CN205753377U - 基于配电自动化终端的环网合环网架系统 - Google Patents

Abstract

基于配电自动化终端的环网合环网架系统。涉及配电网领域，尤其涉及基于配电自动化终端的环网合环网架系统。提供了一种能够在N‑1时有效切除故障，N‑1‑1时进行网络重构，投资成本和建设周期大幅度降低，且能够适用于配电网开、闭环运行，提高供电可靠性的基于配电自动化终端的环网合环网架系统。在不同电源构成的环网中间，采用两个联络相接，联络分别位于两个配电站中的母联开关，将I段母线与II段母线相连。母联开关在正常运行时处于分闸状态，两变电站构成“花瓣”接线方式，保证了系统的可靠性。本实用新型方便操作，提高了供电的可靠性。

Description

基于配电自动化终端的环网合环网架系统

技术领域

本实用新型涉及配电网领域，尤其涉及基于配电自动化终端的环网合环网架系统。

背景技术

配电网上联电网主网架、下联千家万户，不仅是连接主网、各类用户和分布式能源的关键环节，也是建设坚强智能电网的重要组成部分。长期以来，由于成本和技术上的困难，城市配网主要以环网设计、开环运行方式为主（辐射状运行）。但随着经济社会的发展和智能电网的逐渐推进，开环运行的弊端正在逐步凸显。一是开环运行影响了供电可靠性的进一步提高。二是开环运行无法满足大规模分布式能源的友好接入。

针对此问题，以新加坡、法国、香港等为代表的经济发达国家（地区）已实现了配电网闭环运行方式。配电网以闭环方式运行，原来基于单端电气量保护的方法已经不能适应闭环运行保护的要求。目前通用的做法是沿用110kV及以上电网的纵联电流差动保护技术。然而，这需要在开关站内的每个开关处安装差动保护装置，投资成本高、建设周期长，且不能有效保护闭环内的开关站母线，存在保护死区。

实用新型内容

本实用新型针对以上问题，提供了一种能够在N-1时有效切除故障，N-1-1时进行网络重构，投资成本和建设周期大幅度降低，且能够适用于配电网开、闭环运行，提高供电可靠性的基于配电自动化终端的环网合环网架系统。

本实用新型的技术方案是：

包括一对环网架，其中，一环网架由甲变电站母线、甲配电站内I段母线和乙配电站内I段母线形成环形，所述甲变电站母线两侧设有开关K101和K102，甲配电站内I段母线和乙配电站内I段母线上分别设有若干开关；

另一环网架由乙变电站母线、甲配电站内II段母线和乙配电站内II段母线形成环形，所述乙变电站母线两侧设有开关K103和K104，甲配电站内II段母线和乙配电站内II段母线上分别设有若干开关；

一对环网架之间通过母联开关一和母联开关二连接，所述母联开关一位于甲配电站内I段母线和II段母线之间，所述母联开关二位于乙配电站内I段母线和II段母线之间；

所述开关K101、K102、K103和K104上分别连接设有DTU1、DTU2、DTU3和DTU4，

所述甲配电站内的I段母线及其连接的开关设有DTU5，乙配电站内的I段母线及其连接的开关设有DTU6，甲配电站内的II段母线及其连接的开关设有DTU7，乙配电站内的II段母线及其连接的开关设有DTU8。

一环网架中，DTU1与DTU7光纤通信，DTU7与DTU5光纤通信，DTU5与DTU2光纤通信；

另一环网架中，DTU3与DTU6光纤通信，DTU6与DTU8光纤通信，DTU8与DTU4光纤通信。

还包括区域保护主站，所述区域保护主站分别连接DTU1、DTU2、DTU3、DTU4、DTU5、DTU6、DTU7和DTU8。

本实用新型在不同电源构成的环网中间，采用两个联络相接，联络分别位于两个配电站中的母联开关，将I段母线与II段母线相连。母联开关在正常运行时处于分闸状态，两变电站构成“花瓣”接线方式，保证了系统的可靠性。

本实用新型根据网架的分布，共需要8台DTU（配电自动化终端），甲、乙变电站各配置两台，用于采集变电站母线电压、出线开关电流以及开关信号量；甲、乙配电站各配置两台，用于采集配电站I段和II段母线电压，以及各开关电流和信号量。

其通过两种方式实现配电保护，

其一，相邻开关终端间通过光纤以太网连接，实现对等通信，基于电流差动保护原理实现线路保护，同时配置过电流保护作为后备保护；配电站的终端按照拓扑配置母差保护，实现母线的保护，同时投入备自投功能，实现发生故障并隔离成功后，N-1-1时恢复失电区域供电，配电站母线分支开关配置电流速断保护，实现分支下游线路保护；

