一种智能配电网区域保护控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开一种智能配电网区域保护控制系统及控制方法，系统主要由智能分布式装置、柔直协调控制器组成，通过相互之间的GOOSE实时信息交互，协同完成故障情况下，柔性多状态开关的主动防御调控、故障穿越控制，以及常规联络开关与柔性多状态开关协作的故障恢复控制，实现配电网故障的快速定位与隔离以及非故障区段的快速转供，提高配电网的供电可靠性。

A Regional Protection Control System and Control Method for Intelligent Distribution Network

The invention discloses an intelligent distribution network area protection control system and control method. The system is mainly composed of intelligent distributed device and flexible coordinated controller. Through GOOSE real-time information interaction among them, the active defense control and fault traversing control of flexible multi-state switch are accomplished cooperatively in case of failure, and the cooperation between conventional contact switch and flexible multi-state switch is achieved. Fault recovery control can realize fast location and isolation of faults in distribution network and fast transfer of non-fault sections, so as to improve the reliability of power supply in distribution network.

【技术实现步骤摘要】
一种智能配电网区域保护控制系统及控制方法
本专利技术属于配电自动化领域，具体涉及一种智能配电网区域保护控制系统及控制方法。
技术介绍
目前国内配电自动化大部分采用重合器/分段器方式、基于通信的集中式馈线自动化的模式，在柱上开关安装馈线终端，环网箱和开关站安装站所终端，同时安装了很多的故障指示器，这些控制方式操作简单，经济实用，被广泛的采用。所配置的配电终端具备三遥功能，以及简单的保护功能；考虑到成本问题一次的开关多数为负荷开关，只在变电站侧的开关配置断路器。对于重要负荷，这些控制方式不可避免的存在故障切除选择性不高、故障跳闸可靠性不高、开关设备损耗大等缺点、故障处理时间长。加入柔性多状态开关后，保护的速动性、灵敏性要求和协调控制要求变高，传统的集中式馈线自动化已完全无法适应。集中式馈线自动化依靠变电站断路器跳开故障线路，通过负荷开关所配置配电终端的过流信号判断故障位置，再遥控负荷开关隔离故障点，接着遥控联络开关合闸恢复供电，恢复供电时间较长。柔性多状态开关(softopenpoint,SOP)是一种可在配电网若干关键节点上替代传统联络开关的新型柔性一次设备。SOP技术旨在以可控电力电子变换器代替传统基于断路器的馈线联络开关，从而实现馈线间常态化柔性“软连接”，提供灵活、快速、精确的功率交互控制和潮流优化能力。同时，柔性多状态开关加入后对常规配网运行带来的优化，如实现跨电压等级的互联，实现存在角差情况下的互联。更快的故障恢复速度是SOP的优势之一，与智能配电网的自愈特征高度契合。在外部电网发生故障时，SOP迅速闭锁，阻断短路电流通道，并与交流侧电网保护设备相配合快速隔离故障，完成故障穿越；当SOP内部发生故障时，迅速隔断与外部电网的联系，防止装置损坏，给系统运行带来风险。由于SOP对于故障隔离的快速性要求，分布式的配电终端将取代传统的集中式FA成为未来SOP的主要保护控制方式，即智能分布式。SOP实时和分布式配电终端交互信息，交流侧发生故障时快速隔离，SOP进入故障穿越；得知交流侧故障完全隔离后，SOP与联络开关相配合，协同完成供电恢复时的网络重构。借助于分布式的架构，故障发生后含SOP的配电网故障定位、隔离、自愈以及SOP的运行模式切换的速度，有望得到大幅提升。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种智能配电网区域保护控制系统及控制方法，实现配电网的供电的可靠性，实现全线快速定位、隔离故障，并迅速恢复供电。