CN108134365A - 一种配电线路智能重合闸装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种配电线路智能重合闸装置，通过阻抗采集单元采集配电线路的相对地阻抗和相间阻抗，并将相对地阻抗和相间阻抗发送至控制单元；控制单元将相对地阻抗和相间阻抗分别与相应的预设阻抗阈值相比较；当所有的相对地阻抗和相间阻抗均大于等于相应的预设阻抗阈值时，配电线路发生瞬时性故障，控制重合闸处于开锁状态，以使重合闸动作；当至少有一个相对地阻抗或相间阻抗小于相应的预设阻抗阈值时，配电线路发生永久性故障，控制重合闸仍处于闭锁状态。这样，克服了传统自动重合闸不能判断故障类型的盲目性，避免了重合于永久性故障的危险，智能化程度较高，提高配电线路的供电可靠性。

Description

一种配电线路智能重合闸装置
技术领域
本发明涉及配电技术领域，特别涉及一种配电线路智能重合闸装置。
背景技术
目前，配电线路中一般会安装自动重合闸。在线路中发生故障时，线路断路器跳闸，经过一定的延时，自动重合闸控制断路器重新合上线路断路器以恢复供电，这样，可以大大提高了供电可靠性。
配电线路中发生的线路故障有瞬时性故障和永久性故障，瞬时性故障可以为：由雷电引起的绝缘子表面闪络、大风引起的短时碰线以及通过鸟类以及树枝等物体掉落在导线上引起的暂时性短路等。永久性故障例如为：绝缘子炸裂、导线断线以及电缆绝缘损坏等。
现有技术中，配电网使用的自动重合闸没有故障判断的功能，因而，无论线路中发生的故障是瞬时性故障，还是永久性故障，都会控制断路器重新合上。对于永久性故障，即使自动重合闸动作了，配电线路还是不能恢复供电，反而使得配电线路再次承受短路电流的冲击，会产生安全性问题和一定的危险。例如，自动重合闸动作于永久性故障一般会导致停电面积扩大；自动重合闸动作于靠近主要电力设备附近的永久性故障时，可能会导致大面积主要电力设备的烧损；自动重合闸动作于断线故障时，可能会导致人身触电事故。
发明内容
本发明的目的是提供一种配电线路智能重合闸装置，以克服传统自动重合闸不能判断故障类型，避免永久性故障时自动重合闸重合的危险。
为实现上述目的，本发明提供一种配电线路智能重合闸装置，包括与配电线路相连的阻抗采集单元；与所述阻抗采集单元相连的高压检测电源；与所述阻抗采集单元，所述配电线路的断路器和重合闸分别相连的控制单元；
所述阻抗采集单元用于采集所述配电线路的相对地阻抗和相间阻抗，并将所述相对地阻抗和所述相间阻抗发送至所述控制单元；
所述控制单元用于在确定所述配电线路发生故障时控制所述配电线路智能重合闸装置启动，控制所述高压检测电源向所述配电线路注入检测电源信号，控制所述阻抗采集单元采集所述相对地阻抗和所述相间阻抗；并接收所述相对地阻抗和所述相间阻抗，将所述相对地阻抗和所述相间阻抗分别与相应的预设阻抗阈值相比较；当所有的所述相对地阻抗和所述相间阻抗均大于等于相应的所述预设阻抗阈值时，所述配电线路发生瞬时性故障，控制所述重合闸处于开锁状态，以使所述重合闸动作；当至少有一个所述相对地阻抗或所述相间阻抗小于相应的所述预设阻抗阈值时，所述配电线路发生永久性故障，控制所述重合闸仍处于闭锁状态。
可选地，还包括设置于一次部分和二次部分之间、用于防止所述一次部分的高压窜行至所述二次部分的内隔离单元；其中，所述一次部分包括所述阻抗采集单元和所述高压检测电源，所述二次部分包括所述控制单元。
可选地，所述阻抗采集单元包括外隔离设备、检测电气开关、电压互感器、电流互感器和限流电阻；
所述外隔离设备用于防止所述配电线路与所述配电线路智能重合闸装置的高压窜行；
所述检测电气开关与所述控制单元相连，且各个所述检测电气开关的通断由所述控制单元控制。
可选地，所述内隔离单元包括变送器和继电器；
所述继电器一端与所述控制单元相连，另一端与所述检测电气开关相连；
所述变送器一端与所述控制单元相连，另一端与所述电压互感器、所述电流互感器相连。
可选地，所述检测电气开关为常开型干簧继电器。
可选地，还包括与所述控制单元相连、用于实现可视化功能和人机交互功能的人机交互模块。
可选地，所述高压检测电源为高压交流检测电源。
可选地，所述控制单元具体为PLC控制单元。
