CN212258111U - 一体化智能环网柜系统及智能配电网 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种一体化智能环网柜系统及智能配电网，智能配电网包括智能环网柜系统，该系统的每个间隔单元具有一台独立的DTU，一次设备和二次设备一体化安装，DTU均可与相邻DTU以及配电主站进行信息交互，检测到故障电流且下游未检测到故障电流的馈线区段为故障区段，通过断路器跳闸实现快速故障隔离，通过断路器的重合闸实现故障区段上游的故障恢复，通过闭合联络开关实现故障区段下游的故障恢复。适用于具有高供电能力网架的智能配电网的快速故障定位、故障隔离和故障恢复，实现智能配电网的快速自愈功能，提高供电质量和供电可靠性。

Description

一体化智能环网柜系统及智能配电网

技术领域

本实用新型涉及环网柜和智能配电网技术领域，特别是涉及一种适用于智能电网的一体化智能环网柜系统及智能配电网。

背景技术

随着人们生活质量不断提升和对供电可靠性需求的不断提高，智能电网得到了快速发展。智能配电网直接面向用户且结构复杂，故障率较高，是影响电网供电可靠性主要环节。为了充分发挥智能配电网的优势，提高供电可靠性，急需对配电网设备升级。环网柜是配电网的关键设备，其性能直接影响了配电网的供电可靠性。为了适应智能配电网的需求，智能环网柜应运而生，参见文献姚光，方锦，张伟. 基于分布式配电终端的智能环网柜设计. 通信电源技术，2019，36（3）：73,74。但是，智能环网柜没有充分利用智能配电网的高供电能力网架优势，不能实现快速故障定位和故障恢复，不能满足智能配电网的快速自愈要求。需要一种能够充分利用高供电能力网架的实现智能配电网快速故障定位和故障恢复的智能环网柜。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服传统智能环网柜无法实现智能配电网快速故障定位和故障隔离，减小故障对配电网的影响；无法充分利用智能配电网高供电能力网架实现智能配电网快速故障恢复，提高供电可靠性。本实用新型提供一种适用于智能配电网的一体化智能环网柜系统、智能配电网及故障定位方法，实现智能配电网的快速故障定位、故障隔离和故障恢复，提高配电网供电可靠性。

本实用新型解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种适用于智能电网的一体化智能环网柜系统，智能环网柜系统包括至少一个智能环网柜，每个智能环网柜包括若干个环网柜间隔单元，每个环网柜间隔单元均由一次设备和二次设备组成，每个环网柜间隔单元具有一台独立的DTU，一次设备和二次设备一体化设计，独立于其他环网柜间隔单元；一次设备由一次开关装置、电流互感器、操作机构等组成，一次开关装置为负荷开关的环网柜称为负荷开关柜，一次开关装置为断路器的环网柜称为断路器柜；二次设备主要由配电终端单元（Distribution Terminal Unit，DTU）和人机接口等组成。DTU可以通过控制信号对一次开关装置进行自动分合闸操作；一次设备安装在一次回路上，DTU可以通过电流互感器测量一次回路的电流；同一智能环网柜中相邻环网柜间隔单元的DTU之间，以及相邻智能环网柜中相邻环网柜间隔单元的DTU之间均能够进行信息交互；当智能环网柜的一次开关装置为联络开关时智能环网柜称为联络开关柜，此时环网柜间隔单元的DTU还可以与联络开关柜的DTU进行信息交互；配电网中各环网柜间隔单元通过DTU的信息交互实现配电网的故障定位、故障隔离和故障恢复。

一种智能配电网，包括至少两条馈线，每条馈线上均装设有主站以及上述的智能环网柜系统，主站与其相邻的智能环网柜之间，以及配电网中各智能环网柜之间通过环网柜间隔单元的DTU进行信息交互，实现配电网的故障定位、故障隔离和故障恢复；不同馈线之间的环网柜间隔单元通过联络开关柜单元的DTU进行信息交互。

