CN106505733A - 配电自动化监测平台 - Google Patents

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徐雷
王青
李文杰
柴立华
高永强
付广全
李聪聪
朱国峰
付向东
刘龙龙
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Abstract

一种配电自动化监测平台,属于智能配电集成技术领域。其特征在于,包括配电自动化主站、与配电自动化主站过SDH光纤骨干网连接的若干变电站、以及与变电站通过光纤环网连接的若干配电自动化终端,变电站通过优化补偿装置连接负载;变电站包含通过以太网进行通信的变电站路由器和变电站交换机,所述的变电站路由器连接所述的SDH光纤骨干网,配电自动化终端通过终端交换机连接到光纤环网。高压母线设置高压电参量数据终端,达到准确计量,增加保护效果。其高压保护系统提高了保护性能,减少了故障,提高了保护特性、克服了传统配电问题。本发明可以实现:防窃电、计量准确、节能省电、控制灵敏、安全。设备改造与自动化并举,降低电网线损。

Description

配电自动化监测平台
技术领域
[0001] 本发明提供一种配电自动化监测平台,属于智能配电集成技术领域。
背景技术
[0002] 为了适应经济、社会发展的要求,应对全球气候变化以及电网面临的重大挑战,许多国家开展了智能电网的研究与实践。建设智能电网已成为电力工业发展的必然选择,对我国积极应对气候变化、确保经济社会持续快速发展、促进能源结构优化和高效利用、保障电力供应安全、培育战略性新兴产业、带动相关产业发展具有重要意义。
[0003] 现有胶东核心区在配电自动化方面存在以下问题:
[0004] 配电网架建设与改造未同步考虑配电自动化应用需求,导致自动化布点分散,不能形成规模效益。
[0005]由于配电终端及通信装置问题,引发大量无效信号,严重影响配网调度监控。
[0006] 配电终端、通信等装置缺乏标准化安装调试、功能检测的规范及技术手段。
[0007] EPON通信受外部环境因素影响较大,通讯瞬时中断频繁发生。
[0008] 配电自动化系统运维保障体系仍需进一步完善。
[0009] 配电自动化系统运维涉及调度、通信、运检等多个环节,各环节间仍存在运维工作界面不清晰,运维流程不顺畅的情况;自动化运维班组配置不到位,人员定编问题没有明确。缺乏综合自动化专业技术人员完整培养体系和激励;基础运维人员专业素质和业务技能水平提留在一次设备的运维操作,亟待提升,长期针对新技术、新设备的专业技术培训不足,运维力量基本依靠外委力量,不能适应配电自动化系统设备运行维护的需求。
发明内容
[0010] 根据以上现有技术中的不足,本发明的目的在于提供一种配电自动化平台,提升供电可靠性,提升了配网规划水平,降低电网线损,提高了配网调度管理水平,提高了抢修工作效率,同时节能省电、控制灵敏安全的配电自动化监测平台。
[0011] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:配电自动化监测平台,其特征在于,包括配电自动化主站、与配电自动化主站过SDH光纤骨干网连接的若干变电站、以及与变电站通过光纤环网连接的若干配电自动化终端,变电站通过优化补偿装置连接负载;变电站包含通过以太网进行通信的变电站路由器和变电站交换机,所述的变电站路由器连接所述的SDH光纤骨干网,配电自动化终端通过终端交换机连接到光纤环网;
[0012] 所述的变电站,包括变电站箱体、高压保护柜和低压保护柜,箱体内设置依次连接的高压母线、变电装置和低压配电装置,低压配电装置包括智能控制器和无功补偿电路,在变电装置的高压侧的高压母线上设置贯穿式高压电量数据终端,采集信号和计量,其输出端连接智能控制器,将数据传输到低压侧进行处理,贯穿式高压电量数据终端采用传感器式高压电能表,在高压侧实现计量,通过远传方式把数据传回到低压侧;将传感器式高压电能表作为传感器使用,把高压侧的电流、电压信号用毫安、毫伏的弱信号传回到低压侧进行处理;智能控制器为毫伏级信号保护监控装置,毫伏级信号保护监控装置包括弱信号微机保护器、高压传感器和开关机构,高压传感器和开关机构设置在高压母线上,高压传感器的输出端连接弱信号微机保护器的输入端,弱信号微机保护器的输出端连接开关机构;
