CN109119903B - 配电网同步相量测量系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种同步相量测量系统，配电网运行监控开关柜包括三相五柱式电压互感器、行波传感器、进线三相双绕组电流互感器、出线三相双绕组电流互感器和同步相量测量装置，将同步相量测量装置等集成在同一开关柜中，在进行配电网的运行监控时，只要将该开关柜连接到相应的配电网中即可，不需要对原有配电网系统进行非标准化改造，且不会造成很长的停电时间，利用同步相量测量装置能够实时高效的掌控配电网运行状态，满足配电网越来越复杂化的需求。

Description

配电网同步相量测量系统
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，特别是涉及一种配电网同步相量测量系统。
背景技术
随着接入配电网的发电系统、储能系统等分布式电源以及电动汽车等新型负荷的规模越来越大，配电网的运行状态变得更加复杂多变，严重增加了配电网运行调度的难度。
为了实现对配电网进行有效地运行调度，需要实时掌控配电网的运行状态，传统的做法是采用电磁式电压互感器和电流互感器来分别采集稳态电压和电流信息，从而实现对配电网的运行调度。但是，由于配电网的运行状态越来越复杂多变，传统的电磁式电压互感器和电流互感器来分别采集稳态电压和电流信息的测量手段已经不再满足配电网的需求。
发明内容
基于此，有必要针对传统的D-PMU安装部署方法可靠性低的问题，提供一种配电网同步相量测量系统。
一种配电网同步相量测量系统，包括配电网运行监控开关柜和待改造开关柜，所述配电网运行监控开关柜通过连接电缆与所述待改造开关柜的出线间隔的冷缩电缆头相连接，所述配电网运行监控开关柜包括：柜体、三相五柱式电压互感器、行波传感器、进线三相双绕组电流互感器、出线三相双绕组电流互感器和同步相量测量装置，所述三相五柱式电压互感器、所述进线三相双绕组电流互感器、所述出线三相双绕组电流互感器和所述同步相量测量装置均置于所述柜体内，所述三相五柱式电压互感器连接母线，所述三相五柱式电压互感器连接所述行波传感器，所述行波传感器接地，所述进线三相双绕组电流互感器连接母线，所述进线三相双绕组电流互感器通过连接电缆连接外部设备，所述出线三相双绕组电流互感器连接母线，所述出线三相双绕组电流互感器通过出线电缆连接外部设备，所述同步相量测量装置通过控制电缆连接所述三相五柱式电压互感器，所述同步相量测量装置通过控制电缆连接所述行波传感器，所述同步相量测量装置通过控制电缆连接所述进线三相双绕组电流互感器，所述同步相量测量装置通过控制电缆连接所述出线三相双绕组电流互感器。
在一个实施例中，所述配电网运行监控开关柜被划分为电压互感间隔、进线间隔、出线间隔和二次小室，所述三相五柱式电压互感器和所述行波传感器位于所述电压互感间隔，所述进线三相双绕组电流互感器位于所述进线间隔，所述出线三相双绕组电流互感器位于所述出线间隔，所述同步相量测量装置位于所述二次小室。
在一个实施例中，所述配电网运行监控开关柜还包括电容分压式电压互感器，所述电容分压式电压互感器与所述三相五柱式电压互感器连接，且公共端连接母线，所述电容分压式电压互感器接地。
在一个实施例中，所述配电网运行监控开关柜还包括进线零序电流互感器和出线零序电流互感器，所述进线零序电流互感器连接所述进线三相双绕组电流互感器，所述进线零序电流互感器通过所述连接电缆连接外部设备，所述出线零序电流互感器连接所述出线三相双绕组电流互感器，所述出线零序电流互感器通过出线电缆连接外部设备。
在一个实施例中，所述配电网运行监控开关柜还包括进线冷缩电缆头和出线冷缩电缆头，所述进线三相双绕组电流互感器通过所述进线冷缩电缆头与所述进线零序电流互感器相连接，所述出线三相双绕组电流互感器通过所述出线冷缩电缆头与所述出线零序电流互感器连接。
在一个实施例中，所述配电网运行监控开关柜还包括进线开关和出线开关，所述进线三相双绕组电流互感器通过所述进线开关与母线连接，所述出线三相双绕组电流互感器通过所述出线开关与母线连接。
在一个实施例中，所述配电网运行监控开关柜还包括航空插头，连接所述三相五柱式电压互感器的控制电缆、连接所述行波传感器的控制电缆、连接所述进线三相双绕组电流互感器的控制电缆和连接所述出线三相双绕组电流互感器的控制电缆均汇聚于所述航空插头，所述同步相量测量装置与所述航空插头可插拔连接。
