專利名稱：一種實現(xiàn)配電防火墻的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于電力配電設備技術領域，涉及一種中壓配電開關控制設備技術，特別是一種具有保護配電網(wǎng)絡中用電設備功能的配電防火墻的實現(xiàn)方法，或稱為具有防火墻功能的控制技術。
背景技術：
配電網(wǎng)系統(tǒng)的饋線自動化就是監(jiān)視饋電線路的運行方式和負荷情況，當配電線路故障發(fā)生后，及時準確地確定故障區(qū)段，迅速隔離故障區(qū)段，并恢復健全區(qū)段的供電，在目前最常用的是用重合器實現(xiàn)饋線的自動化。重合器是一種自具控制及保護功能的開關設備，它能按預定的開斷和重合順序自動進行開斷和重合操作.并在其后自動復位或閉鎖。重合器的功能是當事故發(fā)生后.如果重合器經(jīng)歷了超過設定值的故障電流，則重合器跳閘，并按預先整定的動作順序作若干次合、分的循環(huán)操作，若重合成功則自動終止后續(xù)動作，并經(jīng)一段延時后恢復到預先的整定狀態(tài).為下一次故障做好準備；若重合失敗則閉鎖在分閘狀態(tài).只有通過手動復位才能解除閉鎖；另外配合分段器隔離大的故障區(qū)段；分段器是一種與電源側(cè)的級開關配合，在失壓或無電流的情況下自動分離的開關設備，當發(fā)生永久性故障時，分段器在預定次數(shù)的分合操作后閉鎖于分閉狀態(tài)，從而達到隔離故障線路區(qū)段的目的；若分段器未完成預定次數(shù)的分合操作，故障就被其它設備切除了，則其將保持在合閉狀態(tài)，并經(jīng)一段延時后修復到預先的設定狀態(tài)，為下一次故障做好準備；分段器一般不能斷開短路故障電流，通常用重合器與分段器配合，可以實現(xiàn)故障區(qū)段的隔離。但是，基于重合器的饋線自動化系統(tǒng)，雖然在故障發(fā)生時，能夠準確地判斷故障區(qū)段，并能自動隔離故障區(qū)段，恢復健全區(qū)域供電，但是這種形式的困線自動化仍存在一些缺陷，具體有采用重合器或斷路器與電壓一時間型分段器配合時，當線路故障時，分段開關不立即分斷，而要依靠重合器或位于主變電所的出線斷路器的保護跳閘，導致門線失壓后， 各分段開關才能分斷；采用重合器或斷路器與過流脈沖計數(shù)的分段器配合時，也要依靠重合器或位于主變電所的出線斷路器的保護跳閘，導致線路失壓后，各分段開關才能分隊這樣做是不理想的，主要表現(xiàn)在以下幾個方面一是切斷故障的時間較長；二是依靠重合器或主變電所出線斷路器的繼電保護裝置保護整條饋線，降低了 ；三是由于必須分斷重合器或主變電所的出線斷路器，因此實際擴大了事故范圍；若重合器拒分或主變電所出現(xiàn)斷路器的保護失靈或斷路器拒分，會進一步擴大事故范圍；四是當采用重合器與電壓一時間型分段器配合隔離開環(huán)運行的環(huán)狀網(wǎng)的故障區(qū)段時，要使聯(lián)絡開關另一側(cè)的健全區(qū)域所有的開關部分一次問，造成供電短時中斷，更加擴大了事故的影響范圍；尤其是在配網(wǎng)要求較高的配網(wǎng)系統(tǒng)中，現(xiàn)有的技術存在更大的局限性，主要體現(xiàn)在配網(wǎng)負荷中心處，負荷密度大， 