本發(fā)明涉及配電網(wǎng)保護技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種分布式智能配電網(wǎng)的后備保護方法。

背景技術(shù)：

隨著社會經(jīng)濟發(fā)展，用戶側(cè)對供電可靠性要求越來越高，為提供安全優(yōu)質(zhì)的電力，電子電力技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用，分布式電網(wǎng)對電力系統(tǒng)規(guī)劃，電能質(zhì)量，繼電保護、可靠性等方面都起到積極作用。

對于含分布式電源(dg)的配電系統(tǒng)，由于其電源處理的隨機性，導(dǎo)致傳統(tǒng)電流保護的定制難以確定。在傳統(tǒng)的配電網(wǎng)保護系統(tǒng)中，含電流速斷保護、限時電流速斷保護和定時限過流保護的階段式電流保護，但隨著分布式電源系統(tǒng)接入，存在保護死區(qū)、參數(shù)整定及靈敏度等問題；基于重合器方式的饋線保護導(dǎo)致廣的停電范圍、長的停電時間且及存在后備保護功能不足。

基于集中通信和以集中控制為核心的饋線自動化保護系統(tǒng)，及基于同步向量量測單元(pmu)的廣域測控與保護系統(tǒng)(wams)，能獲取配電網(wǎng)全局信息并能對整個系統(tǒng)進行協(xié)調(diào)與優(yōu)化。然，這種基于集中通信與集中控制的保護方式，在配電網(wǎng)發(fā)生故障時，存在著信息傳輸擁塞和計算量大的問題，特別是，其后備保護的響應(yīng)速度慢。

近年來出現(xiàn)的分布式差動保護，利用快速的通信網(wǎng)絡(luò)、和基于基爾霍夫電流定律的差動保護原理，采用多端電氣量來判斷故障，響應(yīng)速度快且不受系統(tǒng)震蕩影響、具有優(yōu)良選相能力等優(yōu)點，一直作為主保護使用現(xiàn)在。遺憾的是，這種分布式差分保護一直以來只作為主保護使用，因通信上各通信節(jié)點僅與其鄰居節(jié)點通信，不具備后備保護的通信通道，在后備保護領(lǐng)域一直沒有獲得實際應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出一種可靠的、快速的分布式智能配電網(wǎng)的后備保護方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

一種分布式智能配電網(wǎng)的后備保護方法，包括智能終端、內(nèi)置斷路器的環(huán)網(wǎng)柜、獨立斷路器及分布式電源，包括如下步驟：

s1、將邏輯節(jié)點在物理上僅與鄰居通信節(jié)點通信的分布式通信網(wǎng)絡(luò)利用信息轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)擴展為邏輯上最近鄰耦合通信網(wǎng)絡(luò)，形成為電流差動后備保護提供的通信鏈路；

s2、根據(jù)邏輯上擴展的分布式通信網(wǎng)絡(luò)，將主差動環(huán)擴展形成后備差動環(huán)；

s3、配合使用主差動環(huán)與后備差動環(huán)，根據(jù)預(yù)設(shè)的主保護失效類型判斷失效故障對應(yīng)的失效類型；

s4、根據(jù)確定的主保護失效類型，輸出相應(yīng)的后備跳閘指令實施后備故障隔離，并提供數(shù)據(jù)錯誤，通信故障下的容錯處理措施。

本發(fā)明通過信息轉(zhuǎn)發(fā)將通信節(jié)點在物理上僅與鄰居通信節(jié)點通信的分布式網(wǎng)絡(luò)擴展為邏輯上的最近鄰耦合通信網(wǎng)絡(luò)，為電流差動后備保護提供通信鏈路，在此后備通信鏈路的基礎(chǔ)上將擴展主差動環(huán)形成后備差動環(huán)，為原不具備分布式差動后備保護的含分布式電源的配電網(wǎng)提供了分布式差動后備保護；然后通過使用主差動環(huán)與后備差動環(huán)對主保護失效故障判斷其失效類型，并根據(jù)失效類型輸出相應(yīng)的后備故障隔離措施，從而提高了后備差動保護的快速性和可靠性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明一種分布式智能配電網(wǎng)的后備保護方法的流程圖；