可选地，所述PLC控制单元包括CPU模块、电源模块和扩展模块。
可选地，还包括与所述控制单元相连、用于在判断出所述配电线路发生永久性故障时发出报警信号的报警装置。
本发明所提供的一种配电线路智能重合闸装置，包括与配电线路相连的阻抗采集单元；与阻抗采集单元相连的高压检测电源；与阻抗采集单元，配电线路的断路器和重合闸分别相连的控制单元；通过阻抗采集单元采集配电线路的相对地阻抗和相间阻抗，并将相对地阻抗和相间阻抗发送至控制单元；控制单元在确定配电线路发生故障时控制配电线路智能重合闸装置启动，控制高压检测电源向配电线路注入检测电源信号，控制阻抗采集单元采集相对地阻抗和相间阻抗；并接收相对地阻抗和相间阻抗，将相对地阻抗和相间阻抗分别与相应的预设阻抗阈值相比较；当所有的相对地阻抗和相间阻抗均大于等于相应的预设阻抗阈值时，配电线路发生瞬时性故障，控制重合闸处于开锁状态，以使重合闸动作；当至少有一个相对地阻抗或相间阻抗小于相应的预设阻抗阈值时，配电线路发生永久性故障，控制重合闸仍处于闭锁状态。
可见，本申请在配电线路发生故障时，采集配电线路的相对地阻抗和相间阻抗，根据这些阻抗判断配电线路发生的故障是瞬时性故障，还是永久性故障；在瞬时性故障时，控制重合闸动作，永久性故障时，重合闸不动作。这样，配电线路智能重合闸装置克服了传统自动重合闸不能判断故障类型的盲目性，避免了重合于永久性故障的危险，智能化程度较高；提高配电线路的供电可靠性，且该装置可以实现对全变电站所有线路的检测判断和自动控制节省了大量的人力、物力、财力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的配电线路智能重合闸装置的结构示意框图；
图2为本发明实施例提供的阻抗采集单元的结构原理图；
图3为本发明实施例提供的配电线路智能重合闸装置的另一结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，图1为本发明实施例提供的配电线路智能重合闸装置的结构示意框图，该装置可以包括与配电线路相连的阻抗采集单元11；与阻抗采集单元11相连的高压检测电源12；与阻抗采集单元11，配电线路的断路器和重合闸分别相连的控制单元13；
阻抗采集单元11用于采集配电线路的相对地阻抗和相间阻抗，并将相对地阻抗和相间阻抗发送至控制单元13；
控制单元13用于在确定配电线路发生故障时控制配电线路智能重合闸装置启动，控制高压检测电源12向配电线路注入检测电源信号，控制阻抗采集单元11采集相对地阻抗和相间阻抗；并接收相对地阻抗和相间阻抗，将相对地阻抗和相间阻抗分别与相应的预设阻抗阈值相比较；当所有的相对地阻抗和相间阻抗均大于等于相应的预设阻抗阈值时，配电线路发生瞬时性故障，控制重合闸处于开锁状态，以使重合闸动作；当至少有一个相对地阻抗或相间阻抗小于相应的预设阻抗阈值时，配电线路发生永久性故障，控制重合闸仍处于闭锁状态。
需要说明，上述预设阻抗阈值可以是基于配电线路的最低运行标准选取的。其中，预设阻抗阈值包括相对地阻抗阈值和相间阻抗阈值。对于相对地阻抗阈值，由于其受线路电压等级、绝缘水平、线路长短、线路所带设备、天气条件以及环境条件等因素的影响而有较大的差异，因而配电线路的相对地阻抗最低运行判据无法采用统一标准进行判断，需要根据不同的线路在最恶劣的运行环境下设置针对性的判据。一般地，可以通过现场实验的方式来进行针对性选取。
对于相间阻抗阈值，其最低运行标准可以使用过电流保护中电流整定值对应的阻抗值来设定。如果配电线路中没有使用过电流保护，而只有无时限速断保护和限时速断保护，则以限时速断保护电流整定值对应的阻抗值作为最低运行标准。当然，还可以通过现场实验的方式进行选取。
上述高压检测电源为高压交流检测电源。采用高压交流检测电源可以克服直流电源充电时间较长的问题，且可以为满足装置对线路阻抗快速检测、快速判断与处理提供了有利条件，不仅能检测相对地的阻抗，又能检测相间阻抗，而且可以将线路绝缘的变化情况真实反映出来。
上述控制单元具体为但不限于PLC控制单元。该PLC控制单元可以包括CPU模块、电源模块和扩展模块。其中，CPU模块包括CPU、相应接口、存储器等。