其二，配置一台区域保护主站，将对应开关的电流实时采样值以及开关各种状态信息通过光纤通道送至区域保护主站，区域保护主站通过配置的保护功能以及实时拓扑完成故障的定位，并下发跳闸命令完成故障隔离，并根据负荷失电情况完成备自投功能恢复失电区域的供电。

本实用新型方便操作，提高了供电的可靠性。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图

图2是本实用新型的第一种实施方式的结构示意图，

图3是图2的工作状态图，

图4是本实用新型的第二种实施方式的结构示意图，

图5是图4的工作状态图；

图中1是母联开关一，2是母联开关二。

具体实施方式

本实用新型如图1-5所示，包括一对环网架，

其中，一环网架由甲变电站母线、甲配电站内I段母线和乙配电站内I段母线形成环形，所述甲变电站母线两侧设有开关K101和K102，甲配电站内I段母线和乙配电站内I段母线上分别设有若干开关（即I段母线上的开关K301、K302、K303，II段母线上的开关K305、K306、K307）；

另一环网架由乙变电站母线、甲配电站内II段母线和乙配电站内II段母线形成环形，所述乙变电站母线两侧设有开关K103和K104，甲配电站内II段母线和乙配电站内II段母线上分别设有若干开关（即I段母线上的开关K401、K402、K403，II段母线上的开关K405、K406、K407）；

一对环网架之间通过母联开关一1（即开关K304）和母联开关二2（即开关K404）连接，所述母联开关一位于甲配电站内I段母线和II段母线之间，所述母联开关二位于乙配电站内I段母线和II段母线之间；

所述开关K101、K102、K103和K104上分别连接设有DTU1、DTU2、DTU3和DTU4，

所述甲配电站内的I段母线及其连接的开关设有DTU5，乙配电站内的I段母线及其连接的开关设有DTU6，甲配电站内的II段母线及其连接的开关设有DTU7，乙配电站内的II段母线及其连接的开关设有DTU8。

如图2-3所示，一环网架中，DTU1与DTU7光纤通信，DTU7与DTU5光纤通信，DTU5与DTU2光纤通信；

另一环网架中，DTU3与DTU6光纤通信，DTU6与DTU8光纤通信，DTU8与DTU4光纤通信。

在应用中，相邻开关的装置配置光纤电流差动保护（即光差保护）。相邻终端间在实现同步对时后，实时交换相邻开关的采样信息。并通过差动保护原理完成故障的定位和隔离。

在配电站的两个母线处，配置母差保护，分别保护I段和II段母线。终端采集各回线的实时值，按照实际拓扑配置母差保护。

配电站内母线分支开关，均配置电流速断保护。故障后直接跳闸，隔离故障点。

变电站母线分支开关配置过电流保护作为后备保护，若差动保护拒动，则延时跳闸切断故障。

配电站I段设备增加备自投功能，母联开关作为备自投开关，合闸条件为母联开关单侧母线失压，闭锁条件为母差保护动作。

线路故障

当线路故障时（F1故障），由光差保护完成故障处理。具体故障处理流程如下：

K101开关与K403开关构成一对差动保护，其差动电流不为0，而其他差动保护内差动电流均为0。因此确定故障发生在K101与K403之间的线路，K101与K403跳闸隔离故障。完成故障处理。

配电站母线故障

当母线故障时（F3故障），由母差保护完成故障处理。具体故障处理流程如下：

DTU3采集到K301和K303开关实时采样值，并采取求矢量和方式判断故障。K301和K303开关电流矢量和不为0，而其他光差组和母差组差动电流均为0，因此故障发生母线上，此时跳开进线K301与K303开关，隔离故障点。完成故障处理。

配电站母线分支故障

当配电站母线分支开关出现故障（F5），由开关配置的速断保护完成故障隔离。具体故障处理流程如下：

K302开关检测到故障电流，启动速断保护，直接跳闸，隔离故障。其他光差组和母差组差动电流均为0，不启动保护。

线路或母线故障拒动

当线路或母线出现故障(F1)，但保护拒动时，有变电站出现保护的过电流保护作为后备完成故障处理，具体流程如下：

K101开关与K403开关构成一对差动保护，其差动电流不为0，而其他差动保护内差动电流均为0。因此确定故障发生在K101与K403之间的线路，K101与K403跳闸隔离故障。若K101跳闸成功，K403拒动，变电站出线开关K102延时跳闸，切断故障电流。

网络重组

若线路两处发生故障导致负荷失电，则由母联开关备自投合闸恢复失电区域的供电。

当线路故障时（F1故障），K101开关与K403开关构成一对差动保护，其差动电流不为0，而其他差动保护内差动电流均为0。因此确定故障发生在K101与K403之间的线路，K101与K403跳闸隔离故障。闭环运行方式变为开环运行方式。

