CN210838945U - 一种三层双环网配电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种三层双环网配电系统，包括主干层、次干层和负荷层三层结构以及A变电站和B变电站，所述A变电站输出A01线和A02线，所述B变电站输出B01线和B02线，所述A01线与B01线连接形成第一主回路，所述A02线与B02线连接形成第二主回路，所述主干层接入所述第一主回路和第二主回路，与所述A变电站和B变电站之间形成双环网主干配的接线方式；所述次干层接入所述主干层，所述负荷层接入所述次干层。采用双环网主干配的接线方式，确保每条线路(从主干层到负荷层)均有三种转供方案，进而确保停电用户数量降至最低；主干层无负荷接入，一级开关房设置较少，能有效减少主干层的故障发生的概率。

Description

一种三层双环网配电系统

技术领域

本实用新型涉及配电网技术领域，更具体地，涉及一种三层双环网配电系统。

背景技术

在我国，电力系统发电、输电、变电、配电、用电等环节中，配电网作为电力系统的最后一个环节，主要承担配送电能至用户负荷的作用，配电网网架结构的强弱直接影响配电网的供电可靠性，进而影响用户的用电质量。随着人民对电力需求的逐渐增强，必然对配电网的供电可靠性提出更高的要求。

目前影响配电网供电可靠性的问题主要有以下两个方面：一是配电网接线方式不合理，多分段大支线较多，单环网接线方式，两条线路重过载时无法完全转供，造成部分用户停电；二是主干线接线复杂，挂接开关较多，造成线路分段较多，故障分段查找效率低下。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种三层双环网配电系统，以解决现有的配电网接线方式不合理、主干线接线复杂的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种三层双环网配电系统，包括主干层、次干层和负荷层三层结构以及A变电站和B变电站，所述A变电站输出A01线和A02线，所述B变电站输出B01线和B02线，所述A01线与B01线连接形成第一主回路，所述A02线与B02线连接形成第二主回路，所述主干层接入所述第一主回路和第二主回路，与所述A变电站和B变电站之间形成双环网主干配的接线方式；所述次干层接入所述主干层，所述负荷层接入所述次干层。

优选地，所述主干层包括多个一级开关房，每个一级开关房均接入所述第一主回路和第二主回路。

优选地，所述一级开关房包括多个一级断路器，所述一级开关房内的一级断路器分为输入侧一级断路器、输出侧一级断路器和转供一级断路器，所述输入侧一级断路器由四个一级断路器组成，其中两个一级断路器用于与所述第一主回路连接，另外两个一级断路器与所述第二主回路连接，所述输出侧一级断路器由多个一级断路器组成，用于与所述次干层连接；所述输入侧一级断路器通过主干线与所述输出侧一级断路器连接，所述转供一级断路器串接在主干线上，将所述主干线分为第一主干线和第二主干线，与所述第一主回路连接的输入侧一级断路器连接在第一主干线上，与所述第二主回路连接的输入侧一级断路器连接在第二主干线上，所述输出侧一级断路器分布在所述第一主干线和第二主干线上。

优选地，所述次干层包括多个二级开关房，多个二级开关房接入1个一级开关房。

优选地，所述二级开关房包括多个二级断路器，所述二级开关房内的二级断路器分为输入侧二级断路器和负荷侧二级断路器，所述输入侧二级断路器由一个二级断路器组成，用于与所述一级开关房内的输出侧一级断路器连接，所述负荷侧二级断路器由多个二级断路器组成，用于与所述负荷层连接，所述输入侧二级断路器通过次干线与所述负荷侧二级断路器连接。

优选地，所述二级开关房成对接入1个一级开关房，在成对的两个二级开关房中，第一个二级开关房与所述一级开关房内的位于第一主干线上的输出侧一级断路器连接，第二个二级开关房与所述一级开关房内的位于第二主干线上的输出侧一级断路器连接，且所述第一个二级开关房与第二个二级开关房通过导线连接。

优选地，所述二级开关房包括多个二级断路器，所述二级开关房内的二级断路器分为输入侧二级断路器和负荷侧二级断路器，所述输入侧二级断路器由A二级断路器和B二级断路器组成，所述A二级断路器用于与所述一级开关房内的位于第一主干线上的输出侧一级断路器连接，所述B二级断路器用于与所述第二个二级开关房内的相应的B二级断路器连接，所述负荷侧二级断路器由多个二级断路器组成，用于与所述负荷层连接，所述输入侧二级断路器通过次干线与所述负荷侧二级断路器连接。

