一种配电网失压保护自动投退方法及系统与流程

1.本发明涉及一种配电网失压保护自动投退方法及系统，属于配电站失压保护技术领域。


背景技术：

2.在环网接线的配电网中，配置分布式终端设备实现故障的快速定位隔离及非故障失电区域的快速自愈是近年来主流的技术方案。分布式终端是在系统发生故障时，能够基于终端之间的对等通信功能，实现故障快速定位、隔离及非故障失电区域快速恢复供电的二次设备。然而在变电站侧没有配置分布式终端，当变电站进线失压时，系统无法准确定位故障，因此与变电站直接相连且由其供电的站点需要配置失压保护，即当首站点进线为合位、有压状态，转变为无压状态时，则经延时跳闸，等待开环点开关合上恢复供电。由于配电网系统结构复杂，运行方式多变，各站点的失压保护经常需要投退，不仅运维工作量大且容易发生错误。


技术实现要素：

3.为了解决现有技术中配电网施压保护投退的运维工作量大且容易发生错误的问题，本发明提出了一种配电网失压保护自动投退方法及系统，基于分布式终端之间的对等通信实现配电网中变电站进线站点失压保护的自动投退功能，大大减少了配电网设备的运维工作量，提高了配电网系统运行的稳定性。
4.为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术手段：第一方面，本发明提出了一种配电网失压保护自动投退方法，包括如下步骤：获取配电网系统，所述配电网系统的每一个节点处配置一个分布式终端；根据配电网系统中各分布式终端之间的对等通信，定位与变电站直接相连的节点；将与变电站直接相连的节点处配置的分布式终端投入失压保护功能；获取各个分布式终端的通信报文；当任一分布式终端通信异常时，将整个配电网系统退出失压保护功能。
5.结合第一方面，进一步的，在配电网系统中逐级配置分布式终端，每一级节点配置一台分布式终端，同一个配电网系统中的分布式终端采用相同的型号和程序版本。
6.结合第一方面，进一步的，根据配电网系统中各个分布式终端在供电回路中的位置，为各个分布式终端配置编号：获取配电网系统中与变电站直接相连的两个节点，令其中一个节点作为供电回路的起点，另一个节点作为供电回路的终点；从起点开始至终点依次为每个节点处的分布式终端配置编号，其中，起点的分布式终端编号值最小，终点的分布式终端编号值最大，编号按照预设步长由起点向终点递增。
7.结合第一方面，进一步的，根据配电网系统中各分布式终端之间的对等通信，定位
与变电站直接相连的节点，方法为：利用配电网系统中每一个分布式终端接收其他分布式终端向外发送的通信报文，所述通信报文包含分布式终端的编号、通信状态、保护动作信息、故障定位与隔离信息；如果当前分布式终端的编号小于其接收到的所有通信报文中的编号，则该分布式设备终端所在节点为与变电站直接相连的节点，记为起点；如果当前分布式终端的编号大于其接收到的所有通信报文中的编号，则该分布式设备终端所在节点为与变电站直接相连的节点，记为终点。
8.结合第一方面，进一步的，当任一分布式终端通信异常时，将整个配电网系统退出失压保护功能，方法为：配电网系统中的每个分布式终端根据其接收到的通信报文，统计与自身通信的分布式终端的编号和数量；当第i个分布式终端接收不到与第j个分布式终端的通信报文或接收到通信报文的时长超过阈值时，判定第i个分布式终端与第j个分布式终端的通信中断，在第i个分布式终端通信报文的通信状态中置中断标志，并将置中断标志的通信报文向外发送，其中，第j个分布式终端为与第i个分布式终端通信的分布式终端，i=1,2,
…
,n，j=1,2,
…
,n，且i≠j，n为配电网系统中分布式终端的总数；当第i个分布式终端接收不到任意一个分布式终端的通信报文时，判定第i个分布式终端自身通信异常，在第i个分布式终端通信报文的通信状态中置中断标志，并将置中断标志的通信报文向外发送；当与变电站直接相连的节点处的分布式终端自身通信异常或收到置中断标志的通信报文时，退出失压保护功能。
