说

现代电力系统由发电、 输电、 变电、 配电及用户组成， 我国的电力工业 书

长期以来一直存在 "重发、 轻供、 不管用" 的不良现象， 一贯比较重视发电、 输电设施的建设， 目前国内对高压输电网已经能够做到故障点的 精确定位，而 相对忽视了配电系统的投资和改造， 造成供电可靠性低、 电能质量差、 用户 意见大的不利局面， 配电环节已成为我国电力企业进一歩发展的瓶 颈问题。 配电网是整个电力系统的末端， 直接面向终端用户， 随着经济的迅猛发 展， 用电负荷的大量增加， 对供电可靠性和供电质量提出了越来越高的要 求。 配电网发生故障后，应能及时准确地定位故障 地点，从而迅速隔离故障区域并 恢复全区域供电，尽可能的减少因事故停电对 社会经济和群众生活造成的影 响与损失。 配电网以前由于国家不太重视，投资也比较少 ，使配电线路所能采集到的 信息量非常少，在较长时期内只能采用重合器 和分段器相互配合的方式实现 故障区域的自动隔离与恢复供电。 这种故障定位方法虽然结构简单、 可靠性 相对较高， 但同时也存在以下严重的缺陷：

1 ) 切断故障时间较长， 往往需要数分钟甚至更长的时间； 2) 非故障间 隔开关动作频繁， 缩短了开关寿命； 3) 多次短路电流冲击、 多次停送电， 对 用户造成严重影响； 4) 环网时使非故障部分全停电一次， 扩大事故影响范 围； 5) 随着分布式电源的接入， 配电网由原来的单电源网络变成了复杂的多 电源供电的有源网络， 基于传统的故障定位方法变得更加困难甚至完 全失效。 发明内容

本发明的目的是提供一种基于配电网智能终端 的故障定位保护方法， 以 解决现有故障定位方法切断时间长及影响范围 大的问题， 同时提供一种使用 该方法的定位保护装置。

为了实现以上目的， 本发明所采用的技术方案是： 一种基于配电网智能 终端的故障定位保护方法， 包括如下歩骤：

(1)将配电网划分为至少一个最小配电区域， 各区域中每个终端对应一 个配电开关；

(2) 计算每个区域的故障状态差动值 Ssum, Ssum与对应区域中各终端 的故障状态值相关， 所述故障状态值反应了对应终端对故障电流的 过流信息 及流向信息；

(3) 将每个区域的故障状态差动值 Ssum与该区域的状态设定值进行比 较， 如果对应区域比较后的差值满足设定条件， 则经短延时确认差动保护动 作， 差动保护动作后跳开该区域内的所有配电开关 实现故障隔离。

所示歩骤 （3) 中的设定条件为故障状态差动值大于等于状态 设定值。 歩骤（2) 中故障状态差动值 Ssum的计算公式为： Ssum = | S1 -S2 -… - Sn | ， 其中， S1为最接近于系统电源侧终端的故障状态值， /2为该区域内 终端的台数， Sn为第 n台终端的故障状态值； 若该终端无过流时 2为 0; 若 过流且方向与正方向相同时 ?为 1; 若过流且方向与正方向相反时 ?为 -1; 正方向定义为从系统电源侧流向负荷侧的电流 方向。

所述状态设定值为该区域内投入的分布式电源 数目值加 1，且每个区域在 设定该区域的状态设定值时， 均计入其下游方向所有投入的分布式电源的数 目， 所述的下游方向设定为从系统电源侧到负荷侧 的方向。

终端根据分布式电源的投退情况， 可以自动修正状态设定值， 如果分布 式电源对应的开关处于退出状态， 则状态设定值自动减 1。

在采集终端的故障状态值时， 各终端将过流和方向信息以 GOOSE方式传 输到自身集成的 0NU模块， 再由 0NU模块上传到 EP0N网络， 再通过 EP0N网 络将本终端的故障状态值以 GOOSE方式发送到该区域内的其它终端， 同时接 收区域内其它终端的故障状态信息。

本发明所采用的技术方案是： 一种基于配电网智能终端的故障定位保护 装置， 包括：

将配电网划分为至少一个最小配电区域的模块 ； 各区域中每个终端对应 一个配电开关；

用于计算每个区域的故障状态差动值 Ssum的模块， Ssum与对应区域中各 终端的故障状态值相关， 所述故障状态值反应了对应终端对故障电流的 过流 信息及流向信息；

