CN210693455U - 一种含有通讯设备的环网控制器 - Google Patents
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Abstract
一种含有通讯设备的环网控制器，包括：避雷器、开关设备、控制设备和通讯设备；所述避雷器与所述开关设备并联；所述通讯设备与所述控制设备连接，用于实时接收环网电路合环时产生的分闸信号；所述控制设备与所述开关设备连接，用于采集环网电路数据，并根据环网电路数据和接收到的分闸信号，控制所述开关设备分闸或合闸；所述避雷器，用于进行过电压保护；所述开关设备用于构造断点和消除断点，承担相应的电压差。通过在环网电路中安装本方案的环网控制器，可以实现在线路的倒闸操作时，先合环后解环，开关设备通过在合环时构造断点且在解环时消除断点，有效地消除了环网电路产生的合环冲击电流，解决了因线路检修时等原因在转移线路负荷过程中的停电问题，提高了重要负荷的供电可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及配电网带电合环领域，具体涉及一种含有通讯设备的环网控制器。
背景技术
电网用户对于供电可靠性的要求越来越高，尤其一些工业用户对于停电十分敏感，短时停电都有可能造成很大的经济损失，然而配网停电检修频率较高，配网的电压等级不限于10kV，至少包括6kV、10kV、20kV或35kV。中低压配网一般采用闭环设计，开环运行的供电方式，即一个环网解环运行，两侧电源各为一部分负荷供电。目前，在倒负荷和线路检修时，并解操作的步骤一般为先在目标解环位置分闸，后在原解环位置合闸，即“先分后合”，此过程会造成部分负荷停电。若采用先在原解环位置合闸(即进行合环操作)，然后在目标解环位置分闸这种“先合后分”的不停电方法，则可减少停电次数，提高供电可靠性。
然而，若直接进行不停电并解操作有较大风险。其原因为，如果在开环运行的配网中直接进行合环操作，存在如下问题：由于合环点两端在合环前存在电压差，合环时会产生很大的冲击电流，合环后存在电磁环网的环流；该合环冲击也可能引起配网中继电保护的误动作，造成故障；且现场的合环操作都是在运行人员的经验指导下进行判断，合环操作的结果存在非常高的随机性，可能对相关设备和操作人员的安全造成隐患。
实用新型内容
为了解决现有技术中所存在的在对配网合环时出现合环冲击的问题，本实用新型提供了一种含有通讯设备的环网控制器。
本实用新型提供的技术方案是：
一种含有通讯设备的环网控制器，包括：
避雷器、开关设备、控制设备和通讯设备；
所述避雷器与所述开关设备并联；
所述通讯设备与所述控制设备连接，用于实时接收环网电路合环时产生的分闸信号；
所述控制设备与所述开关设备连接，用于采集环网电路数据，并根据所述环网电路数据和所述接收到的分闸信号，控制所述开关设备分闸或合闸；
所述避雷器，用于进行过电压保护；
所述开关设备用于构造断点和消除断点，承担相应的电压差；
所述开关设备分闸时间应小于0.3s且合闸时间应小于10ms；
所述分闸信号为模拟量或数字量信号。
优选的，所述开关设备可为机械开关、电力电子器件中的一种或者多种。
优选的，所述开关设备，包括：
机械开关和电力电子器件；
所述机械开关、电力电子器件串联或并联后与避雷器并联；
所述机械开关和电力电子器件还与所述控制设备连接。
优选的，所述开关设备可为串联阻感性元件的机械开关或串联阻感性元件的电力电子器件中的一种或者多种。
优选的，所述开关设备，包括：
串联阻感性元件的机械开关和串联阻感性元件的电力电子器件；
所述串联阻感性元件的机械开关与所述串联阻感性元件的电力电子器件并联后与所述避雷器并联；
所述串联阻感性元件的机械开关和所述串联阻感性元件的电力电子器件与所述控制设备连接。
优选的，所述电力电子器件应能耐受所述环网电路的短路冲击电流。
优选的，所述机械开关应能耐受所述环网电路的短路冲击电流，且所述机械开关的端间耐受电压等级可以不等于所述机械开关对地绝缘电压等级；
所述机械开关可三相分开动作或三相联动。
优选的，避雷器可为金属氧化物避雷器、阀型避雷器、金属氧化物避雷器串联阻感性元件或阀型避雷器串联阻感性元件；
所述避雷器的持续运行电压应大于稳态运行时环网控制器安装处出现的最大断口电压。
优选的，所述控制设备，包括：
相互连接的测量模块和控制模块；
所述控制模块与所述机械开关和电力电子器件连接；
