CN207283155U - 一种带负荷开关的配电网分布式差动保护系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种带负荷开关的配电网分布式差动保护系统，包括分布式保护测控装置、通讯中转机和监控主站；分布式保护测控装置包括若干个保护测控终端，保护测控终端包括第一模拟量采集模块、第二模拟量采集模块、第一差动保护模块、第二差动保护模块、DSP处理器和单片机；第一模拟量采集模块采集断路器所在线路的线路电流和电压，第二模拟量采集模块采集负荷开关所在线路的线路电流和电压，DSP处理器将接收的数据传输至单片机，单片机通过以太网接口电路将接收到的数据传输至通讯中转机，同时接收通讯中转机发送的同步数据，并传输至DSP处理器，DSP处理器通过第一差动保护模块控制断路器状态，通过第二差动保护模块控制负荷开关状态。
Description
技术领域
本实用新型涉及配电网保护领域，具体涉及一种带负荷开关的配电网分布式差动保护系统。
背景技术
随着光伏电站等分布式电源接入配电网的增多，致使配电网中的功率潮流方向产生不确定性，以往基于电流幅值和方向原理的配电网故障识别和隔离方法越来越不能满足现场运行的要求，有必要引入基于电流或功率的差动保护作为配电网保护配置方案。但是以往变电站中的差动保护如果应用到配电网存在以下困难：1)配电网中的断路器相距较远，通过电缆把电流连接到一个集中的差动保护装置不太现实；2)如果采用智能变电站中合并单元分布式同步采样模式，配电网中数量庞大的断路器又难以配置卫星钟对时系统；3)光纤纵差保护中针对异地两个或三个断路器的主从式采样同步方法，也不适合于网络拓扑运行状态有较大不确定性的配电网应用场景。另外在配电网中还大量配置了负荷开关，针对负荷开关不能直接开断故障电流的特性，常规差动保护直接跳开与故障点直连断路器的逻辑也不能满足配电网应用需求。
综上所述，现有技术中对于现有差动保护系统不适用于配电网中的断路器相距较远，且不适合于网络拓扑运行状态有较大不确定性的配电网应用，常规差动保护直接跳开与故障点直连断路器的逻辑也不能满足带有符合开关配电网应用需求的问题，尚缺乏有效的解决方案。
实用新型内容
为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种带负荷开关的配电网分布式差动保护系统，该系统具有不受配电网潮流方向影响、不受网络拓扑运行状态变化影响等优势，具有较好的选择性、灵活性、可靠性和快速动作能力。
本实用新型所采用的技术方案是：
一种带负荷开关的配电网分布式差动保护系统，在配电网的各区域电网节点处分别设置有用于断开故障电流的断路器和用于承受故障电路的负荷开关，包括分布式保护测控装置、通讯中转机和监控主站；
所述分布式保护测控装置包括若干个设置在配电网各区域电网节点处的保护测控终端，所述保护测控终端包括第一模拟量采集模块、第二模拟量采集模块、第一差动保护模块、第二差动保护模块、DSP处理器、单片机和以太网接口电路；
所述第一模拟量采集模块，用于采集断路器所在节点处的线路电流和电压，并将电流和电压数据传输至DSP处理器；
所述第二模拟量采集模块，用于采集负荷开关所在节点处的线路电流和电压，并将电流和电压数据传输至DSP处理器；
所述DSP处理器将接收的数据传输至单片机，单片机通过以太网接口电路将接收到的数据传输至通讯中转机，同时接收通讯中转机发送的同步电流数据，并传输至DSP处理器，DSP 处理器通过第一差动保护模块控制断路器状态，通过第二差动保护模块控制负荷开关状态；所述通讯中转机包括若干个设置在各区域电网内的WEB服务器，通过每个WEB服务器主动获取配电网的每个区域电网内的保护测控终端提供的数据，并将获取的数据发送至监控主站；所述监控主站包括云端服务器，将接收到的每个保护测控终端提供的数据进行汇总，并将电压电流保护数据发送至每个WEB服务器中。