[0013] 所述的优化补偿装置包括投切优先权仲裁器、多台无功补偿器和有源电力滤波器,所述的投切优先权仲裁器分别与多台无功补偿器和有源电力滤波器连接,所述的投切优先权仲裁器与电网侧连接,所述的多台无功补偿器的无功检测信号取自电网侧电流,出线端并联接入电网;多台有源电力滤波器的谐波检测信号取自电网侧电流,出线端并联接入电网;投切优先权仲裁器实时地检测电网侧电流的无功电流和谐波电流含量,根据检测到的数据和多台无功补偿器和每台有源电力滤波器的实时运行时间数据来决定每一个有源电力滤波器投入或切除补偿的优先权。
[0014] 配电自动化主站对配电网设备的运行情况监控和进行配网管理操作,完成与地调EMS、生产管理PMS等其他系统的信息交互,实现数据共享和应用集成,结合配电网调度及运行规划的实际需求,完善和扩展相关高级应用功能。
[0015] 变电站作为配电自动化系统的中转层,连接配电自动化主站和配电自动化终端。
[0016] 配电自动化终端具备针对环网单元、柱上断路器、线路监测点等一次设备的数据采集和控制功能外,还具备分布式故障处理逻辑,实现故障的快速隔离及自愈。
[0017] 配电自动化终端具备扩展性,便于功能扩展和现场升级,与一次设备采用标准化接口,方便现场施工、安装及调试。配电自动化终端通过通讯装置连接弱信号微机保护器,及时上传变电站运行数据。
[0018] 高压侧设置贯穿式高压电量数据终端,即传感器式高压电能表或者传感器式组合互感器,即可以在高压侧实现计量,通过远传无线、光纤等方式把数据传回到低压侧,又可以将传感器式高压电能表作为传感器使用,把高压侧的电流、电压信号用毫安、毫伏的弱信号传回到低压侧,用于精确控制。高压保护柜设置在变电站箱体内,并且设置在变电装置的一次侧和高压电缆之间,用于连接高压电缆和输出母线,起到防护。
[0019] 其中优选方案是:
[0020] 所述的弱信号微机保护器的输入端也可以直接连接贯穿式高压电量数据终端的输出通讯端。直接采用其弱电微信号进行处理,不需要另外设置高压传感器。
[0021] 所述的弱信号微机保护器包括微处理器、DSP、FPGA和存储器,微处理器的输入端通过DSP连接10-16路模拟量输入通道,微处理器的输入端还通过FPGA连接12路开关量输入通道,微处理器的输出端通过FPGA连接8路开关量输出通道,微处理器的数据端连接存储器,模拟量输入通道设置A/D转换器,所述的微处理器设置通讯装置、对话显示装置和提醒报警装置。微处理器处理输入信号,根据不同的运行情况,控制输出,通过开关量输出通道控制开关机构动作,并且通过通讯装置、对话显示装置和提醒报警装置,实现数据的上传、抄送、输入、显示,实现运行状态的指示、报警或者预警。
[0022] 所述的高压保护柜和低压保护柜采用485线连接,也可以采用无线连接。增加通讯功能,实现了联网信息采集,提高了安全性和防窃电性能。
[0023] 配电自动化终端设置ccd摄像机采集变压器箱盖上装有带压力释放阀的油位计便于加油及观察油面高度,及对变压器内部突发断路故障过电压时释放压力,安全保护。
[0024] 本发明配电自动化监测平台所具有的有益效果是:本发明可以实现:
[0025] 1、供电可靠性提升。
[0026] 核心区配电自动化的建成,将使得配电自动化应用具备了规模效应,配电自动化的实用性将更强,今后,在1kV网架合理的基础之上,若建成全面的配电自动化,不仅可通过网络重构等功能第一时间恢复非故障段的供电,减少故障停电时间,同时也能够为决策人员提供详细的用户负荷信息等,为停电安排提供可靠依据。配电自动化系统的建成,将充分发挥合理、规范的1kV网架的功能,并且有效地提升计划停电管理水平。