具体的，每条馈线中的智能环网柜全部为断路器柜或负荷开关柜，或者部分智能环网柜为断路器柜，部分智能环网柜为负荷开关柜。

主站是安装在变电站的配电网综合监控系统，传统配电网的故障定位、故障隔离和故障恢复均是由主站实现的，即各环网柜的终端装置将监测的电气信息上传至主站，主站对各终端装置上传的数据进行分析后，在变电站动态显示配电网的工作状态，并判断是否发生了故障，若发生故障，则发出报警信号，并向环网柜的终端装置下达遥控命令，实现配电网的故障定位、故障隔离和故障恢复。在本实用新型的智能配电网中主站同样具有传统配电网主站的功能，只是将故障处理的功能交给处理速度更快的智能配电终端装置，主站的故障处理只作为智能配电终端装置故障处理的后备。具体的故障定位方法如下：

一种智能配电网的故障定位方法，所述的智能环网柜的环网柜间隔单元通过DTU检测的一次回路电流大小判断本地单元是否有故障电流流过，若有故障电流流过，则向上游智能环网柜的环网柜间隔单元发送故障信息；若没有故障电流流过，则不向上游发送故障信息。没有收到下游故障信息的环网柜单元的下游馈线区段即为故障区段，并向其下游环网柜单元发送故障区段信息，从而实现配电网故障定位。

所述的智能环网柜若为断路器柜，本地环网柜间隔单元在检测故障电流后，在向其上游环网柜间隔间隔单元发送故障信息的同时发送分闸闭锁命令；若智能环网柜为负荷开关柜，环网柜间隔单元检测到故障电流后，不向上游环网柜间隔单元发送分闸闭锁命令；无论断路器柜还是负荷开关柜，环网柜单元在收到下游环网柜单元的分闸闭锁命令后，均向上游环网柜单元发送分闸闭锁命令。

所述的智能环网柜若为断路器柜，环网柜间隔单元检测到故障电流且未收到下游环网柜单元分闸闭锁命令时，断路器柜单元向若本地断路器发出跳闸命令，跳开本地开关；若智能环网柜为负荷开关柜，负荷开关柜的环网柜间隔单元检测到故障电流时，不执行跳闸命令，在检测到无压无流（没有电压和没有电流）时跳闸，从而实现故障隔离。

所述的智能环网柜若为断路器柜，断路器柜的环网柜间隔单元执行跳闸命令后，若本地环网柜间隔单元检测到故障且收到下游环网柜间隔单元的故障信息，则经过一定延时后执行重合闸，重新闭合断路器，否则，不执行重合闸；若本地智能环网柜为负荷开关柜，若负荷开关柜的环网柜间隔单元检测到故障电压且同时收到下游环网柜间隔单元的故障信息，则执行合闸命令，重新合闸，否则，不执行合闸命令，从而实现故障区段上游的故障恢复。

进一步，所述的故障区段下游的智能环网柜单元向与馈线相连的联络开关柜单元发出合闸命令，执行合闸，故障区段下游环网柜单元与联络开关柜单元之间的环网柜单元在检测到电压后执行合闸，从而实现故障区段下游的故障恢复。

进一步，所述的智能环网柜的环网柜间隔单元对漏检的故障电流具有自动容错功能，若本地流过故障电流，而本地环网柜单元未检测故障电流，但是，下游环网柜单元检测到故障电流，且向本单元发送了故障信息，则本单元判定为出现了漏检，判定本单元有故障电流流过，并向上游环网柜单元发送故障信息，从而实现对漏检的容错功能。

所述的智能环网的环网柜间隔单元均与配电主站通过以太网互联，与主站的高级测量体系AMI进行信息交互，主要通过以太网实现对环网柜间隔单元的遥测、遥信和遥控功能。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的一种适用于智能电网的一体化智能环网柜系统、智能配电网及故障定位方法，适用于智能配电网，在不需要配电主站参与的情况下，实现智能配电网的快速故障定位、故障隔离和故障恢复，提高配电供电可靠性。