进一步的，所述第一模拟量采集模块包括设置在断路器所在的线路上的第一电流传感器、第一电压互感器、第一低通滤波器和第一A/D转换器，所述第一电流传感器和第一电压互感器的输出端分别与第一低通滤波器的输入端连接，所述第一低通滤波器的输出端通过第一 A/D转换器与处理器连接。
进一步的，所述第二模拟量采集模块包括设置在负荷开关所在的线路上的第二电流传感器、第二电压互感器、第二低通滤波器和第二A/D转换器，所述第二电流传感器和第二电压互感器的输出端分别与第二低通滤波器的输入端连接，所述第二低通滤波器的输出端通过第二A/D转换器与处理器连接。
进一步的，所述第一差动保护模块与断路器的控制回路相连接，所述第一差动保护模块发送跳闸信号控制断路器的分合状态。
进一步的，所述第二差动保护模块与负荷开关的控制回路相连接，所述第二差动保护模块发送跳闸信号控制负荷开关的分合状态。
进一步的，所述保护测控终端还包括与DSP处理器连接的人机交互模块，所述人机交互模块包括触摸屏和操作实体按键。
进一步的，所述保护测控终端还包括开关量采集模块，所述开关量采集模块用于采集断路器和负荷开关的分合状态，并传送相应信号给DSP处理器。
进一步的，所述保护测控终端还包括与DSP处理器连接的时钟模块和存储模块，所述时钟模块用于提供时间信息，所述存储器用于存储保护控制记录。
进一步的，所述保护测控终端还包括电源供电装置，在电源供电装置与DSP处理器之间连接设置有避雷电路和滤波电路，电源供电装置为保护测控终端供电。
进一步的，所述保护测控终端还包括温湿度检测模块，所述温湿度检测模块用于检测线路温湿度，并将温湿度数据传送至DSP处理器。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
(1)本实用新型采用分布式保护测控装置，能及时收集配电网各区域内电网线路的电流和电压信息，在电网各区域内故障时，能够同时通过分布式保护测控装置控制各自对应断路器跳闸动作，完成跳开断路器的动作完成后，若负荷开关处电流低于额定电流，通过第二差动保护模块控制负荷开关处于跳开状态，实现线路的差动保护；
(2)本实用新型以保护测控终端为核心测控设备，在配电网各区域电网内实现测量、保护、控制和通信，并接入远程监控主站，实现对配电网各区域电网远程监控，完善配电网各区域电网内差动保护功能。
附图说明
图1是本实用新型实施例公开的带负荷开关的配电网分布式差动保护系统结构框图；
其中，1、保护测控终端，2、第一模拟量采集模块，3、第二模拟量采集模块，4、开关量采集模块，5、第一差动保护模，6、第二差动保护模块，7、DSP处理器，8、单片机，9、以太网接口电路，10、WEB服务器，11、云端服务器，12、人机交互模块，13、温湿度检测模块。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进一步说明。
本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，提供了一种带负荷开关的配电网分布式差动保护系统，在配电网的各区域电网节点处均设置有能够断开故障电流的断路器和负荷开关，该系统包括分布式保护测控装置、通讯中转机和监控主站。
所述分布式保护测控装置包括若干个设置在配电网的各区域电网节点处的保护测控终端 1，所述保护测控终端1包括第一模拟量采集模块2、第二模拟量采集模块3、开关量采集模块4、第一差动保护模块5、第二差动保护模块6、DSP处理器7、单片机8和以太网接口电路9，所述第一模拟量采集模块2、第二模拟量采集模块3、开关量采集模块4、第一差动保护模块5和第二差动保护模块6分别与DSP处理器连7接，所述DSP处理器7通过CAN总线与单片机8连接，所述单片机8通过以太网接口电路9与通讯中转机通讯连接。
其中，所述第一模拟量采集模块2，用于采集断路器所在线路的线路电流和电压，并将电流和电压数据传输至DSP处理器。
