CN112952809B - 一种配电网多环网柜的串联合环调电装置及方法 - Google Patents

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CN112952809B CN202110192993.7A CN202110192993A CN112952809B CN 112952809 B CN112952809 B CN 112952809B CN 202110192993 A CN202110192993 A CN 202110192993A CN 112952809 B CN112952809 B CN 112952809B
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Abstract

本申请示出一种配电网多环网柜的串联合环调电装置及方法，所述装置包括：串联移相变压器、并联保护间隙、断路器、隔离开关、接地刀闸、电压互感器、电流互感器以及控制保护器；同时在该装置的基础上示出了一种配电网多环网柜的串联合环调电方法，通过在环网柜进线电源公共线路上串联安装合环调电装置调节电源电压相角幅值，减小环网柜两电源电压相角幅值差，抑制合环过程中的稳态电流和冲击电流，解决配电网多环网柜的合环调电问题，提高配电网合环调电操作的安全性，实现一台装置解决多个相关环网柜的合环调电需求，避免了将合环装置并联在合环点上只解决单个节点的合环调电需求造成的资源浪费。

Description

一种配电网多环网柜的串联合环调电装置及方法
技术领域
本发明属于配电网装配技术领域，具体涉及一种配电网多环网柜的串联合环调电装置及方法。
背景技术
环网柜是手拉手结构供电系统中常见的高压开关设备，一般采用双电源接入，正常运行时出于对短路电流的考虑采用开环供电，但由于检修、施工、负荷调整等原因，经常需要对负荷实现转供电，将需要检修的电源上的负荷转换到另外一路电源上。合环调电是在待检修电源不停电的情况下，在环网柜内通过合环操作，将负荷转移到与之相连的另外一路电源上，实现不停电倒负荷，但一般双电源接入的环网柜，电源电压幅值相角偏差大，直接合环，容易引起合环潮流变化，合环电流过大导致一次设备过载、保护误动、短路电流超标等问题，影响电流安全稳定运行。
现有技术为了减小电源间电压相角幅值偏差，实现合环调电，常通过调节电网运行方式，调节上级电源合环，将跨多电压等级的合环调整成连续电压等级的合环，减小压差和角差，但环网柜两个电源的上级电源一般相隔相对较远，耦合不强，方式调整涉及的片区较远，实施难度相对较大。
发明内容
基于上述问题，本发明提供了一种配电网多环网柜的串联合环调电装置及方法，实现一台装置解决多个相关环网柜的合环调电需求，避免了将合环装置并联在合环点上只解决单个节点的合环调电需求造成的资源浪费。
第一方面，本申请示出一种配电网多环网柜的串联合环调电装置，所述装置包括：串联移相变压器、并联保护间隙、断路器、隔离开关、接地刀闸、电压互感器、电流互感器以及控制保护器；
所述串联合环调电装置位于环网柜进线电源的公共线路上，所述公共线路包括：变压器出线线路、第一分路、第二分路、第三分路以及第四分路；所述第一分路上还包括第一支路；所述第二分路上还包括第二支路，所述第三分路上还包括第三支路；所述变压器出线线路与第一分路和第二分路连接；所述第一分路、第二分路与第三分路以及第四分路连接；
所述断路器包括：第一断路器以及第二断路器，所述第一断路器串联接入变压器出线线路；所述第二断路器设置于第三分路上；
所述串联移相变压器与所述第一断路器并联，设置于第三分路上；
所述并联保护间隙与所述串联移相变压器并联，设置于第四分路上；
所述隔离开关包括第一隔离开关以及第二隔离开关；所述第一隔离开关设置于第一分路上，第二隔离开关设置于第二分路上；
所述接地刀闸包括第一接地刀闸以及第二接地刀闸，所述第一接地刀闸设置于第一支路上，所述第二接地刀闸设置于第二支路上；