附图说明

图1为本实用新型智能环网柜系统结构框图；

图2为本实用新型智能环网柜的结构框图；

图3为本实用新型应用智能环网柜系统的智能配电网的方案示意图。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

本实用新型提出的适用于智能电网的一体化智能环网柜系统，是通过如下的技术方案实现的，包括至少一个智能环网柜，每个智能环网柜包括若干个环网柜间隔单元，每个所述环网柜间隔单元包括一次设备和二次设备。

如图1所示为本实用新型智能环网柜系统结构框图。图中的智能环网柜系统包括一个配电主站和N个智能环网柜，分别用环网柜1至环网柜N表示，每个智能环网柜由若干个环网柜间隔单元组成，本实施例中每个智能环网柜由四个环网柜间隔单元组成，图中G1、G2、G3和G4为环网柜间隔单元，DTU为配电终端单元。每个环网柜间隔单元均由一次设备和二次设备组成，且每个环网柜间隔单元均具有一个独立的DTU，环网柜间隔单元通过DTU与其他环网柜间隔单元及配电主站进行信息交互。

如图2所示为本实用新型环网柜间隔单元结构框图，包括DTU、人机接口、电流互感器、一次开关装置和操作机构，其中，一次设备由一次开关装置、电流互感器、操作机构等组成，一次开关装置为负荷开关的环网柜称为负荷开关柜，一次开关装置为断路器的环网柜称为断路器柜；二次设备主要由配电终端单元DTU和人机接口等组成。DTU通过电流互感器检测流过本环网柜间隔单元的电流，并判断是否为故障电流；DTU根据智能配电网的工作状态向一次开关装置输出分闸或合闸控制命令，实现一次开关装置的自动分闸和合闸；DTU通过人机接口中的显示仪表显示工作状态，通过键盘或触摸屏实现相应的控制命令或参数配置；DTU利用其内部的通信模块通过以太网或无线网与其他环网柜间隔单元和配电主站进行通信。一次开关装置也可以通过操作机构进行手动分闸和合闸操作。

作为进一步的方案，还提供了一种应用上述智能环网柜系统的智能配电网，包括至少两条馈线，每条馈线上均装设有主站以及上述的智能环网柜系统，主站是安装在变电站的配电网综合监控系统，不同主站之间是并列关系，每个主站均对本变电站馈线上的智能配电终端装置进行管理，即每个智能环网柜的终端装置只与本变电站的主站进行通信，与其他主站不联系。当然主站和主站之间、主站与调度中心之间也可以进行信息交互。主站与其相邻的智能环网柜之间，以及配电网中各智能环网柜之间通过环网柜间隔单元的DTU进行信息交互，实现配电网的故障定位、故障隔离和故障恢复。

如图3所示为本实用新型的一种智能配电网的方案示意图。本实施例中简化的智能配电网由2条馈线组成，每条馈线上均装设有配电主站和若干个智能环网柜。图中主站1和主站2分别是安装在变电站1和变电站2的配电网综合监控系统，Si(i=1,2,3......)为环网柜的一次开关装置，每个环网柜单元拥有一个一次开关装置和一个DTU，一次开关装置可以是断路器也可以是负荷开关，配电网正常运行时，开关处于闭合状态的为分段开关，处于断开状态的为联络开关，图中，S11为联络开关，其他开关为分段开关。各DTU间以及DTU和主站之间均可进行信息交互。