用于将每个区域的故障状态差动值 Ssum 与该区域的状态设定值进行比 较， 如果对应区域比较后的差值满足设定条件， 则经短延时确认差动保护动 作， 差动保护动作后跳开该区域内的所有配电开关 实现故障隔离的模块。

故障状态差动值 Ssum的计算公式为： Ssum = | S1 - S2 -… - Sn |， 其中， S 1 为最接近于系统电源侧终端的故障状态值， 为该区域内终端的台 数， Sn为第 n台终端的故障状态值； 若该终端无过流时 2为 0; 若过流且方 向与正方向相同时 ?为 1 ; 若过流且方向与正方向相反时 ?为 -1 ; 正方向定 义为从系统电源侧流向负荷侧的电流方向。

所述状态设定值为该区域内投入的分布式电源 数目值加 1，且每个区域在 设定该区域的状态设定值时， 均计入其下游方向所有投入的分布式电源的数 目， 所述的下游方向设定为从系统电源侧到负荷侧 的方向； 设定条件为故障 状态差动值大于等于状态设定值。

在采集终端的故障状态值时， 各终端将过流和方向信息以 GOOSE方式传 输到自身集成的 0NU模块， 再由 0NU模块上传到 EP0N网络， 再通过 EP0N网 络将本终端的故障状态值以 GOOSE方式发送到该区域内的其它终端， 同时接 收区域内其它终端的故障状态信息。

本发明基于配电网智能终端的故障定位保护装 置及方法， 是一种由最小 配电区域内所有智能终端装置 （RTU或者 FTU)协调完成的智能馈线自动化故 障定位方法， 采用配电区域故障状态差动原理， 将故障状态差动值与状态设 定值进行比较， 如果对应区域比较后的差值满足设定条件， 则经短延时确认 差动保护动作， 差动保护动作后跳开该区域内的所有配电开关 实现故障隔离。 该方法可以将配网故障隔离时间控制在 100ms 以内， 避免传统配电网故障隔 离多次关合开关所引起的开关寿命缩短及对用 户造成的冲击问题， 同时不受 分布式电源接入的影响。

终端采用 IEC61850建模， 能够以 G00SE方式发送和接收状态信息， 同时 网络传输中采用 EP0N技术， 具有明显优势。

附图说明 图 1为配电网接线示意图；

图 2为 GOOSE通讯网络图；

图 3为配电区域扩大示意图；

图 4为不完全配电区域示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进 一歩介绍。

在配电系统中， 将由配电开关及馈线段组成的封闭集合称为配 电区域。 如果一个区域的所有端点都是开关并且没有内 点或者所有内点都是 T 接点， 则称该区域为最小配电区域， 将直接接负荷的配电开关成为配电末梢。 配电 网由多个最小配电区域和多个配电末梢组成。 配电网故障定位等于解决最小 配电区域和配电末梢故障定位。

定义电流方向为从系统侧流向负荷侧为正方向 ， 即电流从上游方向流向 下流方向。 对于多电源系统选择其中一个电源作为系统电 源， 其它电源在定 义电流方向时作为分布式电源考虑。

本发明基于配电网智能终端的故障定位保护方 法， 包括如下歩骤：

( 1 )将配电网划分为至少一个最小配电区域， 每个终端对应设有一个配 电开关；

( 2 ) 计算每个区域的故障状态差动值 Ssum, Ssum与对应区域中各终端 的故障状态值相关， 故障状态值反应了终端对故障电流的过流信息 及流向信 息。

故障状态差动值 Ssum的计算公式为： Ssum = | S1 - S2 -… - Sn |， 其中， S 1 为最接近于系统电源侧终端的故障状态值， 为该区域内终端的台 数， Sn为第 n台终端的故障状态值； 若该终端无过流时 2为 0; 若过流且方 向与正方向相同时 ?为 1 ; 若过流且方向与正方向相反时 ?为 -1 ; 正方向定 义为从系统电源侧流向负荷侧的电流方向。

( 3 ) 将每个区域的故障状态差动值 Ssum与该区域的状态设定值进行比 较， 如果对应区域比较后的差值满足设定条件， 则经短延时确认差动保护动 作， 差动保护动作后跳开该区域内的所有配电开关 实现故障隔离。

