一种检测供电网络发生结构性改变的方法技术

本发明专利技术是一种可以察觉供电网络发生结构性改变而实现的综合自动化保护技术，可应用于断线、接地、短路、绝缘下降、接触不良及生物入侵等线路综合保护、防窃电保护以及防止盗窃、破坏电力设施等领域。对于电网中一个一进多出的局部网络，在其所有的端口上设置一个端口装置，此装置的原理和系统工况使得其既不影响通过额定的功率，又使该端口以外的线路及负荷变化不影响端口以内的系统固有分布参数，使此参数仅对系统内线路变动、负荷接入或设备撤除敏感，其参数值作为网络结构特征被监测，根据其变化值判断出网络结构性改变的类型并做出反应，从而实现上述多重任务的综合自动化保护。整个电网的保护可以由多个局部保护控制系统相互关联而实现。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种可以察觉供电网络发生结构性改变从而实现其线路综合保护、防窃电保护以及防止盗窃破坏电力设施等多重任务的综合自动化保护技术。
技术介绍
防止供电网络发生结构性改变的综合性保护技术尚未见应用，主要原因是没有适当的技术方法对电网结构特征进行监测。在线路保护方面，个别任务的单项保护技术虽已有实现，而更多的诸如断线、绝缘下降、接触不良、生物入侵以及局部短路等故障的自动化检测和保护还无法简单地实现。在防窃电保护方面，各种类型的基于机械或者电气方法的计量装置防窃电技术只能在所保护的特定的装置上防止窃电，无法实现对网络中其他非特定装置、线路及整个网络的防窃电保护；另一类通过检测线路上各出口电流与入口电流进行比较控制的网络防窃电技术，由于涉及复杂的和海量的数字化采样、信号传输和数据分析而成本高昂，也不具有普遍的实用性。在防止盗窃、破坏电力设施方面，目前尚无有效的技术手段对网络中的设备撤除或损毁进行监测和保护，仍然停留在原始的主要依靠人力、行政手段查处的阶段。
技术实现思路
本专利技术采取利用电网固有的分布参数及特殊的检测方法对电网结构特征实施监测的技术路线，提出一套对上述所有问题提供全面的综合自动化保护控制的低成本完整解决实用技术方案。在树型分布的电网中截取一个其中没有(断路器、变压器等)突变点的1进n出的局部网络，在其所有的n+1个端口上都分别设置一个有特殊作用的端口装置，在特定的工作状态和必要的检测控制功能的支撑下，组成一个局部的保护控制系统实现上述综合自动化保护与控制。上述特定的工作状态是上述局部的保护控制系统除了工作于工频状态以保证正常供电外，还同时工作于一个特定的高频状态，其频率远高于工频，使系统在两种频率工况下呈现出显著不同的特性，从而暴露与网络结构特征有关的参数，以支撑系统正常运行。上述端口装置是由电感L、电容C等器件组成的无源装置，其电路原理和器件参数值使其具有以下重要特征在工频状态下等效于可以通过额定功率的电力通道，其电容C的存在可以忽略或视为额外获得的无功补偿。在高频状态下，由于电容C对高频的有效旁路(短路)作用，其等效电路从端口内侧看过去相当于一个固定不变的阻抗(感抗)，即其高频等效参数不变；从端口外侧看则为短路状态，因此端口以远(系统以外)的线路及负荷的任何变化被隔离(短路)，将不再影响此端口装置以内的系统高频等效参数。上述系统高频等效参数由系统内电力线路固有高频分布参数与各端口装置高频等效参数综合形成。由于线路固有高频分布参数在线路施工完成后就被确定，而上述端口装置又具有其高频等效参数不变和隔离外界影响的双重特性；因此，系统高频等效参数不受系统穿越功率和系统外(端口装置以外)线路、负荷变动的影响，而对系统内线路变动、负荷接入或装置撤除呈高度敏感；其参数值作为反映系统网络结构特征的参数由检测控制单元实施监测，根据其变化值判断出网络结构性改变的类型和程度并做出反应，从而实现对上述局部供电网络的综合自动化保护。由于线路断线、接地、绝缘降下、漏电、接触不良、生物入侵、局部短路、发生擅自搭线、改线、旁路、负荷接入等窃电情况以及发生设备撤除或损毁等盗窃破坏电力设施的情况均会破坏供电网络的原有结构，从而导致系统高频等效参数的显著改变而被系统监测到，所以本专利技术能够在一个系统框架内以相对简约的方式一举实现上述多重任务的综合自动化保护，这是采用传统技术、即使是多种技术的综合应用也难以实现的。此外，由于系统的高频工况需要也允许在每个局部保护系统及其线路上有独立的、与相临系统无关的高频信号的存在，而实用中该线路的长度一般也足以使其充当射频天线的作用，因此可以不另外使用载波系统、天线系统或者其他专门装置而利用系统这些特有的现成条件实现远程无线电通讯，继而进一步实现系统检测与控制所需之遥测、遥讯及遥控功能。本专利技术可以大幅度提高电网的安全、经济运行水平和自动化程度；其显著的低造价特性使其全功能保护控制不仅可以在高端场合而且可以在低电压等级和农村电网中广泛应用；诸如防窃电、防止盗窃破坏电力设施这类长期困扰供电部门的难点问题可望得到较为彻底的解决，由此所减少经济损失及产生的效益是相当可观的。