專利名稱：一種具有保護定值在線整定功能的饋線自動化系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及實現含有分布式電源或者網絡結構較復雜的IOkV配電線路的饋線自動化，以及繼電保護定值的在線計算和修改技術領域，特別是一種具有保護定值在線整定功能的饋線自動化系統。
背景技術：
近年來，隨著電力系統相關技術的快速發展，以及智能電網概念的提出，小型分布式發電取代了大型集中式發電，成為智能化電網的發展趨勢。智能電網分為智能輸電網和智能配電網。智能輸電網主要以大功率、大容量以及超特高壓為主要特征，而智能配電網具有的新技術內容多，與傳統的配電網區別較大，所以智能配電網是智能電網發展的關鍵所在。分布式電源接入電網的所產生的影響主要體現在配電網方面。饋線自動化是指變電站出線到用戶用電設備之間的饋電線路自動化，主要是指故障的定位、故障檢測、故障隔離以及非故障區域的恢復供電。對于含有分布式電源或者是網絡結構較復雜的饋電線路，相比簡單的環網型和輻射型的線路，故障處理過程僅僅靠現場設備的配合難以實現，并且實現非故障區域的恢復供電還要考慮多個環網點的聯絡開關分合閘狀態、線路負荷的分布以及恢復后新網絡下的設備保護定值等問題。

發明內容
本發明公開一種具有保護定值在線整定功能的饋線自動化系統，可根據電網運行變化對繼電保護定值進行在線計算和修改，實現含有分布式電源或者網絡結構較復雜的 IOkV配電線路的饋線自動化。為實現上述目的，本發明采取的技術方案為一種具有保護定值在線整定功能的饋線自動化系統，包括數據管理模塊、故障處理模塊、定值整定模塊；數據管理模塊包括數據傳輸部分、數據采集部分；故障處理模塊包括故障診斷部分、故障隔離部分以及故障恢復部分；
數據采集部分通過數據傳輸部分采集電網的實時運行數據；當線路出現故障時，實時電流超出保護電流值就會觸發故障處理模塊開始工作，其中故障診斷部分判斷出故障點位置以及故障類型；
故障隔離部分根據故障診斷結果將相應故障點隔離；故障恢復部分對非故障區域進行恢復供電操作；
定值整定模塊根據電網變化對保護裝置的定值進行計算，并生成裝置定值表作為定值下發的依據；所述電網變化包括
a.線路因故障或者檢修導致的運行方式變化；
b.線路中用戶側變壓器容量發生變化；
c.變電站出線開關定值出現變化；所述定值計算公式為=A=AtlXKXKcZB(1)
式(1)中，A為開關的保護定值；Atl為變電站的一次保護定值；負荷比例系數K=S/\ ；S 為開關節點處下游負荷(kVA)，S0為線路的總負荷(IcVA)5Ktl為靈敏度系數；B為開關的電流互感器變比。在故障點位置確定以后，經過現有技術中常采用的網絡拓撲分析計算，生成故障處理策略。策略內容包括發生故障的線路編號、隔離后需要恢復供電的區域數量、恢復供電選擇的電源點編號、需要分閘的開關編號以及需要合閘的聯絡開關編號。故障隔離和非故障區域恢復供電的執行方式有兩種方式可供選擇，分別為自動執行和人工干預執行。自動執行會按照故障處理策略提出的方案執行，而人工干預執行過程需要在工作人員的監督下，修改或者確認故障處理策略提出的方案。故障處理模塊的故障恢復部分生成非故障區域恢復供電方案的準則為
a.故障點上游區域由原電源點或者分布式電源供電；
b.負荷轉移時考慮轉供線路的原定優先級；
c.轉供線路所在變電站或者是分布式電源的剩余容量；
