CN104578004A - 具有自动负载均衡功能的低压供电故障快速隔离装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有自动负载均衡功能的低压供电故障快速隔离装置，包括：进线线路测量单元，出线线路测量单元，信号采集处理单元、继电保护与开关控制单元；在非故障情况下，信号采集处理单元通过继电保护与开关控制单元控制各出线开关实现自动负载均衡功能；在一条母线故障情况下，信号采集处理单元通过继电保护与开关控制单元控制各进线开关和出线开关实现故障快速隔离功能；发明能实现负载的自动均衡功能，减少了线损，提高了效益；同时实现故障线路的快速隔离，有效提高对重要用户供电的可靠性和稳定性。

Description

具有自动负载均衡功能的低压供电故障快速隔离装置
技术领域
本发明属于电力系统自动化技术领域，具体公开了一种具有自动负载均衡功能的低压供电故障快速隔离装置。
背景技术
配电网是电力系统的一个重要组成部分，但其发生的事故占电网总事故的90%，采取合理措施提高配电网供电可靠性的研究十分必要。因此，配电网主要面临着提高供电可靠性的要求。配电网自动化是国外提高配电网运行安全性的有效辅助手段。
线损是指电能从发电厂传输到电力用户过程中，在输电、变电、配电及销售等各个环节当中所产生的电能损耗与损失。电网中的线损占总发电量的相当的一部分，所以降低线损具有重要的现实意义。负载均衡能降低理论线损，同时将负载均衡地分布在不同线路上能提高供电的可靠性。针对自动负载均衡的自动化隔离装置对进一步提高供电可靠性和电能质量和降低线损的现实需要具有相当的实用意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够实现自动负载均衡功能而提高供电可靠性的低压供电故障快速隔离装置。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种具有自动负载均衡功能的低压供电故障快速隔离装置，设置于低压配电网中，所述的低压配电网包括n条母线、与所述的母线一一对应连接的n根进线、若干根出线，各所述的进线上分别设置有进线开关，每根所述的出现分为n路而分别与n条所述的母线相连接，且每一路上均设置有出线开关，所述的低压供电故障快速隔离装置包括：
分别与各所述的进线相连接并检测所述的进线的状态的进线线路测量单元，
分别与各所述的出线相连接并测量负荷的出线线路测量单元，
根据所述的进线线路测量单元和所述的出线线路测量单元的信号生成控制信号的信号采集处理单元，
与各所述的进线开关和所述的出线开关相连接并根据所述的控制信号控制各所述的进线开关和所述的进线开关通断的继电保护与开关控制单元；
在非故障情况下，所述的信号采集处理单元通过所述的继电保护与开关控制单元控制各所述的出线开关实现自动负载均衡功能；在一条母线故障情况下，所述的信号采集处理单元通过所述的继电保护与开关控制单元控制各所述的进线开关和所述的出线开关实现故障快速隔离功能；
在所述的自动负载均衡功能下，所述的出线线路测量单元测量各所述的出线的负荷并传送至所述的信号采集处理单元，所述的信号采集处理单元遍历将所述的出线连接至所述的母线上所形成的组合，并计算各组合时每条母线的负载，得到各母线负载差距最小的组合，再按照所得到的各母线负载差距最小的组合输出控制信号，通过所述的继电保护与开关控制单元控制各所述的出线开关实施出线转移，使各所述的出线按照所述的各母线负载差距最小的组合分别连接至各母线；
在所述的故障快速隔离功能下，所述的信号采集处理单元将发生故障的母线所连接的出线按照重要程度排序，假设按照重要程度由高到低的顺序分别对发生故障的母线所连接的各出线依次进行出线转移操作而转移连接至未发生故障的母线，每转移一根所述的出线，所述的信号采集处理单元计算所述的出线所转移至的母线的总出线负荷，并判断所述的总出线负荷是否小于该母线所连接的进线的最大可输送功率，若是，则所述的信号采集处理单元输出控制信号，通过所述的继电保护与开关控制单元控制所述的出线开关实施出线转移操作，若否，则所述的信号采集处理单元输出控制信号，通过所述的继电保护与开关控制单元控制该出线强制退出，直至发生故障的母线所连接的出线全部转移或退出，所述的信号采集处理单元输出控制信号通过所述的继电保护与开关控制单元控制发生故障的进线上的进线开关断开。
所述的低压供电故障快速隔离装置还包括为所述的进线线路测量单元、所述的出线线路测量单元、所述的信号采集处理单元、所述的继电保护与开关控制单元供电的内置电源单元。
所述的出线转移的方式为：先保持待转移的出线与其原所连接的母线之间的连接，再闭合待转移的出线与另一条母线之间的出线开关，最后断开待转移的出线与其原所连接的母线之间的出线开关。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的低压供电故障快速隔离装置在无故障时能够实现自动负载均衡功能，从而能够降低线损，在有故障时能够快速切除故障并进行负荷转移，从而提高供电可靠性。
