CN210806733U

CN210806733U - 环网供电系统

Info

Publication number: CN210806733U
Application number: CN201922129051.5U
Authority: CN
Inventors: 冯上贤; 蒋世用; 吕鹏飞; 刘克勤; 王京; 盛明强
Original assignee: Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
Current assignee: Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
Priority date: 2019-11-29
Filing date: 2019-11-29
Publication date: 2020-06-19
Anticipated expiration: 2029-11-29

Abstract

本公开涉及一种环网供电系统。环网供电系统包括：母线环；连接母线环且并联设置的多个电源，母线环处于相邻两个电源之间的部分为一个供电段；每个供电段上所串联的常闭开关；控制器，用于在供电段上的常闭开关由闭合状态切换为断开状态且供电段所连接的负载由正常工作状态转为停止工作状态时，判定供电段在负载远离常闭开关的一侧发生接地故障并发出第一报警信息。

Description

环网供电系统

技术领域

本公开涉及环网供电技术领域，特别涉及一种环网供电系统。

背景技术

电网规划中网架规划对于电力系统的优质、安全、经济运行有着重大的影响，而科学、有效的规划方案则是其基础所在。

环网供电系统是指电源和负载借电力线路联结形成的环形网络。当环网内任一段线路发生故障时，通过开关装置隔离该故障段，这样便不会影响到对其它负载的正常供电。环网供电不但可以减少电压损耗和功率损耗，还能提高供电的运行可靠性。

当环网供电系统中的某一段线路发生故障时，如何准确、快速的定位出故障段，是目前亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本公开实施例提供了一种环网供电系统，以准确、快速的定位出发生故障的线路段，提高故障维修的效率。

本公开实施例的环网供电系统，包括：

母线环；

连接母线环且并联设置的多个电源，母线环处于相邻两个电源之间的部分为一个供电段；

每个供电段上所串联的常闭开关；

控制器，用于在供电段上的常闭开关由闭合状态切换为断开状态且供电段所连接的负载由正常工作状态转为停止工作状态时，发出第一报警信息。

在一些实施例中，控制器，用于在供电段上的常闭开关闭合且供电段所连接的负载处于停止工作状态时，发出第二报警信息。

在一些实施例中，环网供电系统还包括：

与供电段连接的绝缘阻抗检测电路，绝缘阻抗检测电路包括并联且接地的第一支路和第二支路，第一支路包括串联的第一电阻和第一开关，第二支路包括串联的第二电阻和第二开关；以及

电压检测装置，用于检测供电段的正极线的对地电压和供电段的负极线的对地电压。

在一些实施例中，控制器，用于在供电段所对应的常闭开关断开且负载正常工作时，在第一时刻闭合第一开关并断开第二开关，在第二时刻闭合第二开关并断开第一开关；接收在第一时刻电压检测装置的检测结果以及在第二时刻电压检测装置的检测结果；在正极线的绝缘阻抗值小于设定的第一阈值时，发出第一警告信息，在负极线的绝缘阻抗值小于设定的第二阈值时，发出第二警告信息。

在一些实施例中，控制器，用于按照设定次序依次对各个供电段进行接地故障和绝缘阻抗的检测。

在一些实施例中，常闭开关包括接触器或继电器。

在一些实施例中，电源包括电网和变流器，电网通过变流器向母线环输送直流电；和/或，电源包括光伏组件，光伏组件通过变流器向母线环输送直流电。

采用本公开前述实施例技术方案，可以准确、快速的定位出发生故障的线路段，提高故障维修的效率。

通过以下参照附图对本公开的实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：

图1为本公开一实施例环网供电系统的示意图；

图2为本公开另一实施例环网供电系统的示意图；

图3为本公开一实施例环网供电系统的故障检测方法的流程图；

图4为本公开另一实施例中绝缘阻抗故障检测流程图。

应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。

本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

目前，当环网供电系统中的某一段线路发生故障时，技术人员无法准确而快速的定位出故障段，从而导致维修延迟，影响到故障段恢复运行的效率。

本公开实施例提供了一种环网供电系统及其故障检测方法、装置及计算机可读存储介质，以准确、快速的定位出发生故障的线路段，提高故障维修的效率。

如图1所示，本公开一些实施例提供的环网供电系统，包括：

母线环10；

连接母线环10且并联设置的多个电源12，母线环10处于相邻两个电源12之间的部分为一个供电段100；

每个供电段100上所串联的常闭开关14；

控制器16，用于在供电段100上的常闭开关14由闭合状态切换为断开状态且供电段100所连接的负载50由正常工作状态转为停止工作状态时，判定供电段100在负载50远离常闭开关14的一侧(如图中AB段)发生接地故障并发出第一报警信息。

