CN114188947A - 一种10kV配电线路的带电合环系统及其控制方法 - Google Patents

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许叶平
李自清
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赵浩君
顾小虎
王志刚
姚彦良
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张勇
王子祥
赵祖祥
耿健
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Abstract

本发明公开了一种10kV配电线路的带电合环系统及其控制方法，包括总控制器、馈线终端、电压互感器、移相调压器、断路器；电压互感器采集所在线路电压的相位和幅值并通过馈线终端传输给总控制器；所述总控制器判断出两条线路电压的相位差和幅值差后，控制移相调压器调整至合适档位，再下发分合闸指令给第一、第二馈线终端，由第一、第二馈线终端控制第一、第二断路器的分合闸。本发明针对两条10kV配电线路合环点两侧存在较大幅值差和相位差、不能带电合环的问题，创新性提出在合环点串联具备自动调压和调相功能的移相调压器，使合环点两侧相位差、幅值差控制在允许合环范围内，实现低成本、高可靠的10kV线路不停电合环运行。

Description

一种10kV配电线路的带电合环系统及其控制方法
技术领域
本发明属于电力系统配网运行控制领域，具体涉及一种10kV配电线路的带电合环系统及其控制方法。
背景技术
目前，电网日趋复杂，已经发展成为一个庞大系统，包含多种类型电源、多种类型负荷和不同电压等级的设备，但由于历史原因，35kV及以上电网存在相当数量接线不同的主变，即存在固定的30°相位差，按当时的规划，此类主变35kV或10kV的出线不会向同一供区供电，但随着负荷增长和线路延伸，此类出线形成了相互转供的需求。
此外，随着近几年电网发展速度的加快，220～500kV电网的逐步完善，涉及不同220kV变电站的10kV不停电合环操作需求也越来越多。因此，为确保电网安全运行，降低合环操作时的风险，通过低成本、高可靠、易推广的配电网不停电合环转供系统实现配电网的动态网络重构，打破现有闭环设计、开环运行的配电网局部运行瓶颈点已成为配电网发展的趋势。
基于上述原因，需要一种10kV配电线路不停电合环结构。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于提供一种能够将两条10kV配电线路合环点的两侧相位差、幅值差控制在允许合环范围内的10kV配电线路的带电合环系统及其控制方法。
技术方案：本发明的10kV配电线路的带电合环系统，包括总控制器，所述总控制器分别连接移相调压器、第一馈线终端、第二馈线终端、第一电压互感器及第四电压互感器；所述移相调压器两侧分别连接第一断路器、第二断路器；所述第一馈线终端还与第一电压互感器、第一断路器、第二电压互感器分别连接；所述第二馈线终端还与第三电压互感器、第二断路器、第四电压互感器分别连接；所述第一电压互感器采集一条线路电压的相位和幅值，并通过第一馈线终端传输给总控制器；所述第四电压互感器采集另一条线路电压的相位和幅值，并通过第二馈线终端传输给总控制器；所述总控制器判断出两条线路电压的相位差和幅值差后，控制移相调压器调整至合适档位，再下发分合闸指令给第一馈线终端、第二馈线终端，由第一馈线终端、第二馈线终端控制第一断路器、第二断路器的分合闸。
所述第一断路器输入端连接有第一电流互感器，第一电流互感器与第一馈线终端连接；所述第二断路器输入端连接有第二电流互感器，第二电流互感器与第二馈线终端连接；所述第一电流互感器、第二电流互感器采集其所在线路的电流。
所述移相调压器采用无励磁移相调压器；通过无励磁移相调压器，实现两条存在相位差和幅值差的10kV配电线路可并列运行，不受相位差和幅值差的影响。
所述总控制器的供电电源由第一电压互感器和第四电压互感器双路提供。
所述总控制器与第一馈线终端、第二馈线终端之间通过RS485连接，总控制器与移相调压器之间通过控制线连接。
所述第一断路器与第一馈线终端之间、第二断路器与第二馈线终端之间均通过集成线缆连接。
本发明的10kV配电线路的带电合环系统的控制方法，包括以下步骤：
(1)第一电压互感器和第四电压互感器采集两边线路电压的相位和幅值，总控制器通过第一馈线终端获取第一电压互感器的相位和幅值，通过第二馈线终端获取第四电压互感器的相位和幅值；
(2)总控制器计算两条线路电压的相位差和幅值差，并根据计算结果将移相调压器调节至合适档位；
(3)移相调压器调节至合适档位后，总控制器向第一馈线终端下发命令，将第一断路器合闸；
