CN209844643U - 配电终端及配电网保护装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种配电终端及配电网保护装置。所述配电终端包括采集器、处理器和开关控制器。所述采集器采集所述配电网线路中的开关量和模拟量。所述处理器与所述采集器通信连接，用于接收所述开关量和所述模拟量，并利用接收到的所述开关量和所述模拟量进行多种保护的判断，并发送相应的动作指令。所述开关控制器与所述处理器通信连接，用于接收所述动作指令，并控制执行端执行所述动作指令。所述配电网发生故障时，通过所述采集器、所述处理器和所述开关控制器三者的配合使用，能够快速可靠的检测故障区域并隔离故障区域，实现非故障区域的快速转供。

Description

配电终端及配电网保护装置

技术领域

本申请涉及电力系统领域，特别是涉及一种配电终端及配电网保护装置。

背景技术

配电网是连接发电网、输电网和用户的重要环节，其供电可靠性至关重要。随着配电网规模的不断扩大，配电网所包含的线路、开关数量越来越多，增加了配电网的配网架构和运行方式的复杂性。

目前国内配电网多采用操作简单、经济实用的重合器/分段器方式或基于通信的馈线自动化方式。这些控制方式只依赖就地电气信号量或片面的区域信号，不可避免的存在故障切除选择性低、故障跳闸可靠性差、故障处理时间长等缺点，无法满足配电网中的可靠供电要求。

实用新型内容

基于此，有必要针对现有技术中故障切除选择性底、故障跳闸可靠性差、故障处理时间长的问题，提供一种配电终端及配电网保护装置。

一种配电终端，包括：

采集器，采集配电网中线路的开关量和模拟量；

处理器，与所述采集器通信连接，用于接收所述开关量和所述模拟量，并利用所述开关量和所述模拟量进行多种保护的判断，并发送相应的动作指令；以及

开关控制器，与所述处理器通信连接，用于接收所述动作指令，并控制执行端执行所述动作指令。

在其中一个实施例中，所述模拟量包括配电网中母线的三相电压和外接零序电压，还包括配电网中线路的三相电流和外接零序电流；

所述采集器包括：

交流量采集插件，与所述处理器通信连接，用于采集所述模拟量，所述交流量采集插件将所述模拟量转换为数字信号，并将所述数字信号传输给所述处理器；以及

开关量输入插件，与所述处理器通信连接，用于采集所述配电网线路中开关量，并将所述开关量传输给所述处理器。

在其中一个实施例中，还包括：

供电装置，与所述采集器、所述处理器和所述开关控制器电连接。

在其中一个实施例中，还包括：

操作回路插件，与所述处理器通信连接。

在其中一个实施例中，所述操作回路插件配置线路的保护跳闸出口、保护合闸出口、遥控跳闸出口和遥控合闸出口；

所述操作回路插件可接收所述处理器传送过来的线路的跳闸、合闸动作命令以及遥控命令，并控制执行端执行所述动作指令。

在其中一个实施例中，还包括：

光差接口插件，与所述处理器通信连接，所述光差接口插件具备线路纵差保护光纤接口，用于连接光纤，建立线路纵差保护的通道。

在其中一个实施例中，所述交流量采集插件配置四路电压通道，用于接入母线三相电压和外接零序电压；

并且所述交流量采集插件配置十六路电流通道，每四路为一组，用于接入线路的三相电流和外接零序电流。

在其中一个实施例中，每一个所述配电终端中的所述处理器配置两个以太网口，用于自愈优化控制。

在其中一个实施例中，所述配电终端具有多个空槽位；

所述配电网中可配置多块所述交流量采集插件和所述操作回路插件，多块所述交流量采集插件和多块所述操作回路插件分别插入所述空槽位。

一种配电网保护装置，用于实现配电网中各线路的保护，包括：

多个配电终端，每一个所述配电终端内设有所述采集器、所述处理器和所述开关控制器；

所述多个配电终端中的一个所述配电终端与另两个所述配电终端通信连接。

本申请提供一种配电终端及配电网保护装置。所述配电终端包括采集器、处理器和开关控制器。所述采集器采集所述配电网线路中的开关量和模拟量。所述处理器与所述采集器通信连接，用于接收所述开关量和所述模拟量，并利用接收到的所述开关量和所述模拟量进行多种保护的判断，并发送相应的动作指令。所述开关控制器与所述处理器通信连接，用于接收所述动作指令，并控制执行端执行所述动作指令。所述配电网发生故障时，通过所述采集器、所述处理器和所述开关控制器三者的配合使用，能够快速可靠的检测故障区域并隔离故障区域，实现非故障区域的快速转供。