若这时F4相继故障，K401开关与K303开关构成一对差动保护，其差动电流不为0，而其他差动保护内差动电流均为0。因此确定故障发生在K401与K303之间的线路，K401与K303跳闸隔离故障，在开环运行方式下也能正确隔离故障点。

此时乙配电站内I段母线失电，此时母联开关K404合闸恢复失电区域的供电。完成故障处理。

如图4-5所示，还包括区域保护主站，所述区域保护主站分别连接DTU1、DTU2、DTU3、DTU4、DTU5、DTU6、DTU7和DTU8。

线路故障

当线路中F1点发生短路时，区域保护主站可根据DTU1、DTU7上送的采样信息，利用电流差动原理判断出故障位置，并采取跳开K101、K403开关措施。此时区域保护主站向DTU1装置发送跳开K101的命令，向DTU7装置发送跳开K403的命令，由DTU1和DTU7装置实施具体跳开关措施。从而将故障隔离，网内各配电所负荷不受影响。

配电站母线故障

当甲配电站中F3点发生短路时，区域保护主站可根据DTU5上送的采样信息，利用母线差动保护原理判断出故障位置，并采取跳开K301、K303开关措施。此时区域保护主站向DTU5装置发送跳开K301和K303的命令，由DTU5装置实施具体跳开关措施。从而将故障隔离，除甲配电站1段下游负荷失电外，网内各配电所负荷不受影响。

配电站母线分支故障

当分支线路F5点发生短路时，区域保护主站可根据DTU5上送的采样信息，利用电流速断保护原理判断故障位置，采取跳开K302开关措施。此时区域保护主站向DTU5装置发送跳开K302的命令，由DTU5装置实施具体跳开关措施。从而将故障隔离，除甲配电站K302下游负荷失电外，网内各配电所负荷不受影响。

线路或母线故障拒动

当线路中F1点发生短路时，区域保护主站可根据DTU1、DTU7上送的采样信息，利用电流差动原理判断出故障位置，并采取跳开K101、K403开关措施。此时区域保护主站向DTU1装置发送跳开K101的命令，向DTU7装置发送跳开K403的命令，由DTU1和DTU7装置实施具体跳开关措施。若K403在设置时间内未上送分闸信息，区域保护主站根据实时拓扑，采取跳开上一级开关K401的措施，从而扩大一级将故障隔离，网内其他所负荷不受影响。

网络备自投

当两处线路发生故障，区域保护主站配置的差动保护会跳开故障点两侧的开关。如F1和F4先后发生短路故障，K101、K403、K401及K303均出于分闸状态。此时，区域保护主站1可识别出乙配电站I段母线失电，实施对K404开关合闸措施，从而恢复左侧乙配电站I段负荷的供电。

Claims (3)

1.基于配电自动化终端的环网合环网架系统，其特征在于，包括一对环网架，

其中，一环网架由甲变电站母线、甲配电站内I段母线和乙配电站内I段母线形成环形，所述甲变电站母线两侧设有开关K101和K102，甲配电站内I段母线和乙配电站内I段母线上分别设有若干开关；

另一环网架由乙变电站母线、甲配电站内II段母线和乙配电站内II段母线形成环形，所述乙变电站母线两侧设有开关K103和K104，甲配电站内II段母线和乙配电站内II段母线上分别设有若干开关；

一对环网架之间通过母联开关一和母联开关二连接，所述母联开关一位于甲配电站内I段母线和II段母线之间，所述母联开关二位于乙配电站内I段母线和II段母线之间；

所述开关K101、K102、K103和K104上分别连接设有DTU1、DTU2、DTU3和DTU4，

所述甲配电站内的I段母线及其连接的开关设有DTU5，乙配电站内的I段母线及其连接的开关设有DTU6，甲配电站内的II段母线及其连接的开关设有DTU7，乙配电站内的II段母线及其连接的开关设有DTU8。

2.根据权利要求1所述的基于配电自动化终端的环网合环网架系统，其特征在于，一环网架中，DTU1与DTU7光纤通信，DTU7与DTU5光纤通信，DTU5与DTU2光纤通信；

另一环网架中，DTU3与DTU6光纤通信，DTU6与DTU8光纤通信，DTU8与DTU4光纤通信。

3.根据权利要求1所述的基于配电自动化终端的环网合环网架系统，其特征在于，还包括区域保护主站，所述区域保护主站分别连接DTU1、DTU2、DTU3、DTU4、DTU5、DTU6、DTU7和DTU8。