[0027] 2、设备改造与自动化并举,降低电网线损。
[0028] 有利于及时了解配电运行状况,合理决策配电网建设、改造项目。同时,查找、分析出线损率偏高的线路及原因,为运行人员制定整改措施提供信息支撑,有助于公司把线损率控制在更低水平上。
[0029] 3、配网调度可视化,提高配网调度管理水平。
[0030] 配电自动化在核心区的全覆盖,实现了电网运行监控向配电终端的延伸,提升了配电网运行状态的监控能力,实现了对配电网运行的真正监视,有效解决了配网调度“盲调”的问题,有力的支撑了配网调度的“调控一体化”。配电自动化系统还为状态估计、负荷转供、合解环等高级应用的实用化打下坚实基础。核心区配电自动化数据全覆盖后,调度员所面对的是一张拓扑完整、数据详实的电力网,而不是以前一个个孤立的配电站;在此基础上计算出来的状态估计、和解环结果更为准确,能真正辅助调度员提前发现问题、做出正确决策。
[0031] 4、快速定位故障,大幅提高抢修工作效率。
[0032] 配电自动化的实施后,通过分布式FA实现故障就地识别定位,自动隔离故障区段,快速恢复非故障区段供电,大大缩短了故障停电的时间。同时,自动化设备自动上传的各种信号、网架重构等信息,判断定位故障点区间位置,指挥抢修人员快速查找具体故障点开展抢修,从而达到加快故障处理速度、缩短抢修时间的目的。
[0033] 5、全面遥测遥信,提高设备运行管理水平。
附图说明
[0034]图1为本发明的电气原理方框图;
[0035]图2为本发明的变电站的电气原理方框图;
[0036]图3为本发明的变电站电气原理图;
[0037]图4为本发明的弱信号微机保护器的电气原理图;
[0038] 其中:1、高压母线2、传感器式高压电能表3、传感器4、弱信号微机保护器5、开关机构6、变压器7、低压配电装置。
具体实施方式
[0039]下面结合附图对本发明的实施例做进一步描述:
[0040] 实施例1:
[0041] 如图1-4所示,配电自动化监测平台,该配电自动化系统包含配电自动化主站、与配电自动化主站过SDH光纤骨干网连接的若干变电站、以及与变电站通过光纤环网连接的若干配电自动化终端,变电站通过优化补偿装置连接负载;变电站包含通过以太网进行通信的变电站路由器和变电站交换机,所述的变电站路由器连接所述的SDH光纤骨干网,配电自动化终端通过终端交换机连接到光纤环网;
[0042] 所述的变电站,包括变电站箱体、高压保护柜和低压保护柜,箱体内设置依次连接的高压母线、变电装置和低压配电装置,低压配电装置包括智能控制器和无功补偿电路,在变电装置的高压侧的高压母线上设置贯穿式高压电量数据终端,采集信号和计量,其输出端连接智能控制器,将数据传输到低压侧进行处理,贯穿式高压电量数据终端采用传感器式高压电能表,在高压侧实现计量,通过远传方式把数据传回到低压侧;将传感器式高压电能表作为传感器使用,把高压侧的电流、电压信号用毫安、毫伏的弱信号传回到低压侧进行处理;智能控制器为毫伏级信号保护监控装置,毫伏级信号保护监控装置包括弱信号微机保护器、高压传感器和开关机构,高压传感器和开关机构设置在高压母线上,高压传感器的输出端连接弱信号微机保护器的输入端,弱信号微机保护器的输出端连接开关机构;
[0043] 所述的优化补偿装置包括投切优先权仲裁器、多台无功补偿器和有源电力滤波器,所述的投切优先权仲裁器分别与多台无功补偿器和有源电力滤波器连接,所述的投切优先权仲裁器与电网侧连接,所述的多台无功补偿器的无功检测信号取自电网侧电流,出线端并联接入电网;多台有源电力滤波器的谐波检测信号取自电网侧电流,出线端并联接入电网;投切优先权仲裁器实时地检测电网侧电流的无功电流和谐波电流含量,根据检测到的数据和多台无功补偿器和每台有源电力滤波器的实时运行时间数据来决定每一个有源电力滤波器投入或切除补偿的优先权。
[0044] 配电自动化主站对配电网设备的运行情况监控和进行配网管理操作,完成与地调EMS、生产管理PMS等其他系统的信息交互,实现数据共享和应用集成,结合配电网调度及运行规划的实际需求,完善和扩展相关高级应用功能。
