障線路。

表1

若接地故障位于線路2：柱上智能開關(guān)1測(cè)量得到線路2上三相電壓電流及零序電壓電流波形如圖3所示。故障發(fā)生后，線路1上零序電流為3.2A。圖3中下方同樣是采用db4小波與db5小波對(duì)零序電流的高頻部分提取值波形。db4-8小波得到的倍數(shù)值如表2所示。此處設(shè)置判斷故障的閾值為30，所有倍數(shù)值均不超過該值，可以判斷該開關(guān)所在線路即線路1不是單相接地故障線路。

表2

根據(jù)本發(fā)明中提供的方法，在實(shí)際模擬試驗(yàn)中，驗(yàn)證了本發(fā)明中所提方法的準(zhǔn)確性。

本發(fā)明中單相接地故障判斷方法，應(yīng)用于在每條出線上設(shè)置有柱上智能開關(guān)，且主變壓器經(jīng)消弧線圈接地的線路，該方法包括：獲取檢測(cè)線路上的三相電壓電流及零序電壓電流波形圖；采用db4-db8小波函數(shù)對(duì)零序電壓電流進(jìn)行高低頻分解，分別得到零序電壓電流的高頻波形圖；提取高頻波形圖高頻突變值，分別計(jì)算db4-db8小波函數(shù)對(duì)應(yīng)的高低頻分量比值；當(dāng)高低頻分量比值有至少三個(gè)超過預(yù)設(shè)閾值，則判定檢測(cè)線路發(fā)生單相接地故障。本發(fā)明通過小波的分解與重構(gòu)對(duì)單相接地故障暫態(tài)過程中的頻譜突變特征信息進(jìn)行分析，根據(jù)頻譜不同位置突變值選取不同的有效判據(jù)屬性，判斷所在線路是否發(fā)生接地故障，從而實(shí)現(xiàn)是否為該條線路發(fā)生接地故障的判斷，可以實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)單相接地故障的自動(dòng)定位，且達(dá)到對(duì)故障點(diǎn)的準(zhǔn)確定位。

本發(fā)明公開了一種配電網(wǎng)局部斷電控制系統(tǒng)，所述配電網(wǎng)局部斷電控制系統(tǒng)包括：在電力系統(tǒng)的每條出線上安裝柱上智能開關(guān)，電力系統(tǒng)的主變壓器經(jīng)消弧線圈接地，柱上智能開關(guān)可實(shí)現(xiàn)單相接地故障判斷。本發(fā)明通過在每條出現(xiàn)上安裝可以實(shí)現(xiàn)單向接地故障判斷的柱上智能開關(guān)，在線路發(fā)生故障時(shí)，可以智能將發(fā)送故障的線路切斷，并將故障信息和故障的具體位置通過短信消息發(fā)送至主站和預(yù)先設(shè)定的運(yùn)行檢修人員的智能終端，實(shí)現(xiàn)單相接地故障準(zhǔn)確判斷，提高山區(qū)用戶供電可靠性。

本發(fā)明在上述公開的一種配電網(wǎng)局部斷電控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還公開了一種配電網(wǎng)系統(tǒng)系統(tǒng)。

具體的，一種配電網(wǎng)系統(tǒng)系統(tǒng)，包含上述任意一項(xiàng)所述的配電網(wǎng)局部斷電控制系統(tǒng)，所述配電網(wǎng)局部斷電控制系統(tǒng)包括：在電力系統(tǒng)的每條出線上安裝柱上智能開關(guān)，例如在每條出線上安裝一個(gè)柱上智能開關(guān)1和柱上智能開關(guān)2，所述電力系統(tǒng)的主變壓器4經(jīng)消弧線圈3接地，所述柱上智能開關(guān)1或2可實(shí)現(xiàn)單相接地故障判斷。當(dāng)所述柱上智能開關(guān)判斷線路上發(fā)生單相接地故障時(shí)，可通過所述柱上智能開關(guān)向主站上傳故障信息，同時(shí)向預(yù)先設(shè)定的運(yùn)行檢修人員的智能終端發(fā)送短信消息報(bào)告故障信息。