故障點上游的非故障線路，通過合閘上游開關，由原電源點或者分布式電源供電；故障點下游的非故障線路通過調整合閘聯絡開關恢復供電。本發明中，數據管理模塊的數據傳輸部分即利用現有技術實現的通訊接口，其通訊規約采用現有的以太網透明傳輸協議，其優點在于應用層數據和串口協議的用戶數據完全一致，不存在格式轉化問題。其支持光纖、無線電臺、GSM、GPRS等多種通訊方式，以完成數據采集部分對配電網絡運行數據的采集。數據采集部分定時發送數據采集相關指令，配電網絡將實時運行數據通過數據傳輸部分傳輸給數據采集部分，進而傳送至后續相關模塊。 數據采集部分的數據采集過程指令利用現有軟件技術編程實現。作為一種改進，本發明中的數據管理模塊中還包括數據存儲部分，數據采集部分采集到的電網實時運行數據，以及定值整定模塊計算得到的開關保護定值，以數據庫的形式存儲于數據存儲部分中。此外，數據存儲部分還可存儲保護動作信息以及線路負荷分布等其他信息。具體的，數據庫采用現有的SQL Server技術實現。作為一種改進，本發明的數據管理模塊中還包括數據監控部分，數據采集部分采集到的電網實時運行數據，以及定值整定模塊計算得到的開關保護定值顯示在數據監控部分中，數據監控部分為工作人員提供了可視化的操作界面，通過此界面用戶可以查看流過每個開關點的實時電網運行數據以及開關狀態等信息。數據監控部分的顯示功能可采用現有的顯示器產品結合軟件編程實現。作為一種改進，本發明還包括WEB發布功能模塊，TOB發布功能模塊中包括IIS服務器，Iis服務器提供的數據服務為含有數據庫中電網實時運行數據的網頁。WEB發布功能利用現有的WEB發布技術實現，其為工作人員提供了另一種數據訪問方式，局域網內的其它計算機可以通過網頁瀏覽實現電網運行的實時監控。作為一種改進，本發明還包括報表功能模塊，其以數據存儲部分中的數據庫為基礎生成數據報表，以供WEB服務器用戶、系統監控人員或者其它工作人員更直觀的查閱配電網運行數據，以及保護裝置的保護定值數據。具體的，數據報表的生成利用現有的Excel 為支撐軟件。
作為一種改進，本發明中TOB發布功能模塊中的IIS服務器每隔10秒鐘讀取一次數據監控部分的監控數據，對所提供的數據服務網頁進行更新，此功能利用軟件指令實現。優選的，本發明的定值整定模塊的定值計算公式中，變電站的一次保護定值Atl、開關節點處下游負荷kVA、線路的總負荷Stl均通過人工設定，即為已知量，設定的準則為根據當前的系統需求來設定。優選的，本發明定值整定模塊的定值計算公式(1)中，靈敏度系數Ktl等于0. 9。此數值設定為本領域內的經驗值，可減少開關的拒動和誤動。作為一種改進，本發明的數據管理模塊的數據監控部分設有遙控開關，可控制開關的分合閘。具體應用中，本發明故障診斷部分的診斷依據包括
a.開關I段電流保護動作；
b.開關II段電流保護動作；
c.開關分合閘操作；
符合上述診斷依據的診斷結果為故障點位于動作開關的下游線路中； 針對上述診斷結果，故障隔離部分的隔離操作為控制與故障點上下游鄰接的開關分閘并閉鎖。本發明的有益效果為通過在饋線系統中融入定值在線整定功能模塊，當故障發生或者電網運行變化時，自動對繼電保護定值的在線計算和修改，使得保護定值始終適用于當前系統，實現了含有分布式電源或者是網絡結構較復雜的饋電線路的饋線自動化。此外本發明還提供了便于查看和管理的監控界面，以及可供共享訪問的運行數據庫平臺，方便饋線系統的管理，提高了自動化的程度。


圖1所示為本發明的饋線自動化系統結構示意圖； 圖2所示為本發明的在線整定工作流程圖。
具體實施例方式為使本發明的內容更加明顯易懂，以下結合附圖和具體實施方式
做進一步說明。結合圖1，本發明包括數據管理模塊、故障處理模塊、定值整定模塊、TOB功能模塊、報表功能模塊；數據管理模塊包括數據傳輸部分、數據采集部分、數據存儲部分；故障處理模塊包括故障診斷部分、故障隔離部分以及故障恢復部分。具體應用時，數據采集部分位于主站后臺中，電網現場設備上設有現場檢測儀器， 數據傳輸部分連接數據采集部分和現場設備檢測儀器，數據采集部分通過數據傳輸部分采集到電網現場設備的實時運行數據。當線路出現故障時，實時電流超出保護電流值，將會觸發故障處理模塊開始工作，其中故障診斷部分判斷出故障點位置以及故障類型；然后故障隔離部分將相應故障點隔離；最后故障恢復部分對非故障區域進行恢復供電操作；定值整定模塊根據電網變化對保護裝置的定值進行計算，并生成裝置定值表作為保護定值下發的依據。故障診斷部分的診斷依據包括a.開關I段電流保護動作；
