30度相角差配電線路不停電轉供系統合解環裝置的製作方法

2023-12-01 11:47:16

本發明涉及一種30度相角差配電線路不停電轉供系統合解環裝置，屬於電網領域。

背景技術：

隨著工業自動化的發展，對電網供電質量要求日益提高，特別是大量流水線作業的化工、電子、紡織等企業對電網供電質量提出了更高的要求，電網瞬時供電中斷，有時不到1秒就會引起整個生產線全停，部分設備損壞，產生大量廢品，造成巨大缺失。但對由於主變採用不同的接線級別，引起在配電線路之間出現30度角度固定相角差，由於這個固定的相角差存在，使配電網在方式調整時一直以來只能採用停電的方式，即將原電源切除，然後將負荷倒到另一電源，嚴重影響對用戶的供電質量。為保證電網方式調整時不影響用戶正常供電，可採用合環操作方式「熱倒」，即先合環、再解環。在合環-解環的持續時間中，由於30度角度固定相角差的存在，在合環期間會形成約1/4倍短路電流規模的環流，由於合環-解環操作的持續時間較長，會對電網用設備產生嚴重的影響。

解決配電網中30度角度固定相角差，一直以來只有改變變壓器的接線組別，但由於改變變壓器的接線組別需要對變電站的主變進行改造，不但成本高，而且改造時間較長，實際基本上沒有可行性。為此一直以來對於配電網中存在30度角度固定相角差的變電站、開關站只有採用先對變電站、開關站進行停電，後調到另一側供電，這種引發大片區域停電的操作方式，嚴重影響了對用戶的可靠供電。

為此需要研究一種可以不對主變進行改造，能以低的成本來解決這種存在30度角度固定相角差的本電網可靠性操作，確保對用戶供電質量，操作時不影響用戶對供電質量的需求，又能控制操作環流，確保一次設備安全及電網安全穩定運行。

有鑑於此，本發明人對此進行研究，專門開發出一種30度相角差配電線路不停電轉供系統合解環裝置，本案由此產生。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種30度相角差配電線路不停電轉供系統合解環裝置，在於以二次設備解決一次系統存在問題，即通過仿真掌握現場一次網絡及負荷情況，通過所述合解環裝置，來協同合環開關與開環開關，從而達到解決配電網固定30度相位差「熱倒」合環操作可靠性問題。

為了實現上述目的，本發明的解決方案是：

一種30度相角差配電線路不停電轉供系統合解環裝置，包括櫃體，以及設置在櫃體內CPU單元、交流單元、開關量輸入單元、開關量輸出邏輯單元、通信單元和電源單元，其中，所述交流單元、開關量輸入單元分別與CPU單元輸入端相連，所述開關量輸出邏輯單元與CPU單元輸出端相連，所述通信單元實現CPU單元與外界通信，所述電源單元分別為各單元供電；所述櫃體正面設有用於人機互動的觸控螢幕。

作為優選，所述CPU單元、交流單元、開關量輸入單元、開關量輸出邏輯單元、通信單元和電源單元分別以獨立的插件方式安裝在櫃體內，採用插件安裝，使各個單元獨立，互不幹擾影響，且便於維護。

作為優選，所述櫃體內還設有存儲單元，包括Flash和SD卡，採用Flash可確保定值配置掉電後不丟失；SD卡對於故障事件的大容量存儲，掉電不丟失。

作為優選，所述CPU單元採用微處理器控制，通過CPU單元進行各項數據計算分析、控制各個部件動作。

作為優選，所述交流插件包括AC交流變換迴路和AD轉換晶片，其輸入端連接系統中的多路模擬量，多路模擬量採集信號經過AC交流變換迴路和AD轉換晶片處理後，通過數據總線輸入到CPU單元。

作為優選，所述開關量輸入單元包括光耦隔離模塊和CPLD模塊，其輸入端連接多路開關量，多路開關量信號經過光耦隔離模塊和CPLD模塊處理後，通過數據總線輸入到CPU單元。

作為優選，所述開關量輸出邏輯單元包括光耦隔離模塊和CPLD模塊，其輸出端連接多個信號接點和多路開關量輸出口，CPU單元發出的各個控制信號通過數據總線輸入到CPLD模塊，然後再經過光耦隔離模塊處理後控制各個信號接點和開關量輸出口。

作為優選，所述通信單元包括乙太網口、串行接口。

作為優選，所述電源單元採用交直流兩用的開關電源，可輸出+5V/3A、±12V/0.2A、+24V/0.2A，其中+5V用於CPU單元、±12V用於AD採集、+24V用於開關量輸出。

本發明所述的合解環裝置通過交流單元對系統中三個開關斷路器的電壓電流進行採集，通過開關量輸入單元對三個開關斷路器的位置信號進行採集，然後採集量再通過數據總線輸入到CPU單元，CPU單元通過邏輯功能判斷之後通過數據總線發送各個控制信號到開關量輸出邏輯單元，由開關量輸出邏輯單元進行合解環操作。所述合解環執行裝置可如下功能：

