CN109149575A - 一种环网单元及双环网型配电网 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种环网单元及双环网型配电网，包括若干个间隔单元；每个间隔单元对应包括一根环进线、环出线或馈线，每个间隔单元还包括间隔DTU和设置于该间隔单元对应的环进线、环出线或馈线上的电流互感器；所述间隔DTU连接同一间隔单元内的电流互感器，还连接同一间隔单元内的执行机构。本发明将配电网环网结构分为环进间隔、环出间隔、馈线间隔，采用即插即用、基于一二次融合的分布式DTU以及光纤差动保护功能、速断过流保护功能，实现不依赖主站就地完成配电网故障隔离，避免传统配电网故障隔离越级跳闸问题和多次关合开关所引起的开关寿命缩短及对用户造成的冲击问题。

Description

一种环网单元及双环网型配电网
技术领域
本发明涉及一种环网单元及双环网型配电网，属于电力系统配电网继电保护领域。
背景技术
中压配电网是高、低压配电网承上启下的环节，长期以来往往忽视自身网架结构和供电可靠性的有效管理和具体分析。目前国内中压电缆网的典型接线方式主要有单射式、双射式、单环式、双环式、N供一备等类型。配电网供电可靠性指标的水平与日本、法国、新加坡等发达国家相比，仍有较大差距。
目前国内配电网馈线自动化主要有就地型和集中型方式，就地型不需要配电主站或配电子站控制，通过终端相互通信、保护配合或时序配合，在配电网发生故障时，隔离故障区域，恢复非故障区域供电并上报处理过程和结果。主要包括故障指示器方式、重合器方式、智能分布式等。集中型馈线自动化借助通信手段，通过配电终端和配电主站/子站的配合，判断故障区域，并通过遥控或人工隔离故障区域，恢复非故障区域供电，主要包括半自动方式、全自动方式。
近年来发展的智能分布式通过配电终端之间相互通信与逻辑配合，实现故障隔离和非故障区域恢复供电，并可根据需要将故障处理的结果上报给配电主站，但存在逻辑复杂，运维难度较大问题。智能分布式馈线自动化需要多终端同时信息互动，依赖于实时通信、拓扑关系以及参数配置的影响，复杂程度高，对现场运维人员的技术要求比较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种环网单元及双环网型配电网，用以解决现有环网单元实现故障隔离及转供电时存在逻辑复杂，运维难度较大的问题。
为实现上述目的，本发明的方案包括：
本发明的一种环网单元，包括至少两根母线和与每根母线对应相连、用于与变电站或另一个环网单元的母线相连的进线；所述进线上设置有进线断路器，所述母线之间设置有母联断路器；所述进线断路器上连接有环进线分布式DTU，所述母联断路器上连接有分段DTU；所述环进线分布式DTU与设置于对应进线上的电流互感器相连，还设置有用于连接其他环网单元的分布式DTU的光纤接口；所述分段DTU、环进线分布式DTU与设置于对应母线上的电压互感器相连。
本发明将配电网环网结构分为环进间隔、环出间隔、馈线间隔、分段间隔，采用即插即用、基于一二次融合的分布式DTU以及光纤差动保护功能、速断过流保护功能、母线保护功能、分段备自投功能，实现不依赖主站就地完成配电网故障隔离及转供电控制，避免传统配电网故障隔离越级跳闸问题和多次关合开关所引起的开关寿命缩短及对用户造成的冲击问题。
进一步的，所述母线上还连接有用于连接另一个环网单元母线的环出线，所述环出线上设置有出线断路器，所述出线断路器上连接有环出线分布式DTU，所述环出线分布式DTU与设置于对应环出线上的电流互感器相连，还设置有用于连接其他环网单元的分布式DTU的光纤接口。
进一步的，所述母线上还连接有用于供电的馈线，所述馈线上设置有馈线断路器，所述馈线断路器上连接有馈线分布式DTU，所述馈线分布式DTU与设置于对应馈线上的电流互感器相连，用于完成馈线故障定位与隔离。
