專利名稱：一種配電網(wǎng)線路的智能開關(guān)及故障隔離系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電力系統(tǒng)自動化領(lǐng)域，具體涉及一種采用PLC (電力線通信)技術(shù)的適用于配電網(wǎng)線路的智能開關(guān)及故障隔離系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
由于電力技術(shù)的飛速發(fā)展，對于配電網(wǎng)絡故障處理時間上要求越來越高。在最短時間內(nèi)，確定故障區(qū)間并且迅速隔離故障區(qū)間時一個重要的課題。目前國外發(fā)達國家，特別在日本已普遍使用柱上SOG智能負荷開關(guān)實現(xiàn)快速故障區(qū)域定位及隔離故障區(qū)域。SOG智能負荷開關(guān)是一種具有過電流記憶和閉鎖功能，以及接地故障保護功能的智能型的負荷開關(guān)。中國專利20062012^73. 5公開的《智能分界負荷開關(guān)》就是一種SOG智能負荷開關(guān)， 該開關(guān)采用零序電流互感器、電流傳感器和電壓傳感器來進行故障的實時檢測，采用執(zhí)行機構(gòu)來合斷負荷開關(guān)本體，采用智能控制終端作為控制器來控制執(zhí)行機構(gòu)的動作。在發(fā)生接地故障時，SOG智能負荷開關(guān)能夠通過分析零序電壓與電流的相位角，自動區(qū)別故障發(fā)生在電源側(cè)還是負荷側(cè)。如果是在負荷側(cè)，則開關(guān)將在設定時間內(nèi)自動分閘。當SOG智能負荷開關(guān)負荷側(cè)發(fā)生短路故障時，能夠記憶故障電流，先由變電站斷路器跳閘線路失電后，開關(guān)自動分閘，斷路器再重合閘成功。但由于SOG智能負荷開關(guān)的特點，在使用中故障上游開關(guān)都會檢出故障現(xiàn)象而引起同時跳閘，因此無法串接使用，基本上都是采用單點運行，僅適用于用戶側(cè)故障的隔離，不能實現(xiàn)配電網(wǎng)線路不同區(qū)段的故障隔離。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種適用于整個配電網(wǎng)線路的智能開關(guān)及故障隔離系統(tǒng)。本實用新型將智能開關(guān)用于故障隔離系統(tǒng)，通過智能開關(guān)之間的PLC 通信，來實現(xiàn)配電網(wǎng)故障的迅速隔離，從而大大提高了供電可靠性。本實用新型是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的本實用新型提供了一種配電網(wǎng)線路的智能開關(guān)，包括負荷開關(guān)和控制器，所述負荷開關(guān)與所述控制器電連接，所述控制器包括故障檢測模塊和執(zhí)行模塊，故障檢測模塊，用于實時檢測線路是否發(fā)生故障，當線路發(fā)生故障時，確定第一故障信息；執(zhí)行模塊，用于斷開或閉合所述負荷開關(guān)；其特征在于，所述控制器還包括電壓監(jiān)視模塊、通信模塊和核心處理模塊，電壓監(jiān)測模塊，用于實時監(jiān)測線路的電壓，當所述電壓低于預先設定值時，啟動通信模塊；通信模塊，采用PLC通信方式將故障檢測模塊得到的第一故障信息發(fā)送至配電網(wǎng)線路，以及從配電網(wǎng)線路接收第二故障信息；核心處理模塊，根據(jù)所述第一故障信息和所述第二故障信息，判斷出故障區(qū)間；若所述智能開關(guān)位于故障區(qū)間的兩端，通知執(zhí)行模塊斷開所述負荷開關(guān)。進一步的，所述的智能開關(guān)還包括一無線發(fā)送模塊，所述無線發(fā)送模塊用于發(fā)送智能開關(guān)的分合狀態(tài)和工作情況。進一步的，所述無線發(fā)送模塊為GPRS無線通信終端。本實用新型還提供了一種配電網(wǎng)線路的故障隔離系統(tǒng)，該故障隔離系統(tǒng)包括設置于配電網(wǎng)線路的多個智能開關(guān)，所述多個智能開關(guān)將配電網(wǎng)線路分成多個區(qū)間；單個智能開關(guān)根據(jù)其自身檢測的故障信息和同一饋線上的其他智能開關(guān)的故障信息，判斷出故障區(qū)間；位于故障區(qū)間兩端的智能開關(guān)執(zhí)行斷開操作，實現(xiàn)故障區(qū)間的隔