进一步，控制器16，还用于在供电段100上的常闭开关14闭合且供电段100所连接的负载50处于停止工作状态时，判定供电段100在负载50的另一侧(如图中AC段)发生接地故障并发出第二报警信息。

在本公开实施例中，环网供电系统可以为交流环网供电系统或直流环网供电系统。如图1所示，该实施例中，环网供电系统为直流环网供电系统，电源12包括电网122、光伏组件124和变流器120。其中，变流器120为双向变流器，包括DC/DC转换模块(直流/直流转换模块，用于在直流电路中将一个电压值的电能变为另一个电压值的电能)和AC/DC转换模块(交流/直流转换模块，用于将交流电变为直流电)。当光照强度能够满足供电需求时，光伏组件124输出的直流电通过变流器120的DC/DC转换模块向母线环10输送直流电，当光照强度不够满足供电需求时，电网122输出的交流电通过变流器120的AC/DC转换模块转变为直流电后输送给母线环10。此外，按照一定的控制策略，电网122和光伏组件124也可以同时通过变流器120向母线环10输送直流电。

值得一提的是，在本公开的其它实施例中，电源12也可以不包括光伏组件124，而是仅由电网122经变流器120向母线环10输出直流电。或者，电源12不包括电网122，仅由光伏组件124经变流器14向母线环10输出直流电。电源12的具体形式根据负载50的供电需求和应用场景来进行选择。

在本公开实施例中，常闭开关14的具体类型不限，例如可以为接触器或继电器等，其中，继电器可以为MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)型继电器、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)型继电器，或者GTO(Gate Turn-Off thyristor，门极可断晶闸管)型继电器，等等。

基于环网供电的特点，环网供电系统正常工作时，当母线环10的任一供电段100的常闭开关14断开，如果供电段100没有发生接地故障，那么电源12仍能从负载50远离该常闭开关14的一侧向负载50供电，负载50仍能够正常工作。

如图1所示，在本公开实施例中，当负载50在常闭开关14断开之前处于正常工作状态，而在常闭开关14断开之后却处于停止工作状态，则可以判定供电段100在负载50远离常闭开关14的一侧发生了接地故障，影响到电源12对负载50的电能输出。控制器16在判定供电段100的该部分发生接地故障后发出第一报警信息，第一警报信息例如包括故障段的定位码和故障内容，从而可以提醒系统维护人员及时对该故障段进行检修。

当供电段100上的常闭开关14闭合且供电段100所连接的负载50处于停止工作状态时，则可以判定供电段100在负载50的另一侧发生了接地故障，影响到电源12对负载50的电能输出。控制器16在判定供电段100的该部分发生接地故障后发出第二报警信息，第二警报信息例如包括故障段的定位码和故障内容，从而可以提醒系统维护人员及时对该故障段进行检修。

因此，采用本公开实施例环网供电系统的设计方案，可以准确、快速的定位母线环发生接地故障的线路段，从而可以提高故障维修的效率。

如图2所示，在本公开的一些实施例中，环网供电系统还包括：与供电段100连接的绝缘阻抗检测电路18，绝缘阻抗检测电路18包括并联且接地的第一支路和第二支路，第一支路包括串联的第一电阻R1和第一开关S1，第二支路包括串联的第二电阻R2和第二开关S2；以及，电压检测装置20，用于检测供电段100的正极线101的对地电压和供电段100的负极线102的对地电压。

在正常工况下，供电段100的正极线101和负极线102的绝缘阻抗值应达到兆欧级别。然而，随着线路的老化，其绝缘表皮可能存在脱落现象，金属线材曝露在空气中被腐蚀氧化，绝缘阻抗下降，如不及时处理，很可能导致线材断裂或者对地放电，最终发展为接地故障。