在一个实施例中，所述系统还包括以太网交换机，所述以太网交换机与所述配电网运行监控开关柜通信连接，用于所述配电网运行监控开关柜与外部设备进行数据交互。
在一个实施例中，所述待改造开关柜的进线间隔的冷缩电缆头通过连接电缆与外部设备相连接。
上述配电网同步相量测量系统，将同步相量测量装置等集成在同一开关柜中，在进行配电网的运行监控时，只要将该开关柜连接到相应的配电网中即可，不需要对原有配电网系统进行非标准化改造，且不会造成很长的停电时间，利用同步相量测量装置能够实时高效的掌控配电网运行状态，满足配电网越来越复杂化的需求。
附图说明
图1为一实施例中配电网运行监控开关柜结构示意图；
图2为一实施例中配电网同步相量测量系统结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
请参阅图1，一种配电网运行监控开关柜，包括柜体500、三相五柱式电压互感器10、行波传感器11、进线三相双绕组电流互感器12、出线三相双绕组电流互感器13和同步相量测量装置14，三相五柱式电压互感器10、进线三相双绕组电流互感器12、出线三相双绕组电流互感器13和同步相量测量装置14均置于柜体500内，三相五柱式电压互感器10连接母线，三相五柱式电压互感器10连接行波传感器11，行波传感器11接地，进线三相双绕组电流互感器12连接母线，进线三相双绕组电流互感器12通过连接电缆23连接外部设备，出线三相双绕组电流互感器13连接母线，出线三相双绕组电流互感器13通过出线电缆24连接外部设备，同步相量测量装置14通过控制电缆连接三相五柱式电压互感器10，同步相量测量装置14通过控制电缆连接行波传感器11，同步相量测量装置14通过控制电缆连接进线三相双绕组电流互感器12，同步相量测量装置14通过控制电缆连接出线三相双绕组电流互感器13。
具体地，三相五柱式电压互感器10的第一端连接母线，三相五柱式电压互感器10的第二端连接行波传感器11的一端，行波传感器11的另一端接地；进线三相双绕组电流互感器12的第一端连接母线，进线三相双绕组电流互感器12的第二端通过连接电缆23连接外部电力设备，出线三相双绕组电流互感器13的第一端连接母线，出线三相双绕组电流互感器13的第二端通过出线电缆24外部设备，三相五柱式电压互感器10的第三端、行波传感器11的第三端、进线三相双绕组电流互感器12的第三端和出线三相双绕组电压互感器13的第三端均通过控制电缆(图未示)连接到同步相量测量装置14，将所采集的数据传输到同步相量测量装置14进行分析，从而能够实现对配电网的运行调度。采用上述配电网运行监控开关柜对配电网进行监控和运行调度，在适应配电网不断发展的需求的同时，能够不对原有的开关柜进行改造，造成的停电时间较少，大大提高了配电网的可靠性。
在一个实施例中，请参阅图1，配电网运行监控开关柜还包括航空插头22，连接三相五柱式电压互感器10的控制电缆、连接行波传感器11的控制电缆、连接进线三相双绕组电流互感器12的控制电缆和连接出线三相双绕组电流互感器13的控制电缆均汇聚于航空插头，同步相量测量装置14与航空插头22可插拔连接。
具体地，航空插头22为一种连接器，三相五柱式电压互感器10的第三端、行波传感器11的第三端、进线三相双绕组电流互感器12的第三端出线三相双绕组电流互感器13的第三端均分别通过控制电缆连接到同一航空插头22上，航空插头22作为同步相量测量装置14与其它器件相连接的中间连接器。在使用过程中，同步相量测量装置14直接通过插口与航空插头22可插拔连接，实现对数据的采集。通过航空插头22把同步相量测量装置接入开关柜中，有效地提高了操作便利性，并且，在同步相量测量装置14发生故障时，可以直接替换，不用停电维修。应当指出的是，在其它实施例中，还可以直接将同步相量测量装置14通过控制电缆接入开关柜中，同样能够实现数据的采集，并且能够降低成本，选择何种方式接入同步相量测量装置14，应当根据实际情况来确定。
在一个实施例中，请参阅图1，开关柜被划分为电压互感间隔100、进线间隔200、出线间隔300和二次小室100，三相五柱式电压互感器10和行波传感器11位于电压互感间隔100，进线三相双绕组电流互感器12位于进线间隔200，出线三相双绕组电流互感器13位于出线间隔300，同步相量测量装置14位于二次小室400。
