CN201450365U - 智能式环网柜保护测控一体化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能式环网柜保护测控一体化装置，包括用于对数据进行采集处理并发出控制信号的CPU板，与CPU板相连的交流信号输入采集板、开关控制信号输出板、开关位置信号输入板、人机界面接口板、通信接口板、电源板及备用电源模块，其特征在于所述装置CPU板内有以下功能应用模块：采集计算并存储环网柜各线路的电流、电压、开关的位置的处理模块；线路故障判断逻辑功能模块；出线故障保护动作及重合闸控制功能模块；根据环网柜两侧电压信号，控制合环操作的控制模块；采集及动作信息存贮功能模块。本实用新型通过CPU板内的各功能模块，可有效地降低因出线侧故障带来的全线路停电，提高了配电线路供电的可靠性。

Description

智能式环网柜保护测控一体化装置

技术领域

本实用新型公开了一种新型的智能式环网柜保护测控一体化装置，进行10KV环网柜线路信息采集、保护及自动控制，主要应用于配电自动化系统中，属于电力系统及其自动化领域。

背景技术

随着用户对供电可靠性及电能质量要求的提高，国家加大了对城市配电网络改造力度，城市配电网络电缆化及环网供电成为未来的发展趋势。环网柜作为电缆环网供电的主要开关设备，得到了广泛的应用。出于对配电网自动控制的需要，环网柜中一般为实现自动化控制预留了间隔位置。

但长期以来，由于配电环网线路的复杂性及配电线路运行方式的多样性，导致环网线路上继电保护定值无法整定，故在环网柜中一般不安装继电保护装置(部分开关厂在出线上安装分散的保护装置，但由于环网柜体积小，分散的保护装置与一次开关太近，在安全操作上有一定的问题)，转大多安装配电自动化终端(DTU)装置，主要功能为采集环网柜环进、环出、出线的实时运行信息，通过通信系统由配电调度中心来控制。另一方面，配电网运行方式常常改变，为确保用户供电的可靠性，需要对环网上的联络点进行合环控制，由于其合环时刻的不易检测，常引起变电站出线开关保护动作，导致环网线路停电。

专利一《环网柜控制装置》(ZL200720172047.1)描述了一种环网柜的控制装置。该专利主要讲述了环网柜中如何通过该装置与开关控制机构配合，实现环网柜的电动合闸、跳闸。未涉及环网柜线路保护与测控装置。

专利二《环网柜故障诊断装置》(ZL200720077116.0)描述了一种对环网柜线路进行故障诊断、信息上传，以实时监测环网柜的运行情况。其未涉及对出线线路进行保护、远程操作的合环控制等设计。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：

1.检测出环网柜出线线路故障，隔离出线故障，以避免由于部分环网柜出线故障，导致线路首端的变电站出线保护动作，引起整条环线停电；

2.检测出环网柜出线瞬时故障，避免由于瞬时故障引起用户永久停电；

3.检测环网柜的实时运行信息，通过通信将信息上送配电调度中心，以达到配网的自动控制。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种智能式环网柜保护测控一体化装置，包括：

用于对数据进行采集、处理、线路故障判断、并发出控制信号的CPU板；

与CPU板相连、用于采集环网柜进出线电压、电流模拟量信号的交流信号输入采集板；

与CPU板相连、用于控制环网柜各开关分合闸及保护跳闸信号的控制信号输出板；

与CPU板相连、用于采集环网柜开关位置的信号输入板；

与CPU板相连、用于显示、整定及就地控制的人机界面接口板；

与CPU板相连、用于传输各种采集信号的通信接口板；

装置电源板及备用电源模块，

其特征在于：所述CPU板内设置有以下各功能模块：

通过模数变换，快速计算线路的电压、电流相量的数据处理功能模块；

用于判断线路故障的线路故障判断逻辑功能模块；

用于控制出线故障保护动作及重合闸的出线故障保护动作及重合闸控制功能模块，所述出线故障保护动作及重合闸控制功能模块在判断出为环网柜出线发生故障的情况下，跳闸环网柜出线开关，然后再次重合出线开关，自动隔离故障与线路恢复供电；

用于进行合环计算及控制的合环计算及控制功能模块；

及采集及动作信息存贮功能模块。

所述CPU板中的数据处理功能模块可根据输入的信号进行处理，判断开关自身是否处于联络点位置，并计算开关两侧电压的相位差、频率差，进行环网柜环线的合环控制。

所述CPU板中的数据处理功能模块可根据输入的信号进行处理，判断开关自身是否处于联络点位置，并计算开关两侧电压的相位差、频率差，进行环网柜环线的合环控制。

本实用新型的装置通过交流信号输入板、控制信号输出板、开关位置信号输入板，采集并控制最多2路环线、6路出线的环网柜。在环网柜出线发生故障的情况下，跳闸环网柜出线开关，然后再次重合出线开关，自动隔离故障与线路恢复供电。装置自动判断开关是否处于联络状态，进行合环控制。

本实用新型的智能式环网柜保护测控一体化装置，采用线路集中化保护测控设计，安装在环网柜为实现自动控制所预留的间隔中，装置同时采集控制环网柜内各线路的运行信息，并对出线进行保护控制。通过环网柜中的环进、环出及用户出线上的三相电流互感器CT，检测线路是否流过故障电流。通过安装在环网柜中环进、环出上的电压互感器PT，各开关的位置信号，来监测环网柜的实时信息。通过装置的通讯接口板，将采集信息上送调度中心。

在装置检测到环网柜用户出线上产生故障电流，若其超过预先整定值，则发出跳闸命令，控制出线开关速断跳闸。由于环网线路上，定值无法整定，故一般不配置保护跳闸。这就使得对环网线路，不管环网结构如何调整，对用户出线来说，其整定值的配置只需要与变电站出线开关的保护定值匹配即可。

在出现故障跳闸后，在达到整定的时间后，装置发出重合命令，控制开关合闸，若未检测到故障，则本次跳闸为瞬时故障，自动恢复对用户的供电；若再次检测到故障，则装置再次跳闸，隔离用户侧永久故障，而不需要以往的变电站出线跳闸。

本实用新型所达到的有益效果：

本实用新型的智能环网柜保护测控一体化装置克服了传统的环网柜配电自动化终端只检测，不保护动作的缺点；也克服了分散安装于各出线间隔保护装置只动作，不能同时监测环线运行信息的缺点，同时具备了环线检测、出线保护的功能，本实用新型可有效地降低因出线侧故障带来的全线路停电，提高了配电线路供电的可靠性.