(4)第一断路器合闸完成后，第三电压互感器和第四电压互感器采集第二断路器两侧电压的相位和幅值，并通过第二馈线终端传输至总控制器，由总控制器计算第二断路器两侧线路电压的相位差和幅值差；
(5)若步骤(4)中计算出的相位差和幅值差在可合环范围内，则通过第二馈线终端向第二断路器下发合闸命令，完成两条线路的合环运行。
步骤(5)中，若步骤(4)中计算出的相位差和幅值差不在可合环范围内，则通过第一馈线终端向第一断路器下发分闸命令，再重新执行步骤(1)至(4)，直至可合环为止。
有益效果：本发明与现有技术相比，其有益效果在于：针对两条10kV配电线路合环点两侧存在较大幅值差和相位差、不能带电合环的问题，创新性地提出在合环点串联具备自动调压和调相功能的移相调压器，使合环点两侧相位差、幅值差控制在允许合环范围内，在保证低成本、高可靠性的前提下实现了两条10kV线路不停电合环运行的目的。
附图说明
图1为本发明所述10kV配电线路的带电合环系统的结构框图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式和说明书附图对本发明的技术方案进行详细介绍。
如图1所示，本发明包括总控制器、馈线终端、电压互感器、移相调压器、断路器；具体的，馈线终端包括第一馈线终端和第二馈线终端，馈线终端作为断路器的控制器，可通过电压互感器采集线路电压的幅值和相位，可通过电流互感器采集线路的电流，可与总控制器通信，接收指令，发送线路信息。可控制断路器的分闸与合闸。断路器包括第一断路器和第二断路器，两个断路器布置在移相调压器两侧，通过断路器的分合闸功能，可投入和退出移相调压器。第一断路器与第一馈线终端通过集成线缆连接，第二断路器与第二馈线终端通过集成线缆连接。本实施例中，第一断路器、第二断路器均为10kV一二次融合柱上断路器。第一断路器输入端连接有第一电流互感器，第一电流互感器与第一馈线终端通过电流信号线连接；第二断路器输入端连接有第二电流互感器，第二电流互感器与第二馈线终端通过电流信号线连接；第一电流互感器、第二电流互感器采集其所在线路的电流。电压互感器采集线路电压幅值和相位，以及为第一馈线终端和总控制器供电，具体包括第一电压互感器、第二电压互感器、第三电压互感器、第四电压互感器，其中，第一电压互感器、第二电压互感器布置在第一断路器两侧，第三电压互感器、第四电压互感器布置在第二断路器两侧。第一馈线终端由第一电压互感器和第二电压互感器双路供电，第二馈线终端由第三电压互感器和第四电压互感器双路供电，都是220V电源。本实施例中，移相调压器采用无励磁移相调压器，具有调节10kV电压等级的相位功能和幅值功能，通过无励磁移相调压器，两条存在相位差和幅值差的10kV配电线路可并列运行，不受相位差和幅值差的影响。
总控制器分别连接移相调压器、第一馈线终端、第二馈线终端、第一电压互感器及第四电压互感器；移相调压器两侧分别连接第一断路器、第二断路器；第一馈线终端还与第一电压互感器、第一断路器、第二电压互感器分别连接；第二馈线终端还与第三电压互感器、第二断路器、第四电压互感器分别连接；第一电压互感器采集一条线路电压的相位和幅值，并通过第一馈线终端传输给总控制器；第四电压互感器采集另一条线路电压的相位和幅值，并通过第二馈线终端传输给总控制器。总控制器是本结构的中枢控制系统，内嵌移相调压策略。总控制器获取两条线路电压的相位、幅值和电流，判断出两条线路电压的相位差和幅值差后，通过预设的移相调压策略控制移相调压器调整至合适档位，再下发分合闸指令给第一馈线终端、第二馈线终端，由第一馈线终端、第二馈线终端控制第一断路器、第二断路器的分合闸。总控制器的220V供电电源由第一电压互感器和第四电压互感器双路提供。总控制器与第一馈线终端、第二馈线终端之间通过RS485连接，总控制器与移相调压器之间通过控制线连接。
系统原始状态为，第一断路器、第二断路器处于断开状态，无励磁移相调压器移相档位为0，调压档位为0。
本发明还包括一种10kV配电线路的带电合环系统的控制方法，具体包括以下步骤：
(1)开始工作后，第一电压互感器和第四电压互感器采集两边线路电压的相位和幅值，总控制器通过第一馈线终端获取第一电压互感器的相位和幅值，通过第二馈线终端获取第四电压互感器的相位和幅值；
(2)总控制器计算两条线路电压的相位差和幅值差，并根据计算结果将移相调压器调节至合适档位；
(3)移相调压器调节至合适档位后，总控制器向第一馈线终端下发命令，将第一断路器合闸；
(4)第一断路器合闸完成后，第三电压互感器和第四电压互感器采集第二断路器两侧电压的相位和幅值，并通过第二馈线终端传输至总控制器，由总控制器计算第二断路器两侧线路电压的相位差和幅值差；
(5)若步骤(4)中计算出的相位差和幅值差在可合环范围内，则通过第二馈线终端向第二断路器下发合闸命令，完成两条线路的合环运行。
步骤(5)中，若步骤(4)中计算出的相位差和幅值差不在可合环范围内，则通过第一馈线终端向第一断路器下发分闸命令，再重新执行步骤(1)至(4)，直至可合环为止。

