CN116937488A - 一种配电网智能断路器系统及故障处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力技术领域，公开了一种配电网智能断路器系统及故障处理方法，其技术方案为：一种配电网智能断路器系统，包括智能断路器、远程控制系统（主站）、集中器；所述智能断路器置于配电柜、分支箱及表箱内，包括主电源、备用电源、载波模块、主控单元、保护单元。基于该系统进行故障定位及黑启动，当线路异常时智能断路器进行分闸动作，通过线路中各级智能断路器之间的级差配合，实现故障就近切除，减少停电范围；主站可以根据拓扑信息及时发现线路异常情况并对故障点进行定位，在不影响其它线路运行情况下，远程控制就近智能断路器分合，恢复故障线路后端供电，实现黑启动，避免安排过多人员进行巡线排查故障，提高供电可靠性。

Description

一种配电网智能断路器系统及故障处理方法

技术领域

本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种配电网智能断路器系统及故障处理方法。

背景技术

近年来，随着科技的发展，用电需求的不断增加，电力系统的规模也越来越大，同时对供电可靠性要求也越来越严格。智能断路器不仅能够控制和保护配电网，同时还能够有效切除故障，避免扩大停电影响，因此在电网故障定位和切除故障有一定优势。

智能断路器具有载波通信和多种保护功能，对线路和电源设备起到保护作用，通过对负载端的检测和监控可以降低电网的运维成本。智能断路器检测到线路异常进行分闸，将故障切除，避免扩大停电范围；同时通过载波与主站之间的通信，进行故障定位，在不影响其它线路运行情况下，远程控制就近智能断路器分合，恢复故障线路后端供电，并及时安排运维检修人员进行故障处理，有效提高了供电可靠性。

黑启动，是指整个系统因故障停运后，处于全“黑”状态，通过系统中具有自启动能力的设备，逐渐扩大系统恢复范围，最终实现整个系统的恢复。

在线路发生故障时，传统断路器无法对故障点进行定位，需要安排人员进行巡线；当系统出现故障停运后，会处于全“黑”的状态，当故障修复后，对于跳闸的设备也需要安排人员进行逐一恢复。这样带来了运维成本高，且影响用户用电体验。

因此，如何进行故障定位和黑启动，是本发明所要解决的问题。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足和缺陷，提出了一种配电网智能断路器系统及故障处理方法，可以实现智能化控制，实时监控和控制线路设备，进行故障定位，可以有效降低设备故障带来的维护成本，提高了供电可靠性。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种配电网智能断路器系统，包括智能断路器、远程控制系统（主站）、集中器；所述智能断路器置于配电柜、分支箱及表箱内，包括主电源、备用电源、载波模块、主控单元、保护单元。

智能断路器的主电源由智能断路器所接线路供电，为智能断路器正常工作提供保障。

智能断路器的备用电源由电池供电，在主电源供电缺失时给智能断路器供电，以保证智能断路器得以工作并能够分合闸。

智能断路器的载波模块可以通过电力线进行载波通信，确保构建全面的载波通信网络。

智能断路器的主控单元为智能断路器控制和信息处理单元，主要控制智能断路器实现分合闸功能。

智能断路器的保护单元为智能断路器实现线路保护的主要单元，当检测到线路异常时可以触发智能断路器进行分闸。

远程控制系统（主站）用于控制和管理台区，能够将命令下发至集中器，也能招收集中器的信息。

集中器用于智能断路器和电表信息采集，能够通过电力线进行载波通信并对后级电路进行拓扑分析以及发送控制命令，也能向远程控制系统（主站）上报台区的数据信息。

拓扑识别为台区隶属关系判别方法，以电力线为载体，通过集中器对台区信息进行采集，当检测到线路有异常情况时，及时上报主站，主站通过拓扑识别关系对故障点进行定位，及时下发命令对异常情况进行清除排查。

进一步地，上述系统依赖于拓扑识别进行，拓扑识别为台区隶属关系判别方法，以电力线为载体，通过集中器对台区信息进行采集，当检测到线路有异常情况时，及时上报主站，主站通过拓扑识别关系对故障点进行定位，及时下发命令对异常情况进行清除排查。