9.结合第一方面，进一步的，所述方法还包括如下步骤：当配电网系统中节点减少时，将减少的节点的分布式终端从配电网系统中移除，重新启动配电网系统中剩余的分布式终端，令分布式终端的通信重新初始化，并重新定位与变电站直接相连的节点；当配电网系统中节点增加时，根据增设节点在供电回路中的位置设置该节点上分布式终端的设备编号，重新启动配电网系统中的所有分布式终端，令分布式终端的通信重新初始化，并重新定位与变电站直接相连的节点；将与变电站直接相连节点且进线开关在合位的分布式终端自动投入失压保护功能，配电网系统中其它分布式终端自动退出失压保护功能。
10.结合第一方面，进一步的，配电网系统中的节点包括开关站、开闭所、配电室、配电房、配电柱。
11.结合第一方面，进一步的，根据节点在供电回路中的位置定义配电网系统中各个节点的进出线开关：将距离起点近的开关设置为所在节点的开关1，将距离终点近的开关设置为所在节点的开关2；当配电网系统中作为起点的节点的开关1位置为分位时，令该节点处分布式终端退出失压保护功能，当配电网系统中作为终点的节点的开关2为分位时，令该节点处分布式终端退出失压保护功能。
12.第二方面，本发明提出了一种配电网失压保护自动投退系统，包括：分布式终端配置模块，用于在配电网系统中逐级配置分布式终端；节点定位模块，用于根据配电网系统中各分布式终端之间的对等通信，定位与变电站直接相连的节点；失压保护投入模块，用于将与变电站直接相连的节点处配置的分布式终端投入失压保护功能；报文采集模块，用于获取各个分布式终端的通信报文；失压保护退出模块，用于当任一分布式终端通信异常时，将整个配电网系统退出失压保护功能。
13.结合第二方面，进一步的，所述系统还包括系统更新模块，所述系统更新模块用于在配电网系统中的节点发生增减时，同步增减配电网系统中的分布式终端，并重启更新后的分布式终端，重新定位与变电站直接相连的节点，并投入失压保护功能。
14.采用以上技术手段后可以获得以下优势：本发明提出了一种配电网失压保护自动投退方法及系统，针对配电网系统网络结构复杂、运行方式多变的特点，基于分布式终端之间的对等通信实现配电网中变电站进线站点失压保护的自动投退功能，大大减少了配电网设备的运维工作量，提高了配电网系统运行的稳定性，具备广阔的应用前景。
附图说明
15.图1为本发明一种配电网失压保护自动投退方法的步骤流程图；图2为本发明实施例中配电网系统的示意图。
具体实施方式
16.下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明：由于环网接线方式下的配电网系统结构复杂，运行方式多变，各站点的失压保护经常需要投退，不仅运维工作量大且容易发生错误，因此本发明提出了一种配电网失压保护自动投退方法，本发明方法适用于环网接线系统的配电网，系统的节点可以是开关站、开闭所、配电室、配电房、配电柱等，接线方式可以是普通环式、拉手环式、双路拉手环式等环网接线方式。
17.如图1所示，本发明方法具体包括如下步骤：步骤a、获取配电网系统，配电网系统的每一个节点处配置一个分布式终端。
18.在配电网系统中逐级配置分布式终端，每一级节点配置一台分布式终端，同一个配电网系统中的分布式终端采用相同的型号和程序版本，系统具备可扩展性，单个系统支持的节点数量不少于8个，级联数量不少于8级。
19.分布式终端能够实现故障的快速定位与隔离及非故障失电区域的快速恢复供电。当系统中某处发生故障时，由外部保护或分布式终端设备隔离故障，分布式终端在确认故障隔离完成后，合开环点开关，恢复非故障区域的供电。
20.为了方便定位分布式终端，本发明方法需要在完成分布式终端配置后，根据配电网系统中各个分布式终端在供电回路中的位置，为各个分布式终端配置编号：
根据分布式终端之间的对等通信，获取配电网系统中与变电站直接相连的两个节点，任选其中一个节点作为供电回路的起点，另一个节点作为供电回路的终点。
21.从起点开始至终点依次为每个节点处的分布式终端配置编号，编号配置规则为：起点的分布式终端编号值最小，终点的分布式终端编号值最大，编号按照预设步长由起点向终点递增，从而保证系统中上游设备的编号一定小于下游设备的编号。
22.步骤b、根据配电网系统中各分布式终端之间的对等通信，定位与变电站直接相连的节点。