1 O本實用新型具有如下有益效果1、本實用新型通過采用智能開關(guān)來檢測線路故障，判斷故障區(qū)間，若故障發(fā)生在自身的電源側(cè)或負荷側(cè)，則斷開智能開關(guān)，以隔離故障區(qū)間。這一連續(xù)動作能夠在故障發(fā)生后短暫的停電期間之內(nèi)全部完成，縮短了停電時間，減少了停電范圍，提高了供電可靠性。2、本實用新型通過在智能開關(guān)內(nèi)設置無線通訊模塊，可將智能開關(guān)的分合狀態(tài)等情況發(fā)送至配電網(wǎng)主站，同時可以第一時間通知檢修人員，便于故障快速定位以及安排檢修人員快速排除故障，減少故障的影響范圍。3、本實用新型所述的故障隔離系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單且可靠性高，不需要強大后臺軟件支持，不依賴后臺集中監(jiān)控裝置和專用通信線路設備，設備投資成本低，安裝簡單方便，適用范圍廣。

圖1為本實用新型所述的智能開關(guān)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；圖2為本實用新型所述的含有無線發(fā)送模塊的智能開關(guān)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；圖3為本實用新型所述的GPRS無線通信網(wǎng)絡拓撲圖；圖4為本實用新型所述的故障隔離系統(tǒng)的原理圖；圖5為本實用新型所述的故障隔離系統(tǒng)的工作流程圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型做進一步詳細的說明。如圖1所示，本實用新型所述的智能開關(guān)，包括負荷開關(guān)1和控制器2，所述負荷開關(guān)1與所述控制器2電連接，所述負荷開關(guān)1可以手動斷開或閉合，也可以由控制器2控制來執(zhí)行斷開或閉合。所述負荷開關(guān)1是一種具有滅弧室的高壓開關(guān)，能切斷額定負荷電流和一定的過載電流，但不能切斷短路電流。所述控制器2包括故障檢測模塊3、電壓監(jiān)視模塊4、通信模塊5、核心處理模塊6和執(zhí)行模塊7，故障檢測模塊2，用于實時檢測線路是否發(fā)生故障。當線路發(fā)生故障時，確定第一故障信息。所述故障包括智能開關(guān)所在饋線的接地和短路故障，所述第一故障信息包括故障發(fā)生在智能開關(guān)的電源測還是負荷側(cè)。所述故障檢測模塊2可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的零序電流互感器、電流傳感器或電壓傳感器等來實現(xiàn)， 同時通過分析零序電壓與電流的相位角，得出故障發(fā)生在電源側(cè)還是負荷側(cè)。電壓監(jiān)測模塊4，用于實時監(jiān)測線路的電壓，當所述電壓低于預先設定值時，則認為線路停電，此時啟動通信模塊5。預先設定值可以由管理人員設定，只要接近0即可。所述電壓監(jiān)測模塊4可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的電壓傳感器來實現(xiàn)。通信模塊5，采用PLC通信方式將故障檢測模塊2得到的第一故障信息發(fā)送至配電網(wǎng)線路，以及從配電網(wǎng)線路接收第二故障信息。當某個通信模塊5發(fā)送線路故障信息時，同一饋線上的其他通信模塊5都處于接收信息狀態(tài)，當所有通信模塊5按照順序發(fā)送信息結(jié)束后，則實現(xiàn)了同一饋線上的所有智能開關(guān)的故障信息的交換。所述的PLC通信方式是指使用電力線作為通信介質(zhì)，來執(zhí)行與其他設備的多載波通信。 PLC通信技術(shù)已經(jīng)廣泛地應用在繼電保護通訊上，技術(shù)已非常成熟，本專利不再贅述。核心處理模塊6，根據(jù)所述第一故障信息和所述第二故障信息，判斷出故障區(qū)間。確定故障區(qū)間的基本原則為若任意相鄰的兩個智能開關(guān)的檢測故障信息結(jié)果不同，則說明這兩個相鄰的智能開關(guān)之間為故障區(qū)間。在核心處理模塊6判斷出故障區(qū)間后，若所述智能開關(guān)位于故障區(qū)間的兩端，通知執(zhí)行模塊7斷開所述負荷開關(guān)1。