智能式環網櫃保護測控一體化裝置的製作方法

2023-12-04 14:08:51 2

專利名稱：智能式環網櫃保護測控一體化裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型公開了一種新型的智能式環網櫃保護測控一體化裝置，進行IOKV環 網櫃線路信息採集、保護及自動控制，主要應用於配電自動化系統中，屬於電力系統及其自 動化領域。
背景技術：
隨著用戶對供電可靠性及電能質量要求的提高，國家加大了對城市配電網絡改造 力度，城市配電網絡電纜化及環網供電成為未來的發展趨勢。環網櫃作為電纜環網供電的 主要開關設備，得到了廣泛的應用。出於對配電網自動控制的需要，環網櫃中一般為實現自 動化控制預留了間隔位置。 但長期以來，由於配電環網線路的複雜性及配電線路運行方式的多樣性，導致環
網線路上繼電保護定值無法整定，故在環網櫃中一般不安裝繼電保護裝置(部分開關廠在
出線上安裝分散的保護裝置，但由於環網櫃體積小，分散的保護裝置與一次開關太近，在安
全操作上有一定的問題)，轉大多安裝配電自動化終端(DTU)裝置，主要功能為採集環網櫃
環進、環出、出線的實時運行信息，通過通信系統由配電調度中心來控制。另一方面，配電網
運行方式常常改變，為確保用戶供電的可靠性，需要對環網上的聯絡點進行合環控制，由於
其合環時刻的不易檢測，常引起變電站出線開關保護動作，導致環網線路停電。 專利一《環網櫃控制裝置》(ZL200720172047. 1)描述了一種環網櫃的控制裝置。該
專利主要講述了環網櫃中如何通過該裝置與開關控制機構配合，實現環網櫃的電動合閘、
跳閘。未涉及環網櫃線路保護與測控裝置。 專利二《環網櫃故障診斷裝置》(ZL200720077116. 0)描述了一種對環網櫃線路進 行故障診斷、信息上傳，以實時監測環網櫃的運行情況。其未涉及對出線線路進行保護、遠 程操作的合環控制等設計。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是 1.檢測出環網櫃出線線路故障，隔離出線故障，以避免由於部分環網櫃出線故障， 導致線路首端的變電站出線保護動作，引起整條環線停電； 2.檢測出環網櫃出線瞬時故障，避免由於瞬時故障引起用戶永久停電； 3.檢測環網櫃的實時運行信息，通過通信將信息上送配電調度中心，以達到配網
的自動控制。 為解決上述技術問題，本實用新型提供一種智能式環網櫃保護測控一體化裝置， 包括 用於對數據進行採集、處理、線路故障判斷、並發出控制信號的CPU板； 與CPU板相連、用於採集環網櫃進出線電壓、電流模擬量信號的交流信號輸入採
集板；[0013] 與CPU板相連、用於控制環網櫃各開關分合閘及保護跳閘信號的控制信號輸出 板； 與CPU板相連、用於採集環網櫃開關位置的信號輸入板； 與CPU板相連、用於顯示、整定及就地控制的人機界面接口板； 與CPU板相連、用於傳輸各種採集信號的通信接口板； 裝置電源板及備用電源模塊， 其特徵在於所述CPU板內設置有以下各功能模塊 通過模數變換，快速計算線路的電壓、電流相量的數據處理功能模塊； 用於判斷線路故障的線路故障判斷邏輯功能模塊； 用於控制出線故障保護動作及重合閘的出線故障保護動作及重合閘控制功能模 塊，所述出線故障保護動作及重合閘控制功能模塊在判斷出為環網櫃出線發生故障的情況 下，跳閘環網櫃出線開關，然後再次重合出線開關，自動隔離故障與線路恢復供電； 用於進行合環計算及控制的合環計算及控制功能模塊； 及採集及動作信息存貯功能模塊。 所述CPU板中的數據處理功能模塊可根據輸入的信號進行處理，判斷開關自身是 否處於聯絡點位置，並計算開關兩側電壓的相位差、頻率差，進行環網櫃環線的合環控制。 