23.步骤b01、利用配电网系统中每一个分布式终端接收其他分布式终端向外发送的通信报文，通信报文包含分布式终端的编号、通信状态、保护动作信息、故障定位与隔离信息等内容。
24.在本发明实施例中，当一个分布式终端的报文内容不变时，按照固定的时间间隔向外发送通信报文，当报文内容发生变化时，分布式终端立刻向外发送通信报文。
25.步骤b02、如果当前分布式终端的编号小于其接收到的所有通信报文中的编号，则该分布式设备终端所在节点为与变电站直接相连的节点，记为起点。
26.步骤b03、如果当前分布式终端的编号大于其接收到的所有通信报文中的编号，则该分布式设备终端所在节点为与变电站直接相连的节点，记为终点。
27.在本发明实施例中，根据配电网中各级节点连接关系的不同，分布式终端接收到的通信报文数量也不同，可以进行如下区分：当一个分布式终端只能收到一种编号的通信报文时，则说明在该系统中各分布式终端为串连，每个分布式终端仅与相邻节点的分布式终端通信，若当前分布式终端的编号小于相邻分布式终端的编号，则判别出其所在节点为起点，若当前分布式终端的编号大于相邻分布式终端的编号，则判别出其所在节点为终点；当一个分布式终端能收到超过两种编号的通信报文时，则说明在该系统中各分布式终端之间为环网通信，若当前分布式终端的编号与收到报文的所有分布式终端的编号相比为最小，则判别出其所在节点为起点，若当前分布式终端的编号与收到报文的所有分布式终端的编号相比为最大，则判别出其所在节点为终点。
28.步骤c、将与变电站直接相连的节点处配置的分布式终端投入失压保护功能，方便在变电站进线失压时准确定位故障。
29.步骤d、基于配电网系统中的分布式终端，实时获取各个分布式终端的通信报文，作为后续操作的基础。
30.步骤e、当任一分布式终端通信异常时将整个配电网系统退出失压保护功能。
31.步骤e01、配电网系统中的每个分布式终端根据其接收到的通信报文，统计与自身通信的分布式终端的编号和数量。
32.步骤e02、当第i个分布式终端接收不到与第j个分布式终端的通信报文或接收到通信报文的时长超过阈值时，判定第i个分布式终端与第j个分布式终端的通信中断，在第i个分布式终端通信报文的通信状态中置中断标志，并将置中断标志的通信报文向外发送，其中，第j个分布式终端为与第i个分布式终端通信的分布式终端， i=1,2,
…
,n，j=1,2,
…
,n，且i≠j，n为配电网系统中分布式终端的总数。
33.步骤e03、当第i个分布式终端接收不到任意一个分布式终端的通信报文时，判定
第i个分布式终端自身通信异常，在第i个分布式终端通信报文的通信状态中置中断标志，并将置中断标志的通信报文向外发送。
34.步骤e04、当与变电站直接相连的节点处的分布式终端自身通信异常或收到置中断标志的通信报文时，退出失压保护功能。
35.在本发明实施例中，当配电网系统为环网连接时，分布式终端之间共享信息，任意一个分布式终端出现异常，与变电站直接相连的节点处的分布式终端都可以接收到置中断标志的通信报文；当配电网系统为串连时，接收到置中断标志的通信报文的分布式终端需要将中断标志转发至其他分布式终端，通过不断转发，确保与变电站直接相连的节点处的分布式终端都可以接收到置中断标志的通信报文。步骤f、当系统结构发生变化时，对已投入运行的设备不需进行参数重新整定操作，新系统建立通信后自动判别需要投退失压保护功能的设备。
36.步骤f01、当配电网系统中节点减少时，将减少的节点的分布式终端从配电网系统中移除，重新启动配电网系统中剩余的分布式终端，令分布式终端的通信重新初始化，并重新定位与变电站直接相连的节点。
37.步骤f02、当配电网系统中节点增加时，根据增设节点在供电回路中的位置设置该节点上分布式终端的设备编号，重新启动配电网系统中的所有分布式终端，令分布式终端的通信重新初始化，并重新定位与变电站直接相连的节点。
38.步骤f03、将与变电站直接相连节点且进线开关在合位的分布式终端自动投入失压保护功能，配电网系统中其它分布式终端自动退出失压保护功能，返回步骤d。
39.在本发明实施例中，根据节点在供电回路中的位置定义配电网系统中各个节点的进出线开关。