所述电压互感器包括第一电压互感器以及第二电压互感器；所述第一互感器设置于第一分路上，所述第二互感器设置于第三支路上；
所述电流互感器包括第一电流互感器以及第二电流互感器；所述第一电流互感器以及第二电流互感器分别串联在所述串联移相变压器两侧，均设置于第三分路上；
所述控制保护器与所述串联移相变压器、第一断路器、第二断路器、第三断路器、第四断路器、第五断路器、第六断路器、隔离开关、接地刀闸、电压互感器、第三电压互感器、第四电压互感器、第五电压互感器以及电流互感器连接，用于采集电压电流信号及开关类元件和串联移相变压器的状态信号，控制开关类元件及所述串联移相变压器；其中，所述第三断路器及第四断路器为第一环网柜内断路器；所述第五断路器及第六断路器为第二环网柜内断路器；所述第三电压互感器为第一环网柜内电压互感器，所述第四电压互感器为变压器出线线路电压互感器，所述第五电压互感器为第二环网柜内电压互感器。
第二方面，本申请示出一种配电网多环网柜的串联合环调电方法，采用如上所述的装置，所述方法步骤包括：
断开第一接地刀闸以及第二接地刀闸，合上第一隔离开关以及第二隔离开关，将串联移相变压器空载投入；
调节所述串联移相变压器使其输入电压等于输出电压，合上第二断路器，由于串联移相变压器两侧电压相等，保证其支路无环流；
断开第一断路器，使所述串联移相变压器串联投入电源支路；
合环调电控制保护器采集环网柜进线电源电压和串联移相变压器输入电压并计算，得到串联移相变压器档位控制信号，根据所述档位控制信号调节所述串联移相变压器，使所述串联移相变压器的输出电压等于环网柜另一回进线电源的电压；
合上环网柜内变压器侧进线断路器，此时环网柜处于双电源合环运行状态；断开环网柜另一回电源进线断路器，使负荷转移到变压器侧进线断路器对应的变压器电源上，完成合环调电。
本申请的有益效果为：
通过在环网柜进线电源公共线路上串联安装合环调电装置调节电源电压相角幅值，减小环网柜两电源电压相角幅值差，抑制合环过程中的稳态电流和冲击电流，解决配电网多环网柜的合环调电问题，提高配电网合环调电操作的安全性，实现手拉手供电系统的不停电转供电，提高供电可靠性和供电质量，实现一台装置解决多个相关环网柜的合环调电需求，避免了将合环装置并联在合环点上只解决单个节点的合环调电需求造成的资源浪费。
附图说明
为了更清楚的说明申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，对于本领域的普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请示出的一种配电网多环网柜的串联合环调电装置示意图；
图2为本申请示出的一种配电网多环网柜的串联合环调电方法示意图；
图3为本申请示出的一种配电网多环网柜的下级环网柜连接示意图。
具体实施方式
参阅图1，图1示出了一种配电网多环网柜的串联合环调电装置，所述装置包括：串联移相变压器1、并联保护间隙2、断路器3、隔离开关4、接地刀闸5、电压互感器6、电流互感器7以及控制保护器8；
所述串联合环调电装置位于环网柜进线电源的公共线路9上，所述公共线路9包括：变压器出线线路91、第一分路92、第二分路93、第三分路94以及第四分路95；所述第一分路92上还包括第一支路921；所述第二分路93上还包括第二支路931，所述第三分路94上还包括第三支路941；所述变压器出线线路91与第一分路92和第二分路93连接；所述第一分路92、第二分路93与第三分路94以及第四分路95连接；
所述断路器3包括：第一断路器31以及第二断路器32，所述第一断路器31串联接入变压器出线线路91；当不需要合环调电时，所述第一断路器31作为常规出线断路器使用，其合闸状态下将合环调电装置旁路，当需要合环调电时，所述第一断路器31处于分闸状态，配合第二断路器32使所述串联移相变压器1投入；当线路或合环调电装置出现某些故障时，所述第一断路器31接受过电流保护动作，进行合闸，将所述串联移相变压器1旁路，保护所述串联移相变压器1；所述第二断路器32设置于第三分路94上；用于接收控制保护器8对所述第二断路器32的控制，配合完成合环调电顺序控制；
