CN105634137A - 一体化智能环网开关设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一体化智能环网开关设备，包括一个安装有电压互感器PT的总控室和多个线路单元室，每个单元房间内的一次设备和二次设备高度集成；所述线路单元室实时监测每条线路的电压、电流、功率数据和开关状态，并实现电能计量、电能质量监测，在配电网络发生故障时能够实现故障定位、故障隔离和符合转移；实现对一次设备的状态监测，能够监控环网柜环境内的温度、湿度，防止凝露；所述总控室能通过光纤通信或GPRS无线公网方式，实现远程数据传输、报警信息和远程控制。本发明可降低安装调试及维护成本,减少工作量,适合在配网自动化***中应用。
Description
技术领域
本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一体化智能环网开关设备。
背景技术
随着我国科学技术的发展，电力市场经济逐渐形成，在这样的大背景下，配网的薄弱环节就凸显了出来，造成了人们生产与生活用电与电网设施设备不协调的情况，影响了人们的正常生产与生活，因此，推进电力行业改革，构建城市配网自动化已经成为亟待解决的问题。一体化智能环网柜有助于我国配电自动化建设，对于推动配电***改革起着十分重要的作用，大力发展应用与配电调控的一体化智能环网柜，将为当地带来不错的经济效益和社会效益。
发明内容
本发明要解决的技术问题，在于提供一体化智能环网开关设备，可降低安装调试及维护成本，减少工作量，适合在配网自动化***中应用。
本发明是这样实现的：一体化智能环网开关设备，包括一个安装有电压互感器PT的总控室和多个线路单元室，每个单元房间内的一次设备和二次设备高度集成；
所述线路单元室根据单元房间内的设备线路数目能进行增加或减少，所述线路单元室内嵌一测控模块，所述测控模块的对外接口能实现即插即用；
所述线路单元室实时监测每条线路的电压、电流、功率数据和开关状态，并实现电能计量、电能质量监测，在配电网络发生故障时能够实现故障定位、故障隔离和符合转移；实现对一次设备的状态监测，能够监控环网柜环境内的温度、湿度，防止凝露；
所述总控室能通过光纤通信或GPRS无线公网方式，实现远程数据传输、报警信息和远程控制。
进一步的，所述一体化智能环网开关设备还包括多个开关室，每个开关室安装一个测控保护模块、一个主控管理模块以及一个UPS电源模块；
所述测控保护模块间采用高速网络通信技术实现信息互联，主控管理模块负责站内调度管理及主站信息交换，UPS电源模块为各模块和操作回路供电，在交流失电后提供后备不间断电源；
所述主控管理模块与后台主站之间采用主备双网通信信道，主信道为光纤通信，备用信道为GPRS无线公网；主控管理模块与各测控保护模块之间采用高速以太网络通信方式。
进一步的，所述测控保护模块能实现线路测量、电能计量、电能质量分析、故障识别和线路保护、开关状态采集、就地和远方跳合闸、数据处理以及状态监测功能。
进一步的，所述数据处理包括模拟量输入信号处理和开关量输入信号处理；所述模拟量输入信号处理包括数据有效性、正确性判别、越限判断及越限报警、死区设置、运行参数极值记录、供电合格率统计、数字滤波、误差补偿、工程单位变换、以及信号抗干扰功能；开关量输入信号处理包括光电隔离、接点防抖动处理、硬件及软件滤波、基准时间补偿、数据有效性、以及正确性判别功能。
进一步的，所述电能计量功能，具体为：能计量正向有功电能、反向有功电能、四象限无功电能；能按照设定的结算日形成月度结算电能，用于线损分析。
进一步的，所述电能质量分析，具体为：实现电能质量指标，电压电流2-50次谐波及波形失真度、三相电压不平衡度、电压合格率、功率因素和频率偏差的监测。
进一步的，所述一体化智能环网开关设备具有通信接口；所述通信接口包括：
一个100BASE-FX接口与主站通信通道，波长1310nm，155Mb/s，单模；