所述CPU板中的數據處理功能模塊可根據輸入的信號進行處理，判斷開關自身是 否處於聯絡點位置，並計算開關兩側電壓的相位差、頻率差，進行環網櫃環線的合環控制。 本實用新型的裝置通過交流信號輸入板、控制信號輸出板、開關位置信號輸入板， 採集並控制最多2路環線、6路出線的環網櫃。在環網櫃出線發生故障的情況下，跳閘環網 櫃出線開關，然後再次重合出線開關，自動隔離故障與線路恢復供電。裝置自動判斷開關是 否處於聯絡狀態，進行合環控制。 本實用新型的智能式環網櫃保護測控一體化裝置，採用線路集中化保護測控設 計，安裝在環網櫃為實現自動控制所預留的間隔中，裝置同時採集控制環網櫃內各線路的 運行信息，並對出線進行保護控制。通過環網櫃中的環進、環出及用戶出線上的三相電流互 感器CT，檢測線路是否流過故障電流。通過安裝在環網櫃中環進、環出上的電壓互感器PT，
各開關的位置信號，來監測環網櫃的實時信息。通過裝置的通訊接口板，將採集信息上送調 度中心。 在裝置檢測到環網櫃用戶出線上產生故障電流，若其超過預先整定值，則發出跳 閘命令，控制出線開關速斷跳閘。由於環網線路上，定值無法整定，故一般不配置保護跳閘。 這就使得對環網線路，不管環網結構如何調整，對用戶出線來說，其整定值的配置只需要與 變電站出線開關的保護定值匹配即可。 在出現故障跳閘後，在達到整定的時間後，裝置發出重合命令，控制開關合閘，若 未檢測到故障，則本次跳閘為瞬時故障，自動恢復對用戶的供電；若再次檢測到故障，則裝 置再次跳閘，隔離用戶側永久故障，而不需要以往的變電站出線跳閘。 本實用新型所達到的有益效果 本實用新型的智能環網櫃保護測控一體化裝置克服了傳統的環網櫃配電自動化 終端只檢測，不保護動作的缺點；也克服了分散安裝於各出線間隔保護裝置只動作，不能同 時監測環線運行信息的缺點，同時具備了環線檢測、出線保護的功能，本實用新型可有效地降低因出線側故障帶來的全線路停電，提高了配電線路供電的可靠性。
圖1為本實用新型中的環網櫃一次接線示意圖； 圖2為本實用新型中的"手拉手"環網結構示意圖； 圖3為本實用新型中的智能環網櫃保護測控一體化裝置硬體結構框圖。
具體實施方式
下面參照附圖並結合實施例對本實用新型作進一步詳細描述。 作為本實用新型的進一步改進，所述CPU板中的數據處理模塊可實現根據輸入的
信號進行處理，判斷開關自身是否處於聯絡點位置以及計算開關兩側電壓的相位差、頻率
差。通過監測環進、環出開關位置及PT帶電情況，判斷開關自身是否處於聯絡點位置，以及
測量兩側電壓的相位差、頻率差，在進行合環操作時，通過上述信息可計算出合環電流，為
配電線路合環操作提供依據，同時具備了環線檢測、出線保護的功能。 圖1為本實用新型中的環網櫃一次接線示意圖。對一個標準的2進6出環網櫃， 在兩個環線開關上，配置兩相PT、三相CT ;在六個出線上，配置三相CT。將各開關的控制信 號及開關位置信號也同時接入裝置。 圖2為本實用新型中的"手拉手"環網結構示意圖，所有環網櫃中安裝了實用新型 所描述的裝置。裝置中整定了線路出線速斷及重合功能。在圖中，如在出線A點發生故障， 則裝置速斷動作，發出跳閘命令，控制開關Sl跳閘；3秒後，發出重合閘命令，Sl開關重合， 若為永久故障，則再次跳閘，否則重新恢復供電。可以看出，由於開關S1及時地跳開了故障 點，變電站出線開關CB1則不需要動作，該環線上不會因為某個出線的故障而引起環線的 停電。對環線開關S2，由於其開關兩側均帶電，而其開關位置處於分位，則其為聯絡開關，裝