为了达成上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种智能配电网区域保护控制系统，包括智能分布式装置、柔直协调控制器，所述智能分布式装置安装在交流侧的环网箱、开关站、柱上开关，以光纤纵联差动保护作为主保护，网络拓扑保护作为光纤纵联差动保护的快速后备保护；所述柔直协调控制器安装在柔直换流站内，智能分布式装置通过GOOSE实时与柔直协调控制器进行信息交互，协调交流侧的联络开关和柔性多状态开关共同完成故障隔离后的自愈恢复供电。进一步地，所述智能分布式装置同时配置过流保护、零序过流保护、母差保护、失灵保护，用来快速定位、隔离故障。进一步地，在配电网主干网的进出线、联络线上，在对端为柔性多状态开关的进线上，在对端为分布式电源接入的馈线上，配置光纤纵联差动保护，并采用专用光纤通道，包含相电流差动保护和零序电流差动保护；配电环网内所有进出线发生故障时，光纤纵联差动保护全线速动，快速并有选择性的隔离故障点。进一步地，在主干线路和分支线路发生故障时，网络拓扑保护作为光纤纵联差动保护的快速后备保护快速运作于跳闸；网络拓扑保护依据同一条线路区段两侧开关的过流或零序过流及方向标志的组合信号，判断线路区段内故障并跳闸，组合信号通过GOOSE传递；网络拓扑保护中的零序过流闭锁或母差保护闭锁时，自动开放相应开关的后备零序过流Ⅰ段保护；网络零序过流保护通过CT断线及快速CT断线闭锁防误动；若本侧网络拓扑保护闭锁，则同时闭锁对侧。进一步地，所述自愈功能由智能分布式装置及柔直协调控制器共同实现，智能分布式装置和柔直协调控制器进行逻辑判断；智能分布式装置具备网架运行状态自识别功能，确定开关的运行状态及联络作用，通过接收配电区内各分布式装置信息，进行综合逻辑判断，确定故障定位、执行故障隔离的结果，有选择的自投联络电源恢复供电；在柔直换流站可以转供的地方，智能分布式装置在快速隔离故障后通过GOOSE与柔直协调控制器交互隔离结果，并协同完成自愈恢复供电。进一步地，在就地安装的智能分布式装置和柔直协调控制器的基础上增加配网主站，所述配网主站用来对柔性多状态开关实现长时间尺度的调控，综合考虑馈线均衡、电压安全、降低网损因素；智能分布式装置和柔直协调控制器实现短时间尺度的故障穿越、故障定位隔离、自愈恢复的协调控制。本专利技术还提出了上述的智能配电网区域保护控制系统的控制方法，采用如下步骤：步骤1：智能分布式装置实时监视交流侧电网的运行状态，通过智能分布式装置的对等通信，判断故障区域、隔离故障；控制故障点最近的断路器速断跳闸，切除故障；自动适应网络拓扑变化、自动完成故障区段的隔离和非故障区段的转供；实时计算可转供功率大小，进行自愈合闸前的过载预判；某一个或多个通道故障时，网络拓扑保护根据容错方案完成故障的定位、隔离和转供；步骤2：智能分布式装置与柔直协调控制器通过GOOSE实时交互故障信息，柔性多状态开关实时进行主动防御，在发生故障时，柔性多状态开关进入到故障穿越，智能分布式装置完成故障的定位、隔离；可由柔性多状态开关转供的区域，柔直协调控制在确认故障隔离后，进行自愈前的过载预判，然后实现无缝转供；不可由柔性多状态开关转供的区域，智能分布式合闸相应的联络开关进行自愈恢复供电；柔性多状态开关联网孤岛转换失败或因故退出运行，则柔直协调控制器协同智能分布式装置合闸相应的联络开关进行自愈恢复供电。进一步地，所述的自愈功能不设配网主站，每个开关都独立进行逻辑判断，故自愈功能的充放电以及动作条件都是针对某个开关而言，而不是针对一个站所或是整条线路；各智能分布式装置均需通过GOOSE获取其他智能分布式装置的状态，线路首端开关仅需接收1个相邻开关的开关位置、本站母线的有压无压状态；线路首端开关除外的各开关，需接收2个相邻开关的开关位置、本站母线的有压无压状态以及对侧母线的有压无压状态。进一步地，各智能分布式装置接收除相邻智能分布式装置之外的全局信号，各智能分布式装置直接接收其他智能分布式装置的信号或者通过“接力”的方式接收，所述“接力”的方式即通过相邻站依次传递。例如A、B、C为三个相邻的站，C站获取A站的全局信息，即是通过B站“接力”传递。进一步地，所述全局信号主要包括：开关动作信号、拒动信号、跳位异常信号、开关检修信号；所述智能分布式装置与柔直协调控制器的实时交互信号主要包括：开关位置、开关动作信号、开关检修信号、母线电压、母线频率、电流、功率等。进一步地，对于不便安装光纤纵联差动保护的架空线，使用网络拓扑保护作为主保护，所述网络拓扑保护以多个开关为区域，通过联跳来隔离无法检测到过流信号的柔性多状态开关；同时带方向保护，有效应对分布式电源的接入。进一步地，以柔性多状态开关的有功功率、各端口容量、节点电压为约束条件，建立柔性多状态开关的各端口所在节点的电压偏差目标函数：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能配电网区域保护控制系统，包括智能分布式装置、柔直协调控制器，其特征在于：所述智能分布式装置安装在交流侧的环网箱、开关站、柱上开关，以光纤纵联差动保护作为主保护，网络拓扑保护作为光纤纵联差动保护的快速后备保护；所述柔直协调控制器安装在柔直换流站内，智能分布式装置通过GOOSE实时与柔直协调控制器进行信息交互，协调交流侧的联络开关和柔性多状态开关共同完成故障隔离后的自愈恢复供电。

