CN112736900A - 基于分体分层架构的配网分布式自愈系统及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电力系统继电保护技术领域，公开一种基于分体分层架构的配网分布式自愈系统及装置，以降低施工、调试和运维的工作量及成本。系统包括：以单个配电房为单位配置分体分层架构的自愈子系统，各自愈子系统包括支路间隔和自愈公共主机；在各自愈子系统中，各支路间隔分设有感知终端，以将电流以SV报文实时传输给自愈公共主机，及将开关、刀闸、地刀、连锁信息通过GOOSE报文传输给自愈公共主机，并根据该自愈公共主机的控制指令执行相应操作；各自愈公共主机，以两对光纤与相邻两个配电站的自愈公共主机相连并实现对等通讯，并将汇总的本配电房自愈保护相关的自动化信息上传至调度系统。

Description

基于分体分层架构的配网分布式自愈系统及装置
技术领域
本发明涉及电力系统继电保护技术领域，尤其涉及一种基于分体分层架构的配网分布式自愈系统及装置。
背景技术
当前如何持续满足不断提高的大型城市的电力需求是供电公司的一个重要课题。国内外大型城市配电网建设强调安全可靠的电力供应，供电可靠性是体现配电网建设与运行管理水平的关键指标。智能分布式配电自愈控制系统相对于集中式自愈控制系统，在不需人为干预的情况下实现对配电网故障的快速定位、隔离和恢复，最小化或避免用户的供电中断，大大提高了供电可靠性，因而国内大型城市配电网正在逐步推广应用。但是目前智能分布式自愈保护系统还存在诸多问题，如：环网柜间隔数量不一，间隔众多，各间隔模拟量、开关量、控制等信号接线引至自愈屏柜，拉接电缆数量多，成本费用高且维护难度大，且自愈装置为能够接入众多的模拟量、开关量、输出控制信号，体积庞大，环网柜内难以安装；智能分布式自愈系统均为定制化产品，逻辑定制化开发，推广应用难度较大。
因此，为了降低施工、调试和运维的工作量及成本，进一步提高智能分布式配电自愈控制系统的质量和效用，有必要在大规模应用之前针对智能分布式配电自愈控制系统的设备形态、互联互通、灵活性及智能化方面进行改进和完善。
发明内容
本发明目的在于公开一种基于分体分层架构的配网分布式自愈系统及装置，以降低施工、调试和运维的工作量及成本。
为达上述目的，本发明公开一种基于分体分层架构的配网分布式自愈系统，包括：
以单个配电房为单位配置分体分层架构的自愈子系统，各所述自愈子系统包括支路间隔和直接采集配电房内母线电压、分段电流、分段开关量的自愈公共主机，所述支路间隔包括进出线间隔和馈线间隔；
在各所述自愈子系统中，各支路间隔分设有感知终端，以将电流以SV报文实时传输给自愈公共主机，及将开关、刀闸、地刀、连锁信息通过GOOSE报文传输给自愈公共主机，并根据该自愈公共主机的控制指令执行相应操作；
各所述自愈公共主机，以两对光纤与相邻两个配电站的自愈公共主机相连并实现对等通讯，并将汇总的本配电房自愈保护相关的自动化信息上传至调度系统，所述调度系统与各所述自愈子系统中的至少一台自愈公共主机建立通讯连接。
藉此，采用分层分布式结构，各支路感知终端作为端设备分布式安装于各间隔，且SV数据与GOOSE数据两网合一，极大程度地减少从环网柜自愈屏柜与各间隔模拟量、开关量、控制等信号的电缆，减少接线工作，大幅降低了现场施工工作量及成本费用，同时也大幅减少了现场施工停电时间；使配电站房更加简洁，方便设计、使用和维护，后续升级扩容改造也更方便；解决了信号之间相互干扰的问题，杜绝了信号误动误报的隐患。
优选地，各所述自愈子系统内，所述自愈公共主机与所述终端之间以专用光纤采用IEC61850-9-2数字化SV数据、IEC61850-GOOSE事件传输通讯方式进行交互，且SV数据与GOOSE数据公用同一光纤网络。藉此，以专用光纤代替二次电缆实现配电房的内部通讯及配电房之间的外部通讯，进一步减少了信号线缆并确保了通信效率。
优选地，分布于各支路间隔上的各所述感知终端采用即插即用的一二次设备间标准化接口，安装在各支路开关柜内并以独立电源模块供电。藉此，模块化的支路感知终端，互联互通即插即用，可扩展性强；且采集执行机构从自愈公共主机中分离，解决了环网柜内空间狭小，间隔众多，自愈保护装置硬件资源不足，不可扩展的问题。
