故障快切定位方法及相关装置和故障隔离系统与流程

本申请涉及电力系统自动化技术领域，尤其涉及一种故障快切定位方法及相关装置和故障隔离系统。

背景技术：

可再生能源是能源供应体系的重要组成部分。目前，全球可再生能源开发利用规模不断扩大，应用成本快速下降，光伏组件价格近五年已下降了约60％，发展可再生能源尤其是光伏发电已成为许多国家推进能源转型的核心内容和应对气候变化的重要途径。在国家的能源规划中，明确提出了2020年和2030年非化石能源分别占一次能源消费比重15％和20％的战略目标；到2020年底，全国太阳能发电并网装机确保实现1.1亿千瓦以上。

随着可再生能源技术的迅速发展尤其是光伏并网发电的技术支持、政策扶持、市场环境等条件均已逐渐成熟，采用光伏发电解决方案在较小区域搭建“发-变-输-荷”，形成一个独立电力微网，能够减少长距离的输变环节带来的损耗，增加了分布式可再生能源的能源占比。

配网供电作为电力系统的“最后一公里”，输送可靠、高质量的电能，肩负着直面电力用户的使命，是供电系统的最终价值体现。但同时，配网供电虽然总体投资占比较高，工程量大、技术含量低、线变布局复杂、供电半径短等特点，配网系统采用的故障选线定位技术对比主网输变电设备仍有较大的差距。

然而，含光伏的电力电子设备感受故障电流超过数倍额定过流值后，会在10μs内闭锁装置，而现有的配电网保护装置从启动到最终隔离故障需要近100ms。而此时，含光伏的电力电子设备早已闭锁，故障电流消失，因此按现有配网保护装置从时间的选择性上根本无法完成故障的判断、选线、定位，存在馈线故障越级误动作的风险。

技术实现要素：

本申请实施例提供了一种故障快切定位的方法及相关装置和故障隔离系统，解决了现有配网保护装置从时间的选择性上根本无法完成故障的判断、选线、定位，存在馈线故障越级误动作的风险的问题。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种故障快切定位方法，包括步骤：

当检测到线路存在故障电流时，进行故障定位；

发送预置时间长度的保持命令给含光伏的电力电子设备，防止所述含光伏的电力电子设备闭锁；

发送包含故障位置的故障命令给配电网保护装置。

可选地，所述预置时间长度具体为150ms。

可选地，所述进行故障定位具体为：

采用行波测量原理进行故障定位。

可选地，所述行波测量原理的计算公式为：

其中，xl为故障线路长度，v为行波波速；c为光速；μ为线路周围介质的相对磁导率；ε为线路线芯周围介质的相对介电系数；t1为第一次感受行波的时间；t2为第二次感受行波的时间；t3为第三次感受行波的时间；tn为第n次感受行波的时间；tn-1为第n-1次感受受行波的时间。

本申请第二方面提供一种故障快切定位装置，所述装置故障定位模块、保持模块和故障切除模块；

所述故障定位模块，用于当检测到线路存在故障电流时，进行故障定位；

所述保持模块，用于发送预置时间长度的保持命令给含光伏的电力电子设备，防止所述含光伏的电力电子设备闭锁；

所述故障切除模块，用于发送包括故障位置的故障命令给配电网保护装置。

本申请第三方面提供一种故障快切定位设备，所述设备包括处理器以及存储器：

所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令，执行如上述第一方面所述的故障快切定位方法的步骤。

本申请第四方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行上述第一方面所述的方法。

本申请第五方面提供一种包括指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得所述计算机执行上述第一方面所述的方法。

本申请第六方面提供一种故障隔离系统，包括含光伏的电力电子设备、配电网馈线保护装置和如上述第三方面提供的故障快切定位设备；

所述含光伏的电力电子设备、所述配电网馈线保护装置和所述故障快切定位设备之间均通讯连接。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：

本申请实施例中，提供了一种故障快切定位方法，包括当检测到线路存在故障电流时，发送预置时间长度的保持命令给含光伏的电力电子设备，防止含光伏的电力电子设备闭锁；进行故障测距和故障定位；发送故障命令给故障线路，进行故障电流的切除。本申请解决了馈线故障快速选线及无法自愈的难点，在电力电子设备元器件闭锁的时间内同步完成故障逻辑判断并发令使得电力电子设备短时间内保持，以防止其故障闭锁，达到了完成故障的判断、选线、定位，不存在馈线故障越级误动作的风险的有益效果。另外，在另一种实施例中采用了电流行波进行距离判断，因此与输电线路的阻抗、压降无任何直接联系，在应用于供电范围较短的配电网时，可较好的进行故障定位，以便于运维人员快速查找故障、恢复线路的供电。

附图说明

图1为本申请实施例中故障快切定位方法的方法流程图；

图2为本申请实施例中故障快切定位装置的结构示意图；

图3为本申请实施例中自愈判据系统的自愈逻辑框图；

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请第一方面提供了一种故障快切定位方法，解决了现有配网保护装置从时间的选择性上根本无法完成故障的判断、选线、定位，存在馈线故障越级误动作的风险。