一种智能环网柜的故障定位方法，为了具体描述智能环网柜故障定位方法的技术实施方案，下面以图3所示的k点发生短路故障为例，进行详细描述。

不失一般性，假设S1、S2、S3、S4、S11、S14、S15、S16和S17为断路器，其他开关S5、S6、S7、S8、S9、S10、S12和S13为负荷开关，即部分智能环网柜为断路器柜，部分智能环网柜为负荷开关柜。DTU2和DTU5所在的环网柜间隔单元连接负载，检测不到故障电流，是监测的环网柜输出的负载电流。因此，在k点发生短路故障后，DTU1、DTU3、DTU4和DTU6均检测到故障电流，又因S2和S4为断路器，S5和S7为负荷开关，所以，DTU6向DTU4发送故障信息，DTU4向DTU3发送故障信息，DTU3向DTU1发送故障信息和分闸闭锁命令。由于DTU6未收到下游DTU7发送的故障信息，因此，DTU6判断故障区段为DTU6和DTU7之间的区段，DTU6向DTU7发送故障区段信息，实现故障区段定位。DTU4和DTU6虽然检测到故障电流，但是，由于所在环网柜间隔单元的一次开关装置为负荷开关，不能断开短路电流，所以，DTU不输出跳闸命令，开关S5和S7不跳闸。DTU3检测到故障电流信号且未收到下游DTU4的分闸闭锁信号，本地一次开关装置为断路器，所以，DTU3输出跳闸命令，使开关S4跳闸，导致开关S5、S6、S7、 S8、S9和S10停电而跳闸，从而实现故障隔离。由于DTU3后面的馈线区段不是故障区段，经过一定延时后，发出重合闸命令，使开关S4重新合闸。由于DTU4后面的馈线区段不是故障区段，DTU4检测到电压后，输出合闸命令，使开关S5合闸。由于DTU6后面的馈线区段是故障区段，不再输出合闸命令，使开关S7保持在分闸状态。由于故障区段位于DTU7前面的馈线区段，在其可靠地分闸后，向与馈线1相连的联络开关柜单元的DTU10发生故障恢复命令，然后，DTU10发出合闸命令，使开关S11执行合闸。DTU9和DTU7检测到电压后分别发出合闸命令，使开关S10和S8合闸，从而实现故障区段下游负荷的故障恢复。

假设所有开关均为断路器。在k点发生短路故障后，DTU1、DTU3、DTU4和DTU6均检测到故障电流，DTU6检测到故障电流且未收到下游DTU的故障电流信息，发出跳闸命令，使开关S7跳闸，并向DTU7发送故障定位信息，同时，DTU6向DTU4发送故障信息和分闸闭锁命令，DTU4向DTU3发送故障信息和分闸闭锁命令。由于故障区段位于DTU7前面的馈线区段，在其可靠地分闸后，向与馈线1相连的联络开关柜单元的DTU10发生故障恢复命令，然后，DTU10发出合闸命令，使开关S11执行合闸。DTU9和DTU7检测到电压后分别发出合闸命令，使开关S10和S8合闸，从而实现故障区段下游负荷的故障恢复。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本实用新型的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (3)

1.一种一体化智能环网柜系统，其特征在于：包括至少一个智能环网柜，每个智能环网柜包括若干个环网柜间隔单元，每个所述环网柜间隔单元包括一次设备和二次设备，每个环网柜间隔单元的一次设备和二次设备一体化设计，且独立于其他环网柜间隔单元；所述一次设备包括一次开关装置、电流互感器和操作机构，所述二次设备包括DTU和人机接口，每个环网柜间隔单元具有一台独立的DTU；所述DTU能够通过控制信号对一次开关装置进行自动分合闸操作，能够通过电流互感器测量一次回路的电流；同一智能环网柜中相邻环网柜间隔单元的DTU之间，以及相邻智能环网柜中相邻环网柜间隔单元的DTU之间均能够进行信息交互。

2.一种智能配电网，其特征在于：包括至少两条馈线，每条馈线上均装设有主站以及如权利要求1所述的智能环网柜系统，主站与其相邻的智能环网柜之间，以及配电网中各智能环网柜之间通过环网柜间隔单元的DTU进行信息交互，实现配电网的故障定位、故障隔离和故障恢复；不同馈线之间的环网柜间隔单元通过联络开关柜单元的DTU进行信息交互。

3.如权利要求2所述的智能配电网，其特征在于：每条馈线中的智能环网柜全部为断路器柜或负荷开关柜，或者部分智能环网柜为断路器柜，部分智能环网柜为负荷开关柜。

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