附图说明

图1为本申请一个实施例中提供的配电终端器件连接示意图；

图2为本申请另一个实施例中提供的配电终端器件连接示意图；

图3为本申请一个实施例中提供的配电保护装置器件连接示意图；

图4为本申请一个实施例中提供的多电源合环运行配电网的配置结构图。

主要元件附图标号说明

配电网保护装置200

第一常闭开关201

第二常闭开关202

第三常闭开关203

第四常闭开关204

常开开关211

配电终端100

采集器10

交流量采集插件11

开关量输入插件12

处理器20

开关控制器30

供电装置40

操作回路插件50

光差接口插件60

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本申请的配电终端及配电网保护装置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申请，并不用于限定本申请。

请参见图1，本申请提供一种配电终端100。所述配电终端100包括采集器 10、处理器20和开关控制器30。所述采集器10采集配电网中各线路的开关量和模拟量。所述处理器20与所述采集器10通信连接，用于接收所述开关量和所述模拟量。所述处理器20利用所述开关量和所述模拟量进行多种保护的判断，并发送相应的动作指令。所述开关控制器30与所述处理器20通信连接，用于接收所述动作指令，并控制执行端执行所述动作指令。

所述开关量可以为配电网母线或线路中的完全母差保护硬压板、自愈硬压板、线路后备保护硬压板、线路纵差保护硬压板等功能硬压板输入。所述开关量还可以为线路的分位、合位、合后、地刀位置、隔刀位置、弹簧未储能等开关信号输入以及线路检修输入以及普通遥信输入。所述模拟量可以为配电网中母线的三相电压和外接零序电压。所述模拟量还可以为配电网中线路的三相电流和外接零序电流。

所述处理器20可以为单片机、微处理器等。在一个实施例中，所述处理器 20可以为设置于所述配电终端100的CPU插件。所述CPU插件配置多种保护，对接收到的所述模拟量实时计算，并分别进行线路纵差保护、完全母差保护、后备保护、重合闸及加速保护、失灵保护的逻辑判断，实现故障隔离。所述CPU 插件配置测控功能，对获取到的所述开关量实时计算，综合所述模拟量计算和所述开关量计算，实现对配电网线路中的信号判断。所述配电网线路中的信号包括：主供电线路的开关分位、合后位置信号；主供电线路的过流信号、过流正方向信号、零序过流信号、零序过流正方向信号；主供电线路的保护动作信号；完全母差保护动作信号；失灵保护动作信号；母线有压、无压信号；主供电线路的无流信号。

所述开关控制器30可以接收所述处理器20发送的动作指令信号，并转换为一些间隔开关的分合动作接点。在一个实施例中，所述开关控制器30可以为开关量输出插件。所述开关量输出插件设置于所述配电终端100。所述开关量输出插件可以配置多个出口，用于满足配电网的环网柜配置不同线路的开关量输出需求。

本实施例中，所述配电终端100包括采集器10、处理器20和开关控制器 30。所述采集器10采集所述配电网线路中的开关量和模拟量。所述处理器20 与所述采集器10通信连接，用于接收所述开关量和所述模拟量，并利用接收到的所述开关量和所述模拟量进行多种保护的判断，并发送相应的动作指令。所述开关控制器30与所述处理器20通信连接，用于接收所述动作指令，并控制执行端执行所述动作指令。所述配电网发生故障时，通过所述采集器10、所述处理器20和所述开关控制器30三者的配合使用，能够快速可靠的检测故障区域并隔离故障区域，实现非故障区域的快速转供。

请参见图2，在其中一个实施例中，所述采集器10包括交流量采集插件11 和开关量输入插件12。

所述交流量采集插件11与所述处理器20通信连接，用于采集所述模拟量。所述交流量采集插件11将所述模拟量转换为数字信号，并将所述数字信号传输给所述处理器20。所述开关量输入插件12与所述处理器20通信连接，用于采集所述配电网线路中开关量，并将所述开关量传输给所述处理器20。