一种故障处理方法，包括以下步骤：

S1：当故障点发生故障时，智能断路器根据自身分断能力及时分闸，断开故障线路，同时前级智能断路器向集中器发送报警信息；

S2：集中器收到报警信息后，发送命令采集各级智能断路器和电表的拓扑信息，并将接收到的报警信息上报给主站；

S3：主站收到报警信息并通过采集到的拓扑信息与故障发生前的拓扑信息进行对比，确定故障点位置，如果智能断路器跳闸，则搜索不到其下级设备的拓扑信息，则认为智能断路器和其下级设备之间出现故障；

S4：确定故障点位置，为减少停电时间，在不影响其它线路正常工作的条件下，主站下发命令控制其他智能断路器合闸，给后级线路供电，同时安排人员对故障点进行维修；

S5：故障清除后，主站下发分合闸控制命令，智能断路器使用自身备用电进行分合闸动作，实现黑启动恢复线路正常供电，避免使用过多人力物力，提高了安全性以及供电可靠性。

本发明的有益技术效果：通过带有载波模块的智能断路器，在各分支箱与表箱中分层分布，构建全面的载波通信网络，进一步通过拓扑识别将台区信息上报给集中器，集中器汇总台区的信息上报给主站；当线路异常时智能断路器进行分闸动作，通过线路中各级智能断路器之间的级差配合，实现故障就近切除，减少停电范围；主站可以根据拓扑信息及时发现线路异常情况并对故障点进行定位，在不影响其它线路运行情况下，远程控制就近智能断路器分合，恢复故障线路后端供电，实现黑启动，避免安排过多人员进行巡线排查故障，提高供电可靠性。

附图说明

图1为本发明实施例一种配电网智能断路器系统的拓扑图。

图2为本发明实施例一种配电网智能断路器示意图。

图3为本发明实施例一种故障处理方法的流程图。

图4为本发明实施例拓扑识别方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不限定本发明。

实施例：如图1所示为一种配电网智能断路器系统的拓扑图，其中包括：智能断路器、远程控制系统（主站）、集中器；所述智能断路器置于分支箱及表箱内，包括主电源、备用电源、载波模块、主控单元、保护单元。

远程控制系统（主站），用于监控和管理整个台区，通过4G通讯方式给集中器下发命令，可以远程控制本台区的各级智能断路器，也可以随时查看整个台区的运行情况。

集中器，集中器安装在变压器二次侧下的配电柜内，可以通过电力线载波通信向下进行采集各级智能断路器信息，向上可以接收主站下发的命令并将本台区采集的信息反馈给主站。

智能断路器，智能断路器安装在配电柜、分支箱以及表箱中，进行分层分布，通过电力线载波通信，构建覆盖全面的通信网络；通过自身的分断和保护能力，及时切除故障点，避免扩大故障影响。

具体的，图1中智能断路器5和智能断路器6给下级表箱进行供电（同一时间只由一台智能断路器供电），当其中一台智能断路器不工作时，由另一台智能断路器给后级线路供电。

所述故障定位及黑启动方法如图3流程图所示，具体如下：

S1：当图1中故障点发生故障时，智能断路器5和智能断路器8根据自身分断能力及时分闸，断开故障线路，同时智能断路器5向集中器发送报警信息；

S2：集中器发送命令采集各级智能断路器的拓扑信息，并将接收到的报警信息上报给远程控制系统（主站）；

S3：主站收到报警信息并通过采集到的拓扑信息与故障发生前的拓扑信息进行对比，确定故障点位置，如果智能断路器5跳闸，搜索不到表箱中电表拓扑信息，则认为智能断路器5和表箱之间出现故障，实现故障定位；

S4：确定故障点位置后，为减少停电时间，在不影响其它线路正常工作的条件下，下发命令控制智能断路器6合闸，给后级线路供电，同时安排人员对故障点进行维修；

S5：故障清除后，主站下发命令控制智能断路器6分闸，智能断路器5合闸，智能断路器8根据命令使用自身备用电进行合闸，实现黑启动恢复线路正常供电，避免使用过多人力物力，提高了安全性以及供电可靠性。