八个10/100BASE-T接口，用于接入8个测控保护模块；
一个GPRS无线通信通道，选3G/4G通信；
二路RS485通信接口，通信速率300～9600bps；
一个RS232本地维护接口，通信速度为115200bps；
以及一个USB接口，用于软件快速升级、***快速维护。
进一步的，所述安装有电压互感器PT的总控室中安装AB、CB相间电压互感器用于电压测量，同时为电源模块提供交流输入；每台柜上设置专用二次通道及仪表箱，各个单元之间的通信采用以太网络通信方式。
本发明具有如下优点：本发明通过安装有电压互感器PT的总控室和多个线路单元室，以及多个开关室的配合，利用光纤可以快速传递测控信号，并能快速进行故障定位以及检测，大大提高了供电的可靠性。降低安装调试及维护成本，减少工作量，适合在配网自动化***中应用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明中开关室的一实施例的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1和图2所示，本发明的一体化智能环网开关设备，包括一个安装有电压互感器PT的总控室和多个线路单元室，每个单元房间内的一次设备和二次设备高度集成；一体化设计，可靠性得到大大提高，安装维护方便。
所述线路单元室根据单元房间内的设备线路数目能进行增加或减少，所述线路单元室内嵌一测控模块，所述测控模块的对外接口能实现即插即用；
所述线路单元室实时监测每条线路的电压、电流、功率数据和开关状态，并实现电能计量、电能质量监测，在配电网络发生故障时能够实现故障定位、故障隔离和符合转移；减少停电时间，缩小停电面积。实现对一次设备的状态监测，能够监控环网柜环境内的温度、湿度，防止凝露；提高设备绝缘水平，避免事故发生。
所述总控室能通过光纤通信或GPRS无线公网方式，实现远程数据传输、报警信息和远程控制。
本发明中，所述一体化智能环网开关设备还包括多个开关室，每个开关室安装一个测控保护模块、一个主控管理模块以及一个UPS电源模块；
所述测控保护模块间采用高速网络通信技术实现信息互联，主控管理模块负责站内调度管理及主站信息交换，UPS电源模块为各模块和操作回路供电，在交流失电后提供后备不间断电源；所述测控保护模块能实现线路测量、电能计量、电能质量分析、故障识别和线路保护、开关状态采集、就地和远方跳合闸、数据处理以及状态监测功能。
所述主控管理模块与后台主站之间采用主备双网通信信道，主信道为光纤通信，备用信道为GPRS无线公网；主控管理模块与各测控保护模块之间采用高速以太网络通信方式。
所述数据处理包括模拟量输入信号处理和开关量输入信号处理；所述模拟量输入信号处理包括数据有效性、正确性判别、越限判断及越限报警、死区设置、运行参数极值记录、供电合格率统计、数字滤波、误差补偿、工程单位变换、以及信号抗干扰功能；开关量输入信号处理包括光电隔离、接点防抖动处理、硬件及软件滤波、基准时间补偿、数据有效性、以及正确性判别功能。
所述电能计量功能，具体为：能计量正向有功电能、反向有功电能、四象限无功电能；能按照设定的结算日形成月度结算电能，用于线损分析。
所述电能质量分析，具体为：实现电能质量指标，电压电流2-50次谐波及波形失真度、三相电压不平衡度、电压合格率、功率因素和频率偏差的监测。
所述安装有电压互感器PT的总控室中安装AB、CB相间电压互感器用于电压测量，同时为电源模块提供交流输入；每台柜上设置专用二次通道及仪表箱，各个单元之间的通信采用以太网络通信方式。
1、主控管理模块参数
容量
最大支持8条线路测控保护模块接入
曲线记录不低于180天，SOE事件记录不低于2048条，报警事件记录不低于1024条，故障录波不低于512组
存储空间不低于128MB
时钟
实时时钟，走时误差<0.5s/d，后备电池满足停电继续走时不少于5years
在本发明中，所述一体化智能环网开关设备具有通信接口；所述通信接口包括：