优选地，所述负荷层包括多个变压器，多个变压器接入1个二级开关房。

优选地，所述变压器与所述负荷侧二级断路器连接。

优选地，所述一级断路器和二级断路器内安装有继电保护装置。

相对于现有技术，本实用新型提供的一种三层双环网配电系统，具有以下优势：采用双环网主干配的接线方式，确保每条线路(从主干层到负荷层)均有三种转供方案，进而确保停电用户数量降至最低；主干层无负荷接入，一级开关房设置较少，能有效减少主干层的故障发生的概率；安装继电保护装置，在主干层或次干层线路发生故障时，可以在数秒内实现主干层和次干层的故障定位、隔离及复电，在负荷层线路发生故障时，可以快速隔离负荷层故障，从而缩小停电范围，减少故障停电时间。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种三层双环网配电系统的结构示意图。

图2为一级开关房的结构示意图。

图3为二级开关房的结构示意图。

图4为本实用新型提供的又一种三层双环网配电系统的结构示意图。

图5为两个成对二级开关房的结构示意图。

图6为继电保护装置的时间序列示意图。

图7为继电保护装置的逻辑原理图。

图中：用

代表断路器处于合闸状态，

代表断路器处于分闸状态。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，参考标号是指本实用新型中的组件、技术，以便本实用新型的优点和特征在适合的环境下实现能更易于被理解。下面的描述是对本实用新型权利要求的具体化，并且与权利要求相关的其它没有明确说明的具体实现也属于权利要求的范围。

图1示出了本实用新型提供的一种三层双环网配电系统的结构示意图。

如图1所示，该三层双环网配电系统，包括主干层、次干层和负荷层三层结构以及A变电站和B变电站，所述A变电站输出A01线和A02线，所述B变电站输出B01线和B02线，所述A01线与B01线连接形成第一主回路01，所述A02线与B02线连接形成第二主回路02，所述主干层接入所述第一主回路01和第二主回路02，与所述A变电站和B变电站之间形成双环网主干配的接线方式；所述次干层接入所述主干层，所述负荷层接入所述次干层。

本实用新型所提供的一种三层双环网配电系统采取“双环网主干配”的接线方式，将配电系统按主干层、次干层和负荷层三层设计，形成三层双环网的配电网架结构，使网架更加稳定，电网布局更加科学合理，调度更加灵活，安全运行的稳定性和供电质量得到进一步的提高，可以广泛用于对供电可靠性要求高、不允许停电的用户。

A变电站输出A01线和B变电站输出BA01线形成环网，开环运行，同时在主干层，A变电站A01线还能和B变电站B02线、A变电站A02线形成环网，当B变电站B01线无法完全转供至A01线时，还可以选择转供至B02线或是A02线，以确保每条线路(从主干层到负荷层)均有三种转供方案，进而确保停电用户数量降至最低。

所述主干层是配电系统的主干网络，可以由4路10千伏主干线双环网组成，包括多个一级开关房03，图1中以4个一级开关房为例进行了说明，当然也可以配备更多个一级开关房，常为4至8个一级开关房，每个一级开关房均接入所述第一主回路01和第二主回路02。本实用新型中主干层无负荷接入，且一级开关房03设置较少，能有效减少主干层的故障发生的概率。

图2示出了一级开关房的结构示意图。

如图2所示，所述一级开关房03包括多个一级断路器，所述一级开关房03内的一级断路器分为输入侧一级断路器031、输出侧一级断路器032和转供一级断路器033，所述输入侧一级断路器031由四个一级断路器组成，其中两个一级断路器用于与所述第一主回路01连接，另外两个一级断路器与所述第二主回路02连接，所述输出侧一级断路器032由多个一级断路器组成，用于与所述次干层连接。

所述输入侧一级断路器031通过主干线与所述输出侧一级断路器032连接，所述转供一级断路器033串接在主干线上，将所述主干线分为第一主干线0341和第二主干线0342，与所述第一主回路01连接的输入侧一级断路器031连接在第一主干线0341上，与所述第二主回路02连接的输入侧一级断路器031连接在第二主干0342线上，所述输出侧一级断路器032分布在所述第一主干线0341和第二主干线0342上。

在运行时，所述一级开关房03内的与所述第一主回路01连接的输入侧一级断路器031由第一主回路01供电，且开环运行，即只有一个输入侧一级断路器031接通供电，为分布在所述第一主干线0341上的输出侧一级断路器032供电。所述一级开关房03内的与所述第二主回路02连接的输入侧一级断路器031由第二主回路02供电，且开环运行，即只有一个输入侧一级断路器031接通供电，为分布在所述第二主干线0342上的输出侧一级断路器032供电。