40.将距离起点近的开关设置为所在节点的开关1，将距离终点近的开关设置为所在节点的开关2。
41.当配电网系统中作为起点的节点的开关1位置为分位时，令该节点处分布式终端退出失压保护功能，当配电网系统中作为终点的节点的开关2为分位时，令该节点处分布式终端退出失压保护功能。
42.为了验证本发明方法的效果，本发明给出如下实例：（1）获取配电网系统，如图2所示，实例中的配电网为双路拉手环式接线，共有两套环网系统，各具备四个站级节点，在4个站点的母线1及母线2均配置分布式终端。
43.给每个分布式终端设置编号，由起点向终点递增的步长可设置为5，起点设备编号可设置为100，便于系统结构变化时在变电站与下级节点间、节点与节点间增设节点。在图2中，一级站点至四级站点的分布式终端设备的编号可依次设置为100、105、110、115，该系统目前运行状态下开环点为105开关。
44.（2）根据配电网系统中各分布式终端之间的对等通信，定位与变电站直接相连的节点，将与变电站直接相连的节点处配置的分布式终端投入失压保护功能。在图2中，一级站点至四级站点的分布式终端设备为环网通信，一级站点编号最小判别出自身为起点，且开关1（102在合位）；四级站点编号最小判别出自身为起点，且开关2（402在合位），因此一级站点与四级站点的分布式终端设备自动投入其失压保护功能。
45.（3）获取各个分布式终端的通信报文，当任一分布式终端通信异常或通信中断时，
根据该分布式终端生成报警信号，并将整个配电网系统退出失压保护功能。
46.对于每一个分布式终端，其报文内容不变时，向外发送通信报文的时间间隔设置为5秒，即报文心跳时间；判断通信终端的阈值设置为20秒，即报文心跳时间的4倍。
47.假设二级站点分布式终端异常无法发出通信报文，一级站点与四级站点的分布式终端经过20秒都没有收到二级站点分布式终端的通信报文，则判别与二级站点分布式终端通信中断，自动退出各自的失压保护功能。
48.（4）假设变电站a与一级站点之间增加一级站点，则新增设站点分布式终端的编号可设置为95，新系统建立通信并重新完成节点判别后，投入新增站点（95）的失压保护功能，退出原一级站点（100）的失压保护功能；假设二级站点与三级站点之间增加一级站点，则新增设站点分布式终端的编号可设置为107，新系统建立通信并重新完成节点判别后，由于新增站点不跟变电站直接相连，所以失压保护的投退状态不变，不投入新增设站点的失压保护功能；假设一级站点退出系统，重新完成节点判别，此时二级站点与变电站a直接相连，投入二级站点的失压保护功能。
49.本发明还提出了一种配电网失压保护自动投退系统，包括分布式终端配置模块、节点定位模块、失压保护投入模块、报文采集模块、失压保护退出模块和系统更新模块。
50.分布式终端配置模块主要用于在配电网系统中逐级配置分布式终端，并根据各个分布式终端在供电回路中的位置为分布式终端设置编号。
51.节点定位模块主要用于根据配电网系统中各分布式终端之间的对等通信，定位与变电站直接相连的节点，节点定位模块的具体操作与本发明方法步骤b一致。
52.失压保护投入模块主要用于将与变电站直接相连的节点处配置的分布式终端投入失压保护功能。
53.报文采集模块主要用于获取各个分布式终端的通信报文，通信报文包含分布式终端的编号、通信状态、保护动作信息、故障定位与隔离信息等内容。
54.失压保护退出模块主要用于当任一分布式终端通信异常时，将整个配电网系统退出失压保护功能。失压保护退出模块的具体操作与本发明方法步骤e一致。
55.系统更新模块用于在配电网系统中的节点发生增减时，同步增减配电网系统中的分布式终端，并重启更新后的分布式终端，重新定位与变电站直接相连的节点，并投入失压保护功能。系统更新模块的具体操作与本发明步骤f一致。
56.本发明针对配电网系统网络结构复杂、运行方式多变的特点，基于分布式终端之间的对等通信实现配电网中变电站进线站点失压保护的自动投退功能，大大减少了配电网设备的运维工作量，提高了配电网系统运行的稳定性，具备广阔的应用前景。
57.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。