具体地，根据功能的不一样，将配电网运行监控开关柜内的各个器件按照功能划分，分别置于不同的间隔内，每一间隔内的器件均组成完整电路。电压互感间隔100内的电路、进线间隔200内的电路和出线间隔300内的电路相互之间独立工作，在其中一个间隔内的电路出现故障时，不会对另外间隔的电路产生影响，增强了配电网运行监控开关柜的可靠性。
在一个实施例中，请参阅图1，配电网运行监控开关柜还包括电容分压式电压互感器15，电容分压式电压互感器15与三相五柱式电压互感器10连接，且公共端连接母线，电容分压式电压互感器15接地。
具体地，电容分压式电压互感器15的第一端与三相五柱式电压互感器10的第一端连接，并且公共端连接母线，电容分压式电压互感器15的第二端接地。电容分压式电压互感器15分为电容分压器和中压变压器两部分，可用来防止因电压互感器铁芯饱和引起铁磁谐振。
在一个实施例中，请参阅图1，配电网运行监控开关柜还包括进线零序电流互感器16和出线零序电流互感器17，进线零序电流互感器16连接进线三相双绕组电流互感器12，进线零序电流互感器16通过连接电缆23连接外部设备，出线零序电流互感器17连接出线三相双绕组电流互感器13，出线零序电流互感器17通过出线电缆24连接外部设备。
具体地，进线零序电流互感器16和出线零序电流互感器17均为单匝穿心式电流互感器，在配电网中起保护电路的作用，当电路中发生触电或漏电故障时，产生零序电流，使所连接的二次线路上的电力设备进入保护状态。进线三相双绕组电流互感器12的第二端与进行零序电流互感器16连接，之后通过进线电缆23连接外部设备，同样地，出线三相双绕组电流互感器13的第二端与出线零序电流互感器17连接，之后通过出线电缆24连接外部设备。通过设置零序电流互感器，在开关柜电路出现触电或漏电故障时，保护配电网运行监控开关柜。
在一个实施例中，请参阅图1，配电网运行监控开关柜还包括进线冷缩电缆头20和出线冷缩电缆头21，进线三相双绕组电流互感器12通过进线冷缩电缆头16与进线零序电流互感器16相连接，出线三相双绕组电流互感器13通过出线冷缩电缆头21与出线零序电流互感器17连接。
具体地，冷缩电缆头是利用弹性体材料(常用的有硅橡胶和乙丙橡胶)在工厂内注射硫化成型，再经扩径、衬以塑料螺旋支撑物构成各种电缆附件的部件。进线三相双绕组电流互感器12与出线三相双绕组电流互感器13均通过冷缩电缆头分别与进线零序电流互感器16和出线零序电流互感器17连接，进一步地提高了配电网运行监控开关柜的安全性。
在一个实施例中，请参阅图1，配电网运行监控开关柜还包括进线开关18和出线开关19，进线三相双绕组电流互感器12通过进线开关18与母线连接，出线三相双绕组电流互感器13通过出线开关19与母线连接。
具体地，在进线三相双绕组电流互感器12与母线之间还设置有进线开关18，在出线三相双绕组电流互感器13与母线之间还设置有出线开关19，利用进线开关18与出线开关19来分别控制进线间隔和出线间隔内的电路开断，增强了配电网运行监控开关柜的可靠性。
在一个实施例中，请参阅图2，一种配电网同步相量测量系统，上述任意一项的配电网运行监控开关柜，还包括待改造开关柜，配电网运行监控开关柜通过连接电缆23与待改造开关柜的出线间隔的冷缩电缆头25相连接。
具体地，在将配电网运行监控开关柜接入配电网时，步骤如下：将待改造开关柜出线间隔的负荷开关打开，使得待改造开关柜的出线电缆失压断电；将配电网运行监控开关柜的进线电缆23与待改造开关柜的出线间隔的冷缩电缆头25相连接；打开待改造开关柜的出线间隔的出线开关闭合。这样，就将配电网运行监控开关柜接入待改造开关柜，从而实现对配电网的运行监控与调度。通过这种方式接入配电网运行监控开关柜，只需要将配电网的进线电缆23连接即可，造成很短的停电时间，提高用户体验。
在一个实施例中，请继续参阅图2，待改造开关柜的进线间隔的冷缩电缆头26通过连接电缆27与外部设备相连接。
具体地，待改造开关柜的进线间隔的冷缩电缆头26的一端通过待改造开关柜的进线开关与母线连接，另一端连接进线电缆27，进一步地通过进线电缆27与外部设备相连。待改造开关柜通过进线间隔的冷缩电缆头26与外部电力系统连接，从而采集外部电力系统的电压与电流，对外部电力系统的电压与电流进行监控。
在一个实施例中，配电网同步相量测量系统还包括以太网交换机，以太网交换机与配电网运行监控开关柜通信连接，用于配电网运行监控开关柜与外部设备进行数据交互。