当第一主回路01故障时，靠第一主回路01供电的第一分布在所述第一主干线0341上的输出侧一级断路器032可通过转供一级断路器033改为由第二主回路02供电。

分布在所述第一主干线0341和第二主干线0342上的输出侧一级断路器032有多个，图2中分布在第一主干线0341和第二主干线0342上的输出侧一级断路器032均为两个，只作为例子进行说明。

所述次干层是配电系统的负荷接入层，包括多个二级开关房04，多个二级开关房04接入1个一级开关房03。例如：图1中每个一级开关房03有4个输出侧一级断路器032，每个输出侧一级断路器032可以与一个二级开关房04连接，所以，图1中的每个一级开关房03可以接入4个二级开关房04，但为了简单示意，图1中每个一级开关房03接入2个二级开关房04。

图3示出了二级开关房的结构示意图。

如图3所示，所述二级开关房04包括多个二级断路器，所述二级开关房04内的二级断路器分为输入侧二级断路器041和负荷侧二级断路器042，所述输入侧二级断路器041由一个二级断路器组成，用于与所述一级开关房03内的输出侧一级断路器032连接，所述负荷侧二级断路器042由多个二级断路器组成，用于与所述负荷层连接，所述输入侧二级断路器041通过次干线043与所述负荷侧二级断路器042连接。

本实施例中，如图1所示，二级开关房04之间没有线路连接，而只通过一级开关房直接供电。

图4示出了本实用新型提供的又一种三层双环网配电系统的结构示意图。图5示出了两个成对二级开关房的结构示意图。

如图4和5所示，本实用新型提供的又一种实施例与上一种实施例的区别在于，次干层的二级开关房04成对接入1个一级开关房03，在成对的两个二级开关房04中，第一个二级开关房04a与所述一级开关房03内的位于第一主干线0341上的输出侧一级断路器032连接，第二个二级开关房04b与所述一级开关房03内的位于第二主干线0342上的输出侧一级断路器032连接，且所述第一个二级开关房04a与第二个二级开关房04b通过导线连接。

所述二级开关房04包括多个二级断路器，所述二级开关房04内的二级断路器分为输入侧二级断路器041和负荷侧二级断路器042，所述输入侧二级断路器041由A二级断路器041a和B二级断路器041b组成，所述A二级断路器用于与所述一级开关房03内的位于第一主干线0341上的输出侧一级断路器032连接，所述B二级断路器041b用于与所述第二个二级开关房04b内的相应的B二级断路器041b连接，所述负荷侧二级断路器042由多个二级断路器组成，用于与所述负荷层连接，所述输入侧二级断路器041通过次干线043与所述负荷侧二级断路器042连接。

在运行时，通常B二级断路器041b处于分闸状态，由位于第一主干线0341上的输出侧一级断路器032为第一个二级开关房04a供电，当位于第一主干线0341上的输出侧一级断路器032发生故障时，需要将A二级断路器041a切到分闸状态，而将B二级断路器041b切到合闸状态，从而实现由与第一个二级开关房04a成对的第二个二级开关房04b为第一个二级开关房04a供电，以降低用户停电数量和停电时间。

所述负荷层是配电系统的变压器层，包括多个变压器05，具体可以是10千伏变压器，多个变压器05接入1个二级开关房04。例如：图1或图4中每个二级开关房04有5个负荷侧二级断路器042，每个负荷侧二级断路器042可以与一个变压器05连接，所以，图1和图4中的每个二级开关房04可以接入2个变压器05，但为了简单示意，图1和图4中每个二级开关房04只接入1个变压器05。

所述一级断路器和二级断路器内安装有继电保护装置。该继电保护装置使该配电系统实现“智能分布式+就地过流速断保护”的配电自动化策略，在主干层或次干层线路发生故障时，可以根据终端之间互相通信数据，在数秒内实现主干层和次干层的故障定位、隔离及复电，能将主干层故障隔离时间缩短至120ms，隔离后线路复电时间缩短至1s。在负荷层线路发生故障时，可以快速隔离负荷层故障，从而缩小停电范围，减少故障停电时间。

图6示出了继电保护装置的逻辑时间序列示意图。

如图6所示，该继电保护装置将用户侧故障隔离时间设为0秒，将其他层故障隔离时间设为0.11秒(图6中的正常动作时间评估)，开关拒动后越级动作时间预留为0.21秒(图6中的拒动后越级动作的时间评估)。