配網(wǎng)線路存在點多、線短、分散廣，因此線路情況非常復雜，相互影響大，導致大范圍停電故障頻發(fā)；配電線路相對較短，區(qū)間內(nèi)接點間阻抗相差小，短路電流相差不大，不容易整定定值；配電網(wǎng)的負荷對供電質(zhì)量要求越來越高，發(fā)生事故后造成的損失大；另外檢修需要全線查找，故障點定位不方便，而且整條線路上所有負荷均要重新啟動，工作極為繁重，同時延誤生產(chǎn)，造成重大的損失；配網(wǎng)系統(tǒng)從屬于電力系統(tǒng)電網(wǎng)末端，繼電保護時限分配到配網(wǎng)時，已經(jīng)沒有多大的延時空間了，常規(guī)按0.3s時間級差的保護無法配置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術存在的缺點，尋求設計構成一種實現(xiàn)配電防火墻功能的技術方法，特別是一種具有保護配電網(wǎng)絡中用電設備功能的開關自動控制技術。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明將單穩(wěn)態(tài)永磁真空斷路器、繼電保護裝置與永磁控制器組合成一體式防火墻控制器，通過以單穩(wěn)態(tài)永磁真空斷路器配合繼電保護式永磁控制器的無間隙出口，電連通接入配電網(wǎng)絡中，實現(xiàn)配電防火墻對配電網(wǎng)絡中的用電設備故障的穩(wěn)定快速分斷；單穩(wěn)態(tài)永磁真空斷路器能夠?qū)崿F(xiàn)無彈跳合閘、分閘，每次合閘或分閘的機械動作時間固定，單穩(wěn)態(tài)永磁真空斷路器具有穩(wěn)定的滅弧能力，其分斷滅弧時間穩(wěn)定為42ms 以內(nèi)；將繼電保護裝置與永磁控制器組合成為一體時，繼電保護裝置的出口省略電磁繼電器，而直接與永磁控制器觸發(fā)，使防火墻控制器對信號處理過程的時間減少，同時減少電磁繼電器帶來的出口抖動，從防火墻控制器接收到故障信號到發(fā)出命令時間為35ms ；永磁控制器的放電過程和電流互感器信號采集過程的時間延時為毫秒級(ms)，實現(xiàn)配電防火墻的綜合動作時間小于80ms，并能夠與單穩(wěn)態(tài)永磁真空斷路器實現(xiàn)時間級差為IOOms的配合， 增加可靠時間為0. 02s，上級開關與防火墻的級聯(lián)配合時間為0. Is ；在復雜配電網(wǎng)絡中的用電負荷與變電站之間形成防火墻結(jié)構，實現(xiàn)配電防火墻的功能和方法。本發(fā)明的配電防火墻控制器中配置有基于移動通訊的無線傳輸系統(tǒng)，通過GPRS/ CDMA或者GSM無線網(wǎng)絡，將防火墻控制器的狀態(tài)上傳給信號接收端，信號接收端為無線接收計算機或手機。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，在高密度配網(wǎng)中的任何故障都可能造成配電系統(tǒng)內(nèi)大面積的停電，帶來了大量的損失，選用防火墻與配電系統(tǒng)的出線開關配合后，有效將系統(tǒng)的故障隔離在防火墻的下口，減少故障的覆蓋面，降低損失，同時通過無線通訊系統(tǒng)，及時的確定故障點，減少檢修人員的工作強度，提高工作效率；由于防火墻的動作時間極短，對電力系統(tǒng)中電力設備的沖擊小，有利于電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行；其總體設計原理安全可靠，故障排除及時，故障損失少，工作效率高，并具有通訊迅速的優(yōu)點。


圖1為本發(fā)明未出現(xiàn)短路時實現(xiàn)防火墻功能的工作原理示意圖。圖2為本發(fā)明出現(xiàn)短路時實現(xiàn)防火墻功能的工作原理原理圖。