附图说明

图1为本实用新型中的环网柜一次接线示意图；

图2为本实用新型中的“手拉手”环网结构示意图；

图3为本实用新型中的智能环网柜保护测控一体化装置硬件结构框图。

具体实施方式

下面参照附图并结合实施例对本实用新型作进一步详细描述。

作为本实用新型的进一步改进，所述CPU板中的数据处理模块可实现根据输入的信号进行处理，判断开关自身是否处于联络点位置以及计算开关两侧电压的相位差、频率差。通过监测环进、环出开关位置及PT带电情况，判断开关自身是否处于联络点位置，以及测量两侧电压的相位差、频率差，在进行合环操作时，通过上述信息可计算出合环电流，为配电线路合环操作提供依据，同时具备了环线检测、出线保护的功能。

图1为本实用新型中的环网柜一次接线示意图。对一个标准的2进6出环网柜，在两个环线开关上，配置两相PT、三相CT；在六个出线上，配置三相CT。将各开关的控制信号及开关位置信号也同时接入装置。

图2为本实用新型中的“手拉手”环网结构示意图，所有环网柜中安装了实用新型所描述的装置。装置中整定了线路出线速断及重合功能。在图中，如在出线A点发生故障，则装置速断动作，发出跳闸命令，控制开关S1跳闸；3秒后，发出重合闸命令，S1开关重合，若为永久故障，则再次跳闸，否则重新恢复供电。可以看出，由于开关S1及时地跳开了故障点，变电站出线开关CB1则不需要动作，该环线上不会因为某个出线的故障而引起环线的停电。对环线开关S2，由于其开关两侧均带电，而其开关位置处于分位，则其为联络开关，装置计算其两侧电压相差及频差，供合环操作判断。

图3为本实用新型中的智能环网柜保护测控一体化装置硬件结构框图。其中主要包括：备用电源，电源板，交流信号采集板，开关控制输出板，开关位置信号输入板，人机界面I/O接口板，CPU板，通信接口板等部分。

本实用新型的智能环网柜保护测控一体化装置特征为：

装置最大可同时接入2路环线、6路出线的电压、电流、开关量信息，并通过人机界面I/O接口板或通讯接口板，设置开关量、开关控制信息与电流信息配对关系。

装置中整定线路开关特征，如开关是环线还是出线，如果是环线只检测故障，如果是出线则在检测故障的同时，具备跳闸及重合能力。

装置具备自动判断开关环线开关是否为环网联络点的能力。装置检测环线开关两侧电压，开关位置，判断开关是否为联络点。联络点的特征是：某开关两侧有电，但开关处于分位状态。

装置检测环进与环出开关两侧的电压。在环进环出开关正好处于联络点时，装置采集两侧电压的角差及频率差，为在远方控制合环操作时，选择合适的时刻提供依据，以降低合环电流。

本实用新型的智能环网柜保护测控一体化装置克服了传统的环网柜配电自动化终端只检测，不保护动作的缺点；也克服了分散安装于各出线间隔保护装置只动作，不能同时监测环线运行信息的缺点.同时具备了环线检测、出线保护的功能.通过该终端，可有效地降低因出线侧故障带来的全线路停电，提高了配电线路供电的可靠性.

Claims (3)

1.一种智能式环网柜保护测控一体化装置，包括：

用于对数据进行采集、处理、线路故障判断、并发出控制信号的CPU板；

与CPU板相连、用于采集环网柜进出线电压、电流模拟量信号的交流信号输入采集板；

与CPU板相连、用于控制环网柜各开关分合闸及保护跳闸信号的控制信号输出板；

与CPU板相连、用于采集环网柜开关位置的信号输入板；

与CPU板相连、用于显示、整定及就地控制的人机界面接口板；

与CPU板相连、用于传输各种采集信号的通信接口板；

装置电源板及备用电源模块，

其特征在于：所述CPU板内设置有以下各功能模块：

通过模数变换，快速计算线路的电压、电流相量的数据处理功能模块；

用于判断线路故障的线路故障判断逻辑功能模块；

用于控制出线故障保护动作及重合闸的出线故障保护动作及重合闸控制功能模块，所述出线故障保护动作及重合闸控制功能模块在判断出为环网柜出线发生故障的情况下，跳闸环网柜出线开关，然后再次重合出线开关，自动隔离故障与线路恢复供电；

用于进行合环计算及控制的合环计算及控制功能模块；

及采集及动作信息存贮功能模块。

2.根据权利要求1所述的智能式环网柜保护测控一体化装置，其特征在于：所述装置CPU板最多可同时采集环网柜内的2路环线、6路出线的测量及相关开关的远程控制信息。

3.根据权利要求1或2所述的智能式环网柜保护测控一体化装置，其特征在于：所述CPU板中的数据处理功能模块可根据输入的信号进行处理，判断开关自身是否处于联络点位置，并计算开关两侧电压的相位差、频率差，进行环网柜环线的合环控制。

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