所述交流量采集插件11每块配置四路电压通道，用于接入母线三相电压和外接零序电压。所述交流量采集插件11二次额定电压值可设置为100V，也可设置为380V。所述交流量采集插件11每块配置十六路电流通道，每四路为一组，用于接入线路的三相电流和外接零序电流。所述交流量采集插件11二次额定电流值可设置为1A，也可设置为5A。所述交流量采集插件11可灵活配置多块。比如，当配置四块所述交流量采集插件11时，所述交流量采集插件11可采集十六条线路的模拟量，可以满足配电网的环网柜配置不同线路的采样需求。

所述开关量输入插件12的直流电压设置可为220V、110V、48V、24V，用于采集不同电压等级的开关量。所述开关量输入插件12可配置多块，可以满足配电网的环网柜配置不同线路的开关量输入需求。

本实施例中，所述采集器10包括交流量采集插件11和开关量输入插件12。所述交流量采集插件11可以采集多条配电网线路中的模拟量。所述开关量输入插件12可以采集不同电压等级的开关量。并且所述交流量采集插件11和所述开关量输入插件12将采集到的信号传递给所述处理器20，可以满足配电网的环网柜配置不同线路的信号采样需求。

在其中一个实施例中，所述配电终端100还包括供电装置40。所述供电装置40与所述采集器10、所述处理器20和所述开关控制器30电连接。用于向所述采集器10、所述处理器20和所述开关控制器30供电。所述供电装置40可以为蓄电池，也可以为带供电功能的开关量输入插件。当所述供电装置40为带供电功能的开关量输入插件时，所述供电装置40用于向所述配电终端100供电，还用于采集所述配电网线路中开关量，并将所述开关量传输给所述处理器20。

本实施例中，所述配电终端100还包括供电装置40。所述供电装置40可以向所述配电终端100中的用电装置供电。当所述供电装置40为带供电功能的开关量输入插件时，所述供电装置40还可以采集所述配电网线路中开关量，并将所述开关量传输给所述处理器20。可以满足配电网的环网柜配置不同线路的信号采样需求。

在其中一个实施例中，所述配电终端100还包括操作回路插件50。所述操作回路插件50与所述处理器20通信连接。所述操作回路插件50用于采集线路的开关分位、合位、合后、弹簧未储能等位置信号输入，还用于接收CPU插件传送过来的保护跳闸、保护合闸动作命令以及遥控命令等动作指令，并根据所述动作指令直接分合间隔开关。所述操作回路插件50的直流电压设置可为220V、 110V、48V、24V，满足不同电压等级的开关量输入。

所述操作回路插件50配置线路的保护跳闸出口、保护合闸出口、遥控跳闸出口和遥控合闸出口，用于根据所述处理器20传送过来的线路的跳闸、合闸动作命令以及遥控命令直接分合间隔开关。

本实施例中，所述配电终端100包括操作回路插件50。每块所述操作回路插件50支持两条线路的跳合闸出口，并可配置多块所述操作回路插件50，与配置多个出口的所述开关控制器30配合使用，可以满足配电网的环网柜配置不同线路的开关量输出需求。

在其中一个实施例中，所述配电终端100还包括光差接口插件60。所述光差接口插件60与所述处理器20通信连接。所述光差接口插件60可以采集其它配电终端100发送的线路纵差保护信号，并将所述纵差保护信号传递给所述处理器20。所述光差接口插件60具备线路纵差保护光纤接口，用于连接光纤，建立线路纵差保护的通道。所述线路纵差保护光纤接口可配置两对，也可配置四对。

本实施例中，所述配电终端100还包括光差接口插件60。所述光差接口插件60具备线路纵差保护光纤接口。当所述线路纵差保护光纤接口配置两对时，所述线路纵差保护光纤接口满足配电网的环网柜两条主供电线路的环进和环出。当所述线路纵差保护光纤接口配置四对时，所述线路纵差保护光纤接口可满足四条主供电线路的环进和环出。当配置不同数量配电网线路时，所述光差接口插件60可以通过配置不同数量的线路纵差保护光纤接口采集所述其它配电终端100发送的线路纵差保护信号。

在一个实施例中，所述处理器20配置两对光纤接口，与其他的配电终端100 的所述处理器20使用通信光纤首尾相连组建环网通信，建立区域层物理通道。所述处理器20采用GOOSE通信协议发送本地采集的间隔层信号，并接收其他所述配电终端100发送的GOOSE信号，实现区域层信号交互，在此基础上实现自愈控制功能。所述GOOSE通信协议采用网络信号代替了常规变电站装置之间硬接线的通信方式，用于传输变电站之间的实时性信号。