对于位于配网末梢的配电开关， 当检测到过流 （即过流元件动作） 时， 经短延时确认跳开本开关， 该动作保护为本领域的常规技术， 在此不再赘述。

本实施例中设定条件为故障状态差动值大于等 于状态设定值。 状态设定 值是根据该配电网区段内的分布式电源的数目 设定的： 如分布式电源数目为 n， 则定值应设置为 n+l。 每个区域在设定该区域的状态设定值时， 均计入其 下游方向所有投入的分布式电源的数目， 下游方向设定为从系统电源侧到负 荷侧的方向。 即如果某一最小配电区域内有新投入的分布式 电源， 则该区域 上游的所有区域在设定状态设定值时， 也要将该分布式电源计算在内， 该区 域的下游区域则不计该分布式电源。 终端根据分布式电源的投退情况， 可以 自动修正状态设定值， 如果分布式电源对应的开关处于退出状态 （跳位且无 流）， 则状态设定值自动减 1。

本发明还提供了一种使用上述方法的定位保护 装置， 包括：

将配电网划分为至少一个最小配电区域的模块 ； 各区域中每个终端对应 一个配电开关；

用于计算每个区域的故障状态差动值 Ssum的模块， Ssum与对应区域中各 终端的故障状态值相关， 所述故障状态值反应了对应终端对故障电流的 过流 信息及流向信息；

用于将每个区域的故障状态差动值 Ssum 与该区域的状态设定值进行比 较， 如果对应区域比较后的差值满足设定条件， 则经短延时确认差动保护动 作， 差动保护动作后跳开该区域内的所有配电开关 实现故障隔离的模块。

如图 2所示， 各智能终端按照 IEC61850建模， 在采集终端的故障状态值 时 （故障状态信息包括过流信息和电流方向信息 ）， 根据采集的电流、 电压模 拟量实时进行过流元件和方向元件判别， 并将状态信息以 GOOSE方式传输到 自身集成的 0NU模块， 再由 0NU模块上传到 EP0N网络， 同时接收区域内其它 终端的 GOOSE状态信息。 终端根据自身及接收的 GOOSE状态信息进行故障状 态值计算及逻辑判断， 最终完成故障定位及保护动作。

在进行过流及方向判别时： 终端设置过流启动定值， 当采集的电流量大 于启动定值时置过流动作； 方向元件动作判据如下： 45。≥ _arg ^≥-l05。

下面以具体的应用实施例对本发明进行说明。

如图 1 所示的配电网， 定义电流方向如 " >"所示。 根据最小配电区域 的定义， 可以划分为 5个配电区域和 6个配电末梢。

5个配电区域关联开关情况见下表：

6个配电末梢分别为

定义电流方向如 "一:

个配电区域和 6个配电末梢。

5个配电区域关联开关情况见下表:

6个配电末梢分别为: FTU21, 22, 23， 24， 31， 5。

以配电区域 1为例， 关联开关有 FTU1, 2， 21， 22。 则 FTU1要接收 FTU2, 21， 22的 GOOSE状态信息； FTU2要接收 FTU1, 21， 22； FTU21要接收 FTU1, 2, 22； FTU22要接收 FTU1, 2, 21。

如图 3所示为配电区域扩大示意图； 对于配网线路上的某重要分段开关， 如果差动保护动作开关失灵（机构卡死等原因 ），为了防止故障影响范围扩大， 可以将最小配电区域扩大从而组成扩大范围差 动保护。 如图 3所示， FTU2开 关失灵后将原最小配电区域扩大， 扩大后的最小配电区域关联开关包括： FTU1, 3， 21， 22, 23。

如图 4所示为不完全配电区段示意图； 正常情况下， 区段 1 的关联开关 包括 FTU1, 2， 21， 22。 由于 FTU21, 22侧没有电源存在， 故障状态值始终为 0， 故可以对配电区段简化为如图所示情况， 从而形成不完全配电区段和不完 全故障状态差动。

下面以区域 3出现故障为例验证该方法故障定位的准确性� � 当区域 3 故障时配电网中各终端的故障状态值和各区域 的故障状态 值如下：

各终端故障状态值

各区域故障状态差动值及动作状态

从上表中可以确定为区域 3故障， 验证了本方法故障定位的准确性。