b.開關II段電流保護動作；
c.開關分合閘操作；
符合上述診斷依據的診斷結果為故障點位于動作開關的下游線路中； 針對故障診斷部分的診斷結果，故障隔離部分的隔離操作為控制與故障點上下游鄰接的開關分閘并閉鎖。在故障點位置確定以后，經過現有技術中常采用的網絡拓撲分析計算，生成故障處理策略。策略內容包括發生故障的線路編號、隔離后需要恢復供電的區域數量、恢復供電選擇的電源點編號、需要分閘的開關編號以及需要合閘的聯絡開關編號。故障隔離和非故障區域恢復供電的執行方式有兩種方式可供選擇，分別為自動執行和人工干預執行。自動執行會按照故障處理策略提出的方案執行，而人工干預執行過程需要在工作人員的監督下，修改或者確認故障處理策略提出的方案。故障處理模塊的故障恢復部分生成非故障區域恢復供電方案的準則為
a.故障點上游區域由原電源點或者分布式電源供電；
b.負荷轉移時考慮轉供線路的原定優先級；
c.轉供線路所在變電站或者是分布式電源的剩余容量。觸發定值整定計算的電網變化包括
a.線路因故障或者檢修導致的運行方式變化；
b.線路中用戶側變壓器容量發生變化；
c.變電站出線開關定值出現變化。本發明的數據采集部分采集到的電網實時運行數據、故障信息、定制整定模塊計算得到的保護定值皆可通過數據監控部分進行顯示，便于用戶和工作人員的查看；數據監控部分還設有遙控開關用于開關的分合閘操作。定制整定模塊計算得到的保護定值輸出下發到配電網絡中。定值的下發可通過在數據監控部分設置定制下發命令開關，由工作人員控制開關來實現，也可直接下發。本發明的數據采集部分采集到得電網實時運行數據、故障信息、保護定值信息皆存儲于數據存儲模塊中，利用SQL Server以數據庫的形式進行存儲；數據報表功能模塊以此數據庫為基礎生成數據報表，以更加方便用戶的查看。WEB發布功能模塊可將數據存儲部分的數據信息通過局域網傳輸至其它非現場用戶中，便于遠程管理控制。本系統通過軟件形式實現的部分安裝在電力公司的調度中心或者變電站值班室的服務器中，定值整定模塊的軟件流程如圖2。當電網出現故障，電流 > 電流整定值，持續時間 > 時間整定值時，由FTU檢測到過電流跳閘，生成故障信號；如果重合閘成功，則故障診斷部分診斷結果為瞬間故障；如果重合閘閉鎖，則診斷結果為永久故障，則故障隔離模塊完成故障上游的故障隔離；故障恢復模塊完成非故障區域的恢復供電。故障處理的同時FTU開關動作信號傳輸給數據采集部分，啟動網絡拓撲分析程序，得出故障區域，并同時檢測故障區域上游是否經過重合閘成功隔離，然后自動或手動遙控操作故障區域兩端開關，進行故障隔離，同時由監控人員確認操作，形成故障處理策略，處理策略既可以自動執行并恢復供電，也可以由監控人員參考后進行手動確認執行，直至故障下游供電恢復，電網實現穩定運行。
結合圖2，如果故障在一段時間如30分鐘內仍然沒有被清除，或者電網結構發生改變時間超過30分鐘，定值整定模塊將對新網絡進行拓撲分析，計算出此時線路上開關設備的繼電保護定值，并生成可供修改的定值表，由工作人員確認下發。定值計算公式為
A=A0XKXK0/B(1)
式(1)中，A為開關的保護定值；Atl為變電站的一次保護定值；負荷比例系數K=S/\ ；S 為開關節點處下游負荷(kVA)，S0為線路的總負荷(IcVA)5Ktl為靈敏度系數；B為開關的電流互感器變比。其中變電站的一次保護定值Atl、開關節點處下游負荷S、線路的總負荷Stl均通過人工設定，即為已知量，設定的準則為根據當前的系統需求來設定。如果工作人員在數據庫中修改開關下游的負荷或者變電站出線開關的定值發生了變化，定值整定模塊會將計算出的新定值表直接下發。本發明中所述具體實施案例僅為本發明的較佳實施案例而已，并非用來限定本發明的實施范圍。即凡依本發明申請專利范圍的內容所作的等效變化與修飾，都應作為本發明的技術范疇。
權利要求