在本公开实施例中，绝缘阻抗检测电路18可以用来检测供电段100的正极线101的绝缘阻抗值和负极线102的绝缘阻抗值。

具体的，上述控制器16，用于在供电段100所对应的常闭开关14断开且负载50正常工作时，在第一时刻闭合第一开关S1并断开第二开关S2，在第二时刻闭合第二开关S2并断开第一开关S1；接收在第一时刻电压检测装置20的检测结果以及在第二时刻电压检测装置20的检测结果，根据第一电阻R1的阻值、第二电阻R2的阻值、在第一时刻正极线101的第一对地电压和负极线102的第一对地电压，以及在第二时刻正极线101的第二对地电压和负极线102的第二对地电压，得到正极线101的绝缘阻抗值和负极线102的绝缘阻抗值；当正极线101的绝缘阻抗值小于设定的第一阈值时，发出第一警告信息；当负极线102的绝缘阻抗值小于设定的第二阈值时，发出第二警告信息。

当供电段100所对应的常闭开关14断开后，如果负载50正常工作，则在第一时刻闭合第一开关S1并断开第二开关S2，待电路稳定后，电压检测装置20检测供电段100的正极线101的对地电压和负极线102的对地电压。此时，第一电阻R1的阻值、第二电阻R2的阻值、在第一时刻正极线101的第一对地电压和负极线102的第一对地电压、正极线101的绝缘阻抗值和负极线102的绝缘阻抗值满足：

其中，R₊为正极线101的绝缘阻抗值，R_-为负极线102的绝缘阻抗值，R₁为第一电阻R1的阻值，R₂为第二电阻R2的阻值，U₁₊为正极线101的第一对地电压，U_1-为负极线102的第一对地电压。

然后，维持供电段100所对应的常闭开关14断开，在第二时刻断开第一开关S1并闭合第二开关S2，待电路稳定后，电压检测装置20检测供电段100的正极线101的对地电压和负极线102的对地电压。此时，第一电阻R1的阻值、第二电阻R2的阻值、在第二时刻正极线101的第二对地电压和负极线102的第二对地电压、正极线101的绝缘阻抗值和负极线102的绝缘阻抗值满足：

其中，U₂₊为正极线101的第二对地电压，U_2-为负极线102的第二对地电压。

联合式(一)和式(二)可以得到：

因此，在本公开的一个实施例中，正极线101的绝缘阻抗值和负极线102的绝缘阻抗值，可以根据以上式(三)得到。

通过该实施例设计方案，可以快速判断供电段是否发生严重的绝缘阻抗下降，从而提高故障维修的效率，保障环网供电系统的稳定、可靠运行。

在本公开另一个实施例中，维护人员也可以手动将供电段100对应的常闭开关14断开，如果负载50正常工作，则在第一时刻闭合第一开关S1并断开第二开关S2，在第二时刻闭合第二开关S2并断开第一开关S1，然后根据上述式(三)，得到正极线101的绝缘阻抗值和负极线102的绝缘阻抗值。当正极线101的绝缘阻抗值小于设定的第一阈值时，判定正极线101发生较为严重的绝缘阻抗下降，当负极线102的绝缘阻抗值小于设定的第二阈值时，判定负极线102发生较为严重的绝缘阻抗下降。

在本公开的一些实施例中，控制器16，用于按照设定次序依次对各个供电段100进行接地故障和绝缘阻抗的检测。例如，按照图中供电环10的顺时针方向或者逆时针方向依次对各个供电段100进行上述接地故障和绝缘阻抗的检测。控制器16可以按照设定的频率(例如每24小时检测一次)对供电环10进行接地故障和绝缘阻抗的检测。控制器16也可以在接收到维护人员输入的检测启动命令后启动上述接地故障和绝缘阻抗的检测。在对当前供电段100进行检测时，其余供电段100对负载50的供电不受影响。

在本公开实施例中，控制器16可以将发生接地故障的第一报警信息和第二报警信息，发生严重绝缘阻抗下降的第一警告信息和第二警告信息输出给环网供电系统的控制平台，由控制平台以至少一种媒体形式(如声音、文字或视频等)发出报警信息或警告信息。其中，控制平台例如可以为维护人员手机中安装的相关APP。

在本公开实施例中，控制器16还用于在发出第一报警信息、第二报警信息、第一警告信息和第二警告信息中的至少一种信息时，控制故障供电段两端的开关装置(图中未示出)断开，从而将故障供电段隔离。维护人员维修完毕后，重新将该供电段接入，恢复该供电段的供电，从而达到缩小停电范围和减少负载停电时间的目的。