为达上述目的，本发明还公开一种基于分体分层架构的配网分布式自愈装置，包括：
直接采集配电房内母线电压、分段电流、分段开关量的自愈公共主机；
分设于各支路间隔的感知终端，以将电流以SV报文实时传输给所述自愈公共主机，及将开关、刀闸、地刀、连锁信息通过GOOSE报文传输给所述自愈公共主机，并根据该自愈公共主机的控制指令执行相应操作；所述支路间隔包括进出线间隔和馈线间隔；
各所述自愈公共主机，以两对光纤与相邻两个配电站的自愈公共主机相连并实现对等通讯，并将汇总的本配电房自愈保护相关的自动化信息上传至调度系统。
下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明实施例的基于分体分层架构的配网分布式自愈系统中配电房内的配置图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1
本实施例公开一种基于分体分层架构的配网分布式自愈系统，由就地安装在各个配电房内的一套分体分层式自愈装置(又称为“自愈子系统”)相互连接通信、信息交互与逻辑计算实现自愈功能的系统。所述的配电房内的分体分层式自愈装置具体由自愈公共主机，支路感知终端组成，自愈公共主机与相邻配电房自愈公共主机通讯完成自愈逻辑计算及信息传输，支路感知终端与自愈公共主机之间以专用光纤为介质，采用专有协议点对点通讯交互，完成配电所内所有间隔信息采集，功能执行。
本实施例中，自愈公共主机以单个配电房为单位配置，直接采集配电房内母线电压、分段电流、分段开关量。
本实施例中，支路感知终端以间隔进行配置，安装在各个支路开关柜内，独立电源模块供电，采集支路的电流及开关量信息，具备操作回路及出口功能，一二次设备间接口标准化设计，支路感知终端能够互通互换，即插即用。藉此也使得：支路感知终端标准化的一二次公共接口即插即用，支持配电所内间隔支路扩展，无需定置化配置。
本实施例中，支路感知终端与自愈公共主机以专用光纤采用IEC61850-9-2数字化SV数据、IEC61850-GOOSE事件传输等通讯方式，将配电房内各间隔电流、开关量信息传输给自愈公共主机，SV数据与GOOSE数据公用同一光纤网络与自愈公共主机连接。
本实施例中，自愈公共主机其高度集成，汇集整个配电房模拟量、开关量信息，实现各间隔保护控制、母线保护、备自投功能及自愈功能。一方面，其能够识别接入的各个支路感知终端信息，识别本配电房内接线方式及拓扑结构，在线扩展支路信息，无需增加自愈公共主机硬件资源。另一方面，自愈公共主机作为边缘设备，是各个配电房之间交互的智能节点，各个自愈公共主机之间通过专用光纤相互对等通讯，配合实现故障隔离和供电恢复等自愈功能；并将本配电房自愈保护相关自动化信息，上送至整个自愈网络中配置通讯的一台自愈公共主机汇总、整理并上送至调度系统。
以图1为例，某个10kV电压等级配电房，具备1条10kV进线(支路1)，1条10kV出线(支路2)，两条10kV母线，每段母线具备6条馈线间隔(支路3至支路14)，两端母线之间通过分段连接。
首先，以配电站为单元配置一台自愈公共主机，两端母线电压PT(电压互感器)直接接入自愈公共主机，分段电流、开关位置直接接入自愈保护公共主机，分段控制直接有自愈公共主机控制。
其次，各个支路间隔1-14依次配置支路感知终端1-14，其中支路1、2设置为进、出线间隔，其他支路设置为馈线间隔。终端1-14连接本间隔电流CT(电流互感器)二次回路、断路器位置接点，采集线路电流、开关位置。终端1-14通过一对光纤与自愈公共主机相连接，将电流以SV数据实时传输给自愈公共主机，将开关、刀闸、地刀、连锁信息通过GOOSE传输给自愈公共主机；自愈公共主机对内共14对光纤与本配电房内设备相连，自愈公共主机汇集本配电站各间隔电流、开关量信息，判断间隔故障，并将相应控制结果通过GOOSE传输给终端1-14，执行相应的操作。同时，自愈公共主机通过两对光纤与相邻的两个配电站自愈公共主机相连，交互故障信息、开关位置信息，进行故障判别与供电恢复。
实施例2
基于与上述实施例的同一主旨，本实施例公开一种基于分体分层架构的配网分布式自愈装置，包括：
直接采集配电房内母线电压、分段电流、分段开关量的自愈公共主机；