具體實施例方式下面通過實施例并結(jié)合附圖作進一步說明。實施例本實施例將單穩(wěn)態(tài)永磁真空斷路器、繼電保護裝置與永磁控制器組合成一體式防火墻控制器，接入配電網(wǎng)絡中，通過以單穩(wěn)態(tài)永磁真空斷路器配合繼電保護式永磁控制器的無間隙出口，電連通接入配電網(wǎng)絡中，實現(xiàn)配電防火墻功能的穩(wěn)定快速分斷；單穩(wěn)態(tài)永磁真空斷路器穩(wěn)定性好，能夠?qū)崿F(xiàn)無彈跳合閘，分閘的離散性小，每次的機械動作時間固定，單穩(wěn)態(tài)永磁真空斷路器的滅弧能力強且穩(wěn)定，同時時間盡可能小，單穩(wěn)態(tài)永磁真空斷路器的分斷滅弧時間控制為42ms ；將繼電保護裝置與永磁控制器組合成為一體時，繼電保護裝置的出口省略電磁繼電器，而直接與永磁控制器觸發(fā)，使防火墻控制器對信號處理過程的時間減少，同時減少電磁繼電器帶來的出口抖動，從防火墻控制器接收到故障信號到發(fā)出命令時間為35ms ；加上永磁控制器的放電過程和電流互感器信號采集過程的ms級時間延時，實現(xiàn)配電防火墻的綜合動作時間小于80ms，并能夠與單穩(wěn)態(tài)永磁真空斷路器實現(xiàn)時間級差為IOOms的配合，在復雜配網(wǎng)系統(tǒng)的用電負荷與變電站之間形成防火墻結(jié)構，實現(xiàn)配電防火墻的功能和方法。本實施例通過對配電網(wǎng)絡中的用電設備故障的快速切斷，實現(xiàn)配網(wǎng)繼電保護的級聯(lián)配合，配電防火墻的動作時間為80ms，增加可靠時間為0. 02s，上級開關與防火墻的級聯(lián)配合時間為0. Is;在許多配電網(wǎng)絡系統(tǒng)中，線路末端的保護由于不具備延時條件，原先需要設置延時速斷的保護，被迫設置為無延時速斷保護，由于有了防火墻，可以僅僅設置0. Is 的延時速斷，即可與防火墻配合使用。本實施例的防火墻控制系統(tǒng)中配置有基于移動通訊的無線傳輸系統(tǒng)，防火墻控制器通過GPRS/CDMA或者GSM無線網(wǎng)絡，將防火墻控制器的狀態(tài)上傳給信號接收端，信號接收端為無線接收計算機或手機。本實施例選擇的變電站為配網(wǎng)系統(tǒng)中的一個35kV/10kV的變電站，只體現(xiàn)饋線的開關——變電站出口開關；變電站出口開關下面是放射狀的架空輸出線，在一組用電負荷的前端安裝連接或設置一臺防火墻控制器；防火墻控制器的保護范圍為每臺防火墻控制器下面的所有負荷的各種短路和過流故障，其中短路故障時間設為Os速斷；變電站出口開關保護變電站出口到防火墻控制器上端部分的各種短路和過流故障，其中短路故障設置為 0. Is延時速斷；當防火墻控制器的下口設備發(fā)生短路故障后，防火墻控制器在0. 08s的時間內(nèi)迅速切斷故障負載，此時變電站出口斷路器的繼電保護裝置經(jīng)過0. Is的延時后，躲過了故障判斷時機，不發(fā)出分閘指令；本次短路故障的影響范圍僅限于防火墻控制器下口的負荷，而此時在防火墻控制器的二次控制裝置(器)中設置無線信息傳輸功能后，變電站后臺或者手機用戶即可時實獲得現(xiàn)場故障的位置，并及時的查找故障原因，提高檢修人員的工作效率。本實施例設定變電站出口斷路器為DL1，防火墻控制器為DL2，DL2防火墻控制器的固有動作時間(即在Os速斷的時間)為t2，DLl的固有動作時間為tl，在DL2下口出處發(fā)生故障時，流過DL2和DLl的電流同時增大，DL2在電流達到閥值時，DL2開始動作，動作周期為t2，DL2動作完后增加一個可靠性時間段At后，DLl躲過了電流增加周期后，不發(fā)出分閘指令，即DLl依然在合位，系統(tǒng)依然健康運行；從實驗中的電流曲線上可以看出，在故障后DL2判斷為故障后經(jīng)過了 tl時間后，完全斷開了故障電流；DLl經(jīng)過了一個電流升高的周期后，又重新恢復。