本发明能够通过差动保护功能、母线保护功能、馈线保护功能、备自投功能实现环网结构配电网联络线、母线、馈线的故障定位、隔离和非故障区域自动恢复供电的功能，不依赖主站就地完成供电区域转供电。
进一步的，所述环进线分布式DTU和环出线分布式DTU具备差动保护模块，用于完成环网单元间联络线故障定位与隔离。所述分段DTU具备母线保护功能模块和备自投功能模块，用于完成环网单元母线故障定位隔离和转供电控制。
进一步的，所述电压互感器二次侧供电连接所述环进线分布式DTU、环出线分布式DTU、馈线分布式DTU和分段DTU。
本发明的一种双环网型配电网，包括至少两个变电站，其中一个变电站引出一条出线环接若干个环网单元后再回到该变电站，上述环网单元还被另一个变电站环接，所述环网单元包括至少两根母线和与每根母线对应相连、用于与变电站或另一个环网单元的母线相连的进线；所述进线上设置有进线断路器，所述母线之间设置有母联断路器；所述进线断路器上连接有环进线分布式DTU，所述母联断路器上连接有分段DTU；所述环进线分布式DTU与设置于对应进线上的电流互感器相连，还设置有用于连接其他环网单元的分布式DTU的光纤接口；所述分段DTU、环进线分布式DTU与设置于对应母线上的电压互感器相连。
进一步的，所述母线上还连接有用于连接另一个环网单元母线的环出线，所述环出线上设置有出线断路器，所述出线断路器上连接有环出线分布式DTU，所述环出线分布式DTU与设置于对应环出线上的电流互感器相连，还设置有用于连接其他环网单元的分布式DTU的光纤接口。
进一步的，所述母线上还连接有用于供电的馈线，所述馈线上设置有馈线断路器，所述馈线断路器上连接有馈线分布式DTU，所述馈线分布式DTU与设置于对应馈线上的电流互感器相连，用于完成馈线故障定位与隔离。
进一步的，所述环进线分布式DTU和环出线分布式DTU具备差动保护模块，用于完成环网单元间联络线故障定位与隔离。所述分段DTU具备母线保护功能模块和备自投功能模块，用于完成环网单元母线故障定位隔离和转供电控制。
进一步的，所述电压互感器二次侧供电连接所述环进线分布式DTU、环出线分布式DTU、馈线分布式DTU和分段DTU。
附图说明
图1是“双花瓣”(双环网)式配电网网架示意图；
图2是“双花瓣”(双环网)式配电网网架电路原理图；
图3是本发明的基于一二次融合的环网单元；
图4是环形配电网保护配置；
图5是环网单元之间联络线故障处理；
图6是开关站母线故障处理；
图7是环网单元馈出线故障处理。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
本发明公开了一种基于分布式DTU的双环网型配电网及其故障处理方法，双环网型配电网具有类似一种“双花瓣”式配电网网架结构，该“双花瓣”结构将每个花瓣划分为多个环网单元，不同供电区域的不同电源通过“花瓣”间多个联络站进行联络，增加每段线路转供电的通路。将配电网环网结构分为环进间隔、环出间隔、馈线间隔、母线分段间隔。
如图1所示的“双花瓣”(双环网)式配电网网架示意图，双“花瓣”网架是指由一个变电站的一段母线引出的一条出线环接多个配电开关站/环网单元后，再回到本站同段母线，构成一个“花瓣”，多条出线构成多个“花瓣”，多个“花瓣”构成供电区域的变电站为中心的一朵“花”，不同供电区域的两个“花瓣”在本供电区域所有配电主干线的开关站/环网单元内进行联络，“花瓣”内线路合环运行，不同区域的两个“花瓣”间联络开关开环运行，所有开关为断路器，正常运行状态下各断路器状态如图2所示。图中，甲、乙、丙、丁为变电站1、变电站2、变电站3、变电站4出站断路器，1、2、…27、28为各开关站/环网单元内的进线断路器、出线断路器、馈线断路器及母联断路器。