所述第二模拟量采集模块3，用于采集负荷开关所在线路的线路电流和电压，并将电流和电压数据传输至DSP处理器。
所述开关量采集模块4，用于采集断路器和负荷开关的分合状态，并传送相应信号给DSP 处理器
所述第一差动保护模块5，用于接收主控模块发送的控制信号，控制断路器开关状态。
所述第二差动保护模块的，用于接收主控模块发送的控制信号，控制负荷开关开关状态。
所述DSP处理器7，用于接收断路器所在线路的电流和电压、负荷开关所在线路的电流和电压，与单片机8进行实时数据交互，单片机8将接收到的数据传输至通讯中转机，同时接收通讯中转机发送的电压电流保护数据，并传输至DSP处理器7，DSP处理器7比较采样电压电流数据与电压电流保护数据的大小，判断是否满足差动电流保护判据，若满足判据条件，通过第一差动保护模块控制断路器处于跳开状态，完成跳开断路器的动作完成后，若负荷开关处电流低于额定电流，通过第二差动保护模块控制负荷开关处于跳开状态，实现线路的差动保护。
所述通讯中转机包括若干个设置在各区域电网内的WEB服务器10，通过每个WEB服务器10主动获取配电网的各区域电网内的保护测控终端提供的数据，并将获取的数据发送至监控主站，接收监控主站发送的电压电流保护数据。
所述监控主站包括云端服务器11，所述云端服务器接收到的每个保护测控终端提供的数据进行汇总，并将电压电流保护数据发送至每个WEB服务器中。
在本实施例中，所述第一模拟量采集模块2包括设置在断路器所在的线路上的第一电流传感器、第一电压互感器、第一低通滤波器和第一A/D转换器，所述第一电流传感器和第一电压互感器的输出端分别与第一低通滤波器的输入端连接，所述第一低通滤波器的输出端通过第一A/D转换器与处理器连接。
在本实施例中，所述第二模拟量采集模块3包括设置在负荷开关所在的线路上的第二电流传感器、第二电压互感器、第二低通滤波器和第二A/D转换器，所述第二电流传感器和第二电压互感器的输出端分别与第二低通滤波器的输入端连接，所述第二低通滤波器的输出端通过第二A/D转换器与处理器连接。
在本实施例中，所述第一差动保护模块5与断路器的控制回路相连接，所述第一差动保护模块发送跳闸信号控制断路器的分合状态。所述第二差动保护模块6与负荷开关的控制回路相连接，所述第二差动保护模块发送跳闸信号控制负荷开关的分合状态。所述第一差动保护模块5和第二差动保护模块6分别采用保护处理器。
在上述实施例的基础上，本发明一个实施例中所述保护测控终端还包括与DSP处理器连接的人机交互模块12，所述人机交互模块包括触摸屏和操作实体按键。
在上述实施例的基础上，本发明一个实施例中所述保护测控终端还包括温湿度检测模块 13，所述温湿度检测模块用于检测线路温湿度，并将温湿度数据传送至DSP控制器。
本实用新型一个实施例所提供的带负荷开关的配电网分布式差动保护系统，其所述保护测控终端还包括电源供电装置、时钟模块和存储模块，时钟模块和存储模块分别与DSP处理器连接，所述时钟模块用于提供时间信息，所述存储器用于存储保护控制记录，在电源供电装置与DSP处理器之间连接设置有避雷电路和滤波电路，电源供电装置为保护测控终端供电。
工作时，通过分布式保护测控装置中若干个保护测控终端来控制相应的断路器和负荷开关的状态，实现对线路的保护。
上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种带负荷开关的配电网分布式差动保护系统，在配电网的各区域电网节点处分别设置有用于断开故障电流的断路器和用于承受故障电流的负荷开关，其特征是，包括分布式保护测控装置、通讯中转机和监控主站；所述分布式保护测控装置包括若干个设置在配电网各区域电网节点处的保护测控终端，所述保护测控终端包括第一模拟量采集模块、第二模拟量采集模块、第一差动保护模块、第二差动保护模块、DSP处理器、单片机和以太网接口电路；
所述第一模拟量采集模块，用于采集断路器所在节点处的线路电流和电压，并将电流和电压数据传输至DSP处理器；