權利要求
1.一種實現(xiàn)配電防火墻的方法，其特征在于將單穩(wěn)態(tài)永磁真空斷路器、繼電保護裝置與永磁控制器組合成一體式防火墻控制器，通過以單穩(wěn)態(tài)永磁真空斷路器配合繼電保護式永磁控制器的無間隙出口，電連通接入配電網(wǎng)絡中，實現(xiàn)配電防火墻對配電網(wǎng)絡中的用電設備故障的穩(wěn)定快速分斷；單穩(wěn)態(tài)永磁真空斷路器能夠?qū)崿F(xiàn)無彈跳合閘、分閘，每次合閘或分閘的機械動作時間固定，單穩(wěn)態(tài)永磁真空斷路器具有穩(wěn)定的滅弧能力，其分斷滅弧時間穩(wěn)定為42ms以內(nèi)；將繼電保護裝置與永磁控制器組合成為一體時，繼電保護裝置的出口省略電磁繼電器，直接與永磁控制器觸發(fā)，使防火墻控制器對信號處理過程的時間減少， 同時減少電磁繼電器帶來的出口抖動，從防火墻控制器接收到故障信號到發(fā)出命令時間為 35ms;永磁控制器的放電過程和電流互感器信號采集過程的時間延時為毫秒級，實現(xiàn)配電防火墻的綜合動作時間小于80ms，并能夠與單穩(wěn)態(tài)永磁真空斷路器實現(xiàn)時間級差為IOOms 的配合，增加可靠時間為0. 02s，上級開關與防火墻的級聯(lián)配合時間為0. Is ；在復雜配電網(wǎng)絡中的用電負荷與變電站之間形成防火墻結(jié)構，實現(xiàn)配電防火墻的功能和方法。
2.根據(jù)權利要求1所述的實現(xiàn)配電防火墻的方法，其特征在于配電防火墻控制器中配置有基于移動通訊的無線傳輸系統(tǒng)，通過GPRS/CDMA或者GSM無線網(wǎng)絡，將防火墻控制器的狀態(tài)上傳給信號接收端，信號接收端為無線接收計算機或手機。
全文摘要
本發(fā)明屬于電力配電設備技術領域，涉及一種配電防火墻實現(xiàn)方法，將單穩(wěn)態(tài)永磁真空斷路器、繼電保護裝置與永磁控制器組合成一體式防火墻控制器，通過以單穩(wěn)態(tài)永磁真空斷路器配合繼電保護式永磁控制器的無間隙出口，電連通接入配電網(wǎng)絡中，實現(xiàn)配電防火墻對配電網(wǎng)絡中的用電設備故障的穩(wěn)定快速分斷；單穩(wěn)態(tài)永磁真空斷路器能夠?qū)崿F(xiàn)無彈跳合閘、分閘，每次合閘或分閘的機械動作時間固定，單穩(wěn)態(tài)永磁真空斷路器具有穩(wěn)定的滅弧能力，其分斷滅弧時間穩(wěn)定為42ms以內(nèi)；其總體設計原理安全可靠，故障排除及時，故障損失少，工作效率高，并具有通訊迅速的優(yōu)點。
文檔編號H02J13/00GK102510130SQ20111034183
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月2日 優(yōu)先權日2011年11月2日
發(fā)明者屈東明, 張春盈, 由恒遠, 金釗, 陸偉 申請人:青島特銳德電氣股份有限公司