所述串联移相变压器1与所述第一断路器31并联，设置于第三分路94上；用于进行变压器出线电源电压的调节；
所述并联保护间隙2与所述串联移相变压器1并联，设置于第四分路95上；用于过电压保护，当线路出现某些故障时，若所述串联移相变压器1两端电压过高，首先触发所述并联保护间隙2，所述并联保护间隙2可早于第一断路器31将所述串联移相变压器1旁路；
所述隔离开关4包括第一隔离开关41以及第二隔离开关42；所述第一隔离开关41设置于第一分路92上，第二隔离开关42设置于第二分路93上；所述隔离开关4用于配合接地刀闸5以及第一断路器31完成所述串联移相变压器1的空载投入、隔离以及接地检修等状态的调整，且所述隔离开关4具备电动操作功能，便于实现合环调电过程的自动顺控；
所述接地刀闸5包括第一接地刀闸51以及第二接地刀闸52所述第一接地刀闸51设置于第一支路921上，所述第二接地刀闸52设置于第二支路931上；所述接地开关5用于配合隔离开关4以及第一断路器31完成所述串联移相变压器1的空载投入、隔离以及接地检修等状态的调整，且所述接地刀闸5具备电动操作功能，便于实现合环调电过程的自动顺控；
所述电压互感器6包括第一电压互感器61以及第二电压互感器62；所述第一电压互感器61设置于第一分路92上，所述第二电压互感器62设置于第三支路941上；用于实现合环调电实施点两端电压的测量，同时将电压信号输送到控制保护器8，作为产生串联移相变压器控制指令的输入信号；
所述电流互感器7包括第一电流互感器71以及第二电流互感器72；所述第一电流互感器71以及第二电流互感器72分别串联在所述串联移相变压器1两侧，均设置于第三分路94上；用于实现串联移相变压器1两端电流的测量，同时将电流信号输送到控制保护器8，实施串联移相变压器保护；
所述控制保护器8与所述串联移相变压器1、第一断路器31、第二断路器32、第三断路器101、第四断路器102、第五断路器111、第六断路器112、隔离开关4、接地刀闸5、电压互感器6、第三电压互感器103、第四电压互感器12、第五电压互感器113以及电流互感器7连接，用于采集电压电流信号及开关类元件和串联移相变压器1的状态信号，控制开关类元件及所述串联移相变压器1；其中，所述第三断路器101及第四断路器102为第一环网柜10内断路器；所述第五断路器111及第六断路器112为第二环网柜11内断路器；所述第三电压互感器103为第一环网柜10内电压互感器，所述第四电压互感器12为变压器出线线路电压互感器，所述第五电压互感器113为第二环网柜11内电压互感器。
参阅图2，图2示出了一种配电网多环网柜的串联合环调电方法，所述方法步骤包括：
断开第一接地刀闸以及第二接地刀闸，合上第一隔离开关以及第二隔离开关，将串联移相变压器空载投入；
调节所述串联移相变压器使其输入电压等于输出电压，合上第二断路器，由于串联移相变压器两侧电压相等，保证其支路无环流；
断开第一断路器，使所述串联移相变压器串联投入电源支路；
合环调电控制保护器采集环网柜进线电源电压和串联移相变压器输入电压并计算，得到串联移相变压器档位控制信号，根据所述档位控制信号调节所述串联移相变压器，使所述串联移相变压器的输出电压等于环网柜另一回进线电源的电压；
合上环网柜内变压器侧进线断路器，此时环网柜处于双电源合环运行状态；断开环网柜另一回电源进线断路器，使负荷转移到变压器侧进线断路器对应的变压器电源上，完成合环调电。
在一可行性实施例中，本申请示出一种配电网多环网柜的串联合环调电方法，采用上述装置，应用于第一环网柜，所述第一环网柜为图1所示10，所述第一环网柜10包括：第三断路器101、第四断路器102以及第三电压互感器103；