優(yōu)選的，本實用新型所述的智能開關(guān)還可以包括一無線發(fā)送模塊，如圖2所示，該無線發(fā)送模塊能夠?qū)⒅悄荛_關(guān)的分合狀態(tài)、工作情況等信息發(fā)送至無線接收端，無線接收端可以是配電網(wǎng)主站或各種管理終端。所述的無線發(fā)送與無線接收可以利用中國移動公司成熟、可靠、廣覆蓋的GPRS網(wǎng)絡，利用GPRS網(wǎng)絡平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的透明傳輸。如圖3所示，在智能開關(guān)內(nèi)部增加GPRS無線通訊終端作為無線發(fā)送模塊，就可將該智能開關(guān)的分合狀態(tài)和工作情況以GPRS模式發(fā)送至配電網(wǎng)主站，或者以手機短信等模式通知有關(guān)運行管理人員。當線路故障發(fā)生時，可以第一時間將信息發(fā)送到主站，或者以短信形式發(fā)送給管理人員，主站或管理人員根據(jù)接收的信息，能夠及時得出配電線路的運行情況或故障范圍，同時可及時安排檢修人員排除故障，從而縮短故障反映時間，減少排查范圍和時間，總體上縮短故障恢復時間與成本。本實用新型還提供了一種配電網(wǎng)線路的故障隔離系統(tǒng)，如圖4所示，該故障隔離系統(tǒng)包括設置于配電網(wǎng)線路的多個智能開關(guān)，所述多個智能開關(guān)將配電網(wǎng)線路分成多個區(qū)間，這些智能開關(guān)采用載波通信方式構(gòu)成一個信息網(wǎng)。單個智能開關(guān)根據(jù)其自身檢測的故障信息和同一饋線上的其他智能開關(guān)的故障信息，即通過同一饋線上的各個智能開關(guān)的互換信息來判斷出故障區(qū)間；位于故障區(qū)間兩端的智能開關(guān)執(zhí)行斷開操作，實現(xiàn)故障區(qū)間的隔1 °采用本實用新型所述的故障隔離系統(tǒng)，在配電網(wǎng)線路發(fā)生故障時，該故障隔離系統(tǒng)的工作過程如圖5所示，具體如下步驟1 設置于故障線路上的各個智能開關(guān)檢測出故障發(fā)生，并且將故障信息保存。步驟2 變電站的保護繼電器發(fā)出分閘指令，斷路器分閘，該線路停止供電。步驟3 各個智能開關(guān)將停電信號作為啟動條件，開始進行PLC通信。各個智能開關(guān)按照順序依次將自身檢測出的故障信息發(fā)送。同一時刻，只有一個智能開關(guān)處于發(fā)送狀態(tài)，其他智能開關(guān)處于接收狀態(tài)。步驟4:當所有的智能開關(guān)都將故障信息發(fā)送結(jié)束之后，每個智能開關(guān)都獲知了該故障線路上的其他智能開關(guān)檢測出的故障信息，從而判斷出故障區(qū)間。步驟5 位于故障區(qū)間兩端的智能開關(guān)斷開，以隔離故障區(qū)間。步驟6:故障區(qū)間隔離后，當變電站的再合間繼電器(或重合器)發(fā)出合間指令時， 斷路器合閘，恢復無故障的區(qū)間正常供電。下面以依次串聯(lián)了四個智能開關(guān)SW-A、SW-B、SW-C和SW-D的線路上，Sff-B與SW-C
5之間發(fā)生接地故障為例，進一步的說明該故障隔離系統(tǒng)的工作過程步驟1 SW-A檢測出“負荷側(cè)接地”，Sff-B檢測出“負荷側(cè)接地”，Sff-C檢測出“電源側(cè)接地”，Sff-D檢測出“電源側(cè)接地”。步驟2 變電站的保護繼電器發(fā)出分閘指令，斷路器分閘，該線路停止供電。步驟3 四個智能開關(guān)SW-A、Sff-B, Sff-C和SW-D按照順序依次發(fā)送自身的故障信息，Sff-A 向 SW-B、Sff-C 禾Π SW-D 發(fā)送，Sff-B 向 Sff-A, Sff-C 禾Π SW-D 發(fā)送，Sff-C 向 Sff-A, Sff-B 禾口 SW—D 發(fā)送，Sff-D 向 SW-A, Sff-B 禾口 SW—C 發(fā)送。步驟4 發(fā)送結(jié)束之后，每個智能開關(guān)均得知SW-A檢測出“負荷側(cè)接地”，Sff-B檢測出“負荷側(cè)接地”，Sff-C檢測出“電源側(cè)接地”，Sff-D檢測出“電源側(cè)接地”，每個智能開關(guān)判斷該線路上任意相鄰的兩個智能開關(guān)檢測結(jié)果是否相同，若不同，則說明這兩個相鄰的智能開關(guān)之間為故障區(qū)間，從而判斷出故障區(qū)間為SW-B與SW-C之間。