圖2(a)為本發(fā)明一種分布式智能配電網(wǎng)的后備保護方法的含分布式電源的配電網(wǎng)及其通信網(wǎng)絡(luò)的物理連接示意圖；

圖2(b)為本發(fā)明一種分布式智能配電網(wǎng)的后備保護方法的后備通信鏈路擴展示意圖；

圖3為本發(fā)明實施的后備差分環(huán)擴展示意圖；

圖4為本發(fā)明主保護和后備保護一體化的流程圖；

圖5(a)為傳統(tǒng)的后備保護故障清除時間示意圖；

圖5(b)為斷路器拒動下主保護失效后的后備保護故障清除時間示意圖；

圖5(c)為數(shù)據(jù)錯誤下主保護失效后的后備保護清除時間示意圖。

標(biāo)號說明

圖2：

1、電氣線路2、光纖3、光纖形成的原始通信鏈路

4、信息轉(zhuǎn)發(fā)后形成的邏輯通信鏈路cb1-cb2、變壓器出線斷路器rmu1-rmu4、環(huán)網(wǎng)柜s1-s14、斷路器dg1-dg2、分布式電源iiti-iit8、智能終端pt、電壓互感器ct、電流互感器

圖3：

pdr1-pdr3、主差動環(huán)bdr1-bdr2、后備差動環(huán)

s1-s4、斷路器dg1、分布式電源

iiti-iit4、智能終端f1、電氣故障點

圖5：

tf、故障發(fā)生時刻tp,s主保護跳閘指令發(fā)出時刻

tp,o、主斷路器跳閘時刻tp,c、主斷路器跳閘到位的時刻

tb、傳統(tǒng)后備保護開始時刻tb,s、傳統(tǒng)后備保護跳閘指令發(fā)出時刻

tb,o、傳統(tǒng)后備保護斷路器跳閘時刻tb,c、傳統(tǒng)后備保護斷路器跳閘到位時刻

δtpb主保護和后備保護間的緩沖時間δtpb傳統(tǒng)后備保護故障探測到后備跳閘指令發(fā)出時間

t′b，s后備保護跳閘指令發(fā)出時刻t′b，c、后備保護斷路器跳閘時刻

t′b，s、后備保護斷路器跳閘到位時刻δt′b，c、后備保護故障探測時間。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

請參見圖1，一種分布式智能配電網(wǎng)的后備保護方法，包括智能終端iit、內(nèi)置斷路器的環(huán)網(wǎng)柜rmu、獨立斷路器s及分布式電源dg，變電站子站出口斷路器cb，包括如下步驟：

s1、將邏輯節(jié)點在物理上僅與鄰居通信節(jié)點通信的分布式通信網(wǎng)絡(luò)利用信息轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)擴展為邏輯上最近鄰耦合通信網(wǎng)絡(luò)，形成為電流差動后備保護提供的通信鏈路；

s2、根據(jù)邏輯上擴展的分布式通信網(wǎng)絡(luò)，將主差動環(huán)擴展形成后備差動環(huán)；

s3、配合使用主差動環(huán)與后備差動環(huán)，根據(jù)預(yù)設(shè)的主保護失效類型判斷失效故障對應(yīng)的失效類型；

s4、根據(jù)確定的主保護失效類型，輸出相應(yīng)的后備跳閘指令實施后備故障隔離，并提供數(shù)據(jù)錯誤，通信故障下的容錯處理措施。

請參見圖2，優(yōu)選的，在執(zhí)行步驟s1時，所述信息轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)具體的執(zhí)行步驟為：

s11，定義每個智能終端均為通信節(jié)點，物理上通過光纖僅其鄰居智能終端

通信；

s12，每個智能終端均轉(zhuǎn)發(fā)器鄰居智能終端信息給其他鄰居智能終端，也即，每個智能終端在邏輯上均能與其物理上的鄰居智能終端及二級鄰居智能終端進行通信，二級鄰居是指鄰居的鄰居節(jié)點，從而將通信節(jié)點在物理上僅與鄰居通信節(jié)點通信的分布式通信網(wǎng)絡(luò)擴展為邏輯上的最近鄰耦合通信網(wǎng)絡(luò)，為電流差動后備保護提供通信鏈路。

請參見圖3，優(yōu)選的，所述主差動環(huán)是指最小差動保護區(qū)域，由智能終端所控斷路器及其鄰居斷路器組成，包括電氣線路的最小差動保護區(qū)域和環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)母線最小差動保護區(qū)域；所述后備差動環(huán)是指通過擴展主差動環(huán)而成，且是主差動環(huán)的最小擴展，每個后備差動環(huán)內(nèi)至少包含兩主差動環(huán)；所述通信鏈路為通過信息轉(zhuǎn)發(fā)而成，為智能終端與其二級鄰居邏輯通信的通道，所述的二級鄰居也即鄰居的鄰居。每個智能終端通過獲取其鄰居智能終端及其二級鄰居智能終端的信息，對其后備差動環(huán)及由其鄰居組成的主差動環(huán)進行差動計算，且還能對其后備差動環(huán)內(nèi)由其鄰居和二級鄰居組成主差動環(huán)進行差動計算。