1.一種具有保護定值在線整定功能的饋線自動化系統，其特征是，包括數據管理模塊、 故障處理模塊、定值整定模塊；數據管理模塊包括數據傳輸部分、數據采集部分；故障處理模塊包括故障診斷部分、故障隔離部分以及故障恢復部分；數據采集部分通過數據傳輸部分采集電網的實時運行數據；當線路出現故障時觸發故障處理模塊開始工作，其中故障診斷部分判斷出故障點位置以及故障類型；故障隔離部分根據故障診斷結果將相應故障點隔離；故障恢復部分對非故障區域進行恢復供電操作；電網變化觸發定值整定模塊對保護裝置的定值進行計算，并生成裝置定值表作為定值下發的依據；所述電網變化包括a.線路因故障或者檢修導致的運行方式變化；b.線路中用戶側變壓器容量發生變化；c.變電站出線開關定值出現變化；所述定值計算公式為A=A0XKXK0/B(1);式(1)中，A為開關的保護定值；Atl為變電站的一次保護定值；負荷比例系數K=S/\ ；S 為開關節點處下游負荷(kVA);、為線路的總負荷(IcVA)5Ktl為靈敏度系數；B為開關的電流互感器變比。
2.根據權利要求1所述的一種具有保護定值在線整定功能的饋線自動化系統，其特征是，數據管理模塊中還包括數據存儲部分，數據采集部分采集到的電網實時運行數據以數據庫的形式存儲于數據存儲部分中。
3.根據權利要求1所述的一種具有保護定值在線整定功能的饋線自動化系統，其特征是，數據管理模塊中還包括數據監控部分，數據采集部分采集到的電網實時運行數據顯示在數據監控部分中。
4.根據權利要求2所述的一種具有保護定值在線整定功能的饋線自動化系統，其特征是，還包括WEB發布功能模塊，TOB發布功能模塊中包括IIS服務器，IIS服務器提供的數據服務為含有數據庫中數據的網頁。
5.根據權利要求2或4所述的一種具有保護定值在線整定功能的饋線自動化系統，其特征是，還包括報表功能模塊，其以數據存儲部分中的數據庫為基礎生成數據報表。
6.根據權利要求4所述的一種具有保護定值在線整定功能的饋線自動化系統，其特征是，所述IIS服務器每隔10秒鐘讀取一次數據監控部分的監控數據，對所提供的數據服務網頁進行更新。
7.根據權利要求1所述的一種具有保護定值在線整定功能的饋線自動化系統，其特征是，所述定值計算公式中，變電站的一次保護定值Atl、開關節點處下游負荷kVA、線路的總負荷Stl均通過人工設定。
8.根據權利要求1所述的一種具有保護定值在線整定功能的饋線自動化系統，其特征是，式(1)中的靈敏度系數Ktl等于0. 9。
9.根據權利要求3所述的一種具有保護定值在線整定功能的饋線自動化系統，其特征是，所述數據監控部分設有遙控開關，可控制開關的分合閘。
10.根據權利要求1所述的一種具有保護定值在線整定功能的饋線自動化系統，其特征是，所述故障診斷部分的診斷依據包括a.開關I段電流保護動作；b.開關II段電流保護動作；c.開關分合閘操作；符合上述診斷依據的診斷結果為故障點位于動作開關的下游線路中； 針對上述診斷結果，故障隔離部分的隔離操作為控制與故障點上下游鄰接的開關分閘并閉鎖。
全文摘要
本發明公開一種具有保護定值在線整定功能的饋線自動化系統，其包括數據管理模塊、故障處理模塊、定值整定模塊；數據管理模塊中的數據采集部分采集電網中的實時運行數據；當電網線路出現故障時，故障處理模塊中的故障診斷部分根據相關依據對故障點和故障類型進行判斷；故障隔離部分將相應故障點進行隔離操作；故障恢復部分對非故障區域進行恢復供電操作；電網的相關變化會觸發定值整定模塊自動對保護裝置的保護定值進行計算與修改，使得保護定值適用于當前系統，實現了含有分布式電源或網絡結構較復雜的配電網的饋線自動化。
文檔編號H02H7/26GK102255391SQ20111021484
公開日2011年11月23日 申請日期2011年7月29日 優先權日2011年7月29日
發明者于揚, 張彬, 徐建源, 王博, 童利琴 申請人:南京因泰萊配電自動化設備有限公司