所述第二模拟量采集模块，用于采集负荷开关所在节点处的线路电流和电压，并将电流和电压数据传输至DSP处理器；
所述DSP处理器将接收的数据传输至单片机，单片机通过以太网接口电路将接收到的数据传输至通讯中转机，同时接收通讯中转机发送的同步电流数据，并传输至DSP处理器，DSP处理器通过第一差动保护模块控制断路器状态，通过第二差动保护模块控制负荷开关状态；所述通讯中转机包括若干个设置在各区域电网内的WEB服务器，通过每个WEB服务器主动获取配电网的每个区域电网内的保护测控终端提供的数据，并将获取的数据发送至监控主站；所述监控主站包括云端服务器，将接收到的每个保护测控终端提供的数据进行汇总，并将电压电流保护数据发送至每个WEB服务器中。
2.根据权利要求1所述的带负荷开关的配电网分布式差动保护系统，其特征是，所述第一模拟量采集模块包括设置在断路器所在的线路上的第一电流传感器、第一电压互感器、第一低通滤波器和第一A/D转换器，所述第一电流传感器和第一电压互感器的输出端分别与第一低通滤波器的输入端连接，所述第一低通滤波器的输出端通过第一A/D转换器与处理器连接。
3.根据权利要求1所述的带负荷开关的配电网分布式差动保护系统，其特征是，所述第二模拟量采集模块包括设置在负荷开关所在的线路上的第二电流传感器、第二电压互感器、第二低通滤波器和第二A/D转换器，所述第二电流传感器和第二电压互感器的输出端分别与第二低通滤波器的输入端连接，所述第二低通滤波器的输出端通过第二A/D转换器与处理器连接。
4.根据权利要求1所述的带负荷开关的配电网分布式差动保护系统，其特征是，所述第一差动保护模块与断路器的控制回路相连接，所述第一差动保护模块发送跳闸信号控制断路器的分合状态。
5.根据权利要求1所述的带负荷开关的配电网分布式差动保护系统，其特征是，所述第二差动保护模块与负荷开关的控制回路相连接，所述第二差动保护模块发送跳闸信号控制负荷开关的分合状态。
6.根据权利要求1所述的带负荷开关的配电网分布式差动保护系统，其特征是，所述保护测控终端还包括与DSP处理器连接的人机交互模块，所述人机交互模块包括触摸屏和操作实体按键。
7.根据权利要求1所述的带负荷开关的配电网分布式差动保护系统，其特征是，所述保护测控终端还包括开关量采集模块，所述开关量采集模块用于采集断路器和负荷开关的分合状态，并传送相应信号给DSP处理器。
8.根据权利要求1所述的带负荷开关的配电网分布式差动保护系统，其特征是，所述保护测控终端还包括与DSP处理器连接的时钟模块和存储模块，所述时钟模块用于提供时间信息，所述存储模块用于存储保护控制记录。
9.根据权利要求1所述的带负荷开关的配电网分布式差动保护系统，其特征是，所述保护测控终端还包括电源供电装置，在电源供电装置与DSP处理器之间连接设置有避雷电路和滤波电路，电源供电装置为保护测控终端供电。
10.根据权利要求1所述的带负荷开关的配电网分布式差动保护系统，其特征是，所述保护测控终端还包括温湿度检测模块，所述温湿度检测模块用于检测线路温湿度，并将温湿度数据传送至DSP处理器。
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|---|---|---|---|---|
| CN113381392A (zh) * | 2021-06-23 | 2021-09-10 | 国网河北省电力公司信息通信分公司 | 一种配电网分布式差动保护系统 |
| CN115051333A (zh) * | 2022-06-07 | 2022-09-13 | 深圳供电局有限公司 | 一种智能配网差动保护与自愈系统 |
| CN115912285A (zh) * | 2022-10-15 | 2023-04-04 | 成都工百利自动化设备有限公司 | 用于配电网线路与测试仪器之间的防反送电安全隔离装置 |
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