CN103532116B - 一种配网的自动化三层保护系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配网的自动化三层保护系统，包括配电主站、配电子站、配电远方终端和通信信道，所述的配电主站、配电子站以及配电远方终端均连接在通信信道上，配电主站设有配网控制主机，配电子站中设有配网控制分机，所述的配网控制主机和配网控制分机连接在通信信道上，所述配电子站设置在变电站内，所述配电远方终端包括配电终端设备和环网柜终端设备，两者均电连接于配电开关，所述配电开关设置在由变电站的变压器接出到用户设备的配电线路上。本发明通过配电主站、配电子站以及配电远方终端实现了对配网系统的三层保护，可靠性高，故障点判断、隔离速度快。对配网系统拓扑的相关度和配电开关要求降低。

Description

一种配网的自动化三层保护系统

技术领域

本发明涉及电力系统装置，特别是一种配网的自动化三层保护系统。

背景技术

现有的配网自动化系统主要由配电主站、配电子站和配电远方终端组成，通过通信信道将配电主站、配电子站和配电远方终端连接起来。配电子站一般设置于变电站中。在配网自动化系统中一般包括有配电自动化系统，配电线路是用于连接变电站中的变压器与各分支用户设备的连线，通过属于配电远方终端的配电终端设备和环网柜终端设备监测配电线路上的电网数据并控制配电线路上的配电开关的开断。配电自动化系统一般包括有主站集中型和电压型馈线自动化两种形式。主站集中型主要由配电主站根据配网系统的整个拓扑结构并结合配电子站以及各个配电远方终端给出的故障信息对故障区域做出判断，然后由配电主站发出控制指令到配电远方终端，所述的配电远方终端控制相应的配电开关的开断将故障点隔离，但是无法实现故障点的就地化判断与隔离。为避免误操作，有时需要工作人员查看确认故障点后才能进行操作，故障处理慢，效率低下，并且若配电主站失效维修，配电系统处于无监测保护状态，此时若配电网络发生短路等故障会造成电网设备的损坏。电压型馈线自动化方式可实现就地化故障点判断和隔离，但是配电主站无法实现对整个配网系统的运行管理，同时需要多次进行配电开关的重合，对配网系统的冲击大，停电时间长，并且可能造成故障范围扩大，而且对配电开关的要求较高，配电开关的制造也成本高。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种配网的自动化三层保护系统，可通过配电主站、配电子站以及配电远方终端均可对故障点进行判断和定位，并控制柱上开关的开断，对故障点进行隔离和就地化的处理。对配网系统实现了三层保护，可靠性高，故障点判断、隔离和恢复速度快。对配网系统拓扑的相关度要求低，对配电开关的要求也低。

一种配网的自动化三层保护系统，包括配电主站、配电子站、配电远方终端和通信信道，所述的配电主站、配电子站以及配电远方终端均连接在通信信道上，所述配电主站设有配网控制主机，所述配电子站中设有配网控制分机，所述的配网控制主机和配网控制分机连接在所述的通信信道上，所述配电子站设置在变电站内，所述的配电远方终端包括配电终端设备和环网柜终端设备，配电终端设备和环网柜终端设备均电连接于配电开关，控制配电开关的开断，所述配电开关设置在由变电站的变压器接出到用户设备的配电线路上。所述的配电终端设备及环网柜终端设备可就地检测所接配电开关位置处的电网信息，并根据所测得的电网信息控制就地处的配电开关的开断，完成对就地故障点的隔离，实现配网系统的第一层保护，通过配电终端设备和环网柜终端设备控制配电开关，实现就地保护，对开关特性的要求降低，降低了设备成本，且无需重复开合配电开关，避免了配电网络的大面积停电。各个配电终端设备和环网柜终端设备检测电网信息，通过通信信道传输到配网控制分机上，在配网系统的第一层保护未起作用的情况下，所述的配网控制分机根据接收到的配电终端设备和环网柜终端设备发送的电网数据并进行分析和判断，定位故障点，发送控制指令到所定位故障点的配电终端设备或环网柜终端设备上，然后由配电终端设备断开对应连接的配电开关，完成故障点的隔离，实现配网系统的第二层保护，作为后备保护系统，对故障点的判断过程不需要依赖于整个配网系统的拓扑结构，对配网系统拓扑的相关度要求降低，减轻了配网控制主机的负担。各个变电站中的配网控制分机将检测到的电网信息进行处理和重组以后发送至配网控制主机，在配网系统的第一层和第二层保护均未起作用的情况下，所述的配网控制主机根据接收到的电网数据进行分析和判断，定位故障区域，并发送控制指令到所定位的故障区域的配网控制分机上，配网控制分机结合配电终端设备和环网柜终端设备发送的故障信息定位故障点并发送控制信息到故障点处的配电终端设备或环网柜终端设备上，然后由故障点处的配电终端设备断开相应的配电开关，完成故障点的隔离，实现配网系统的第三层保护，通过配网控制主机对配网系统进行统一管理，远程对故障点进行控制和隔离，保证配网系统的除故障点以外区域的正常工作。