图7示出了继电保护装置的逻辑原理图。

如图7所示，以SW节点的配电终端为例进行逻辑说明，其中SW节点代指某一断路器，M侧和N侧是指与该断路器相邻的其他断路器，配电自动化方案的保护逻辑如下为：

(1)本节点故障检测逻辑。当配电网络发生故障时，流经本节点的相电流大于定值或零序电流大于整定定值，在判定本节点故障，瞬时触发“节点故障”GOOSE输出信号，为保证可靠性，该信号触发后展宽一定时间。

(2)故障切除逻辑。为保障一次系统故障智能分布式功能只动作一次，故障切除和故障隔离逻辑设计充放电状态。故障隔离充电完成后，系统发生故障，若本节点相电流大于定值或零序电流大于整定定值，且M侧和N侧节点中有且只有一侧的节点均未发出“节点故障”GOOSE信号，则经过整定延时后动作跳本节点开关。若在开关失灵时间内开关由合变分且无流，则故障切除成功；若在开关失灵时间内本节点开关仍未跳开，则触发“开关拒跳”GOOSE输出信号。

(3)故障隔离逻辑。故障隔离充电完成后，若本节点未检测到故障且收到M侧或N侧有且仅有一个节点的“节点故障”GOOSE信号，则经过整定延时后动作跳本节点开关。若在开关失灵时间内开关由合变分且无流，则触发“故障隔离成功”GOOSE输出信号；若在开关失灵时间内本节点开关仍未跳开，则触发“开关拒跳”GOOSE输出信号。

(4)首开关失压保护逻辑。智能分布式FA功能投入且本节点为首开关时，若开关合位且线路有压3s后自动投入首开关失压保护，保证故障发生在电源点与首开关之间时能迅速隔离。首开关失压保护投入后若本节点两侧均无压且本节点无流，则经整定延时跳本节点开关，同时启动开关跳闸失灵判断。若在开关失灵时间内开关由合变分且无流，则触发“故障隔离成功”GOOSE输出信号；若在开关失灵时间内本节点开关仍未跳开，则触发“开关拒跳”GOOSE输出信号。

(5)常规保护动作闭锁逻辑。若本节点为支线开关，当区域外支线发生近区故障时，本节点常规速断过流保护或零序过流保护先于分布式FA动作，本节点速断过流保护或零序过流保护动作跳本开关时，同时触发“过流动作闭锁故障隔离”GOOSE输出信号给相邻节点；若跳闸成功则解除闭锁信号；若开关未跳开则解除闭锁信号同时触发“开关拒跳”GOOSE输出信号。

(6)开关失灵联跳逻辑。节点开关因常规保护或分布式FA动作跳闸后，经过失灵判断时间后判定为开关失灵拒跳，则触发“开关拒跳”GOOSE输出信号，用于启动邻侧开关故障隔离。当本节点收到M侧或N侧节点“开关拒跳”GOOSE信号，且本节点开关在合位、未跳闸，则失灵联跳瞬时动作跳本节点开关。若本节点检测到故障且跳闸成功，则触发“故障切除成功”GOOSE输出信号；若本节点未检测到故障且跳闸成功，则触发“故障隔离成功”GOOSE输出信号。

(7)通信异常过流保护逻辑。当分布式FA投入且本节点GOOSE通信异常时，则自动闭锁本节点智能分布式功能，同时投入通信异常过流保护，该保护共用分布式FA故障隔离过流定值与延时定值。

(8)缓动型逻辑要求。当使用缓动型分布式FA时，其故障切除、故障隔离及支线开关过流闭锁逻辑，在速动型逻辑判断基础上，增加了无压无流条件，且无压无流持续时间需大于整定延时后动作，并触发相应GOOSE输出信号。

(9)供电恢复逻辑。故障隔离成功后，区域各节点向两侧依次转发“故障隔离成功”GOOSE信号，当本节点供电恢复充电完成且在母线侧或线路侧单侧失压后，收到“故障隔离成功”GOOSE信号，则经过整定延时后启动本节点开关合闸，完成转供电过程。

(10)负荷预判逻辑。因考虑到电源点的负荷能力有限，合闸转供前需对合闸转供后的负荷大小做出正确预判，防止转供后造成负荷过载；联络开关通过记录电网中各开关正常流过的电流值，在故障隔离成功后计算出转供电源点的待转负荷与已有负荷的总和，并判定与电源点负荷定值的大小，若超过电源点负荷定值，则闭锁联络开关合闸。若网络中可能造成多个联络开关合闸时，可通过对联络开关合闸时限设置级差，区分开关合闸优先级，任一开关合闸后，其他联络开关两侧的电压状态发生改变不再满足合闸条件，避免了合多个联络开关造成合环运行。