一个100BASE-FX接口与主站通信通道，波长1310nm，155Mb/s，单模；
八个10/100BASE-T接口，用于接入8个测控保护模块；
一个GPRS无线通信通道，选3G/4G通信；
二路RS485通信接口，通信速率300～9600bps；
一个RS232本地维护接口，通信速度为115200bps；
以及一个USB接口，用于软件快速升级、***快速维护。
通信协议
上行采用IEC60870-5-104协议，本地采用IEC61850协议
支持IP、ARP、TCP、UDP、TFTP、SNTP等协议
工作电源
24V，允许波动±30％；功耗：不大于10W
2、UPS电源模块参数
输入
100/220VAC，允许波动±20％
支持双路交流输入，热备用，自动零时间切换
输出
24V±10％；输出功率不低于50W，短时输出150W
后备电池
2组12V免维护蓄电池组，容量不低于20Ah
线路失电后，可以维持设备工作至少24h，支持开关可靠动作至少4次
3、测控保护模块参数
交流采样技术指标
2路电压(Uab、Ucb)、4路电流(A相、B相、C相、零序)
电压输入标称值：100V，测量精度：±0.2％FS
电流输入标称值：5A，测量精度：±0.2％FS
故障电流最大值：100A，测量精度：±2％FS
有功功率、无功功率、视在功率采集精度：±0.5％FS
功率因数测量精度：±0.005
在标称值输入时，每一回路的功率消耗小于0.25VA
电能计量技术指标
接线方式：三相三线3P3L
电流规格：1(10)A
电能误差等级：有功0.5S，无功2.0
电能质量技术指标
基波电压误差：±0.2％电压偏差误差：±0.2％
基波电流误差：±0.5％
频率偏差误差：±0.01Hz频率测量范围：45Hz～65Hz
三相不平衡度：电压不平衡度绝对误差0.2％，电流不平衡度绝对误差1％，电压、电流各序分量0.5％
谐波分析：2～50次以及THD，准确度等级A级
遥信技术指标
6路开关量输入
分辨率小于2毫秒
硬软件双重防抖，软件防抖动时间6-60000毫秒可设
保护技术指标
三段式相间电流保护：
a)电流定值：0.1In～20In
b)方向元件：采用按相启动方式；最大灵敏角为-30o，动作范围为175±5°
c)低电压闭锁：2～100V(线电压)
d)定值误差：不超过±3％
时间定值：
a)整定范围：0.1～10.0s
b)整定误差：<1.0s时，不超过±15ms；≥1.0s时，不超过±1.5％
整组动作时间：
相间电流Ⅰ段(1.2倍整定值)：不大于30ms
电流保护返回系数：不小于0.95
故障录波：1～30周波
遥控技术指标
3路继电器输出：1路分闸信号、1路合闸信号、1路告警信号
输出方式：继电器常开接点
接点容量：24V10A
遥控的动作保持时间可以人工设置
直流量采样技术指标
1路温度：-50～+100℃，误差±1℃
1路湿度：0～100％RH，误差±3％
2路模拟量：4-20mA/0-5V可选，误差±0.5％FS
接口方式
工作电源：24V，允许波动±30％；功耗：不大于5W
通信接口：10/100BASE-T，可选100BASE-FX
通信规约：采用IEC61850协议，测量量采用MMS协议SMV传输，开关量采用GOOSE传输
1个模块维护接口，RS232，通信速率115200bps
模块体积：不大于100x160x60mm3
另外，在本发明中环网柜开设设备上采用一体化设计，将关键部分灌封、屏蔽，做到防湿、防潮、防霉菌、抗干扰，采用风扇强制散热、强制排湿放置冷凝，能够在恶劣的环境下稳定可靠的运行，改善对环境的适应性，降低恶劣环境的高温、高湿度、温差变化大等对设备造成的不良影响；
开关设备采用全绝缘负荷开关及组合电器柜，其中环进、环出单元可电动操作、安装可拆卸的套管式电流互感器、主开关辅助位置触点；支线及变压器单元安装主开关辅助位置触点。环进/环出负荷开关操作可实现遥控功能；另外环进/环出负荷开关柜配置ABC相电流互感器及零序电流互感器；所有负荷开关分合位、环网柜柜门状态、故障指示器、就地/远方操作指示均有位置触点输出；