Claims (8)

1.一种10kV配电线路的带电合环系统，其特征在于：包括总控制器，所述总控制器分别连接移相调压器、第一馈线终端、第二馈线终端、第一电压互感器及第四电压互感器；所述移相调压器两侧分别连接第一断路器、第二断路器；
所述第一馈线终端还与第一电压互感器、第一断路器、第二电压互感器分别连接；所述第二馈线终端还与第三电压互感器、第二断路器、第四电压互感器分别连接；
所述第一电压互感器采集一条线路电压的相位和幅值，并通过第一馈线终端传输给总控制器；所述第四电压互感器采集另一条线路电压的相位和幅值，并通过第二馈线终端传输给总控制器；
所述总控制器判断出两条线路电压的相位差和幅值差后，控制移相调压器调整至合适档位，再下发分合闸指令给第一馈线终端、第二馈线终端，由第一馈线终端、第二馈线终端控制第一断路器、第二断路器的分合闸。
2.根据权利要求1所述10kV配电线路的带电合环系统，其特征在于：所述第一断路器输入端连接有第一电流互感器，第一电流互感器与第一馈线终端连接；所述第二断路器输入端连接有第二电流互感器，第二电流互感器与第二馈线终端连接；所述第一电流互感器、第二电流互感器采集其所在线路的电流。
3.根据权利要求1所述10kV配电线路的带电合环系统，其特征在于：所述移相调压器采用无励磁移相调压器。
4.根据权利要求1所述10kV配电线路的带电合环系统，其特征在于：所述总控制器的供电电源由第一电压互感器和第四电压互感器双路提供。
5.根据权利要求1所述10kV配电线路的带电合环系统，其特征在于：所述总控制器与第一馈线终端、第二馈线终端之间通过RS485连接，总控制器与移相调压器之间通过控制线连接。
6.根据权利要求1至5任一项所述10kV配电线路的带电合环系统，其特征在于：所述第一断路器与第一馈线终端之间、第二断路器与第二馈线终端之间均通过集成线缆连接。
7.一种基于权利要求1所述10kV配电线路的带电合环系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)第一电压互感器和第四电压互感器采集两边线路电压的相位和幅值，总控制器通过第一馈线终端获取第一电压互感器的相位和幅值，通过第二馈线终端获取第四电压互感器的相位和幅值；
(2)总控制器计算两条线路电压的相位差和幅值差，并根据计算结果将移相调压器调节至合适档位；
(3)移相调压器调节至合适档位后，总控制器向第一馈线终端下发命令，将第一断路器合闸；
(4)第一断路器合闸完成后，第三电压互感器和第四电压互感器采集第二断路器两侧电压的相位和幅值，并通过第二馈线终端传输至总控制器，由总控制器计算第二断路器两侧线路电压的相位差和幅值差；
(5)若步骤(4)中计算出的相位差和幅值差在可合环范围内，则通过第二馈线终端向第二断路器下发合闸命令，完成两条线路的合环运行。
8.根据权利要求7所述10kV配电线路的带电合环系统的控制方法，其特征在于：步骤(5)中，若步骤(4)中计算出的相位差和幅值差不在可合环范围内，则通过第一馈线终端向第一断路器下发分闸命令，再重新执行步骤(1)至(4)，直至可合环为止。
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