分设于各支路间隔的感知终端，以将电流以SV报文实时传输给所述自愈公共主机，及将开关、刀闸、地刀、连锁信息通过GOOSE报文传输给所述自愈公共主机，并根据该自愈公共主机的控制指令执行相应操作；所述支路间隔包括进出线间隔和馈线间隔；
各所述自愈公共主机，以两对光纤与相邻两个配电站的自愈公共主机相连并实现对等通讯，并将汇总的本配电房自愈保护相关的自动化信息上传至调度系统。
优选地，所述自愈公共主机与所述终端之间以专用光纤采用IEC61850-9-2数字化SV数据、IEC61850-GOOSE事件传输通讯方式进行交互，且SV数据与GOOSE数据公用同一光纤网络。进一步地，分布于各支路间隔上的各所述感知终端采用即插即用的一二次设备间标准化接口，安装在各支路开关柜内并以独立电源模块供电。
综上，本发明实施例公开的基于分体分层架构的配网分布式自愈系统及装置，采用分层分布式结构支路感知终端作为端设备分布式安装于各间隔，以专用光纤代替二次电缆，且SV数据与GOOSE数据两网合一，极大程度地减少从环网柜自愈屏柜与各间隔模拟量、开关量、控制等信号的电缆，减少接线工作，大幅降低了现场施工工作量及成本费用，同时也大幅减少了现场施工停电时间；使配电站房更加简洁，方便设计、使用和维护，后续升级扩容改造也更方便；解决了信号之间相互干扰的问题，杜绝了信号误动误报的隐患；同时，模块化的支路感知终端，互联互通即插即用，可扩展性强，采集执行机构从自愈装置中分离，解决了环网柜内空间狭小，间隔众多，自愈保护装置硬件资源不足，不可扩展的问题。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于分体分层架构的配网分布式自愈系统，其特征在于，包括：
以单个配电房为单位配置分体分层架构的自愈子系统，各所述自愈子系统包括支路间隔和直接采集配电房内母线电压、分段电流、分段开关量的自愈公共主机，所述支路间隔包括进出线间隔和馈线间隔；
在各所述自愈子系统中，各支路间隔分设有感知终端，以将电流以SV报文实时传输给自愈公共主机，及将开关、刀闸、地刀、连锁信息通过GOOSE报文传输给自愈公共主机，并根据该自愈公共主机的控制指令执行相应操作；
各所述自愈公共主机，以两对光纤与相邻两个配电站的自愈公共主机相连并实现对等通讯，并将汇总的本配电房自愈保护相关的自动化信息上传至调度系统，所述调度系统与各所述自愈子系统中的至少一台自愈公共主机建立通讯连接。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，各所述自愈子系统内，所述自愈公共主机与所述终端之间以专用光纤采用IEC61850-9-2数字化SV数据、IEC61850-GOOSE事件传输通讯方式进行交互，且SV数据与GOOSE数据公用同一光纤网络。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，分布于各支路间隔上的各所述感知终端采用即插即用的一二次设备间标准化接口，安装在各支路开关柜内并以独立电源模块供电。
4.一种基于分体分层架构的配网分布式自愈装置，其特征在于，包括：
直接采集配电房内母线电压、分段电流、分段开关量的自愈公共主机；
分设于各支路间隔的感知终端，以将电流以SV报文实时传输给所述自愈公共主机，及将开关、刀闸、地刀、连锁信息通过GOOSE报文传输给所述自愈公共主机，并根据该自愈公共主机的控制指令执行相应操作；所述支路间隔包括进出线间隔和馈线间隔；
各所述自愈公共主机，以两对光纤与相邻两个配电站的自愈公共主机相连并实现对等通讯，并将汇总的本配电房自愈保护相关的自动化信息上传至调度系统。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述自愈公共主机与所述终端之间以专用光纤采用IEC61850-9-2数字化SV数据、IEC61850-GOOSE事件传输通讯方式进行交互，且SV数据与GOOSE数据公用同一光纤网络。
6.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，分布于各支路间隔上的各所述感知终端采用即插即用的一二次设备间标准化接口，安装在各支路开关柜内并以独立电源模块供电。
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