附图说明
附图1为本发明的具有自动负载均衡功能的低压供电故障快速隔离装置的示意图。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。
实施例一：低压配电网包括n条母线、n根进线、以及若干根出线，进线与母线一一对应连接，各进线上分别设置有进线开关，每根出现分为n路而分别与n条母线相连接，且每一路上均设置有出线开关，每根出线能够通过其各路上的出线开关的通断实现其连接至不同的母线。
一种具有自动负载均衡功能的低压供电故障快速隔离装置，设置于上述低压配电网中。低压供电故障快速隔离装置包括进线线路测量单元、出线线路测量单元、信号采集处理单元、继电保护与开关控制单元和内置电源单元。
进线线路测量单元与进线相连接并检测母线的状态（包括电压、电流等），其输出与信号采集处理单元相连接。出线线路测量单元分别与各出线相连接并测量负荷，其输出也与信号采集处理单元相连接。信号采集处理单元根据进线线路测量单元和出线线路测量单元的信号生成控制信号，并输出至继电保护与开关控制单元，继电保护与开关控制单元与各进线开关和出线开关相连接并，根据控制信号控制各进线开关和进线开关的通断。内置电源单元为进线线路测量单元、出线线路测量单元、信号采集处理单元、继电保护与开关控制单元供电。
在非故障情况下，信号采集处理单元通过继电保护与开关控制单元控制各出线开关实现自动负载均衡功能；在一条母线故障情况下，信号采集处理单元通过继电保护与开关控制单元控制各进线开关和出线开关实现故障快速隔离功能。
在自动负载均衡功能下，出线线路测量单元测量各出线的负荷并传送至信号采集处理单元，信号采集处理单元遍历将出线连接至母线上所形成的组合，并计算各组合时每条母线的负载，得到各母线负载差距最小的组合，再按照所得到的各母线负载差距最小的组合输出控制信号，通过继电保护与开关控制单元控制各出线开关实施出线转移，使各出线按照各母线负载差距最小的组合分别连接至各母线。出线转移的方式为：先保持待转移的出线与其原所连接的母线之间的连接，再闭合待转移的出线与另一条母线之间的出线开关，最后断开待转移的出线与其原所连接的母线之间的出线开关。
在故障快速隔离功能下，信号采集处理单元将发生故障的母线所连接的出线按照重要程度排序，假设按照重要程度由高到低的顺序分别对发生故障的母线所连接的各出线依次进行出线转移操作而转移连接至未发生故障的母线，每转移一根出线，信号采集处理单元计算出线所转移至的母线的总出线负荷，并判断总出线负荷是否小于该母线所连接的进线的最大可输送功率，若是，则信号采集处理单元输出控制信号，通过继电保护与开关控制单元控制出线开关实施出线转移操作，若否，则信号采集处理单元输出控制信号，通过继电保护与开关控制单元控制该出线强制退出，直至发生故障的母线所连接的出线全部转移或退出，信号采集处理单元输出控制信号通过继电保护与开关控制单元控制发生故障的进线上的进线开关断开。
以下以附图1所示的低压配电网以及具有自动负载均衡功能的低压供电故障快速隔离装置为例。该低压配电网包括2条母线、2根进线以及4根出线。其中，2根进线分别为1#进线和2#进线，其上分别设置有进线开关1、2，2条母线分别为母线A和母线B，而4根出线分别为L1、L2、L3和L4，每根出线分为2路分别接至2条母线上，每一路上均设置有出线开关：出线L1通过出线开关3.1接至母线A、通过出线开关4.1接至母线B；出线L2通过出线开关3.2接至母线A、通过出线开关4.2接至母线B；出线L3通过出线开关3.3接至母线A、通过出线开关4.3接至母线B；出线L4通过出线开关3.4接至母线A、通过出线开关4.4接至母线B。
具有自动负载均衡功能的低压供电故障快速隔离装置，包括进线线路测量单元10.1、出线线路测量单元10.2、信号采集处理单元11、继电保护与开关控制单元12和内置电源单元9。
假设1#进线和2#进线的最大可输送功率分别为P1#max=2.0MW、P2#max=3.0MW，出线L1-L4的负荷分别为PL1=1.5MW，PL2= 0.5MW，PL3=1.0MW，PL4=0.5MW，4条出线L1-L4负荷的重要程度排序依次为L4> L3> L2> L1。
1、非故障情况下，进行自动负载均衡：
假设初始状态时，进线开关开关1-2、出线开关3.1、出线开关4.2-4.4闭合，其余出线开关均断开。即，出线L1连接到母线A上，出线L2-L4连接到母线B上。出线线路测量元件10.2将采集的各出线的负荷PL1-PL4传送给信号采集处理单元11。由于具有2条母线，因此各出线需分为2组分别连接至2条母线上。信号采集处理单元11将出线负荷PL1-PL4进行排列组合，历遍所有组合情况，计算各组合时每条母线的负载，得到各母线负载差距最小的组合。根据前述假设的各出线的负荷可知，组合L1+L2和组合L3+L4（或者组合L1+L4和组合L2+L3）的两组总负载大小差距最小，从而得到各母线负载差距最小的组合。信号采集处理单元11将处理结果（如组合L1+L2和组合L3+L4）生成的控制信号传送给继电保护与开关控制单元12，继电保护与开关控制单元控制各出线开关实施出线转移。由假设的初始情况可知，此时需要将出线L2转接至母线A。该出线L2转移时，继电保护与开关控制单元12先闭合出线开关3.2，再断开出线开关4.2，完成负载L2从母线B转移到母线A上的操作，实现母线A与母线B承载的负载相对均衡。
