CN212518535U - 配电终端及配电保护系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种配电终端及配电保护系统。一种配电终端，包括：CPU插件；无线通信插件，通过总线与所述CPU插件相连；信号传输插件，通过总线与所述CPU插件相连，用于采集配电线路的信号。通过在配电终端内集成无线通信插件，解决现有配电保护自愈系统采用光纤通信的成本问题以及采用外部无线通信设备的匹配性、稳定性等问题，提升配电网的自动化保护程度。

Description

配电终端及配电保护系统

技术领域

本申请涉及配电网自动化技术领域，具体地涉及一种配电终端及配电保护系统。

背景技术

目前，国内配电网的自动化程度不高。当配网线路发生故障时，一般通过变电站出口开关跳闸来进行保护，由此造成停电范围扩大，影响供电的可靠性。部分地区采用了智能分布式配电保护自愈技术，通过配网线路上各配电终端间的横向对等通信来快速准确定位故障点，在变电站开关跳闸之前隔离故障，并对非故障失电区域恢复供电。

虽然，通过采用智能分布式配电保护自愈技术，可以缩小停电范围、提高供电可靠性，但配电终端间的横向对等通信属于高速实时通信，对通信质量要求较高，一般采用光纤通信。光纤通信的施工难度以及成本均较高，故该技术一般应用于城市核心区。而现实情况是，应用了该技术的城市核心区多为电缆线路，其故障率相对较低，提升相对有限；不具备光纤通信条件的大量城郊、农电线路的故障率较高，更需要应用智能分布式配电保护自愈技术。

目前，已有部分地区尝试使用5G技术来取代光纤通信从而在不具备光纤铺设条件的地区部署智能分布式配电保护自愈系统。但使用的5G通信设备均为外置设备，存在设备匹配、运维、稳定性等诸多问题。

实用新型内容

本申请旨在提供一种配电终端，通过在配电终端内集成5G通信插件，解决现有配电保护自愈系统采用光纤通信的成本问题以及采用外部5G通信设备的匹配性、稳定性等问题，提升配电网的自动化保护程度。

本申请提供的配电终端，包括：CPU插件；无线通信插件，通过总线与所述CPU插件相连；信号传输插件，通过总线与所述CPU插件相连，用于采集配电线路的信号。

根据本申请的一些实施例，所述无线通信插件包括5G通信插件。

根据本申请的一些实施例，所述无线通信插件包括SIM卡槽和至少一个以太网信号接口。

进一步地，所述至少一个以太网信号接口包括光信号接口和/或电信号接口。

根据本申请的一些实施例，所述无线通信插件包括射频天线接口，用于与基站建立空口通信。

进一步地，所述无线通信插件还包括GPS卫星接收天线接口和/或北斗卫星接收天线接口，用于接收卫星时钟信号。

根据本申请的一些实施例，所述信号传输插件包括：

模拟量采集插件，通过总线与所述CPU插件相连，用于向所述CPU插件传输模拟量信号。

进一步地，所述模拟量采集插件与外部电压互感器和/或电流互感器相连，用于采集配电线路的所述模拟量信号。

根据本申请的一些实施例，所述CPU插件将所述模拟量信号转化为数字量信号，并根据所述卫星时钟信号，生成带时间戳的报文，通过所述无线通信插件对外发送。

进一步地，所述CPU插件通过所述无线通信插件接收外部所述配电终端生成的所述带时间戳的报文。

根据本申请的一些实施例，所述CPU插件对外部所述配电终端生成的所述带时间戳的报文中的数据进行计算，并根据计算结果判断配网线路故障情况。

根据本申请的一些实施例，所述信号传输插件还包括：

开关量输入插件，通过总线与所述CPU插件相连，用于向所述CPU插件传输开关量信号。

根据本申请的一些实施例，所述配电终端还包括：

电源插件，分别与所述CPU插件、所述无线通信插件和所述信号传输插件相连。

本申请还提供一种配电保护系统，包括：一组配电开关；一组上述配电终端，与所述一组配电开关相连。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例。

图1示出根据本申请示例实施例的配电终端结构示意图。

图2示出根据本申请示例实施例的配电保护系统示意图。

图3示出根据本申请示例实施例的配电终端与开关连接关系示意图。

图4示出根据本申请另一示例实施例的配电保护系统示意图。

具体实施方式

下面将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例。提供这些实施例是为使得本申请更全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本申请的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本申请的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本申请的各方面。

应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二等来描述各种组件，但这些组件不应受这些术语限制。这些术语乃用以区分一组件与另一组件。因此，下文论述的第一组件可称为第二组件而不偏离本申请概念的教示。如本文中所使用，术语“及/或”包括相关联的列出项目中的任一个及一或多者的所有组合。