所述测量模块，用于采集所述环网控制器两端的电压瞬时差，并根据所述环网控制器两端的电压瞬时差和所述接收到的分闸信号制定分闸指令或合闸指令；
所述控制模块，用于根据所述分闸指令或合闸指令控制所述机械开关切断或闭合。
优选的，所述测量模块可为常规互感器、传感器。
优选的，所述测量模块中还可以用击穿二极管BOD来判断测量电压瞬时差；
所述击穿二极管BOD并联在所述环网控制器两端；
所述击穿二极管BOD的击穿电压与设定的电压差瞬时阈值相等。
优选的，所述控制设备可为电压取能供能的设备。
优选的，所述避雷器、电力电子器件、机械开关、测量模块、控制模块和通讯设备固定安装在所述环网电路中。
优选的，所述避雷器、电力电子器件和机械开关固定安装在所述环网电路中；
在所述环网电路进行合环或解环时，所述测量模块、控制模块和通讯设备作为移动部分与所述避雷器、电力电子器件和机械开关进行连接。
优选的，当所述环网电路中有可与环网控制器并联使用的开关设备时，所述避雷器、电力电子器件、机械开关、测量模块、控制模块和通讯设备可作为移动部分和所述可与环网控制器并联使用的开关设备进行连接，进行合环和解环操作。
优选的，当所述环网电路为单环网接线的配网时，安装一台所述环网控制器在环网电路中；
当所述环网电路为双环网接线的配网时，安装两台所述环网控制器在环网电路中；
当所述环网电路为N-1接线的配网时，安装一台所述环网控制器在备用母线中。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
本实用新型提供的技术方案，包括：避雷器、开关设备、控制设备和通讯设备；所述避雷器与所述开关设备并联；所述通讯设备与所述控制设备连接，用于实时接收环网电路合环时产生的分闸信号；所述控制设备与所述开关设备连接，用于采集环网电路数据，并根据所述环网电路数据和所述分闸信号，控制所述开关设备分闸或合闸；所述避雷器，用于进行过电压保护；所述开关设备用于构造断点和消除断点，承担相应的电压差。通过在环网电路中安装本方案的环网控制器，可以实现在线路的倒闸操作时，先合环后解环，开关设备通过在合环时构造断点且在解环时消除断点，有效地消除了环网电路产生的合环冲击电流，解决了因线路检修时等原因在转移线路负荷过程中的停电问题，提高了重要负荷的供电可靠性。
本方案中环网控制器结构简单，仅包括避雷器、开关设备、控制设备和通讯设备，且对配网改动小，具有成本小、操作原理简单的优点。
附图说明
图1为本实用新型的一种含有通讯设备的环网控制器结构效果图；
图2为本实用新型中环网控制器在单环网中的安装示意图；
图3为本实用新型中环网控制器在双环网中的安装示意图；
图4为本实用新型中环网控制器在N供一备接线中的安装示意图。
具体实施方式
为了更好地理解本实用新型，下面结合说明书附图和实例对本实用新型的内容做进一步的说明。
实施例1：
本实施例提供了一种含有通讯设备的环网控制器，结构效果图如图1所示。
一个环网控制器由避雷器、电力电子器件、机械开关、控制设备和通讯设备组成，串联于线路中。
环网控制器中的开关可以使用触点的传统开关，或电力电子器件，或上述二者串联、并联。也可以使用传统开关串联阻感性元件，或电力电子器件串联阻感性元件，或上述二者并联。本实施例中的电力电子器件可为晶闸管等器件，机械开关、晶闸管的作用为构造断点和消除断点，承担相应的电压差。
晶闸管应能耐受线路短路冲击电流。
机械开关应能耐受线路短路冲击电流，并且机械开关的端间耐受电压等级可以不等于其对地绝缘电压等级。
本实施例中的控制设备，包括测量模块和控制模块，测量模块在测量环网控制器两端电压差U2时，可以采用常规互感器、传感器。对于环网控制器两端电压瞬时差的判断，还可以采用击穿二极管BOD。BOD的击穿电压等于环网控制器两端电压差U2的整定值Uthr，所以，当BOD击穿时，可以认为U2超过整定值Uthr；控制模块用于根据控制信号控制机械开关的分闸和合闸、控制晶闸管的截止和触发。
环网控制器中的避雷器可以是金属氧化物避雷器或阀型避雷器，也可以是金属氧化物避雷器串联阻感性元件，或阀型避雷器串联阻感性元件。其持续运行电压应大于稳态运行时环网控制器安装处会出现的最大断口电压，保证正常并解操作期间环网控制器的正常工作。
通讯设备用于接收环网电路在合闸时产生的分闸信号，是从远方获得的模拟量或数字量信号。