应该注意的是，上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

Claims (10)

1.一种三层双环网配电系统，其特征在于，包括主干层、次干层和负荷层三层结构以及A变电站和B变电站，

所述A变电站输出A01线和A02线，所述B变电站输出B01线和B02线，所述A01线与B01线连接形成第一主回路(01)，所述A02线与B02线连接形成第二主回路(02)，所述主干层接入所述第一主回路(01)和第二主回路(02)，与所述A变电站和B变电站之间形成双环网主干配的接线方式；所述次干层接入所述主干层，所述负荷层接入所述次干层。

2.根据权利要求1所述的一种三层双环网配电系统，其特征在于，所述主干层包括多个一级开关房(03)，每个一级开关房(03)均接入所述第一主回路(01)和第二主回路(02)。

3.根据权利要求2所述的一种三层双环网配电系统，其特征在于，所述一级开关房(03)包括多个一级断路器，所述一级开关房(03)内的一级断路器分为输入侧一级断路器(031)、输出侧一级断路器(032)和转供一级断路器(033)，

所述输入侧一级断路器(031)由四个一级断路器组成，其中两个一级断路器用于与所述第一主回路(01)连接，另外两个一级断路器与所述第二主回路(02)连接，所述输出侧一级断路器(032)由多个一级断路器组成，用于与所述次干层连接；

所述输入侧一级断路器(031)通过主干线与所述输出侧一级断路器(032)连接，所述转供一级断路器(033)串接在主干线上，将所述主干线分为第一主干线(0341)和第二主干线(0342)，与所述第一主回路(01)连接的输入侧一级断路器(031)连接在第一主干线(0341)上，与所述第二主回路(02)连接的输入侧一级断路器(031)连接在第二主干线(0342)上，所述输出侧一级断路器(032)分布在所述第一主干线(0341)和第二主干线(0342)上。

4.根据权利要求3所述的一种三层双环网配电系统，其特征在于，所述次干层包括多个二级开关房(04)，多个二级开关房(04)接入1个一级开关房(03)。

5.根据权利要求4所述的一种三层双环网配电系统，其特征在于，所述二级开关房(04)包括多个二级断路器，所述二级开关房(04)内的二级断路器分为输入侧二级断路器(041)和负荷侧二级断路器(042)，所述输入侧二级断路器(041)由一个二级断路器组成，用于与所述一级开关房(03)内的输出侧一级断路器(032)连接，所述负荷侧二级断路器(042)由多个二级断路器组成，用于与所述负荷层连接，所述输入侧二级断路器(041)通过次干线(043)与所述负荷侧二级断路器(042)连接。

6.根据权利要求4所述的一种三层双环网配电系统，其特征在于，所述二级开关房(04)成对接入1个一级开关房(03)，在成对的两个二级开关房(04)中，第一个二级开关房(04a)与所述一级开关房(03)内的位于第一主干线(0341)上的输出侧一级断路器(032)连接，第二个二级开关房(04b)与所述一级开关房(03)内的位于第二主干线(0342)上的输出侧一级断路器(032)连接，且所述第一个二级开关房(04a)与第二个二级开关房(04b)通过导线连接。

7.根据权利要求6所述的一种三层双环网配电系统，其特征在于，所述二级开关房(04)包括多个二级断路器，所述二级开关房(04)内的二级断路器分为输入侧二级断路器(041)和负荷侧二级断路器(042)，所述输入侧二级断路器(041)由A二级断路器(041a)和B二级断路器(041b)组成，所述A二级断路器(041a)用于与所述一级开关房(03)内的位于第一主干线(0341)上的输出侧一级断路器032)连接，所述B二级断路器(041b)用于与所述第二个二级开关房(04b)内的相应的B二级断路器(041b)连接，所述负荷侧二级断路器(042)由多个二级断路器组成，用于与所述负荷层连接，所述输入侧二级断路器(041)通过次干线(043)与所述负荷侧二级断路器(042)连接。

8.根据权利要求5或7中任一项所述的一种三层双环网配电系统，其特征在于，所述负荷层包括多个变压器(05)，多个变压器(05)接入1个二级开关房(04)。

9.根据权利要求8所述的一种三层双环网配电系统，其特征在于，所述变压器(05)与所述负荷侧二级断路器(042)连接。

10.根据权利要求5或7中任一项所述的一种三层双环网配电系统，其特征在于，所述一级断路器和二级断路器内安装有继电保护装置。

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