本领域技术人员可以理解，附图只是示例实施例的示意图，可能不是按比例的。附图中的模块或流程并不一定是实施本申请所必须的，因此不能用于限制本申请的保护范围。

本发明人发现，现有技术中，采用光纤通信的智能分布式配电保护系统存在施工难度大、成本高、应用范围有限等问题。而在采用5G通信的配电保护系统中，使用的5G通信设备均为外置设备，存在设备匹配、运维、稳定性等诸多问题。

针对现有技术中的问题，本发明人提出一种配电终端，通过在配电终端中集成无线通信插件，例如5G通信插件，提高配电终端之间的通信稳定性，降低实施成本。

以下将结合附图，对本申请的技术方案进行详细说明。

图1示出根据本申请示例实施例的配电终端结构示意图。

如图1所示，本申请提供的配电终端100包括：CPU插件110、无线通信插件120、信号传输插件130和电源插件140。其中无线通信插件120，通过总线与所述CPU插件相连；信号传输插件130，通过总线与所述CPU插件相连，用于采集配网线路的信号。电源插件140对配电终端100的全部插件提供电源信号。根据本申请的示例实施例，无线通信插件120可以是5G通信插件。

传输插件130可以包括模拟量采集插件131、开关量输入插件132、开关量输出插件133。模拟量采集插件131用于向所述CPU插件110传输模拟量信号，例如线路中的电压、电流等。开关量输入插件132，用于向所述CPU插件110传输开关量信号。开关量输出插件133用于对外输出CPU插件110的开关量控制信号。

根据本申请的示例实施例，无线通信插件120包括SIM卡槽和至少一个以太网信号接口。SIM卡槽用于放置电信运营商提供的SIM卡。通过无线通信插件120，配电终端100可以将无线信号与有线以太网信号之间互相转换。有线以太网信号既可以是光信号也可以是电信号。此外，以太网信号接口数量可以是多个，供配电终端100以外的智能设备使用。

无线通信插件120还可以包括3种外接天线接口，分别为射频天线接口、GPS卫星接收天线接口以及北斗卫星接收天线接口。无线通信插件120通过射频天线接口，可以与基站建立空口通信，进而实现与其他配电终端之间的通信。例如，5G通信插件通过5G射频天线接口，与5G基站建立空口通信。无线通信插件120可以通过GPS卫星接收天线接口或北斗卫星接收天线接口，接收相应的卫星时钟信号，再将时钟信号发送至CPU插件110。

配电终端100在工作过程中，模拟量采集插件131将采集的配电线路电压和电流信号，按一定比例变换后，发送至CPU插件110。CPU插件110将模拟量信号转化为数字量信号，并根据接收到的时钟信号，生成带时间戳的报文，通过无线通信插件120对外发送。

此外，配电终端100通过无线通信插件120接收外部配电终端生成的所述带时间戳的报文。CPU插件110将通过无线网络收到的外部配电终端生成的所述带时间戳的报文中电压电流数据经过插值计算，同步到与本地采样的电压电流数据同一个时刻，再对同步后的电流数据做矢量和计算，计算出差动电流和制动电流，最后根据计算结果判断配网线路是否发生故障。

本申请提供还一种的配电保护系统1000，包括：一组配电开关200和一组上述配电终端100。配电终端100与配电开关200相连。

图2示出根据本申请示例实施例的配电终端与开关连接示意图。

如图2所示，配电终端100的模拟量采集插件131与配电开关200的电压互感器210、电流互感器220相连。配电终端100的开关量输入插件132与配电开关200的开关本体230相连。配电终端100的开关量输出插件133与配电开关200的开关本体230相连。

模拟量采集插件131采集开关200线路中的电压、电流信号传输给CPU插件110。开关量输入插件132将开关的开关量信号传输给CPU插件110。CPU插件110经过分析计算后，通过开关量输出插件132向开关200输出控制信号。

图3示出根据本申请示例实施例的配电保护系统示意图。

如图3所示的配电保护系统1000包括四个配电开关200和四个配电终端100。配电开关200与配电终端100一一对应相连。

工作过程中，每个配电终端100通过5G无线网络与其他配电终端实时交互数据，同时也通过接收同步卫星发出的对时信号来实现数据同步。

图4示出根据本申请另一示例实施例的配电保护系统示意图。

如图4所示的配电保护系统1000包括6个配电终端100和6个配网开关。其中，两个配电终端100-1、100-6为站所终端，控制多个开关。配电终端100-1控制开关6001～6004，配电终端100-6控制开关6021～6024。配电终端100-2～100-5为馈线终端，仅控制一个开关，分别与开关6011～6014一一对应相连。系统中还包括两个10kV变电站电源点9001、9002和对应的出线开关CB1、CB2。开关6013同时也作为线路的联络开关。