如图3所示的环网单元，为设置在双环网配电网各节点的开关站、环网室或环网箱。具体包括一个PT柜、4～6个间隔单元柜(包括环进线柜、环出线柜、馈出线柜)、一个公共单元柜。PT柜中包括设置于母线上的电压互感器。分布式DTU包括间隔DTU、分段DTU、公共DTU。其中间隔DTU安装在各间隔单元柜中，分段DTU和公共DTU安装在环网单元的公共单元柜中；间隔单元柜中还包括设置于对应进线、出线或馈线上的电流互感器和断路器，各间隔DTU连接同一间隔单元柜中的电流互感器和断路器；分段DTU与各间隔DTU连接，还连接PT柜中电压互感器；公共DTU通过光纤连接主站。分布式DTU能够完成环形配电网环进和环出联络线、馈出线、开关站母线故障定位、故障隔离功能、环网单元就地转供电控制功能。
环网单元之间联络线的故障隔离功能由配置在环进、环出间隔上分布式DTU的线路差动保护功能完成；开关站母线故障隔离由配置在分段间隔的分布式DTU的母线保护完成；环网单元馈出线故障隔离由配置在馈线间隔的分布式DTU的速断过流保护功能完成；馈线的恢复供电功能，由配置在分段间隔的分布式DTU的备自投功能完成。即在变电站馈出线开关、配网环网单元的环进环出线开关上配置间隔DTU，实现线路光纤纵联差动保护、方向过流速断保护。环网单元馈出线开关配置间隔DTU，实现方向过流速断保护。配网环网单元分段开关配置分段DTU，实现母线保护、合环保护、失灵保护及分段备自投功能，如图4所示。图中，甲、乙、丙、丁为各变电站的出站断路器，各开关站/环网单元内均设有一个母联断路器和标号为1、3的进线断路器、标号为2、4的出线断路器及标号为5、6、7、8的馈线断路器。
分布式DTU包含间隔三遥、光纤差动保护和过电流保护间隔故障检测及隔离、线损计量功能。分段DTU包含弧光检测快速母线故障检测及隔离、分段备自投功能。公共单元汇集各个间隔DTU遥测数据、录波数据、运行状态等相关信息，并经通信模块与配电主站进行通信。
本发明的双环网配电网故障隔离方法基于上述“双花瓣”式双环网配电网网架结构，该结构将每个“花瓣”划分为多个环网单元，不同供电区域的不同电源通过“花瓣”间多个联络站进行联络，增加每段线路转供电的通路。
以一双环网合环运行配电网为例，对本发明故障处理方法及满足N-2供电的转供方式进一步说明，具体实施方式如下。图5、图6、图7中，甲、乙、丙、丁为变电站1、变电站2、变电站3、变电站4出站断路器，1、2、…27、28为各开关站/环网单元内的进线断路器、出线断路器、馈线断路器及母联断路器。
1)配电网环网单元之间联络线故障，如图5所示：
故障定位：故障点如若在开关站/环网单元1、2之间的乙丁线上，则安装在开关站/环网单元1、2中乙丁线的分布式智能DTU光纤差动保护功能感受到差动电流，属于其区内故障。
故障隔离：安装在开关站/环网单元1、2中乙丁线的分布式智能DTU光纤差动保护跳开开关站/环网单元1、2中乙丁线的开关4、7隔离故障。
恢复供电：合环，N-1供电方式不需转供，不同环N-2供电也不需要转供。同环N-2供电方式时，假若开关站2、3间联络线同时故障，则联络线光差跳开开关8、11，区域备自投作出转供策略，此时若开关站/环网单元1无过负荷，就地自愈执行合母联开关26完成自愈控制。
2)配电网开关站母线故障，如图6所示：
故障定位：开关站母线故障时，安装在开关站的母线保护定位故障。
故障隔离：母线保护跳开开关站1中的开关1、2、17母联开关25完成故障隔离。
恢复供电：合环，母线故障不需转供。
3)配电网环网单元馈出线故障，如图7所示：
故障定位：环网单元1中的馈出线17发生故障，此条线路上安装的分布式智能DTU定位故障。
故障隔离：出线17上分布式智能DTU跳开开关17，完成故障隔离。
恢复供电：合环，馈线故障不需转供。