[0045] 变电站作为配电自动化系统的中转层,连接配电自动化主站和配电自动化终端。
[0046] 配电自动化终端具备针对环网单元、柱上断路器、线路监测点等一次设备的数据采集和控制功能外,还具备分布式故障处理逻辑,实现故障的快速隔离及自愈。
[0047] 配电自动化终端具备扩展性,便于功能扩展和现场升级,与一次设备采用标准化接口,方便现场施工、安装及调试。配电自动化终端通过通讯装置连接弱信号微机保护器,及时上传变电站运行数据。
[0048] 变压器6的一次侧设置连接高压母线I,高压母线上设置传感器式高压电能表2、传感器3和开关机构5,传感器3的输出端连接弱信号微机保护器4,弱信号微机保护器4的输出端连接控制开关机构5,控制其动作已达到对高压母线I的通断控制。变压器6的二次侧设置连接低压配电装置7。
[0049] 低压配电装置7设置使用直列式熔断器开关。
[0050] 弱信号微机保护器包括微处理器、DSP、FPGA和存储器,微处理器的输入端通过DSP连接10-16路模拟量输入通道,微处理器的输入端还通过FPGA连接12路开关量输入通道,微处理器的输出端通过FPGA连接8路开关量输出通道,微处理器的数据端连接存储器,模拟量输入通道设置A/D转换器,所述的微处理器设置通讯装置、对话显示装置和提醒报警装置。微处理器处理输入信号,根据不同的运行情况,控制输出,通过开关量输出通道控制开关机构动作,并且通过通讯装置、对话显示装置和提醒报警装置,实现数据的上传、抄送、输入、显示,实现运行状态的指示、报警或者预警。
[0051] 微处理器CPU采用INTEL公司的通用处理器,除了模拟输入量处理以外的所有其它功能均由主CPU完成或协作完成,包括所有硬件初始化如现场可编程逻辑阵列FPGA和数字信号处理器DSP的软件下载和所有的通信和数字I/O 口处理。大规模现场可编程逻辑阵列FPGA负责整个系统的时序控制,包括模拟输入量的多路选择控制和定时转换,CPU与DSP的接口控制和数字输入量的选通和变位检测等。DSP负责模拟量的计算和故障检测,采用AD公司的高集成度单片数字信号处理器,内置一个DMA接口和一个串行接口,DMA接口用于和CPU之间传输数据,串行口用于从A/D转换器获取数据。SRAM (512K)是CPU的工作内存,在装置掉电时,由一个I法拉的电容器给SRAM供电,保证其内部数据不丢失。FLASH RAM(512K)用于保存整定方式字、装置运行自举程序、CPU运行程序、DSP运行程序以及FPGA的I/O配置数据等。
[0052]弱信号微机保护器根据设置优选外接14路交流模拟量和I路外部直流模拟量的输入,所有的交流模拟输入量都经互感器隔离,直流模拟输入量使用光电耦合器、固态继电器(经过飞电容)实现隔离。经过低通滤波的交流量同直流量一起进入多路转换开关,由FPGA控制其选通那一路进入A/D转换器,经过A/D转换后的数据直接进入DSP处理。A/D与DSP的同步由FPGA控制,FPGA内部的数字锁相环调整采样时钟与工频同步,使CPU通过FPGA动态跟随工频频率的变化,保证交流量的采样周期总是128个采样点/周波。内部直流量输入为零、正、负参考电压以及由一个内部芯片输出的温度值共四个内部模拟参考量,用于多路转换器、缓冲放大器、A/D转换器的校正与漂移补偿。开关量输入共12路,供外部使用的有10路,均为内部有源接点,外接空接点即可。2路开关量输入用于监视装置内部状态,如开关位置,跳合闸回路是否完好等。开关量输出共8路,分为两类。一类是SBO (Select-Before-Operate)即操作前预选择,一般作为保护跳合闸输出和遥控输出;另一类是DO (Digital-Output)普通数字量输出用作其他控制。装置默认配置8路SBO输出,内部使用了2路SBO输出,外部使用的6路输出中最多可路配置成2路SBO输出和4路DO输出。