系统工作过程如下：当故障发生在F1处时，配电终端100-1和配电终端100-2通过5G无线网络互相收到实时电流数据，并各自计算开关6002和开关6011间的差动电流和制动电流。由于此时故障点就在开关6002和开关6011之间，差动电流和制动电流的值满足比率差动方程，即满足故障判定条件。配电终端100-1和配电终端100-2发出指令使开关6002及开关6011跳闸，从而隔离故障。其他相邻开关对应的配电终端也会通过5G无线网络互相收发实时电流数据，并计算差动电流。但是，其他开关之间的差动电流和制动电流不会满足比率差动方程，故不会动作跳闸。此时，当故障成功隔离后，配电终端100-1和配电终端100-2将隔离成功信号通过5G无线网络发送至配电终端100-5，此时开关6013的两侧出现单侧失压，且收到故障隔离成功信号，满足自愈合闸条件，开关6013合上、对非故障失电区域，即开关6011到601之间的区域，恢复供电。

当故障发生在F2处时，配电终端100-2和配电终端100-3通过5G网络互相收到实时电流数据，并各自计算开关6011和开关6012间的差动电流和制动电流。由于此时故障点就在开关6011和开关6012之间，差动电流和制动电流的值满足比率差动方程，即满足故障判定条件。此时，配电终端100-2和配电终端100-3发出指令使开关6011及开关6012跳闸，从而隔离故障。同样，其他相邻开关对应的配电终端也会通过5G无线网络互相收发实时电流数据，并计算差动电流。但其他开关之间的差动电流和制动电流不会满足比率差动方程，故不会动作跳闸。当故障成功隔离后，配电终端100-2和配电终端100-3将隔离成功信号通过5G无线网络发送至配电终端100-5，此时开关6013的两侧出现单侧失压，且收到故障隔离成功信号，满足自愈合闸条件，开关6013合上，对非故障失电区域，即开关6012到6013之间的区域，恢复供电。

本申请提供通过在配电终端中集成无线通信插件，使得配电终端之间进行实施通信，提高了配电终端之间的通信稳定性，降低实施成本，并且提高了配电保护系统的时效性。

显然，上述实施例仅是为清楚地说明本申请所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本申请的保护范围之中。

Claims (14)

1.一种配电终端，其特征在于，包括：

CPU插件；

无线通信插件，通过总线与所述CPU插件相连；

信号传输插件，通过总线与所述CPU插件相连，用于采集配电线路的信号；

所述CPU插件通过所述无线通信插件将所述配电终端生成的报文对外发送或接收外部所述配电终端生成的报文。

2.根据权利要求1所述的配电终端，其特征在于，所述无线通信插件包括5G通信插件。

3.根据权利要求1所述的配电终端，其特征在于，所述无线通信插件包括SIM卡槽和至少一个以太网信号接口。

4.根据权利要求3所述的配电终端，其特征在于，所述至少一个以太网信号接口包括光信号接口和/或电信号接口。

5.根据权利要求1所述的配电终端，其特征在于，所述无线通信插件包括射频天线接口，用于与基站建立空口通信。

6.根据权利要求5所述的配电终端，其特征在于，所述无线通信插件还包括GPS卫星接收天线接口和/或北斗卫星接收天线接口，用于接收卫星时钟信号。

7.根据权利要求6所述的配电终端，其特征在于，所述信号传输插件包括：

模拟量采集插件，通过总线与所述CPU插件相连，用于向所述CPU插件传输模拟量信号。

8.根据权利要求7所述的配电终端，其特征在于，所述模拟量采集插件与外部电压互感器和/或电流互感器相连，用于采集配电线路的所述模拟量信号。

9.根据权利要求8所述的配电终端，其特征在于，所述CPU插件将所述模拟量信号转化为数字量信号，并根据所述卫星时钟信号，生成带时间戳的所述报文，通过所述无线通信插件对外发送。

10.根据权利要求9所述的配电终端，其特征在于，所述CPU插件通过所述无线通信插件接收外部所述配电终端生成的带时间戳的所述报文。

11.根据权利要求10所述的配电终端，其特征在于，所述CPU插件对外部所述配电终端生成的带时间戳的所述报文中的数据进行计算，并根据计算结果判断配网线路故障情况。

12.根据权利要求1所述的配电终端，其特征在于，所述信号传输插件还包括：

开关量输入插件，通过总线与所述CPU插件相连，用于向所述CPU插件传输开关量信号。

13.根据权利要求1所述的配电终端，其特征在于，还包括：

电源插件，分别与所述CPU插件、所述无线通信插件和所述信号传输插件相连。

14.一种配电保护系统，其特征在于，包括：

一组配电开关；

一组如权利要求1-13中任一项所述的配电终端，与所述一组配电开关相连。

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