如图2所示为智能断路器示意图，其中包括：

主电源，主电源由接入线路提供供电，是智能断路器正常工作的电源。

备用电源，备用电源由电池供电，在主电源缺失时，保证智能断路器能够工作，为智能断路器黑启动电源。

载波模块，用于电力线载波通信，用于接收集中器下发的命令，使各级智能断路器与集中器进行组网，构建全面的载波通信网络。

主控单元，主控单元是智能断路器实现智能控制和信息处理的主要部分，控制智能断路器进行分合闸。

保护单元，保护单元是智能断路器实现保护功能的主要部分，当保护线路发生异常时，触发智能断路器进行分闸动作。

具体的，图2中智能断路器正常工作时，由接入线路进行供电，通过载波模块进行电力线载波通信；当线路发生故障时，保护单元触发智能断路器进行分闸，避免扩大故障影响；备用电源确保智能断路器分闸时可以进行工作，能够实现黑启动；当远程控制智能断路器时，主控单元接收处理信息，控制智能断路器分合闸动作。

如图4所示为拓扑识别方法，拓扑识别用于识别整个台区的隶属关系，以电力线为载体，通过电力线载波通信，无需增添其它附属设备，配合各级智能断路器对整个台区信息进行交互。具体包括以下步骤：

步骤S1：主站通过信道向集中器发送拓扑指令；

步骤S2：集中器收到信号，向下对智能断路器和电表发送拓扑识别命令；

步骤S3：电表收到命令向智能断路器和集中器发送拓扑信号并记录时间；

步骤S4：智能断路器检测电表发送的拓扑信号并记录时间；

步骤S5：集中器采集智能断路器和电表信息；

步骤S6：主站召集集中器中电表信息和智能断路器识别信息对比确认拓扑关系。

上述实施例是对本发明的具体实施方式的说明，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可做出各种变换和变化以得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应归入本发明的专利保护范围。

Claims (4)

1.一种配电网智能断路器系统，其特征在于，包括智能断路器、远程控制系统、集中器；所述智能断路器置于配电柜、分支箱及表箱内，包括主电源、备用电源、载波模块、主控单元、保护单元;

所述智能断路器的主电源由智能断路器所接线路供电，为智能断路器正常工作提供保障；智能断路器的备用电源由电池供电，在主电源供电缺失时给智能断路器供电，以保证智能断路器得以工作并能够分合闸；智能断路器的载波模块可以通过电力线进行载波通信，确保构建全面的载波通信网络；智能断路器的主控单元为智能断路器控制和信息处理单元，主要控制智能断路器实现分合闸功能；智能断路器的保护单元为智能断路器实现线路保护的主要单元，当检测到线路异常时可以触发智能断路器进行分闸;

所述远程控制系统用于控制和管理台区，能够将命令下发至集中器，也能招收集中器的信息;

集中器用于智能断路器和电表信息采集，能够通过电力线进行载波通信并对后级电路进行拓扑分析以及发送控制命令，也能向远程控制系统上报台区的数据信息。

2.根据权利要求1所述的一种配电网智能断路器系统，其特征在于，拓扑识别为台区隶属关系判别方法，以电力线为载体，通过集中器对台区信息进行采集，当检测到线路有异常情况时，及时上报主站，主站通过拓扑识别关系对故障点进行定位，及时下发命令对异常情况进行清除排查。

3.根据权利要求1所述的一种配电网智能断路器系统，其特征在于，一种故障处理方法，包括以下步骤：

S1：当故障点发生故障时，上级智能断路器根据自身分断能力及时分闸，断开故障线路，同时前级智能断路器向集中器发送报警信息；

S2：集中器收到报警信息后，发送命令采集各级智能断路器和电表的拓扑信息，并将接收到的报警信息上报给主站；

S3：主站收到报警信息并通过采集到的拓扑信息与故障发生前的拓扑信息进行对比，确定故障点位置；如果智能断路器跳闸，则搜索不到其下级设备的拓扑信息，则认为智能断路器和其下级设备之间出现故障，来确认故障位置；

S4：确定故障点位置后，为减少停电时间，在不影响其它线路正常工作的条件下，主站下发命令控制并行智能断路器合闸，给后级线路供电，同时安排人员对故障点进行维修；

S5：故障清除后，主站下发命令控制并行供电智能断路器分闸，上级智能断路器合闸，下级智能断路器根据命令使用自身备用电进行合闸，实现黑启动恢复线路正常供电，避免使用过多人力物力，提高了安全性以及供电可靠性。

4.根据权利要求3所述的一种配电网智能断路器系统，其特征在于，并行智能断路器和上级断路器同时只能有一个合闸。