具体地，以太网交换机是基于以太网传输数据的交换机，以太网采用共享总线型传输媒体方式的局域网。以太网交换机可以设置在配电网运行监控开关柜的内部，还可以设置在待改造开关柜的内部，可以理解，以太网交换机还可以设置于配电网同步相量测量系统意外，只要能实现配电网同步相量测量系统与外部设备之间的数据交互即可。通过设置以太网交换机，实现配电网同步相量测量系统与外部实时进行数据交互，提高配电网同步相量测量系统对电力系统的监控和调度能力。
上述配电网运行监控开关柜、同步相量测量系统，将同步相量测量装置等集成在同一开关柜中，在进行配电网的运行监控时，只要将该开关柜连接到相应的配电网中即可，不需要对原有配电网系统进行非标准化改造，且不会造成很长的停电时间，利用同步相量测量装置能够实时高效的掌控配电网运行状态，满足配电网越来越复杂化的需求。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种配电网同步相量测量系统，其特征在于，包括配电网运行监控开关柜和待改造开关柜，所述配电网运行监控开关柜通过连接电缆与所述待改造开关柜的出线间隔的冷缩电缆头相连接，
所述配电网运行监控开关柜包括：柜体、三相五柱式电压互感器、行波传感器、进线三相双绕组电流互感器、出线三相双绕组电流互感器和同步相量测量装置，所述三相五柱式电压互感器、所述进线三相双绕组电流互感器、所述出线三相双绕组电流互感器和所述同步相量测量装置均置于所述柜体内，所述三相五柱式电压互感器连接母线，所述三相五柱式电压互感器连接所述行波传感器，所述行波传感器接地，所述进线三相双绕组电流互感器连接母线，所述进线三相双绕组电流互感器通过连接电缆连接外部设备，所述出线三相双绕组电流互感器连接母线，所述出线三相双绕组电流互感器通过出线电缆连接外部设备，所述同步相量测量装置通过控制电缆连接所述三相五柱式电压互感器，所述同步相量测量装置通过控制电缆连接所述行波传感器，所述同步相量测量装置通过控制电缆连接所述进线三相双绕组电流互感器，所述同步相量测量装置通过控制电缆连接所述出线三相双绕组电流互感器。
2.根据权利要求1所述的配电网同步相量测量系统，其特征在于，所述配电网运行监控开关柜被划分为电压互感间隔、进线间隔、出线间隔和二次小室，所述三相五柱式电压互感器和所述行波传感器位于所述电压互感间隔，所述进线三相双绕组电流互感器位于所述进线间隔，所述出线三相双绕组电流互感器位于所述出线间隔，所述同步相量测量装置位于所述二次小室。
3.根据权利要求1所述的配电网同步相量测量系统，其特征在于，所述配电网运行监控开关柜还包括电容分压式电压互感器，所述电容分压式电压互感器与所述三相五柱式电压互感器连接，且公共端连接母线，所述电容分压式电压互感器接地。
4.根据权利要求1所述的配电网同步相量测量系统，其特征在于，所述配电网运行监控开关柜还包括进线零序电流互感器和出线零序电流互感器，所述进线零序电流互感器连接所述进线三相双绕组电流互感器，所述进线零序电流互感器通过所述连接电缆连接外部设备，所述出线零序电流互感器连接所述出线三相双绕组电流互感器，所述出线零序电流互感器通过出线电缆连接外部设备。
5.根据权利要求4所述的配电网同步相量测量系统，其特征在于，所述配电网运行监控开关柜还包括进线冷缩电缆头和出线冷缩电缆头，所述进线三相双绕组电流互感器通过所述进线冷缩电缆头与所述进线零序电流互感器相连接，所述出线三相双绕组电流互感器通过所述出线冷缩电缆头与所述出线零序电流互感器连接。
6.根据权利要求1所述的配电网同步相量测量系统，其特征在于，所述配电网运行监控开关柜还包括进线开关和出线开关，所述进线三相双绕组电流互感器通过所述进线开关与母线连接，所述出线三相双绕组电流互感器通过所述出线开关与母线连接。
7.根据权利要求1所述的配电网同步相量测量系统，其特征在于，所述配电网运行监控开关柜还包括航空插头，连接所述三相五柱式电压互感器的控制电缆、连接所述行波传感器的控制电缆、连接所述进线三相双绕组电流互感器的控制电缆和连接所述出线三相双绕组电流互感器的控制电缆均汇聚于所述航空插头，所述同步相量测量装置与所述航空插头可插拔连接。
8.根据权利要求1所述的配电网同步相量测量系统，其特征在于，所述系统还包括以太网交换机，所述以太网交换机与所述配电网运行监控开关柜通信连接，用于所述配电网运行监控开关柜与外部设备进行数据交互。
9.根据权利要求1所述的配电网同步相量测量系统，其特征在于，所述待改造开关柜的进线间隔的冷缩电缆头通过连接电缆与外部设备相连接。
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