进一步地，所述处理器20配置两个以太网口，用于接收站域层其他相关保护装置的GOOSE信号。所述其他相关保护装置的GOOSE信号包括重合闸充电信号、重合闸动作信号、备自投充电信号、备自投动作信号。所述处理器20接收站域层其他相关保护装置的GOOSE信号。用于自愈优化控制。

本实施例中，所述处理器20配置两对光纤接口，用于与其他的一体化配电终端使用光纤首尾相连成环建立区域层通信网络，实现区域层信号交互。所述处理器20配置两个以太网口，用于接收站域层信号。基于这些区域层信号和站域层信号协同实现自愈控制功能，在配电网故障后实现非故障失电区域的快速转供。

在其中一个实施例中，所述配电终端100具有多个空槽位。所述配电网中可配置多块所述交流量采集插件11和所述操作回路插件50。多块所述交流量采集插件11和多块所述操作回路插件50分别插入所述空槽位。

本实施例中，所述配电终端100设置多个空槽位，所述交流量采集插件11 和所述操作回路插件50可以灵活的插拔于所述空槽位，用以满足所述配电网线路配置不同数量情况下的模拟量采集、开关量采集以及开关量传递的需求。

请参见图3和图4，本申请提供一种配电网保护装置200。所述配电网保护装置200用于实现配电网中各线路的保护。所述配电网保护装置200包括多个配电终端100。

每一个所述配电终端100内设有所述采集器10、所述处理器20和所述开关控制器30。所述多个配电终端100中的一个所述配电终端100与另两个所述配电终端100通信连接。变电站线路两侧，以及每个配电房均配置一个配电终端 100。所述变电站线路一侧、所述每个配电房线路和所述变电站线路另一侧相连组成合环供电。其中一个配电房线路的常开开关211作为开环点。所述变电站线路一侧、所述每个配电房和所述变电站另一侧的所述配电终端100使用专用光纤两两连接建立线路纵差保护专用通道，使用通信光纤两两连接并成环建立区域层通信网络。变电站线路一侧的所述配电终端100接入站域层通信系统，采集站域层其他相关保护装置的GOOSE信号。

本实施例中，配电网保护装置200包括多个配电终端100，变电站两侧，以及每个配电房均配置一个配电终端100。所述变电站线路一侧、所述每个配电房和所述变电站另一侧的所述配电终端100使用专用光纤两两连接建立线路纵差保护专用通道，使用通信光纤两两连接并成环建立区域层通信网络。变电站线路一侧的所述配电终端100接入站域层通信系统，采集站域层其他相关保护装置的GOOSE信号，用于实现自愈控制功能，在配电网故障后实现非故障失电区域的快速转供。

请参见图4，本申请提供一种多电源合环运行配电网的典型配置结构。所述配电终端100当配置在所述变电站线路两侧时，所述配电终端100配置一块所述交流量采集插件11并且配置一块所述操作回路插件50。当所述配电终端100 当配置在配电房时，对于第一配电房、第三配电房、第四配电房、第5配电房有四条线路的情况，所述配电终端100配置一块交流量采集插件11并且配置两块所述操作回路插件50。对于第二配电房有7条线路的情况，所述配电终端100 配置两块所述交流量采集插件11并且配置四块所述操作回路插件50。

当所述第三配电房上游侧F1先发生线路故障，所述第一配电房和所述变电站线路的线路纵差保护动作，跳开第一常闭开关201和第二常闭开关202，隔离故障。所述第一配电房的所述配电终端100所述开关控制器30发送主供电线路的保护动作信号和开关分位信号。所述信号经过第二配电房的所述配电终端100 传递到所述第三配电房。所述第三配电房的所述配电终端100中的所述处理器 20根据接收的区域信号定位所述F1处故障，所述第三配电房的所述配电终端 100中的所述处理器20判断非故障区域与故障区域成功隔离。所述第三配电房的所述配电终端100中的所述处理器20判断本地母线有压信号，进一步判断非故障区域并未失电，自愈控制功能可靠不启动。当所述第三配电房下游侧F2再发生母线故障，所述第四配电房完全母差保护动作，跳开本房所有开关隔离故障。并且所述第四配电房发送完全母差保护动作信号和主供电间隔第四常闭开关204分位信号至所述第三配电房。所述第三配电房的所述配电终端100中的所述处理器20根据接收到的区域信号定位所述F2处故障，判断非故障区域与故障区域成功隔离。并且所述第三配电房的所述配电终端100中的所述处理器 20判断本地母线无压、备用电源有压信号，进一步判断非故障区域失电，满足自愈合闸条件。自愈控制功能动作闭合常开开关211，恢复非故障失电区域供电。