附图说明图1是本专利技术以单相供电线路为例的一个局部保护控制系统结构示意图，其中Ho～Hn是n+1个端口装置，矩形细实线内侧为系统保护范围；图2是本专利技术所述端口装置的电气原理图，其中a为系统内侧，b为系统外侧；图3是本专利技术所述端口装置在工频状态下的等效电路图；图4是本专利技术所述端口装置在高频状态下的等效电路图；图5是本专利技术所述系统在高频工况下的等效电路图及三个系统高频等效参数。具体实施例方式(1)系统整体结构同电压等级的整个电网的保护，可以由多个上述的局部保护控制系统相互关联而实现，从最末端的用户电能表端口一直做到最顶端的变压器出线端口而全面覆盖，这种金字塔式的结构有利于缩小故障查找和保护动作影响范围。保护控制系统使用的数量和布局应根据布线情况、线路中突变点分布情况、功率分配情况以及系统的1进n出结构特点合理规划。(2)边界相关一个局部网络的所有端口都必须无一例外地使用上述端口装置，以形成完全封闭的检测、保护范围，任何遗漏都将使系统无法正常运行。三相供电系统中如果有单相接出，其单相端口也必须使用端口装置加以隔离。如果上下两级保护控制系统之间直接连接，则其相互连接的两个端口装置可以合并成一个双向端口装置。在三相(四线)交流供电系统中，同处于一个端口的三根相线的三个端口装置应合并成一个。由于一个保护控制系统内不允许有突变点存在，所以电网中的突变点(断路器、变压器等)应处于上下两级保护控制系统的端口装置之间。系统保护范围以端口装置为界。如果把某些非突变设备(如电能表等)置于系统内；或者任何设备虽然位于端口装置外侧，但把两者的连接部分为防止人为破坏而采用机械的方法加以遮挡，或干脆将两者做成一体，则任何改变或者绕越这些设备接线的企图变成了必须触动系统保护范围内侧而成为不可能；从而使电网内任何设备(包括最末端的用户电能表和最顶端的变压器)都具备了相应的(防窃电、防盗窃等)保护功能。(3)参数规划系统高频状态工作频率要远高于工频，其基波及主要谐波应避开与广播、通讯相关的敏感频段，取值从几十到上百千赫或更高；功率为毫瓦数量级或更低，以保证由此引起的电能损耗、波形畸变或射频污染可以忽略不计。如果要使系统同时具备射频通讯能力，其需要的参数应另行专门考虑。端口装置中，电容C的取值应足够大，使其高频阻抗低于该端口满载负载阻抗，以便使负载阻抗的大幅度变化(从开路到满载甚至短路)不至于过多地反映到系统内部；同时应使其在系统全面覆盖(相当于其全部并联)后仍然小于电网无功补偿规划需要的电容值，以避免出现过补偿；一般根据端口所处位置(末端小顶端大)为零点几个、几个微法或更大。端口装置中电感L的取值首先要保证其高频阻抗远大于(几十或上百倍)电容C的高频阻抗，以突出电容C的高频短路效果；同时要使其工频阻抗远远低于该端口满载负载阻抗，以保证供电质量；一般根据端口所处位置(末端大顶端小)为几百到几十微亨或更小。系统高频等效参数即系统结构特征参数，由图5表示的高频等效电阻Ro、容抗Co及感抗Lo组成，加上三者的等效阻抗(矢量绝对值)及其方向角共5个参数。各个参数对系统内本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可以察觉供电网络发生结构性改变从而实现其多任务综合自动化保护的技术，其特征在于：对于电网中一个１进ｎ出的局部网络，在其中所有的ｎ＋１个端口上分别设置一个有特殊作用的端口装置，形成一个封闭的局部保护范围，在一个特定的高频工作状态支撑下，利用网络固有分布参数及附加参数在工频和高频状态下显著不同的等效特性，特别是其高频等效参数不受系统穿越功率和系统外线路或负荷变动的影响、而对系统内线路变动、负荷接入或设备撤除呈高度敏感的特性，对其高频等效参数即网络结构特征参数实施监测，系统内网络结构发生任何改变：包括断线、接地、短路、绝缘下降、接触不良、生物入侵以及出现窃电、盗窃破坏电力设施等情况，都将引起该参数的改变而被检测到，从而实现上述多任务综合自动化保护；每个局部保护控制系统可以与其他的系统或者电网中的其他设备相互关联，从而使整个电网及其中的所有设备都具有上述保护功能。

【技术特征摘要】
1.一种可以察觉供电网络发生结构性改变从而实现其多任务综合自动化保护的技术，其特征在于对于电网中一个1进n出的局部网络，在其中所有的n+1个端口上分别设置一个有特殊作用的端口装置，形成一个封闭的局部保护范围，在一个特定的高频工作状态支撑下，利用网络固有分布参数及附加参数在工频和高频状态下显著不同的等效特性，特别是其高频等效参数不受系统穿越功率和系统外线路或负荷变动的影响、而对系统内线路变动、负荷接入或设备撤除呈高度敏感的特性，对其高频等效参数即网络结构特征参数实施监测，系统内网络结构发生任何改变包括断线、接地、短路、绝缘下降、接触不良、生物入侵以及出现窃电、盗窃破坏电力设施等情况，都将引起该参数的改变而被检测到，从而实现上述多任务综合自动化保护；每个局部保护控制系统可以与其他的系统或者电网中的其他设备相互关联，从而使整个电网...

【专利技术属性】
技术研发人员：李义，
申请(专利权)人：李义，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]