置計算其兩側電壓相差及頻差，供合環操作判斷。 圖3為本實用新型中的智能環網櫃保護測控一體化裝置硬體結構框圖。其中主要 包括備用電源，電源板，交流信號採集板，開關控制輸出板，開關位置信號輸入板，人機界 面I/O接口板，CPU板，通信接口板等部分。 本實用新型的智能環網櫃保護測控一體化裝置特徵為 裝置最大可同時接入2路環線、6路出線的電壓、電流、開關量信息，並通過人機界
面1/0接口板或通訊接口板，設置開關量、開關控制信息與電流信息配對關係。 裝置中整定線路開關特徵，如開關是環線還是出線，如果是環線只檢測故障，如果
是出線則在檢測故障的同時，具備跳閘及重合能力。 裝置具備自動判斷開關環線開關是否為環網聯絡點的能力。裝置檢測環線開關兩 側電壓，開關位置，判斷開關是否為聯絡點。聯絡點的特徵是某開關兩側有電，但開關處於 分位狀態。 裝置檢測環進與環出開關兩側的電壓。在環進環出開關正好處於聯絡點時，裝置 採集兩側電壓的角差及頻率差，為在遠方控制合環操作時，選擇合適的時刻提供依據，以降 低合環電流。 本實用新型的智能環網櫃保護測控一體化裝置克服了傳統的環網櫃配電自動化終端只檢測，不保護動作的缺點；也克服了分散安裝於各出線間隔保護裝置只動作，不能同 時監測環線運行信息的缺點。同時具備了環線檢測、出線保護的功能。通過該終端，可有效 地降低因出線側故障帶來的全線路停電，提高了配電線路供電的可靠性。
權利要求一種智能式環網櫃保護測控一體化裝置，包括用於對數據進行採集、處理、線路故障判斷、並發出控制信號的CPU板；與CPU板相連、用於採集環網櫃進出線電壓、電流模擬量信號的交流信號輸入採集板；與CPU板相連、用於控制環網櫃各開關分合閘及保護跳閘信號的控制信號輸出板；與CPU板相連、用於採集環網櫃開關位置的信號輸入板；與CPU板相連、用於顯示、整定及就地控制的人機界面接口板；與CPU板相連、用於傳輸各種採集信號的通信接口板；裝置電源板及備用電源模塊，其特徵在於所述CPU板內設置有以下各功能模塊通過模數變換，快速計算線路的電壓、電流相量的數據處理功能模塊；用於判斷線路故障的線路故障判斷邏輯功能模塊；用於控制出線故障保護動作及重合閘的出線故障保護動作及重合閘控制功能模塊，所述出線故障保護動作及重合閘控制功能模塊在判斷出為環網櫃出線發生故障的情況下，跳閘環網櫃出線開關，然後再次重合出線開關，自動隔離故障與線路恢復供電；用於進行合環計算及控制的合環計算及控制功能模塊；及採集及動作信息存貯功能模塊。
2. 根據權利要求1所述的智能式環網櫃保護測控一體化裝置，其特徵在於所述裝置CPU板最多可同時採集環網櫃內的2路環線、6路出線的測量及相關開關的遠程控制信息。
3. 根據權利要求1或2所述的智能式環網櫃保護測控一體化裝置，其特徵在於所述CPU板中的數據處理功能模塊可根據輸入的信號進行處理，判斷開關自身是否處於聯絡點位置，並計算開關兩側電壓的相位差、頻率差，進行環網櫃環線的合環控制。
專利摘要本實用新型公開了一種智能式環網櫃保護測控一體化裝置，包括用於對數據進行採集處理並發出控制信號的CPU板，與CPU板相連的交流信號輸入採集板、開關控制信號輸出板、開關位置信號輸入板、人機界面接口板、通信接口板、電源板及備用電源模塊，其特徵在於所述裝置CPU板內有以下功能應用模塊採集計算並存儲環網櫃各線路的電流、電壓、開關的位置的處理模塊；線路故障判斷邏輯功能模塊；出線故障保護動作及重合閘控制功能模塊；根據環網櫃兩側電壓信號，控制合環操作的控制模塊；採集及動作信息存貯功能模塊。本實用新型通過CPU板內的各功能模塊，可有效地降低因出線側故障帶來的全線路停電，提高了配電線路供電的可靠性。
文檔編號H02J13/00GK201450365SQ20092004069
公開日2010年5月5日 申請日期2009年4月22日 優先權日2009年4月22日
發明者丁孝華, 周捷, 夏燕東, 孫國成, 趙景濤 申請人:國電南瑞科技股份有限公司