优选的，所述的通信信道包括主站通信设备、子站通信设备以及远方终端通信设备，所述配电控制主机通过主站通信设备与子站通信设备相连，所述的子站通信设备连接在配网控制分机上，且子站通信设备还连接于远方终端通信设备。配网系统错综复杂，数据繁多，通过对通信信道的分类，防止了电网数据传输的遗漏，保证了配电主站与各个配电子站之间以及配电子站与各个配电远方终端之间电网数据的传输以及控制指令的发送。

优选的，所述的配电远方终端有若干个，每个配电远方终端对应连接一个远方终端通信设备。因各个配电远方终端之间的距离都较远，每个配电远方终端对应连接一个远方终端通信设备，便于电网数据的传输，不易造成电网数据传输的遗漏。配电远方终端用于检测包括电压信号、电流信号、开关量信号等电网数据，不同的配电远方终端采集不同的电网数据，通过所接的远方终端通信设备进行信号传输，避免了电网数据传输时混乱，有利于电网数据的管理。

优选的，所述的配电远方终端还包括配变终端设备，所述的配变终端设备连接于配电线路上的配电变压器，所述的配变终端设备还连接远方终端通信设备。所述配变终端设备监测就地处配电变压器的运行工况和对配电变压器进行控制，并将采集的配电变压器数据发送至配网控制分机上。

优选的，所述的配电远方终端包括站所终端设备，所述站所终端设备包括开闭所终端设备，所述的开闭所终端设备连接至远方终端通信设备。通过开闭所终端设备对配电电缆线路的故障进行识别并控制隔离，待完成故障点隔离后恢复非故障点供电。

优选的，所述的配电开关包括柱上开关和环网柜开关，所述的配电终端设备电连接于柱上开关，所述的环网柜终端设备电连接于环网柜开关，所述的开闭所终端设备连接变电站内的开关。所述的配电终端设备和环网柜终端设备在检测到所在就地处有故障信息发送控制指令将对应的柱上开关和环网柜开关断开。所述的开闭所终端设备将检测的数据传输至配网控制分机上，在发现有故障时直接切断变电站内的开关。

优选的，所述的柱上开关为断路器或负荷开关，所述柱上开关有若干个，每个柱上开关对应连接一个配电终端设备。实现故障点的就地隔离，避免了架空线用户设备的大面积停电。

采用上述技术方案后，本发明具有如下优点：

通过配电主站、配电子站以及配电远方终端分别对配电线路开关进行控制，实现配网系统的三层保护，可靠性高，并且对故障点判断、隔离和恢复速度快，避免了配电线路用户设备的长时间和大面积停电。对配网系统拓扑的相关度要求低，可适用于任何配网系统，且对配电开关的要求降低，节约了设备成本。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