可以理解，配电线路有a、b、c三相电，相对地阻抗为各相的对地阻抗，相间阻抗为各相之间的阻抗。为描述方便，下面以Za0表示a相的对地阻抗，Zb0表示b相的对地阻抗，Zc0表示c相的对地阻抗，以Zab表示a相和b相的相间阻抗，Zac表示a相和c相的相间阻抗，Zbc表示c相和b相的相间阻抗。其对应的预设阻抗阈值表示为Za0j、Zb0j、Zc0j、Zabj、Zacj、Zbcj。
本实施例中，该配电线路智能重合闸装置还可以包括设置于一次部分和二次部分之间、用于防止一次部分的高压窜行至二次部分的内隔离单元；其中，一次部分包括阻抗采集单元和高压检测电源，二次部分包括控制单元。
一次部分采用高压检测电源，这样会在配电线路中产生的电压可高达2000V以上，而二次部分的设备往往是承受不这么高的电压的，尤其是控制单元这些精密设备。因此，为了防止一次高电压窜动至二次部分，可以在一次部分与二次部分之间增加内隔离单元，以保护二次部分的设备安全性。
进一步地，上述阻抗采集单元11包括外隔离设备、检测电气开关、电压互感器、电流互感器和限流电阻；外隔离设备用于防止配电线路与配电线路智能重合闸装置的高压窜行；检测电气开关与控制单元相连，且各个检测电气开关的通断由控制单元控制。
其中，检测电气开关包括线路开关、电源开关和接地开关，每相均有各自独立的线路开关、电源开关和接地开关。参见图2示出的阻抗采集单元的结构原理图，a、b、c三相均有各自独立的检测电气开关，其中，Ja、Jb、Jc分别为a、b、c三相的电源开关，Ka、Kc分别为a、c的接地开关，Sa、Sb、Sc分别为a、b、c三相的线路开关，TA为电流互感器，TV为电压互感器，R为限流电阻，U为高压检测电源。控制单元通过控制相应的检测电气开关的通断，以采集相应的阻抗。例如，控制单元可以通过控制相应开关的通断，实现单相接地，以采集各相的对地阻抗，通过控制相应开关的通断，实现相间短路，以采集各相间的阻抗。更具体地，各检测电气开关可以为但不限于常开型干簧继电器。外隔离设备可以为但不限于真空接触器。
更进一步地，上述内隔离单元包括变送器和继电器；继电器一端与控制单元相连，另一端与检测电气开关相连；变送器一端与控制单元相连，另一端与电压互感器、电流互感器相连。控制单元控制中间继电器，来控制一次设备开关的动作，继电器主要起着隔离的作用，不仅能防止一次高电压窜行至二次部分打坏二次设备，而且还能起着防止一次部分的电磁干扰的作用。变送器包括电压变送器和电流变送器，这些变送器除了起隔离作用，还可以将电压互感器采集的电压信号和电流互感器采集的电流信号转换成控制单元可识别的信号。
本实施例中，该配电线路智能重合闸装置还可以包括与控制单元相连、用于实现可视化功能和人机交互功能的人机交互模块。与控制单元相连、用于在判断出配电线路发生永久性故障时发出报警信号的报警装置。
其中，人机交互模块可以具体体现为人机交互界面，更具体为触摸屏，利用组态软件可实现相应的人机交互功能。例如，用户可通过人机交互模块实现参数设置、显示数据以及装置的实时状态等。
为更好地介绍本发明提供的配电线路智能重合闸装置，下面将结合图3示出的配电线路智能重合闸装置的另一结构示意图介绍配电线路智能重合闸装置的工作过程。
如图3所示，该配电线路智能重合闸装置包括PLC控制单元、线路传感器、高压交流检测电源、内隔离单元、外隔离设备、触摸屏及报警装置。线路传感器用于采集配电线路的阻抗。
具体地，当PLC控制单元确定配电线路发生故障后，会启动该智能重合闸装置，将该智能重合闸装置投入至配电线路。例如，可以设定PLC控制单元在同时接收到继电保护的动作信号以及断路器断开的位置信号时，则认为当前该配电线路发生故障，则启动该智能重合闸装置。同时接收到两个信号才启动可以避免误启动的情况发生。且线路传感器在配电线路正常时，会处于休眠状态。