本发明具体采用即插即用、基于一二次融合的分布式DTU以及光纤差动保护功能、速断过流保护功能、母线保护功能、备自投功能实现环网结构配电网馈线的故障定位、隔离和非故障区域自动恢复供电，不依赖主站就地完成配电网故障隔离和供电区域转供电，避免传统配电网故障隔离越级跳闸问题和多次关合开关所引起的开关寿命缩短及对用户造成的冲击问题。

Claims (10)

1.一种环网单元，其特征在于，包括至少两根母线和与每根母线对应相连、用于与变电站或另一个环网单元的母线相连的进线；所述进线上设置有进线断路器，所述母线之间设置有母联断路器；所述进线断路器上连接有环进线分布式DTU，所述母联断路器上连接有分段DTU；所述环进线分布式DTU与设置于对应进线上的电流互感器相连，还设置有用于连接其他环网单元的分布式DTU的光纤接口；所述分段DTU、环进线分布式DTU与设置于对应母线上的电压互感器相连。
2.根据权利要求1所述的一种环网单元，其特征在于，所述母线上还连接有用于连接另一个环网单元母线的环出线，所述环出线上设置有出线断路器，所述出线断路器上连接有环出线分布式DTU，所述环出线分布式DTU与设置于对应环出线上的电流互感器相连，还设置有用于连接其他环网单元的分布式DTU的光纤接口。
3.根据权利要求1所述的一种环网单元，其特征在于，所述母线上还连接有用于供电的馈线，所述馈线上设置有馈线断路器，所述馈线断路器上连接有馈线分布式DTU，所述馈线分布式DTU与设置于对应馈线上的电流互感器相连，用于完成馈线故障定位与隔离。
4.根据权利要求2所述的一种环网单元，其特征在于，所述环进线分布式DTU和环出线分布式DTU具备差动保护模块，用于完成环网单元间联络线故障定位与隔离；所述分段DTU具备母线保护功能模块和备自投功能模块，用于完成环网单元母线故障定位隔离和转供电控制。
5.根据权利要求3所述的一种环网单元，其特征在于，所述电压互感器二次侧供电连接所述环进线分布式DTU、环出线分布式DTU、馈线分布式DTU和分段DTU。
6.一种双环网型配电网，包括至少两个变电站，其中一个变电站引出一条出线环接若干个环网单元后再回到该变电站，上述环网单元还被另一个变电站环接，其特征在于，所述环网单元包括至少两根母线和与每根母线对应相连、用于与变电站或另一个环网单元的母线相连的进线；所述进线上设置有进线断路器，所述母线之间设置有母联断路器；所述进线断路器上连接有环进线分布式DTU，所述母联断路器上连接有分段DTU；所述环进线分布式DTU与设置于对应进线上的电流互感器相连，还设置有用于连接其他环网单元的分布式DTU的光纤接口；所述分段DTU、环进线分布式DTU与设置于对应母线上的电压互感器相连。
7.根据权利要求6所述的一种双环网型配电网，其特征在于，所述母线上还连接有用于连接另一个环网单元母线的环出线，所述环出线上设置有出线断路器，所述出线断路器上连接有环出线分布式DTU，所述环出线分布式DTU与设置于对应环出线上的电流互感器相连，还设置有用于连接其他环网单元的分布式DTU的光纤接口。
8.根据权利要求6所述的一种双环网型配电网，其特征在于，所述母线上还连接有用于供电的馈线，所述馈线上设置有馈线断路器，所述馈线断路器上连接有馈线分布式DTU，所述馈线分布式DTU与设置于对应馈线上的电流互感器相连，用于完成馈线故障定位与隔离。
9.根据权利要求7所述的一种双环网型配电网，其特征在于，所述环进线分布式DTU和环出线分布式DTU具备差动保护模块，用于完成环网单元间联络线故障定位与隔离；所述分段DTU具备母线保护功能模块和备自投功能模块，用于完成环网单元母线故障定位隔离和转供电控制。
10.根据权利要求8所述的一种双环网型配电网，其特征在于，所述电压互感器二次侧供电连接所述环进线分布式DTU、环出线分布式DTU、馈线分布式DTU和分段DTU。
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