当环网线路合环时，环网控制器中的通讯设备收到分闸信号，环网控制器则切换到晶闸管截止、机械开关分闸的状态。此切换过程为：先晶闸管触发，之后机械开关分闸，机械开关分闸后经一段延时停止触发晶闸管。
当环网在目标位置解环完成时，环网控制器通过判定电压差瞬时值来切换到的晶闸管截止、机械开关合闸的状态。此切换过程可以是：晶闸管先触发，之后机械开关合闸，机械开关合闸后一段时间停止触发晶闸管。若机械开关动作足够迅速，此切换过程也可以是：机械开关直接合闸。
实施例2：
本实施例提供了一种含有通讯设备的环网控制器的控制方法，利用该环网控制器可辅助不停电并解操作，具体内容为：
环网控制器采集其两端电压瞬时差U2。
一环网内，安装单台环网控制器。线路合环期间，若产生合环冲击电流，环网控制器动作，在环网控制器安装处呈断点状态，环网暂时在环网控制器安装位置解环，两侧电源各自为与其连接的负荷供电。当环网线路完成在目标解环位置的解环后，按照预先设定的控制逻辑，环网控制器将不再呈断点状态。
当环网电路合环时，以远方发送的分闸信号和环网控制器两端电压差瞬时值U2为输入量，以Uthr为整定值，将U2与Uthr进行比较，判断是否向晶闸管输出触发信号，以及是否向机械开关输出分闸信号。
如果有分闸信号，且U2＜Uthr，则执行分闸：向机械开关发分闸指令。经过一延时t1后向晶闸管发触发命令，达到延时t2后，停止触发晶闸管。
如果U2≥Uthr，则执行合闸：如已经合闸，则保持合位；如原来是分闸状态，则执行合闸，立刻发出晶闸管触发信号和机械开关合闸指令，晶闸管先触发，之后机械开关合闸，机械开关合闸后经过一段延时t3后停止触发晶闸管。
从分闸信号的产生、分闸信号的传递、分闸信号的接收至所述开关设备分闸完成，所用时间应确保所在线路中动作最快的线路过流保护不动作。若线路不设过流保护，则开关分闸时间也应小于0.3s。开关合闸时间应小于10ms，保证线路上不产生电能质量问题。开关可以三相分开动作，也可三相联动。
环网控制器采集其两端电压差时，可通过测量环网控制器两端电压差瞬时值得到，或通过分别测量环网控制器母线侧和线路侧的电压瞬时值，再做差得到。为保证测量线路上不产生电能质量问题，此测量延时应小于10ms。
实施例3：
本实施例提供了一种含有通讯设备的环网控制器的接线方法。
在一个环网内需安装一台，可以位于环网中任意位置。
在一个环网中安装位置包括：母线出线处变电站内；母线出线后第一个箱式变压器内低压一侧；某一个环网柜内部或旁边；环网中任意一线路上。
在单环网接线的配网中，仅有一个环网，如图2中所示，因此，在单环网两侧母线出线处之间任意位置，即图2中圈出区域中安装一台有通讯的环网控制器即可，可以安装于：母线出线处变电站内、母线出线后第一个箱式变压器内低压一侧、某一个环网柜内部或旁边、某一线路上。
在双环网接线配网中，需在如图3所示双环网内安装多个环网控制器，具体为：位置1和位置4同时安装两台，或位置2和位置3同时安装两台，确保所有可能因开关状态变化而形成的环网中，都有环网控制器。例如，当负荷1需要由A变电站供电转为C变电站供电时，可直接进行在双环网内开环点1合环，由位于位置1的环网控制器辅助并解操作的完成。当负荷1需要由C变电站供电转为D变电站供电时，直接将负荷1与D变电站之间的负荷开关B合闸，合闸后C、D变电站形成合环，若产生合环冲击，此环网中位于位置4的环网控制器正常动作，辅助并解操作的完成。上述位置1-4可以是：母线出线处变电站内、母线出线后第一个箱式变压器内低压一侧、母线出线到第一个环网柜之间的线路上、母线出线后第一个环网柜内部或旁边。
在N供一备接线配网中，仅在投入备用电源时可能涉及形成合环的并解操作，因此，在如图4所示N供一备接线配网中，在圈出区域中任意位置安装一台环网控制器即可。其中圈出区域包括：备用母线出线处变电站内、备用母线出线后第一个箱式变压器内低压一侧、备用母线出线后某一线路上、联络备用母线与供电母线的常闭触点所在环网柜内或旁边。
避雷器、晶闸管、机械开关、控制模块、测量模块和通讯设备都固定安装的安装方式，可将避雷器、晶闸管、机械开关、控制模块和测量模块中的一部分固定安装。控制模块、测量模块和通讯设备的其余部分作为可移动部分，当需要进行并解操作时，把移动部分与固定部分连接后使用。
若环网中有可以与环网控制器并联使用的开关装置，可用于旁路和投入旁路环网控制器，则整个环网控制器可作为移动式装置，需要时将环网控制器移动至该开关位置进行使用。