PT柜安装AB、CB相间电压互感器用于电压测量，同时为电源模块提供交流输入；
每台柜上设置专用二次通道及仪表箱，各个单元之间的通信采用以太网络通信方式；统一带电显示器和故障指示器的规格；开关柜装入户外箱体内构成户外智能开关站。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (8)
1.一体化智能环网开关设备，其特征在于：包括一个安装有电压互感器PT的总控室和多个线路单元室，每个单元房间内的一次设备和二次设备高度集成；
所述线路单元室根据单元房间内的设备线路数目能进行增加或减少，所述线路单元室内嵌一测控模块，所述测控模块的对外接口能实现即插即用；
所述线路单元室实时监测每条线路的电压、电流、功率数据和开关状态，并实现电能计量、电能质量监测，在配电网络发生故障时能够实现故障定位、故障隔离和符合转移；实现对一次设备的状态监测，能够监控环网柜环境内的温度、湿度，防止凝露；
所述总控室能通过光纤通信或GPRS无线公网方式，实现远程数据传输、报警信息和远程控制。
2.根据权利要求1所述的一体化智能环网开关设备，其特征在于：所述一体化智能环网开关设备还包括多个开关室，每个开关室安装一个测控保护模块、一个主控管理模块以及一个UPS电源模块；
所述测控保护模块间采用高速网络通信技术实现信息互联，主控管理模块负责站内调度管理及主站信息交换，UPS电源模块为各模块和操作回路供电，在交流失电后提供后备不间断电源；
所述主控管理模块与后台主站之间采用主备双网通信信道，主信道为光纤通信，备用信道为GPRS无线公网；主控管理模块与各测控保护模块之间采用高速以太网络通信方式。
3.根据权利要求2所述的一体化智能环网开关设备，其特征在于：所述测控保护模块能实现线路测量、电能计量、电能质量分析、故障识别和线路保护、开关状态采集、就地和远方跳合闸、数据处理以及状态监测功能。
4.根据权利要求3所述的一体化智能环网开关设备，其特征在于：所述数据处理包括模拟量输入信号处理和开关量输入信号处理；所述模拟量输入信号处理包括数据有效性、正确性判别、越限判断及越限报警、死区设置、运行参数极值记录、供电合格率统计、数字滤波、误差补偿、工程单位变换、以及信号抗干扰功能；开关量输入信号处理包括光电隔离、接点防抖动处理、硬件及软件滤波、基准时间补偿、数据有效性、以及正确性判别功能。
5.根据权利要求3所述的一体化智能环网开关设备，其特征在于：所述电能计量功能，具体为：能计量正向有功电能、反向有功电能、四象限无功电能；能按照设定的结算日形成月度结算电能，用于线损分析。
6.根据权利要求3所述的一体化智能环网开关设备，其特征在于：所述电能质量分析，具体为：实现电能质量指标，电压电流2-50次谐波及波形失真度、三相电压不平衡度、电压合格率、功率因素和频率偏差的监测。
7.根据权利要求3所述的一体化智能环网开关设备，其特征在于：所述一体化智能环网开关设备具有通信接口；所述通信接口包括：
一个100BASE-FX接口与主站通信通道，波长1310nm，155Mb/s，单模；
八个10/100BASE-T接口，用于接入8个测控保护模块；
一个GPRS无线通信通道，选3G/4G通信；
二路RS485通信接口，通信速率300～9600bps；
一个RS232本地维护接口，通信速度为115200bps；
以及一个USB接口，用于软件快速升级、***快速维护。
8.根据权利要求3所述的一体化智能环网开关设备，其特征在于：所述安装有电压互感器PT的总控室中安装AB、CB相间电压互感器用于电压测量，同时为电源模块提供交流输入；每台柜上设置专用二次通道及仪表箱，各个单元之间的通信采用以太网络通信方式。
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