为了便于理解，请参阅图1，图1为本申请实施例中故障快切定位方法的方法流程图，具体为：

步骤101，当检测到线路存在故障电流时，进行故障定位；

可以理解的是，当线路存在故障电流时，需要故障定位。

步骤102，发送预置时间长度的保持命令给含光伏的电力电子设备，防止含光伏的电力电子设备闭锁；

可以理解的是，现有技术中，含光伏的电力电子设备感受故障电流超过数倍额定过流值后，会在10μs内闭锁装置，而现有的配电网保护装置从启动到最终隔离故障需要近100ms。而此时，含光伏的电力电子设备早已闭锁，故障电流消失，因此按现有配网保护装置从时间的选择性上根本无法完成故障的判断、选线、定位，存在馈线故障越级误动作的风险。因此，本申请实施例所提供的故障快切定位方法，在检测到线路存在故障电流时，先发送一条包含预知时间长度的保持命令的信息给含光伏的电力电子设备，防止其闭锁。可以理解的是，上述预知时间长度需要大于配电网保护装置从启动到最终隔离故障的时间，例如150ms。

步骤103，发送包含故障位置的故障命令给配电网保护装置，以便于进行故障电流的切除。

对故障进行故障定位之后，将包含故障位置的故障命令发送给配网保护装置。通常情况下，配网保护装置大约在100ms后完成故障电流切除。

需要说明的是，步骤102和步骤103在时间顺序上不进行限定，既可以先发送保持命令、后发送故障命令，也可以将保持命令和故障命令同时发送。即需要保证的是，在配网保护装置完成故障电流切除之前，含光伏的电力电子设备不能闭锁。

本申请实施例通过故障定位、发送保持命令、发送故障命令，保证了在配网保护装置完成故障电流切除之前，含光伏的电力电子设备不会闭锁，能够完成故障的判断、选线和定位，不会存在存在馈线故障越级误动作的风险。

进一步的，上述故障定位方法可以采用行波测量原理进行定位。具体的，行波测量原理的计算公式为：

其中，v为行波波速；c为光速；μ为线路周围介质的相对磁导率；ε为线路线芯周围介质的相对介电系数；t1为第一次感受行波的时间；t2为第二次感受行波的时间；t3为第三次感受行波的时间；tn为第n次感受行波的时间；tn-1为第n-1次感受行波的时间。

需要说明的是，故障选线与输电线路的材质、截面积、阻抗无关，也就避免了故障时因过渡电阻影响导致的测距不准确与不可靠。考虑配网供电范围一般相对较短，均为数公里以内，而行波波速近乎于光速，为实现定位误差小于10米的目标，需要的采样频率就需要达到100mhz以上。本申请符合故障选线的实际工程应用，满足电子元器件闭锁过流与保护的选择性配合，便于检修运维人员后期进行抢修时能快速恢复支线的供电。

采用电流行波进行判断，与输电线路的阻抗、压降无任何直接联系，在应用于供电范围较短的配电网时，可较好的进行故障定位，以便于运维人员快速查找故障、大大的减少了恢复线路供电的时间。

本申请第二方面提供了一种故障快切定位装置。

请参阅图2，图2为本申请实施例中故障快切定位装置的结构示意图，包括故障定位模块201、保持模块202和故障切除模块203；

故障定位模块201，用于当检测到线路存在故障电流时，进行故障定位；

保持模块202，用于发送预置时间长度的保持命令给含光伏的电力电子设备，防止含光伏的电力电子设备闭锁；；

故障切除模块203，用于发送包括故障位置的故障命令给配电网保护装置，以便于进行故障电流的切除。

本申请第三方面提供了一种故障快切定位装置，包括处理器以及存储器：

存储器用于存储程序代码，并将程序代码传输给处理器；

处理器用于根据程序代码中的指令执行如本申请第一方面所提供的故障快切定位方法。

本申请第四方面提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质用于存储程序代码，程序代码用于执行上述第一方面的方法。

本申请第五方面提供一种包括指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述第一方面的方法。

本申请第六方面提供一种故障隔离系统，包括含光伏的电力电子设备、配电网馈线保护装置和上述第三方面所提供的故障快切定位设备。

含光伏的电力电子设备、配电网馈线保护装置和故障快切定位设备之间均通讯连接。

需要说明的是，经故障快切定位设备定位故障正确时，配电网馈线保护装置将故障切除正确，故障电流消失，故障快切定位设备及含光伏电力电子设备的保护启动返回，在检查线路及母线电压恢复正常等条件均满足自愈判据(自愈判据系统的自愈逻辑框图请参阅图3)后，经一定延时，由主站端的自愈系统发命令给综自系统，合上本馈线或相应断路器，该线路恢复供电；

若故障快切定位设备切除不正确或断路器拒动时，故障电流仍然存在，此时经上述预知时间长度的延时后，含光伏的电力电子设备将闭锁本电力电子设备，切除故障电流，实现故障的隔离。

切除故障正确后，故障电流消失，配电网的故障快切定位自愈装置及含光伏电力电子设备的保护启动返回，在检查线路及母线电压恢复正常等条件均满足自愈判据后，经一定延时由主站端的自愈系统发命令给综自系统合上本馈线或相应断路器，该线路恢复供电。如馈线故障时，故障快切定位自愈装置切除不正确或断路器拒动时，故障电流仍然存在，此时经上述150ms延时后，含光伏的电力电子设备经数μs闭锁本电力电子设备，切除故障电流，实现故障的隔离。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或模块，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。

所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称：read-onlymemory，英文缩写：rom)、随机存取存储器(英文全称：randomaccessmemory，英文缩写：ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。