其中，所述主站用于故障信息的詳細(xì)展示以及記錄統(tǒng)計(jì)使用。

其中，所述柱上智能開關(guān)在所述主站不運(yùn)行情況下可單獨(dú)實(shí)現(xiàn)向預(yù)先設(shè)定的運(yùn)行檢修人員的智能終端發(fā)送短信消息報(bào)告故障信息。

依據(jù)本發(fā)明，目前山區(qū)線路多采用架空線，線路距離長(zhǎng)，用戶分散，線路上安裝的智能開關(guān)與主站的信息通訊一般不采用專網(wǎng)光纖通訊，而是通過公網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商提供的通訊信道進(jìn)行，如常見的GPRS以及短信通訊。此類通訊條件的通訊穩(wěn)定性不高，信息實(shí)時(shí)性也難以保證，因此配電網(wǎng)自動(dòng)化適合采用分布式方案，此時(shí)要實(shí)現(xiàn)線路上故障自動(dòng)定位與隔離，需要應(yīng)用電壓時(shí)間型策略。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的某山區(qū)四級(jí)分段線路短路故障柱上智能開關(guān)動(dòng)作示意圖。圖4(a)：正常運(yùn)行時(shí)，除聯(lián)絡(luò)開關(guān)處于斷開狀態(tài)外，其余開關(guān)均處于閉合狀態(tài)；圖4(b)：線路上開關(guān)2與開關(guān)3之間發(fā)生單相接地故障，站內(nèi)開關(guān)保持閉合狀態(tài)不動(dòng)，開關(guān)2判斷接地故障后跳閘切除故障，開關(guān)3，開關(guān)4因失電分閘；圖4(c)：開關(guān)2進(jìn)行重合，因單相接地故障仍存在，開關(guān)2重合不成功，開關(guān)2重合不成功后閉鎖，開關(guān)3探測(cè)到開關(guān)2重合不成功，也閉鎖，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)故障區(qū)段的隔離；圖4(d)：開關(guān)4自動(dòng)合閘，恢復(fù)非故障段通電。

從該動(dòng)作行為分析，短路判斷是分布式配電自動(dòng)化方案中的核心關(guān)鍵內(nèi)容。

在試運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，有超過一半的單相接地故障為暫時(shí)性故障，在一兩分鐘甚至更短時(shí)間內(nèi)即會(huì)自行消失。因此對(duì)于單相接地故障的分閘應(yīng)設(shè)置相對(duì)較長(zhǎng)延時(shí)時(shí)間，這樣可以避免因這種暫時(shí)性的單相接地故障造成系統(tǒng)的頻繁停電的問題。

綜上所述，本發(fā)明公開了一種配電網(wǎng)局部斷電控制系統(tǒng)及配電網(wǎng)系統(tǒng)，所述配電網(wǎng)局部斷電控制系統(tǒng)包括：在電力系統(tǒng)的每條出線上安裝柱上智能開關(guān)，電力系統(tǒng)的主變壓器經(jīng)消弧線圈接地，柱上智能開關(guān)可實(shí)現(xiàn)單相接地故障判斷。本發(fā)明通過在每條出現(xiàn)上安裝可以實(shí)現(xiàn)單向接地故障判斷的柱上智能開關(guān)，在線路發(fā)生故障時(shí)，可以智能將發(fā)送故障的線路切斷，并將故障信息和故障的具體位置通過短信消息發(fā)送至主站和預(yù)先設(shè)定的運(yùn)行檢修人員的智能終端，實(shí)現(xiàn)單相接地故障準(zhǔn)確判斷，提高山區(qū)用戶供電可靠性。

需要說明的是，本說明書中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見即可。

以上結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明所提出的方法進(jìn)行了示例性描述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的核心思想。對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，如前后橋都有電機(jī)參與驅(qū)動(dòng)的混合動(dòng)力系統(tǒng)等。綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。