[0053]弱信号微机保护器为一体化智能化的监控装置,该装置集保护、监控、通信、自动装置、故障录波、断路器状态检测等多功能于一体,能够在分析软件上显示各元件动作过程,便于事故分析和装置的调试,为成品装置。
[0054] 工作原理和使用过程:
[0055] 变压器6的高压侧设置传感器式高压电能表I,即可以在高压侧实现计量,通过远传无线、光纤等方式把数据传回到低压侧,又可以采用传感器3把高压侧的电流、电压信号用毫安、毫伏的弱信号传回到低压侧。传感器3采集高压侧信号,经过处理,能够实现保护、监控、通信、自动切换控制开关机构5、故障录波、断路器状态检测等多功能,能够在分析软件上显示各元件动作过程,便于事故分析和装置的调试。
[0056] 实施例2:
[0057]弱信号微机保护器的输入端直接连接贯穿式高压电量数据终端的输出通讯端。直接采集贯穿式高压电量数据终端的内部数据,用于分析处理控制。

Claims (4)

1.一种配电自动化监测平台,其特征在于,包括配电自动化主站、与配电自动化主站过SDH光纤骨干网连接的若干变电站、以及与变电站通过光纤环网连接的若干配电自动化终端,变电站通过优化补偿装置连接负载;变电站包含通过以太网进行通信的变电站路由器和变电站交换机,所述的变电站路由器连接所述的SDH光纤骨干网,配电自动化终端通过终端交换机连接到光纤环网; 所述的变电站,包括变电站箱体、高压保护柜和低压保护柜,箱体内设置依次连接的高压母线、变电装置和低压配电装置,低压配电装置包括智能控制器和无功补偿电路,在变电装置的高压侧的高压母线上设置贯穿式高压电量数据终端,采集信号和计量,其输出端连接智能控制器,将数据传输到低压侧进行处理,贯穿式高压电量数据终端采用传感器式高压电能表,在高压侧实现计量,通过远传方式把数据传回到低压侧;将传感器式高压电能表作为传感器使用,把高压侧的电流、电压信号用毫安、毫伏的弱信号传回到低压侧进行处理;智能控制器为毫伏级信号保护监控装置,毫伏级信号保护监控装置包括弱信号微机保护器、高压传感器和开关机构,高压传感器和开关机构设置在高压母线上,高压传感器的输出端连接弱信号微机保护器的输入端,弱信号微机保护器的输出端连接开关机构; 所述的优化补偿装置包括投切优先权仲裁器、多台无功补偿器和有源电力滤波器,所述的投切优先权仲裁器分别与多台无功补偿器和有源电力滤波器连接,所述的投切优先权仲裁器与电网侧连接,所述的多台无功补偿器的无功检测信号取自电网侧电流,出线端并联接入电网;多台有源电力滤波器的谐波检测信号取自电网侧电流,出线端并联接入电网;投切优先权仲裁器实时地检测电网侧电流的无功电流和谐波电流含量,根据检测到的数据和多台无功补偿器和每台有源电力滤波器的实时运行时间数据来决定每一个有源电力滤波器投入或切除补偿的优先权。
2.根据权利要求1所述的配电自动化监测平台,其特征在于:所述的弱信号微机保护器的输入端直接连接贯穿式高压电量数据终端的输出通讯端,所述的弱信号微机保护器包括微处理器、DSP、FPGA和存储器,微处理器的输入端通过DSP连接10-16路模拟量输入通道,微处理器的输入端还通过FPGA连接12路开关量输入通道,微处理器的输出端通过FPGA连接8路开关量输出通道,微处理器的数据端连接存储器,模拟量输入通道设置A/D转换器,所述的微处理器设置通讯装置、对话显示装置和提醒报警装置。
3.根据权利要求1所述的配电自动化监测平台,其特征在于:所述的高压保护柜和低压保护柜采用无线连接。
4.根据权利要求1所述的配电自动化监测平台,其特征在于:所述的配电自动化终端设置ccd摄像机采集变压器箱盖上装有带压力释放阀的油位计便于加油及观察油面高度。
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CN112910101A (zh) * 2021-05-10 2021-06-04 国网江西省电力有限公司电力科学研究院 一种配电变台集成监控系统

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