優(yōu)選的，在執(zhí)行步驟s3時，所述主保護失效類型包括：數(shù)據(jù)錯誤失效類型，其中數(shù)據(jù)錯誤包括：電流互感器故障導(dǎo)致的數(shù)據(jù)錯誤、電流互感器斷線導(dǎo)致的數(shù)據(jù)錯誤、電流互感器飽和形成的數(shù)據(jù)錯誤及數(shù)據(jù)傳輸過程中導(dǎo)致的數(shù)據(jù)錯誤；斷路器拒動失效類型。

優(yōu)選的，在執(zhí)行步驟s3時，其具判斷的執(zhí)行步驟為：若后備差動環(huán)定位一個失效故障，但該后備差動環(huán)內(nèi)的主差動環(huán)均不能定位該失效故障，則判定該后備差動環(huán)內(nèi)的其中一個主差動環(huán)發(fā)生主保護失效故障，該失效故障為數(shù)據(jù)錯誤造成，產(chǎn)生數(shù)據(jù)錯誤的源為該后備差動環(huán)內(nèi)的兩個主差動環(huán)的交叉重疊點；

若后備差動環(huán)定位一個失效故障，且該后備差動環(huán)內(nèi)的其中一個主差動環(huán)也能定位該失效故障，并經(jīng)過一個整定時間后，所述整定時間為從電氣線路故障發(fā)生到主保護完成的最大時間，所述后備差動環(huán)及其內(nèi)的主差動環(huán)定位的該失效故障依然存在，則判斷該主差動環(huán)發(fā)生主保護失效故障，且該失效故障為斷路器拒動造成，拒動的斷路器為該后備差動環(huán)內(nèi)的兩個主差動環(huán)的交叉環(huán)的交叉重疊處的斷路器。

請參見圖4，優(yōu)選的，在執(zhí)行步驟s4時，所述實施后備故障隔離的具體步驟為：若一個后備差動環(huán)判斷其內(nèi)的主保護失效，且失效類型為數(shù)據(jù)錯誤類型，則實施后備的故障隔離，跳閘該后備差動環(huán)內(nèi)的斷路器；

若一個后備差動環(huán)判斷其內(nèi)的主保護失效，且失效類型為斷路器拒動失效，則經(jīng)過一個整定時間，實施故障隔離，跳閘該后備差動環(huán)內(nèi)的斷路器。

優(yōu)選的，在執(zhí)行步驟s4時，所述容錯處理措施為：

s411、在無電氣線路故障的正常情況下，每個智能終端均周期性的發(fā)出數(shù)據(jù)監(jiān)測幀進行通信設(shè)備及通信鏈路的檢測，若發(fā)生通信故障，則標(biāo)注通信故障設(shè)備和故障區(qū)間，并上報至主站通知檢修；

s412、若通信故障區(qū)間發(fā)生電氣線路故障，經(jīng)過一個整定時間后，所述整定時間為從電氣線路故障發(fā)生到主保護完成的最大時間，主差動環(huán)檢測到的該電氣線路故障依然存在，判斷該電氣線路故障發(fā)生在該通信故障區(qū)間內(nèi)，則實施故障隔離跳閘該主動環(huán)內(nèi)的斷路器；

s413、若主保護或后備保護的跳閘指令輸出后，每個智能終端根據(jù)其獲取的主差動環(huán)和后備差動環(huán)內(nèi)冗余數(shù)據(jù)對已跳閘的斷路器進行誤動校驗，如果校驗探測該已跳閘的斷路器為誤動跳閘，則發(fā)出糾正指令合閘該誤動斷路器。

本發(fā)明通過信息轉(zhuǎn)發(fā)將通信節(jié)點在物理上僅與鄰居通信節(jié)點通信的分布式網(wǎng)絡(luò)擴展為邏輯上的最近鄰耦合通信網(wǎng)絡(luò)，為電流差動后備保護提供通信鏈路，在此后備通信鏈路的基礎(chǔ)上將擴展主差動環(huán)形成后備差動環(huán)，為原不具備分布式差動后備保護的含分布式電源的配電網(wǎng)提供了分布式差動后備保護；然后通過使用主差動環(huán)與后備差動環(huán)對主保護失效故障判斷其失效類型，并根據(jù)失效類型輸出相應(yīng)的后備故障隔離措施，從而提高了后備差動保護的快速性和可靠性。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。