显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上仅为本实用新型的实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本实用新型的权利要求范围之内。
Claims (16)
1.一种含有通讯设备的环网控制器，其特征在于，包括：
避雷器、开关设备、控制设备和通讯设备；
所述避雷器与所述开关设备并联；
所述通讯设备与所述控制设备连接，用于实时接收环网电路合环时产生的分闸信号；
所述控制设备与所述开关设备连接，用于采集环网电路数据，并根据所述环网电路数据和所述接收的分闸信号，控制所述开关设备分闸或合闸；
所述避雷器，用于进行过电压保护；
所述开关设备用于构造断点和消除断点，承担相应的电压差。
2.如权利要求1所述的环网控制器，其特征在于，
所述开关设备可为机械开关、电力电子器件中的一种或者多种。
3.如权利要求2所述的环网控制器，其特征在于，所述开关设备，包括：
机械开关和电力电子器件；
所述机械开关、电力电子器件串联或并联后与避雷器并联；
所述机械开关和电力电子器件还与所述控制设备连接。
4.如权利要求1所述的环网控制器，其特征在于，
所述开关设备可为串联阻感性元件的机械开关或串联阻感性元件的电力电子器件中的一种或者多种。
5.如权利要求4所述的环网控制器，其特征在于，所述开关设备，包括：
串联阻感性元件的机械开关和串联阻感性元件的电力电子器件；
所述串联阻感性元件的机械开关与所述串联阻感性元件的电力电子器件并联后与所述避雷器并联；
所述串联阻感性元件的机械开关和串联阻感性元件的电力电子器件与所述控制设备连接。
6.如权利要求2或4所述的环网控制器，其特征在于，
所述电力电子器件应能耐受所述环网电路的短路冲击电流。
7.如权利要求2或4所述的环网控制器，其特征在于，
所述机械开关应能耐受所述环网电路的短路冲击电流，且所述机械开关的端间耐受电压等级可以不等于所述机械开关对地绝缘电压等级；
所述机械开关可三相分开动作或三相联动。
8.如权利要求1所述的环网控制器，其特征在于，
避雷器可为金属氧化物避雷器、阀型避雷器、金属氧化物避雷器串联阻感性元件或阀型避雷器串联阻感性元件；
所述避雷器的持续运行电压应大于稳态运行时环网控制器安装处出现的最大断口电压。
9.如权利要求3所述的环网控制器，其特征在于，所述控制设备，包括：
相互连接的测量模块和控制模块；
所述控制模块与所述机械开关和电力电子器件连接；
所述测量模块，用于采集所述环网控制器两端的电压瞬时差，并根据所述环网控制器两端的电压瞬时差和所述接收到的分闸信号制定分闸指令或合闸指令；
所述控制模块，用于根据所述分闸指令或合闸指令控制所述机械开关切断或闭合。
10.如权利要求9所述的环网控制器，其特征在于，
所述测量模块可为常规互感器、传感器。
11.如权利要求9所述的环网控制器，其特征在于，
所述测量模块中还可以用击穿二极管BOD来判断测量电压瞬时差；
所述击穿二极管BOD并联在所述环网控制器两端；
所述击穿二极管BOD的击穿电压与设定的电压差瞬时阈值相等。
12.如权利要求1所述的环网控制器，其特征在于，
所述控制设备可为电压取能供能的设备。
13.如权利要求9所述的环网控制器，其特征在于，
所述避雷器、电力电子器件、机械开关、测量模块、控制模块和通讯设备固定安装在所述环网电路中。
14.如权利要求9所述的环网控制器，其特征在于，
所述避雷器、电力电子器件和机械开关固定安装在所述环网电路中；
在所述环网电路进行合环或解环时，所述测量模块、控制模块和通讯设备作为移动部分与所述避雷器、电力电子器件和机械开关进行连接。
15.如权利要求9所述的环网控制器，其特征在于，
当所述环网电路中有可与环网控制器并联使用的开关设备时，所述避雷器、电力电子器件、机械开关、测量模块、控制模块和通讯设备可作为移动部分和所述可与环网控制器并联使用的开关设备进行连接，进行合环和解环操作。
16.如权利要求1所述的环网控制器，其特征在于，
当所述环网电路为单环网接线的配网时，安装一台所述环网控制器在环网电路中；
当所述环网电路为双环网接线的配网时，安装两台所述环网控制器在环网电路中；
当所述环网电路为N-1接线的配网时，安装一台所述环网控制器在备用母线中。
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |