CN211556980U - 一种智能户外开关箱及其闭环工字型配电网 - Google Patents

Abstract

一种智能户外开关箱及其闭环工字型配电网，智能户外开关箱包括进线PT及DTU间隔、一个以上的断路器间隔和母线PT间隔，PT及DTU间隔包括互为电连接的集中式DTU和进线电压互感器，每个断路器间隔均设有电流互感器，母线PT间隔设有电压互感器，集中式DTU和每个断路器间隔的电流互感器电连接，集中式DTU和电压互感器电连接。本实用新型采用集中式DTU，通过其设有的光纤差动保护功能、母线差动保护功能、后备保护功能、过流速断保护功能、备自投等功能，运用光纤通讯的方式实现各开关箱之间的信息交互，实现配电网线路的故障快速隔离和非故障区域的恢复供电。

Description

一种智能户外开关箱及其闭环工字型配电网

技术领域

本实用新型涉及一种智能户外开关箱及其闭环工字型配电网。

背景技术

目前国内配电网仍在大量使用负荷开关-熔断器组合电器、负荷开关的产品，远远无法满足分布式电源建设以及坚强智能电网、泛在电力物联网的要求，自动化水平比日本、新加坡等发达国家差。

国内中压电缆网在主接线方式上主要有单环网式、N供一备式、单射式等接线方式，当故障发生时，停电范围较大，停电时间较长，供电可靠性低。

目前国内配电网自动化主要采用就地型和集中型方案。就地型不依赖于主站控制，通过电压、电流、时序的配合，实现故障的隔离和非故障区域的恢复供电，处理时间长。集中型需通过主站与各配电终端的配合，通过遥控或人工的方式，实现故障的隔离和非故障区域的恢复供电，对主站及通讯质量的要求较高。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在提供一种停电范围小、停电时间短、供电可靠性高，有效提高配电网性能的智能户外开关箱及其闭环工字型配电网，以克服现有技术中的不足之处。

按此目的设计的一种智能户外开关箱，包括进线PT及DTU间隔、一个以上的断路器间隔和母线PT间隔，PT及DTU间隔包括互为电连接的集中式DTU和进线电压互感器，每个断路器间隔均设有电流互感器和断路器开关，母线PT间隔设有电压互感器，集中式DTU和每个断路器间隔的电流互感器电连接，集中式DTU和电压互感器电连接，以使集中式DTU将所有间隔的电压、电流、断路器开关状态进行采集。

每个断路器间隔均设有真空断路器。

集中式DTU设有用于连接另一智能户外开关箱的光纤接口，每个智能户外开关箱之间设有通讯模块；集中式DTU将采集的电压、电流、断路器开关状态进行处理，通过光纤与通讯模块连接；每个智能户外开关箱之间通过通讯模块采用光纤连接，实现信息的交互。

集中式DTU，以及每个断路器间隔、母线PT间隔的操作机构均由进线PT及DTU间隔的进线电压互感器二次侧供电。

集中式DTU将所有间隔的电压、电流、断路器开关状态进行采集，每个智能户外开关箱之间进行信息交互，以使集中式DTU具备用于实现故障快速定位与隔离的光纤差动保护模块，光纤差动保护模块至少包括电压互感器；集中式DTU具备用于实现智能户外开关箱内部故障时快速定位与隔离的母线差动保护模块；集中式DTU具备用于实现异常情况下故障快速定位与隔离的后备保护模块，集中式DTU具备用于实现故障隔离后的快速恢复供电的备自投模块；后备保护模块和备自投模块分别至少包括联络断路器开关。

一种闭环工字型配电网，包括上述智能户外开关箱，以及至少两个变电站的两段母线，其特征在于：其中一个变电站的第一段母线的出线开关引出连接若干个智能户外开关箱后，并连接至第二段母线的出线开关，以组成一闭环，另一个变电站的第一段母线的出线开关引出连接若干个智能户外开关箱后，并连接至第二段母线的出线开关，以组成另一闭环，一闭环和另一闭环通过智能户外开关箱之间的通讯连接形成闭环工字型配电网；闭环中相互连接的开关均采用断路器开关，且每个智能户外开关箱内断路器开关均由集中式DTU控制。

断路器开关根据功能的不同划分为环进断路器开关、环出断路器开关、内馈线断路器开关和联络断路器开关。

环进断路器开关、环出断路器开关在智能户外开关箱正常运行时均为闭合状态。

本实用新型有益效果如下：

a、本实用新型采用集中式DTU，通过其具备的光纤差动保护功能、母线差动保护功能、后备保护功能、过流速断保护功能、备自投等功能，运用光纤通讯的方式实现各开关箱之间的信息交互，实现配电网线路的故障快速隔离和非故障区域的恢复供电。

b、本实用新型功能实现过程中不依赖于主站，就地完成故障隔离和恢复供电。由于故障的准确定位隔离，极大地缩小停电范围，同时，由于采用闭环工字型配电网网架，在第一次故障发生时，非故障区域停电时间为零，大大提高供电可靠性。运用先进的光纤网络进行信息互联，使得即使同时发生两次故障，亦可在毫秒级内完成非故障区域的恢复供电。

附图说明

图1为本实用新型的一实施例智能户外开关箱示意图。

图2为本实用新型的一实施例智能户外开关箱局部结构示意图。

图3为本实用新型一实施例闭环工字型配电网网架示意图。

图4为本实用新型一实施例闭环工字型配电网网架中智能户外开关箱之间发生第一次故障的处理。

图5为本实用新型一实施例闭环工字型配电网网架中智能户外开关箱之间发生第二次故障的处理。

图6为本实用新型一实施例闭环工字型配电网网架中智能户外开关箱内母线故障的处理。

图7为本实用新型一实施例闭环工字型配电网网架中智能户外开关箱内馈线故障的处理。

图8为本实用新型一实施例闭环工字型配电网网架中能户外开关箱的断路器开关分布结构示意图。

图中，1为环进断路器开关，2为环出断路器开关，3为第一内馈线断路器开关，4为第二内馈线断路器开关，5为第三内馈线断路器开关，6为第四内馈线断路器开关，7为进线PT及DTU间隔，7.1为集中式DTU，8为断路器间隔，8.1为电流互感器，9为母线PT间隔，9.1为电压互感器。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述。

参见图1-图2，一种智能户外开关箱，包括进线PT及DTU间隔7、一个以上的断路器间隔8和母线PT间隔9，PT及DTU间隔7包括互为电连接的集中式DTU 7.1和进线电压互感器，每个断路器间隔8均设有电流互感器8.1和断路器开关，母线PT间隔9设有电压互感器9.1，其特征在于：集中式DTU7.1和每个断路器间隔8的电流互感器8.1电连接，集中式DTU 7.1和电压互感器9.1电连接，以使集中式DTU 7.1将所有间隔的电压、电流、断路器开关状态进行采集。

每个断路器间隔8均设有真空断路器8.2。

集中式DTU 7.1设有用于连接另一智能户外开关箱的光纤接口，每个智能户外开关箱之间设有通讯模块；集中式DTU 7.1将采集的电压、电流、断路器开关状态进行处理，通过光纤于通讯模块连接；每个智能户外开关箱之间通过通讯模块采用光纤连接，实现信息的交互。

集中式DTU 7.1，以及每个断路器间隔8、母线PT间隔9的操作机构均由进线PT及DTU间隔7的进线电压互感器二次侧供电。

集中式DTU 7.1将所有间隔的电压、电流、断路器开关状态进行采集，每个智能户外开关箱之间进行信息交互，以使集中式DTU 7.1具备用于实现故障快速定位与隔离的光纤差动保护模块，光纤差动保护模块至少包括电压互感器；集中式DTU 7.1具备用于实现智能户外开关箱内部故障时快速定位与隔离的母线差动保护模块；集中式DTU 7.1具备用于实现异常情况下故障快速定位与隔离的后备保护模块，集中式DTU 7.1具备用于实现故障隔离后的快速恢复供电的备自投模块；后备保护模块和备自投模块分别至少包括联络断路器开关。

每个智能户外开关箱包括六至十个间隔。其中一个间隔包括多合一集中式DTU7.1功能单元和设置于该间隔的进线电压互感器；一个间隔包括设置于该间隔的母线电压互感器；其他间隔包括设置于相应间隔的电流互感器以及连接于同一间隔的操作机构。本实用新型将传统开环型配电网组建成新型闭环工字型配电网，采用集中式DTU，设有光纤差动保护功能、母线差动功能、过流速断保护功能、备自投功能，实现不依赖于主站就地完成配电网故障隔离以及快速恢复供电，可有效减少传统配电网停电时间长、停电范围大而导致供电可靠性差的问题。

每个智能户外开关箱之间的故障由集中式DTU 7.1通过差动保护功能实现故障隔离。开关箱内部的母线故障亦由集中式DTU 7.1的母差保护功能实现故障隔离。集中式DTU7.1同时控制馈出线，通过采集馈出线的电流、断路器开关状态，实现对内馈线断路器开关的保护。当同一闭环同时出现两次故障时，由联络断路器开关实现就地转供电控制功能。

进线PT及DTU间隔7包括连接于环进断路器开关、环出断路器开关的电压互感器，以及集中式DTU 7.1、电源模块和通讯模块。母线PT间隔9包括设置于母线上的电压互感器9.1。断路器间隔8包括设置于间隔上的电流互感器和断路器。集中式DTU 7.1将所有间隔的电压、电流、断路器开关状态进行采集处理，通过光纤于通讯模块连接，每个智能户外开关箱之间通过通讯模块采用光纤连接，实现信息的交互。系统供电由进线PT及电源模块提供。

参见图3，一种闭环工字型配电网，包括上述智能户外开关箱，以及至少两个变电站的两段母线，其中一个变电站的第一段母线的出线开关引出连接若干个智能户外开关箱后，并连接至第二段母线的出线开关，以组成一闭环，另一个变电站的第一段母线的出线开关引出连接若干个智能户外开关箱后，并连接至第二段母线的出线开关，以组成另一闭环，一闭环和另一闭环通过智能户外开关箱之间的电缆连接形成闭环工字型配电网；闭环中相互连接的开关均采用断路器开关，且每个智能户外开关箱内断路器开关均由集中式DTU7.1控制。

本实用新型的闭环工字型配电网故障隔离和快速恢复供电的方法基于上述闭环工字型配电网网架结构。该结构将两闭环通过联络单元的联络线实现不同电源的互联，增加线路转供电的路径。

断路器开关根据功能的不同划分为环进断路器开关、环出断路器开关、内馈线断路器开关和联络断路器开关。

环进断路器开关、环出断路器开关在智能户外开关箱正常运行时均为闭合状态。

以图4-7所示，进一步说明本实用新型的故障处理办法。图4-7中，变电站A、变电站B分别为两个变电站两段母线的出线开关。每个智能户外开关箱内设有环进断路器开关1、环出断路器开关2，以及第一内馈线断路器开关3、第二内馈线断路器开关4、第三内馈线断路器开关5和第四内馈线断路器开关6；其中，变电站A中第四个智能户外开关箱的第四内馈线断路器开关6用作联络断路器开关，并通过电缆连接变电站B的第十四个智能户外开关箱的第四内馈线断路器开关6，第十四个智能户外开关箱的第四内馈线断路器开关6用作联络断路器开关。

1)、开关箱间发生第一次故障，如图4所示：

A、故障发生在第二、第三智能户外开关箱之间，第二智能户外开关箱的环出断路器开关2与第三智能户外开关箱的环进断路器开关1检测到差动电流。

B、由于检测到差动电流并达到整定值，第二智能户外开关箱的环出断路器开关2与第三智能户外开关箱的环进断路器开关1同时跳开，隔离故障。

C、由于闭环工字型网架，故障隔离后，非故障区域不会产生停电。

2)、开关箱间同时发生第二次故障，如图5所示：

A、在上述1)故障未处理完毕，未恢复正常运行状态期间，第五、第六智能户外开关箱之间再次发生故障，第五智能户外开关箱的环出断路器开关2与第六智能户外开关箱的环进断路器开关1检测到差动电流。

B、由于检测到差动电流并达到整定值，五智能户外开关箱的环出断路器开关2与第六智能户外开关箱的环进断路器开关1同时跳开，隔离故障。

C、此时，第三、第四、第五智能户外开关箱的非故障区域失电，第四智能户外开关箱的第四内馈线断路器开关6用作联络断路器开关，并启动备自投转供策略，合上第四智能户外开关箱的第四内馈线断路器开关6，完成非故障区域的恢复供电的自愈控制。

3)智能户外开关箱母线故障，如图6所示：

A、第二智能户外开关箱发生内部故障，第二智能户外开关箱的集中式DTU 7.1检测到母线差动电流。

B、由于检测到母线差动电流并达到整定值，第二智能户外开关箱的环进断路器开关1、环出断路器开关2，以及第一内馈线断路器开关3、第二内馈线断路器开关4、第三内馈线断路器开关5和第四内馈线断路器开关6同时跳开，隔离故障。

C、由于闭环工字型网架，故障隔离后，非故障区域不会产生停电。

4)智能户外开关箱馈线故障，如图7所示：

A、第三智能户外开关箱发生的馈出线发生故障，第三智能户外开关箱的集中式DTU 7.1检测到第二内馈线断路器开关4馈出线出现故障电流。

B、由于检测到第三智能户外开关箱中第二内馈线断路器开关4馈出线出现故障电流并达到整定值，第三智能户外开关箱的第二内馈线断路器开关4跳开，隔离故障。

C、馈出线故障不需转供。

上述为本实用新型的优选方案，显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本领域的技术人员应该了解本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (8)

1.一种智能户外开关箱，包括进线PT及DTU间隔(7)、一个以上的断路器间隔(8)和母线PT间隔(9)，PT及DTU间隔(7)包括互为电连接的集中式DTU(7.1)和进线电压互感器，每个断路器间隔(8)均设有电流互感器(8.1)和断路器开关，母线PT间隔(9)设有电压互感器(9.1)，其特征在于：集中式DTU(7.1)和每个断路器间隔(8)的电流互感器(8.1)电连接，集中式DTU(7.1)和电压互感器(9.1)电连接，以使集中式DTU(7.1)将所有间隔的电压、电流、断路器开关状态进行采集。

2.根据权利要求1所述智能户外开关箱，其特征在于：每个断路器间隔(8)均设有真空断路器(8.2)。

3.根据权利要求1所述智能户外开关箱，其特征在于：集中式DTU(7.1)设有用于连接另一智能户外开关箱的光纤接口，每个智能户外开关箱之间设有通讯模块；集中式DTU(7.1)将采集的电压、电流、断路器开关状态进行处理，通过光纤与通讯模块连接；每个智能户外开关箱之间通过通讯模块采用光纤连接，实现信息的交互。

4.根据权利要求1所述智能户外开关箱，其特征在于：集中式DTU(7.1)，以及每个断路器间隔(8)、母线PT间隔(9)的操作机构均由进线PT及DTU间隔(7)的进线电压互感器二次侧供电。

5.根据权利要求1-4任一项所述智能户外开关箱，其特征在于：集中式DTU(7.1)将所有间隔的电压、电流、断路器开关状态进行采集，每个智能户外开关箱之间进行信息交互，以使集中式DTU(7.1)具备用于实现故障快速定位与隔离的光纤差动保护模块，光纤差动保护模块至少包括电压互感器；集中式DTU(7.1)具备用于实现智能户外开关箱内部故障时快速定位与隔离的母线差动保护模块；集中式DTU(7.1)具备用于实现异常情况下故障快速定位与隔离的后备保护模块，集中式DTU(7.1)具备用于实现故障隔离后的快速恢复供电的备自投模块；后备保护模块和备自投模块分别至少包括联络断路器开关。

6.一种闭环工字型配电网，包括权利要求1所述智能户外开关箱，以及至少两个变电站的两段母线，其特征在于：其中一个变电站的第一段母线的出线开关引出连接若干个智能户外开关箱后，并连接至第二段母线的出线开关，以组成一闭环，另一个变电站的第一段母线的出线开关引出连接若干个智能户外开关箱后，并连接至第二段母线的出线开关，以组成另一闭环，一闭环和另一闭环通过智能户外开关箱之间的电缆连接形成闭环工字型配电网；闭环中相互连接的开关均采用断路器开关，且每个智能户外开关箱内断路器开关均由集中式DTU(7.1)控制。

7.根据权利要求6所述闭环工字型配电网，其特征在于：断路器开关根据功能的不同划分为环进断路器开关、环出断路器开关、内馈线断路器开关和联络断路器开关。

8.根据权利要求7所述闭环工字型配电网，其特征在于：环进断路器开关、环出断路器开关在智能户外开关箱正常运行时均为闭合状态。

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