所述方法步骤包括：
断开第一接地刀闸以及第二接地刀闸，合上第一隔离开关以及第二隔离开关，将串联移相变压器空载投入；
调节所述串联移相变压器使其输入电压等于输出电压，合上第二断路器，由于串联移相变压器两侧电压相等，保证其支路无环流；
断开第一断路器，使所述串联移相变压器串联投入电源支路；
所述合环调电控制保护器采集第一电压互感器以及第三电压互感器电压信号并计算得到串联移相变压器档位控制信号，根据所述档位控制信号调节所述串联移相变压器，使所述串联移相变压器的输出电压等于第一环网柜第一进线电源的电压；所述第三电压互感器为第一环网柜内置互感器；
合上第四断路器，此时环网柜处于双电源合环运行状态；断开第三断路器，将负荷转移到第四断路器对应的变压器电源上，完成合环调电；所述第三断路器与第四断路器均为第一环网柜内置断路器，其中第三断路器为第一进线电源断路器，第四断路器为移相变压器电源支路断路器。
在一可行性实施例中，本申请示出的一种配电网多环网柜的串联合环调电方法，采用上述装置，应用于第二环网柜，所述第二环网柜为图1所示11，所述第二环网柜11包括：第五断路器111、第六断路器112以及第五电压互感器113；
所述方法步骤包括：
断开第一接地刀闸以及第二接地刀闸，合上第一隔离开关以及第二隔离开关，将串联移相变压器空载投入；
调节所述串联移相变压器使其输入电压等于输出电压，合上第二断路器，由于串联移相变压器两侧电压相等，保证其支路无环流；
断开第一断路器，使所述串联移相变压器串联投入电源支路；
所述合环调电控制保护器采集第一电压互感器以及第五电压互感器电压信号并计算得到串联移相变压器档位控制信号，根据所述档位控制信号调节所述串联移相变压器，使所述串联移相变压器的输出电压等于第二环网柜第二进线电源的电压；所述第五电压互感器为第二环网柜内置电压互感器；
合上第五断路器，此时环网柜处于双电源合环运行状态；断开第六断路器，将负荷转移到第五断路器对应的变压器电源上，完成合环调电，所述第五断路器及第六断路器均为第二环网柜内置断路器，其中第五断路器为第二进线电源断路器，第六断路器为移相变压器电源支路断路器。
参阅图3，在一可行性实施例中，本申请示出的一种配电网多环网柜的串联合环调电方法，采用上述装置，还应用于第三环网柜以及第四环网柜及其他下级环网柜，所述第三环网柜与第四环网柜为第一环网柜与第二环网柜的下级环网柜。
以对第一环网柜执行合环操作为例，本申请示出的技术方案工作过程及有益效果为：
为便于本领域技术人员理解，本申请中设置第一环网柜及第二环网柜分别采用10kV第一进线电源以及10kV第二进线电源供电(常规环网柜开环运行，采用10kV单侧电源供电)，正常状态时，第一断路器31、第三断路器101以及第六断路器112均处于合闸状态，第二断路器32、第一隔离开关41以及第二隔离开关42均处于分闸状态，第一接地刀闸51以及第二接地刀闸52均处于合闸状态，此时合环调电装置处于接地状态。
当需要对第一环网柜执行合环操作时：
断开第一接地刀闸51以及第二接地刀闸52，合上第一隔离开关41以及第二隔离开关42，将串联移相变压器1空载投入；
调节所述串联移相变压器1使其输入电压等于输出电压，合上第二断路器32，由于此时串联移相变压器1输入电压等于输出电压，串联移相变压器1环内无环流；
断开第一断路器31，将所述串联移相变压器1串联投入电源支路；
所述合环调电控制保护器8采集第一电压互感器61以及第三电压互感器103电压信号并计算得到串联移相变压器档位控制信号，根据所述档位控制信号调节所述串联移相变压器1，使所述串联移相变压器1的输出电压等于10kV第一进线电源的电压；
合上第四断路器102，此时环网柜处于双电源合环运行状态；断开第三断路器101，将负荷转移到第四断路器102对应的变压器电源上，即完成合环调电工作。
第二环网柜与第一环网柜采用同样方法，由于移相变压器执行产生一个移相电压，因此同一时刻只能进行一个环网柜的合环调电。