（1）執行順控：下達對合環斷路器的合閘，並在確認合閘即合環成功的第一時間，啟動解環斷路器的快速打開或快速解環；

（2）對合解環的過程以及一切異常和故障場景進行實時監視和判斷，依據預先設置的流程，執行對後備解環斷路器的操作；

（3）通過通信單元建立與建立在該站的相應主控裝置的通信。

以下結合附圖及具體實施例對本發明做進一步詳細描述。

附圖說明

圖1為本實施例的合解環執行裝置正視圖；

圖2為本實施例的合解環執行裝置後視圖；

圖3為本實施例的合解環執行裝置模塊框圖。

具體實施方式

如圖1-3所示，一種30度相角差配電線路不停電轉供系統合解環裝置，包括櫃體1，以及設置在櫃體1內的CPU單元2、交流單元3、開關量輸入單元4、開關量輸出邏輯單元5、通信單元6和電源單元7，所述CPU單元2、交流單元3、開關量輸入單元4、開關量輸出邏輯單元5、通信單元6和電源單元7分別以獨立的插件方式安裝在櫃體1內，插件以插拔的方式固定在櫃體背面，為方便後續擴展，所述櫃體1背面還設有一個備用的插件口10。採用插件安裝，使各個單元獨立，互不幹擾影響，且便於維護。所述櫃體1正面設有用於人機互動的觸控螢幕8。所述櫃體內還設有存儲單元9，包括定值Flash和SD卡，具有定值Flash，可確保定值配置掉電後不丟失；SD卡對於故障事件的大容量存儲，掉電不丟失。

所述交流單元3、開關量輸入單元4分別與CPU單元2輸入端相連，所述開關量輸出邏輯單元5與CPU單元2輸出端相連，所述通信單元6實現CPU單元1與外界通信，所述電源單元分別為各單元供電。

在本實施例中，所述CPU單元2採用AT91RM9200的32位處理器，用於各項數據計算分析、控制各個部件動作。構成簡潔高效的數據採集和處理系統，具有較高的可靠性和抗幹擾能力；硬體具有兩級看門狗保證系統在異常時能及時復位；完善的軟硬體自檢還能使系統在運行時保證各種參數完好無損。

所述交流插件3包括AC交流變換迴路和AD轉換晶片，其輸入端連接12路模擬量，所述模擬量採集信號包括二次交流信號（三相電壓、三相電流），12路模擬量採集信號經過AC交流變換迴路（即模擬量輸入變換器）輸入到AD轉換晶片進行模數轉換，然後再通過數據總線輸入到CPU單元2。

所述開關量輸入單元4包括光耦隔離模塊和CPLD模塊，其輸入端連接16路開關量，具體包括裝置運行信號（投入表示裝置為運行狀態），時間測試信號（投入開放斷路器時間測試功能，並與觸控螢幕按鍵配合操作），以及多個操作旋鈕開關信號。16路開關量信號經過光耦隔離模塊和CPLD模塊處理後，通過數據總線輸入到CPU單元2。

所述開關量輸出邏輯單元5包括光耦隔離模塊和CPLD模塊，其輸出端連接多個信號接點（包括裝置操作失敗信號、補救失敗信號、動作信號、系統異常信號、裝置異常信號、裝置動作失敗、裝置直流電源消失信號）和多路開關量輸出口，多路開關量輸出口分別用於控制各路斷路器分、合，聯絡開關分、合等。CPU單元2發出的各個控制信號通過數據總線輸入到CPLD模塊，然後再經過光耦隔離模塊處理後控制各個開關量輸出口的動作。CPU單元2通過同時對3路斷路器兩端的電壓和2路線路斷路器的電流進行高速測量，進行解合環操作。

所述通信單元6可擴展標準SDH 2.048M/s基帶數據傳輸，符合G.703規約的電埠；可任意擴展2.048M/s光纖數據傳輸通信口；多個10/100M-T乙太網口；多個RS-485/422/232串行接口；印表機接口。

所述電源單元7採用交直流兩用的開關電源，可輸出+5V/3A、±12V/0.2A、+24V/0.2A，其中+5V用於CPU單元、±12V用於AD採集、+24V用於開關量輸出。

本實施例所述的合解環裝置通過交流單元3對系統中三個開關斷路器的電壓電流進行採集，通過開關量輸入單元4對三個開關斷路器的位置信號進行採集，然後採集量再通過數據總線輸入到CPU單元2，CPU單元2通過邏輯功能判斷之後通過數據總線發送各個控制信號到開關量輸出邏輯單元5，由開關量輸出邏輯單元5進行合解環操作。所述合解環執行裝置可如下功能：

（1）執行順控：下達對合環斷路器的合閘，並在確認合閘即合環成功的第一時間，啟動解環斷路器的快速打開或快速解環；

（2）對合解環的過程以及一切異常和故障場景進行實時監視和判斷，依據預先設置的流程，執行對後備解環斷路器的操作；

（3）通過通信單元6建立與建立在該站的相應主控裝置的通信。

上述實施例和圖式並非限定本發明的產品形態和式樣，任何所屬技術領域的普通技術人員對其所做的適當變化或修飾，皆應視為不脫離本發明的專利範疇。