图1为本发明配网三层保护原理图；

图2为本发明配网三层保护的接线框图。

具体实施方式

如图1-2所示，一种配网的自动化三层保护系统，包括配电主站、配电子站和配电远方终端，所述配电主站内设有配网控制主机，所述配电子站中设有配网控制分机，所述配网控制主机与配电子站之间通过主站通信设备连接，所述的配网控制分机与配电远方终端之间通过子站通信设备连接，所述的子站通信设备连接远方终端通信设备，所述的远方终端通信设备连接配电远方终端。所述的配电远方终端有若干个，每个配电远方终端对应连接一个远方终端通信设备，便于电网数据的传输，不易造成电网数据传输的遗漏。配电远方终端用于检测包括电压信号、电流信号、开关量信号等电网数据，不同的配电远方终端采集不同的电网数据，通过所接的远方终端通信设备进行信号传输，避免了电网数据传输时混乱，有利于电网数据的管理。所述的主站通信设备、子站通信设备和远方终端通信设备以及三者之间的连线构成信号传输的通信信道。本优选实施例中，所述的配电远方终端包括配电终端设备、配变终端设备和站所终端设备。所述的站所终端设备包括开闭所终端设备和环网柜终端设备。

配电子站一般设置在变电站内，变电站内的变压器输出线连接至各个分支的用户设备，所有分支的连线构成了配电线路。举一例，具体参见图2，相邻变电站内的变压器一和变压器二也通过配电线路连接，构成配电系统。通常在配电系统上设有配电开关，包括接入电缆线路的环网开关和接入架空线路的柱上开关。所述的配电终端设备电连接于柱上开关，所述的环网柜终端设备电连接于环网柜开关，所述的开闭所终端设备连接变电站内的开关。所述的配电终端设备和环网柜终端设备均为就地处设备，所述的配电终端设备和环网柜终端设备在检测到所在就地处有故障信息后发送控制指令将对应的柱上开关和环网柜开关断开。所述的开闭所终端设备将检测的数据传输至配网控制分机上，在发现有故障时直接切断变电站内的开关。

作为一种实施方式，所述的柱上开关为断路器或负荷开关，所述柱上开关有若干个，每个柱上开关对应连接一个配电终端设备。

在配电线路出现故障时，将故障点隔离。由于配电系统的连线错综复杂，若有一条配电线路发生故障时不易排查和检修，所以要通过配电自动化系统实现对配电系统的自动化管理。通过配电终端设备和环网柜终端设备监测就地处配电线路的运行工况，例如监测电压、电流等信号状态，并控制对应连接的配电开关动作。在配电线路发生故障时，通过故障点处的配电终端设备及环网柜终端设备监测并发送控制指令断开配电开关，将故障点隔离，实现配网系统的第一层保护，通过配电终端设备和环网柜终端设备控制配电开关，可实现故障点的就地隔离，并且对配电开关的要求也不会像电压型馈线自动化方式中对开关特性的要求那么高，无需具备无压即分的功能，降低了设备成本。一般情况下，相邻的配电终端设备或环网柜终端设备距离都较远，一个配电终端设备连接一个柱上开关，一个环网柜终端设备连接一个环网柜开关较为合适。所述的配电终端设备由远方终端通信设备经子站通信设备将采集的电网数据发送到配网控制分机，配网控制分机对采集的电网数据进行分析和管理，在配网系统的第一层保护不起作用的情况下，根据配电终端设备和环网柜终端设备传输的电网数据对故障点进行定位，并发送控制指令到故障点对应处的配电终端设备和环网柜终端设备，通过配电终端设备或环网柜终端设备将故障点处所以连接的配电开关（指柱上开关和环网柜开关）切断，隔离故障点，实现配网系统的第二层保护作为后备保护系统，在此无需依赖配网系统庞大的拓扑，降低了配网拓扑的相关度要求，实现对故障点的定位、判断和隔离，同时也减轻了配网控制主机的负担。配电系统对故障点判断速度快，从原先的10分钟定位判断时间降低到120ms内。所述的配网控制分机将采集到的电网数据经过处理和重组后通过主站通信设备传输到配网控制主机，在配网系统的第一层和第二层保护均未起作用的情况下，配网控制主机根据各个配网控制分机上传的电网数据判断故障区域，并将故障区域信息发送到对应的故障区域的配网控制分机上，配网控制分机根据配电终端设备或环网柜终端设备发送的故障信息判断和定位故障点，在定位以后发送控制指令到故障点处的配电终端设备或环网柜终端设备，由配电终端设备或环网柜终端设备将相应的配电开关断开，隔离故障点，实现配网系统的第三层保护，通过配网控制主机对配网系统进行统一管理，远程对故障点进行控制和隔离，保证配网系统的除故障点以外区域的正常工作。