【技术特征摘要】
1.一种智能配电网区域保护控制系统，包括智能分布式装置、柔直协调控制器，其特征在于：所述智能分布式装置安装在交流侧的环网箱、开关站、柱上开关，以光纤纵联差动保护作为主保护，网络拓扑保护作为光纤纵联差动保护的快速后备保护；所述柔直协调控制器安装在柔直换流站内，智能分布式装置通过GOOSE实时与柔直协调控制器进行信息交互，协调交流侧的联络开关和柔性多状态开关共同完成故障隔离后的自愈恢复供电。2.如权利要求1所述的智能配电网区域保护控制系统，其特征在于：所述智能分布式装置同时配置过流保护、零序过流保护、母差保护、失灵保护，用来快速定位、隔离故障。3.如权利要求1所述的智能配电网区域保护控制系统，其特征在于：在配电网主干网的进出线、联络线上，在对端为柔性多状态开关的进线上，在对端为分布式电源接入的馈线上，配置光纤纵联差动保护，并采用专用光纤通道，包含相电流差动保护和零序电流差动保护；配电环网内所有进出线发生故障时，光纤纵联差动保护全线速动，快速并有选择性的隔离故障点。4.如权利要求1所述的智能配电网区域保护控制系统，其特征在于：在主干线路和分支线路发生故障时，网络拓扑保护作为光纤纵联差动保护的快速后备保护快速运作于跳闸；网络拓扑保护依据同一条线路区段两侧开关的过流或零序过流及方向标志的组合信号，判断线路区段内故障并跳闸，组合信号通过GOOSE传递；网络拓扑保护中的零序过流闭锁或母差保护闭锁时，自动开放相应开关的后备零序过流Ⅰ段保护；网络零序过流保护通过CT断线及快速CT断线闭锁防误动；若本侧网络拓扑保护闭锁，则同时闭锁对侧。5.如权利要求1所述的智能配电网区域保护控制系统，其特征在于：所述自愈功能由智能分布式装置及柔直协调控制器共同实现，智能分布式装置和柔直协调控制器进行逻辑判断；智能分布式装置具备网架运行状态自识别功能，确定开关的运行状态及联络作用，通过接收配电区内各分布式装置信息，进行综合逻辑判断，确定故障定位、执行故障隔离的结果，有选择的自投联络电源恢复供电；在柔直换流站可以转供的地方，智能分布式装置在快速隔离故障后通过GOOSE与柔直协调控制器交互隔离结果，并协同完成自愈恢复供电。6.如权利要求1所述的智能配电网区域保护控制系统，其特征在于：在就地安装的智能分布式装置和柔直协调控制器的基础上增加配网主站，所述配网主站用来对柔性多状态开关实现长时间尺度的调控，综合考虑馈线均衡、电压安全、降低网损因素；智能分布式装置和柔直协调控制器实现短时间尺度的故障穿越、故障定位隔离、自愈恢复的协调控制。7.如权利要求1至6任一项所述的智能配电网区域保护控制系统的控制方法，其特征在于，采用如下步骤：步骤1：智能分布式装置实时监视交流侧电网的运行状态，通过智能分布式装置的对等通信，判断故障区域、隔离故障；控制故障点最近的断路器速断跳闸，切除故障；自动适应网络拓扑变化、自动完成故障区段的隔离和非故障区段的转供；实时计算可转供功率大小，进行自愈合闸前的过载预判；某一个或多个通道故障时，网络拓扑保护根据容错方案完成故障的定位、隔离和转供；步骤2：智能分布式装置与柔直协调控制器通过GOOSE...

【专利技术属性】
技术研发人员：李正红，高超，丁晓兵，金震，余江，朱中华，张弛，侯炜，陈宏山，黄福全，刘子俊，陈朝晖，张静伟，高永强，冯宝成，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司，南京南瑞继保电气有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44