如图3所示，本公开实施例还提供一种应用于前述环网供电系统的故障检测方法，该方法包括以下步骤S301至S302。

在步骤S301，控制供电段上的常闭开关断开；

在步骤S302，获取供电段所连接的负载在常闭开关断开前后的工作状态信息，工作状态信息包括负载处于正常工作状态或负载处于停止工作状态；

在步骤S303，当负载在常闭开关断开之前处于正常工作状态，且在常闭开关断开之后处于停止工作状态时，判定供电段在负载远离常闭开关的一侧发生接地故障并发出第一报警信息。

在一些实施例中，故障检测方法，还包括：当供电段上的常闭开关闭合且供电段所连接的负载处于停止工作状态时，判定供电段在负载的另一侧发生接地故障并发出第二报警信息。

在一些实施例中，环网供电系统还包括：与供电段连接的绝缘阻抗检测电路，绝缘阻抗检测电路包括并联且接地的第一支路和第二支路，第一支路包括串联的第一电阻和第一开关，第二支路包括串联的第二电阻和第二开关。如图4所示，故障检测方法，还可以包括以下步骤S401至步骤S403。

其中，在步骤S401，获取供电段所对应的常闭开关断开，且负载正常工作，且第一开关闭合，且第二开关断开时，供电段的正极线的第一对地电压和负极线的第一对地电压，以及，供电段所对应的常闭开关断开，且负载正常工作，且第一开关断开，且第二开关闭合时，供电段的正极线的第二对地电压和负极线的第二对地电压。

在步骤S402，根据第一电阻的阻值、第二电阻的阻值、在第一时刻正极线的第一对地电压和负极线的第一对地电压，以及在第二时刻正极线的第二对地电压和负极线的第二对地电压，得到正极线的绝缘阻抗值和负极线的绝缘阻抗值。

在步骤S403，当正极线的绝缘阻抗值小于设定的第一阈值时，发出第一警告信息，当负极线的绝缘阻抗值小于设定的第二阈值时，发出第二警告信息。

在一些实施例中，正极线的绝缘阻抗值和负极线的绝缘阻抗值，根据如下函数关系式得到：

其中，R₊为正极线的绝缘阻抗值，R_-为负极线的绝缘阻抗值，R₁为第一电阻的阻值，R₂为第二电阻的阻值，U₁₊为正极线的第一对地电压，U_1-为负极线的第一对地电压，U₂₊为正极线的第二对地电压，U_2-为负极线的第二对地电压。

采用本公开上述实施例的故障检测方法，可以准确、快速的定位母线环发生故障的线路段，从而可以提高故障维修的效率，保障环网供电系统的稳定、可靠运行。进一步的实施例中，还可以快速判断供电段是否发生严重的绝缘阻抗下降，从而进一步保障了环网供电系统的稳定、可靠运行。

至此，已经详细描述了本公开的各种实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims

1.一种环网供电系统，其特征在于，包括：

母线环；

每个供电段上所串联的常闭开关；

2.根据权利要求1所述的环网供电系统，其特征在于，控制器，用于在供电段上的常闭开关闭合且供电段所连接的负载处于停止工作状态时，发出第二报警信息。

3.根据权利要求1或2所述的环网供电系统，其特征在于，还包括：

4.根据权利要求3所述的环网供电系统，其特征在于，控制器，用于在供电段所对应的常闭开关断开且负载正常工作时，在第一时刻闭合第一开关并断开第二开关，在第二时刻闭合第二开关并断开第一开关；接收在第一时刻电压检测装置的检测结果以及在第二时刻电压检测装置的检测结果；在正极线的绝缘阻抗值小于设定的第一阈值时，发出第一警告信息，在负极线的绝缘阻抗值小于设定的第二阈值时，发出第二警告信息。

5.根据权利要求4所述的环网供电系统，其特征在于，控制器，用于按照设定次序依次对各个供电段进行接地故障和绝缘阻抗的检测。

6.根据权利要求1所述的环网供电系统，其特征在于，常闭开关包括接触器或继电器。

7.根据权利要求1所述的环网供电系统，其特征在于，电源包括电网和变流器，电网通过变流器向母线环输送直流电；和/或

电源包括光伏组件，光伏组件通过变流器向母线环输送直流电。