本申请示出的一种配电网多环网柜的串联合环调电装置及方法，通过调节环网柜单回进线电源的电压相角幅值，减小两电源电压相角幅值差，从而减小合环过程中的稳态电流和冲击电流，提高配电网合环调电操作的安全性，解决配电网多环网柜的合环调电问题，实现手拉手供电系统的不停电转供电，提高供电可靠性和供电质量，实现一台装置解决多个相关环网柜的合环调电需求，避免了将合环装置并联在合环点上只解决单个节点的合环调电需求造成的资源浪费。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本申请进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本申请精神和范围的情况下，可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本申请的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种配电网多环网柜的串联合环调电装置，其特征在于，所述装置包括：串联移相变压器(1)、并联保护间隙(2)、断路器(3)、隔离开关(4)、接地刀闸(5)、电压互感器(6)、电流互感器(7)以及控制保护器(8)；
所述串联合环调电装置位于环网柜进线电源的公共线路(9)上，所述公共线路(9)包括：变压器出线线路(91)、第一分路(92)、第二分路(93)、第三分路(94)以及第四分路(95)；其中，变压器出线线路(91)依次串联所述第一分路(92)、所述第四分路(95)、所述第二分路(93)形成回路，所述第三分路(94)与所述第四分路(95)并联；所述公共线路(9)还包括：连接在所述第一分路(92)上的第一支路(921)，连接在所述第二分路(93)上的第二支路(931)，以及连接在所述第三分路(94)上的第三支路(941)；
所述断路器(3)包括：第一断路器(31)以及第二断路器(32)，所述第一断路器(31)串联接入变压器出线线路(91)；所述第二断路器(32)设置于第三分路(94)上；
所述串联移相变压器(1)与所述第一断路器(31)并联，设置于第三分路(94)上；
所述并联保护间隙(2)与所述串联移相变压器(1)并联，设置于第四分路(95)上；
所述隔离开关(4)包括第一隔离开关(41)以及第二隔离开关(42)；所述第一隔离开关(41)设置于第一分路(92)上，第二隔离开关(42)设置于第二分路(93)上；
所述接地刀闸(5)包括第一接地刀闸(51)以及第二接地刀闸(52)，所述第一接地刀闸(51)设置于第一支路(921)上，所述第二接地刀闸(52)设置于第二支路(931)上；
所述电压互感器(6)包括第一电压互感器(61)以及第二电压互感器(62)；所述第一电压互感器(61)设置于第一分路(92)上，所述第二电压互感器(62)设置于第三支路(941)上；
所述电流互感器(7)包括第一电流互感器(71)以及第二电流互感器(72)；所述第一电流互感器(71)以及第二电流互感器(72)分别串联在所述串联移相变压器(1)两侧，均设置于第三分路(94)上；
所述控制保护器(8)与所述串联移相变压器(1)、第一断路器(31)、第二断路器(32)、第三断路器(101)、第四断路器(102)、第五断路器(111)、第六断路器(112)、隔离开关(4)、接地刀闸(5)、电压互感器(6)、第三电压互感器(103)、第四电压互感器(12)、第五电压互感器(113)以及电流互感器(7)连接，用于采集电压电流信号及开关类元件和串联移相变压器(1)的状态信号，控制开关类元件及所述串联移相变压器(1)；其中，所述第三断路器(101)及第四断路器(102)为第一环网柜(10)内断路器；所述第五断路器(111)及第六断路器(112)为第二环网柜(11)内断路器；所述第三电压互感器(103)为第一环网柜(10)内电压互感器，所述第四电压互感器(12)为变压器出线线路电压互感器，所述第五电压互感器(113)为第二环网柜(11)内电压互感器。