2、故障情况下，进行快速隔离故障：
假设初始状态下进线开关1-2、出线开关3.1-3.2、出线开关4.3-4.4闭合，其余出线开关均断开。即，出线L1-L2连接到母线A上，出线L3-L4连接到母线B上。当1#进线发生故障时，信号采集处理单元11将1#进线所相连的母线A上连接的出线L1-L2根据重要程度进行排列，即：L2>L1。信号采集处理单元11计算假设出线L2进行出线转移操作之后母线B上的总出线负荷PB ∑=PL2+PL3+PL4=2MW，小于2#进线最大可输送功率P2#max，即PB ∑<P2#max，所以信号采集处理单元11将处理结果生成的控制信号传送给继电保护与开关控制单元12进行开关控制，继电保护与开关控制单元12先闭合开关4.2，再断开开关3.2；然后信号采集处理单元11继续计算假设出线L1进行出线转移操作之后母线B上的总出线负荷PB ∑= PL1+ PL2+PL3+PL4=3.5MW，大于2#进线最大可输送功率P2#max，即PB ∑>P2#max，所以信号采集处理单元11将处理结果传送给继电保护与开关控制单元12进行开关控制，继电保护与开关控制单元12断开出线开关3.1，出线负荷L1强制退出；直至信号采集处理单元11将所有故障侧母线A上的负荷均处理完成后，将处理结果传送给继电保护与开关控制单元12进行开关控制，继电保护与开关控制单元12断开进线开关1，完成快速隔离故障。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种具有自动负载均衡功能的低压供电故障快速隔离装置，设置于低压配电网中，所述的低压配电网包括n条母线、与所述的母线一一对应连接的n根进线、若干根出线，各所述的进线上分别设置有进线开关，每根所述的出现分为n路而分别与n条所述的母线相连接，且每一路上均设置有出线开关，其特征在于：所述的低压供电故障快速隔离装置包括：
分别与各所述的进线相连接并检测所述的进线的状态的进线线路测量单元，
分别与各所述的出线相连接并测量负荷的出线线路测量单元，
根据所述的进线线路测量单元和所述的出线线路测量单元的信号生成控制信号的信号采集处理单元，
与各所述的进线开关和所述的出线开关相连接并根据所述的控制信号控制各所述的进线开关和所述的进线开关通断的继电保护与开关控制单元；
在非故障情况下，所述的信号采集处理单元通过所述的继电保护与开关控制单元控制各所述的出线开关实现自动负载均衡功能；在一条母线故障情况下，所述的信号采集处理单元通过所述的继电保护与开关控制单元控制各所述的进线开关和所述的出线开关实现故障快速隔离功能；
在所述的自动负载均衡功能下，所述的出线线路测量单元测量各所述的出线的负荷并传送至所述的信号采集处理单元，所述的信号采集处理单元遍历将所述的出线连接至所述的母线上所形成的组合，并计算各组合时每条母线的负载，得到各母线负载差距最小的组合，再按照所得到的各母线负载差距最小的组合输出控制信号，通过所述的继电保护与开关控制单元控制各所述的出线开关实施出线转移，使各所述的出线按照所述的各母线负载差距最小的组合分别连接至各母线；
在所述的故障快速隔离功能下，所述的信号采集处理单元将发生故障的母线所连接的出线按照重要程度排序，假设按照重要程度由高到低的顺序分别对发生故障的母线所连接的各出线依次进行出线转移操作而转移连接至未发生故障的母线，每转移一根所述的出线，所述的信号采集处理单元计算所述的出线所转移至的母线的总出线负荷，并判断所述的总出线负荷是否小于该母线所连接的进线的最大可输送功率，若是，则所述的信号采集处理单元输出控制信号，通过所述的继电保护与开关控制单元控制所述的出线开关实施出线转移操作，若否，则所述的信号采集处理单元输出控制信号，通过所述的继电保护与开关控制单元控制该出线强制退出，直至发生故障的母线所连接的出线全部转移或退出，所述的信号采集处理单元输出控制信号通过所述的继电保护与开关控制单元控制发生故障的进线上的进线开关断开。
2.根据权利要求1所述的具有自动负载均衡功能的低压供电故障快速隔离装置，其特征在于：所述的低压供电故障快速隔离装置还包括为所述的进线线路测量单元、所述的出线线路测量单元、所述的信号采集处理单元、所述的继电保护与开关控制单元供电的内置电源单元。
3.根据权利要求1所述的具有自动负载均衡功能的低压供电故障快速隔离装置，其特征在于：所述的出线转移的方式为：先保持待转移的出线与其原所连接的母线之间的连接，再闭合待转移的出线与另一条母线之间的出线开关，最后断开待转移的出线与其原所连接的母线之间的出线开关。
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