所述的配变终端设备连接于配电线路上的配电变压器上，所述的配变终端设备还连接远方终端通信设备。配变终端设备监测就地处配电变压器的运行工况，并对配电变压器进行控制，同时将采集的配电变压器数据通过远方终端通信设备发送至配网控制分机上。所述开闭所终端设备连接远方终端通信设备。通过开闭所终端设备对配电开关的故障进行识别和隔离，待对故障点完成维修后恢复变压器供电。

除上述优选实施例外，本发明还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求所定义的范围。

Claims (1)

1.一种配网的自动化三层保护系统，包括配电主站、配电子站、配电远方终端和通信信道，所述的配电主站、配电子站以及配电远方终端均连接在通信信道上，其特征在于：所述配电主站设有配网控制主机，所述配电子站中设有配网控制分机，所述的配网控制主机和配网控制分机连接在所述的通信信道上，所述配电子站设置在变电站内，所述的配电远方终端包括配电终端设备和环网柜终端设备，配电终端设备和环网柜终端设备均电连接于配电开关，控制配电开关的开断，所述配电开关设置在由变电站的变压器接出到用户设备的配电线路上,所述的通信信道包括主站通信设备、子站通信设备以及远方终端通信设备，所述配电控制主机通过主站通信设备与子站通信设备相连，所述的子站通信设备连接在配网控制分机上，且子站通信设备还连接于远方终端通信设备,所述的配电远方终端有若干个，每个配电远方终端对应连接一个远方终端通信设备,所述的配电远方终端还包括配变终端设备，所述的配变终端设备连接于配电线路上的配电变压器，所述的配变终端设备还连接远方终端通信设备,所述的配电远方终端包括站所终端设备，所述站所终端设备包括开闭所终端设备，所述的开闭所终端设备也连接至远方终端通信设备,所述的配电开关包括柱上开关和环网柜开关，所述的配电终端设备电连接于柱上开关，所述的环网柜终端设备电连接于环网柜开关，所述的开闭所终端设备连接变电站内的开关,所述的柱上开关为断路器或负荷开关，所述柱上开关有若干个，每个柱上开关对应连接一个配电终端设备；

所述的配电终端设备及环网柜终端设备就地检测所接配电开关位置处的电网信息，并根据所测得的电网信息控制就地处的配电开关的开断，完成对就地故障点的隔离，实现配网系统的第一层保护；各个配电终端设备和环网柜终端设备检测电网信息，通过通信信道传输到配网控制分机上，在配网系统的第一层保护未起作用的情况下，所述的配网控制分机根据接收到的配电终端设备和环网柜终端设备发送的电网数据并进行分析和判断，定位故障点，发送控制指令到所定位故障点的配电终端设备或环网柜终端设备上，然后由配电终端设备断开对应连接的配电开关，完成故障点的隔离，实现配网系统的第二层保护；各个变电站中的配网控制分机将检测到的电网信息进行处理和重组以后发送至配网控制主机，在配网系统的第一层和第二层保护均未起作用的情况下，所述的配网控制主机根据接收到的电网数据进行分析和判断，定位故障区域，并发送控制指令到所定位的故障区域的配网控制分机上，配网控制分机结合配电终端设备和环网柜终端设备发送的故障信息定位故障点并发送控制信息到故障点处的配电终端设备或环网柜终端设备上，然后由故障点处的配电终端设备断开相应的配电开关，完成故障点的隔离，实现配网系统的第三层保护。