步驟5 故障區(qū)間在SW-B的負荷側(cè)，SW-C的電源側(cè)，則SW-B和SW-C均向負荷開關(guān)發(fā)出分閘的指令，以隔離故障區(qū)間。步驟6:故障區(qū)間隔離后，當變電站的再合間繼電器(或重合器)發(fā)出合間指令時， 斷路器合閘，恢復無故障的區(qū)間正常供電，還可以合上聯(lián)絡開關(guān)實現(xiàn)反向送電。本實用新型不僅局限于上述具體實施方式
，本領(lǐng)域一般技術(shù)人員根據(jù)本實用新型公開的內(nèi)容，可以采用其它多種具體實施方式
實施本發(fā)明，因此，凡是采用本實用新型的設計結(jié)構(gòu)和思路，做一些簡單的變化或更改的設計，都落入本實用新型保護的范圍。
權(quán)利要求1.一種配電網(wǎng)線路的智能開關(guān)，包括負荷開關(guān)和控制器，所述負荷開關(guān)與所述控制器電連接，所述控制器包括故障檢測模塊和執(zhí)行模塊，故障檢測模塊，用于實時檢測線路是否發(fā)生故障，當線路發(fā)生故障時，確定第一故障信息；執(zhí)行模塊，用于斷開或閉合所述負荷開關(guān)；其特征在于，所述控制器還包括電壓監(jiān)視模塊、通信模塊和核心處理模塊， 電壓監(jiān)測模塊，用于實時監(jiān)測線路的電壓，當所述電壓低于預先設定值時，啟動通信模塊；通信模塊，采用PLC通信方式將故障檢測模塊得到的第一故障信息發(fā)送至配電網(wǎng)線路，以及從配電網(wǎng)線路接收第二故障信息；核心處理模塊，根據(jù)所述第一故障信息和所述第二故障信息，判斷出故障區(qū)間；若所述智能開關(guān)位于故障區(qū)間的兩端，通知執(zhí)行模塊斷開所述負荷開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能開關(guān)，其特征在于，所述的智能開關(guān)還包括一無線發(fā)送模塊，所述無線發(fā)送模塊用于發(fā)送智能開關(guān)的分合狀態(tài)和工作情況。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能開關(guān)，其特征在于，所述無線發(fā)送模塊為GPRS無線通信終端。
4.一種配電網(wǎng)線路的故障隔離系統(tǒng)，該故障隔離系統(tǒng)包括設置于配電網(wǎng)線路的多個如權(quán)利要求1-3任一所述的智能開關(guān)，所述多個智能開關(guān)將配電網(wǎng)線路分成多個區(qū)間；單個智能開關(guān)根據(jù)其自身檢測的故障信息和同一饋線上的其他智能開關(guān)的故障信息， 判斷出故障區(qū)間；位于故障區(qū)間兩端的智能開關(guān)執(zhí)行斷開操作，實現(xiàn)故障區(qū)間的隔離。
專利摘要本實用新型公開了一種配電網(wǎng)線路的智能開關(guān)，包括負荷開關(guān)和控制器，所述控制器包括故障檢測模塊，用于實時檢測線路是否發(fā)生故障，確定第一故障信息；電壓監(jiān)測模塊，用于啟動通信模塊；通信模塊，采用PLC通信方式將故障檢測模塊得到的第一故障信息發(fā)送至配電網(wǎng)線路，以及從配電網(wǎng)線路接收第二故障信息；核心處理模塊，根據(jù)所述第一故障信息和所述第二故障信息，判斷出故障區(qū)間。若所述智能開關(guān)位于故障區(qū)間的兩端，執(zhí)行模塊斷開所述負荷開關(guān)。本實用新型同時公開了一種設置多個智能開關(guān)的故障隔離系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠在故障發(fā)生后短暫的停電期間之內(nèi)實現(xiàn)故障隔離，縮短了停電時間，減少了停電范圍，提高了供電可靠性。
文檔編號H02J13/00GK202183639SQ20112031959
公開日2012年4月4日 申請日期2011年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月29日
發(fā)明者梁一晨, 溫興達, 陳蘊迪 申請人:平陽電力有限責任公司, 溫州電力局