当F3处发生故障时，所述变电站线路的所述配电终端100基于站域层信号，判断上级电网不具备合闸条件，发送开放自愈控制功能信号。所述第一配电房和所述第5配电房的所述配电终端100收到该区域信号后，直接分闸与所述变电站相邻的主供电线路的所述第一常闭开关201和第三常闭开关203。分闸成功后所述第一配电房和所述第5配电房的所述配电终端100均发送主供电线路动作信号，以及所述第一常闭开关201和第三常闭开关203的分位信号，所述第三配电房的所述配电终端100接收到所述第一配电房的主供电线路保护动作信号和分位信号，判断上游侧与所述变电站隔离。所述第三配电房的所述配电终端100接收到所述第5配电房的主供电线路的保护动作信号和分位信号，判断下游侧与所述变电站隔离。所述第三配电房的所述配电终端100判断间隔层的母线无压信号，判断非故障区域失电。所述第三配电房的所述配电终端100判断备供电源有压信号，进一步判断满足合闸条件，自愈控制功能闭合所述常开开关211，恢复非故障失电区域供电。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种配电终端(100)，其特征在于，包括：

采集器(10)，采集配电网中各线路的开关量和模拟量；

处理器(20)，与所述采集器(10)通信连接，用于接收所述开关量和所述模拟量，并利用所述开关量和所述模拟量进行多种保护的判断，并发送相应的动作指令；

操作回路插件(50)，与所述处理器(20)通信连接，用于接收所述处理器(20)传送过来的线路的跳闸、合闸动作命令以及遥控命令，并控制执行端执行所述动作指令；以及

开关控制器(30)，与所述处理器(20)通信连接，用于接收所述动作指令，并转换为间隔开关的分合动作接点。

2.根据权利要求1所述的配电终端(100)，其特征在于，所述模拟量包括配电网中母线的三相电压和外接零序电压，还包括配电网中线路的三相电流和外接零序电流；

所述采集器(10)包括：

交流量采集插件(11)，与所述处理器(20)通信连接，用于采集所述模拟量，所述交流量采集插件(11)将所述模拟量转换为数字信号，并将所述数字信号传输给所述处理器(20)；以及

开关量输入插件(12)，与所述处理器(20)通信连接，用于采集所述配电网线路中开关量，并将所述开关量传输给所述处理器(20)。

3.根据权利要求1所述的配电终端(100)，其特征在于，还包括：

供电装置(40)，与所述采集器(10)、所述处理器(20)和所述开关控制器(30)电连接。

4.根据权利要求1所述的配电终端(100)，其特征在于，所述操作回路插件(50)配置线路的保护跳闸出口、保护合闸出口、遥控跳闸出口和遥控合闸出口。

5.根据权利要求1所述的配电终端(100)，其特征在于，还包括：

光差接口插件(60)，与所述处理器(20)通信连接，所述光差接口插件(60)具备线路纵差保护光纤接口，用于连接光纤，建立线路纵差保护的通道。

6.根据权利要求2所述的配电终端(100)，其特征在于，所述交流量采集插件(11)配置四路电压通道，用于接入母线三相电压和外接零序电压；

并且所述交流量采集插件(11)配置十六路电流通道，每四路为一组，用于接入线路的三相电流和外接零序电流。

7.根据权利要求1所述的配电终端(100)，其特征在于，每一个所述配电终端(100)中的所述处理器(20)配置两个以太网口，用于自愈优化控制。

8.根据权利要求1所述的配电终端(100)，其特征在于，所述配电终端(100)具有多个空槽位；

所述配电网中可配置多块所述交流量采集插件(11)和所述操作回路插件(50)，多块所述交流量采集插件(11)和多块所述操作回路插件(50)分别插入所述空槽位。

9.一种配电网保护装置(200)，用于实现配电网中各线路的保护，其特征在于，包括多个权利要求1-8中任一项所述的配电终端(100)，所述多个配电终端(100)中的一个所述配电终端(100)与另两个所述配电终端(100)通信连接。