配电线路智能重合闸装置启动后，向自动重合闸发送闭锁信号，启动线路传感器，使得该配电线路智能重合装置与配电线路导体。然后控制高压交流检测信号向线路传感器注入检测信号，并依次控制各个检测电气开关的通断，采集到相对地阻抗Za0、Zb0、Zc0以及相间阻抗Zab、Zac、Zbc。PLC控制单元接着将Za0、Zb0、Zc0、Zab、Zac、Zbc分别与预存储的Za0j、Zb0j、Zc0j、Zabj、Zacj、Zbcj相比较，如果所有阻抗均大于等于阻抗阈值，则判断当前配电线路发生瞬时性故障，此时，PLC控制单元向自动重合闸发送开锁信号，以使自动重合闸动作；反之，则判断当前配电线路发生永久性故障，不向自动重合闸发送开锁信号，使得自动重合闸仍然处于闭锁信号，并且可以通过报警装置进行报警，以提示相关人员当前配电线路发生永久性故障。
可见，在配电线路发生故障时，采集配电线路的相对地阻抗和相间阻抗，根据这些阻抗判断配电线路发生的故障是瞬时性故障，还是永久性故障；在瞬时性故障时，控制重合闸动作，永久性故障时，重合闸不动作。这样，配电线路智能重合闸装置克服了传统自动重合闸不能判断故障类型的盲目性，避免了重合于永久性故障的危险，智能化程度较高；提高配电线路的供电可靠性，且该装置可以实现对全变电站所有线路的检测判断和自动控制节省了大量的人力、物力、财力。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
以上对本发明所提供的一种配电线路智能重合闸装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种配电线路智能重合闸装置，其特征在于，包括与配电线路相连的阻抗采集单元；与所述阻抗采集单元相连的高压检测电源；与所述阻抗采集单元，所述配电线路的断路器和重合闸分别相连的控制单元；
所述阻抗采集单元用于采集所述配电线路的相对地阻抗和相间阻抗，并将所述相对地阻抗和所述相间阻抗发送至所述控制单元；
所述控制单元用于在确定所述配电线路发生故障时控制所述配电线路智能重合闸装置启动，控制所述高压检测电源向所述配电线路注入检测电源信号，控制所述阻抗采集单元采集所述相对地阻抗和所述相间阻抗；并接收所述相对地阻抗和所述相间阻抗，将所述相对地阻抗和所述相间阻抗分别与相应的预设阻抗阈值相比较；当所有的所述相对地阻抗和所述相间阻抗均大于等于相应的所述预设阻抗阈值时，所述配电线路发生瞬时性故障，控制所述重合闸处于开锁状态，以使所述重合闸动作；当至少有一个所述相对地阻抗或所述相间阻抗小于相应的所述预设阻抗阈值时，所述配电线路发生永久性故障，控制所述重合闸仍处于闭锁状态。
2.根据权利要求1所述的配电线路智能重合闸装置，其特征在于，还包括设置于一次部分和二次部分之间、用于防止所述一次部分的高压窜行至所述二次部分的内隔离单元；其中，所述一次部分包括所述阻抗采集单元和所述高压检测电源，所述二次部分包括所述控制单元。
3.根据权利要求2所述的配电线路智能重合闸装置，其特征在于，所述阻抗采集单元包括外隔离设备、检测电气开关、电压互感器、电流互感器和限流电阻；
所述外隔离设备用于防止所述配电线路与所述配电线路智能重合闸装置的高压窜行；
所述检测电气开关与所述控制单元相连，且各个所述检测电气开关的通断由所述控制单元控制。
4.根据权利要求3所述的配电线路智能重合闸装置，其特征在于，所述内隔离单元包括变送器和继电器；
所述继电器一端与所述控制单元相连，另一端与所述检测电气开关相连；
所述变送器一端与所述控制单元相连，另一端与所述电压互感器、所述电流互感器相连。
5.根据权利要求4所述的配电线路智能重合闸装置，其特征在于，所述检测电气开关为常开型干簧继电器。
6.根据权利要求1至5任一项所述的配电线路智能重合闸装置，其特征在于，还包括与所述控制单元相连、用于实现可视化功能和人机交互功能的人机交互模块。
7.根据权利要求6所述的配电线路智能重合闸装置，其特征在于，所述高压检测电源为高压交流检测电源。
8.根据权利要求7所述的配电线路智能重合闸装置，其特征在于，所述控制单元具体为PLC控制单元。
9.根据权利要求8所述的配电线路智能重合闸装置，其特征在于，所述PLC控制单元包括CPU模块、电源模块和扩展模块。
10.根据权利要求9所述的配电线路智能重合闸装置，其特征在于，还包括与所述控制单元相连、用于在判断出所述配电线路发生永久性故障时发出报警信号的报警装置。
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