2.一种配电网多环网柜的串联合环调电方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的装置，所述方法步骤包括：
断开第一接地刀闸以及第二接地刀闸，合上第一隔离开关以及第二隔离开关，将串联移相变压器空载投入；
调节所述串联移相变压器使其输入电压等于输出电压，合上第二断路器，由于串联移相变压器两侧电压相等，保证其支路无环流；
断开第一断路器，使所述串联移相变压器串联投入电源支路；
合环调电控制保护器采集环网柜进线电源电压和串联移相变压器输入电压并计算，得到串联移相变压器档位控制信号，根据所述档位控制信号调节所述串联移相变压器，使所述串联移相变压器的输出电压等于环网柜另一回进线电源的电压；
合上环网柜内变压器侧进线断路器，此时环网柜处于双电源合环运行状态；断开环网柜另一回电源进线断路器，使负荷转移到变压器侧进线断路器对应的变压器电源上，完成合环调电。
3.根据权利要求2所述的一种配电网多环网柜的串联合环调电方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的装置，应用于第一环网柜，所述方法步骤包括：
断开第一接地刀闸以及第二接地刀闸，合上第一隔离开关以及第二隔离开关，将串联移相变压器空载投入；
调节所述串联移相变压器使其输入电压等于输出电压，合上第二断路器，由于串联移相变压器两侧电压相等，保证其支路无环流；
断开第一断路器，使所述串联移相变压器串联投入电源支路；
所述合环调电控制保护器采集第一电压互感器以及第三电压互感器电压信号并计算得到串联移相变压器档位控制信号，根据所述档位控制信号调节所述串联移相变压器，使所述串联移相变压器的输出电压等于第一环网柜第一进线电源的电压；所述第三电压互感器为第一环网柜内置互感器；
合上第四断路器，此时环网柜处于双电源合环运行状态；断开第三断路器，将负荷转移到第四断路器对应的变压器电源上，完成合环调电；所述第三断路器与第四断路器均为第一环网柜内置断路器，其中第三断路器为第一进线电源断路器，第四断路器为移相变压器电源支路断路器。
4.根据权利要求2所述的一种配电网多环网柜的串联合环调电方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的装置，应用于第二环网柜，所述方法步骤包括：
断开第一接地刀闸以及第二接地刀闸，合上第一隔离开关以及第二隔离开关，将串联移相变压器空载投入；
调节所述串联移相变压器使其输入电压等于输出电压，合上第二断路器，由于串联移相变压器两侧电压相等，保证其支路无环流；
断开第一断路器，使所述串联移相变压器串联投入电源支路；
所述合环调电控制保护器采集第一电压互感器以及第五电压互感器电压信号并计算得到串联移相变压器档位控制信号，根据所述档位控制信号调节所述串联移相变压器，使所述串联移相变压器的输出电压等于第二环网柜第二进线电源的电压；所述第五电压互感器为第二环网柜内置电压互感器；
合上第五断路器，此时环网柜处于双电源合环运行状态；断开第六断路器，将负荷转移到第五断路器对应的变压器电源上，完成合环调电，所述第五断路器及第六断路器均为第二环网柜内置断路器，其中第五断路器为第二进线电源断路器，第六断路器为移相变压器电源支路断路器。
5.根据权利要求2所述的一种配电网多环网柜的串联合环调电方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的装置，还应用于第三环网柜以及第四环网柜及其他下级环网柜，所述第三环网柜与第四环网柜为第一环网柜与第二环网柜的下级环网柜。
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