一种基于PLC和故障指示器结合的分界开关保护系统的制作方法

本发明属于智能电网领域，特别是一种基于PLC和故障指示器结合的分界开关保护系统。

背景技术：

智能电网是当前全球电力工业关注的热点，引领了电网的未来发展方向，涉及从发电到用户的整个能源转换和输送链,智能配网系统是利用现代电子技术、通讯技术、计算机及网络技术，将配电网在线数据和离线数据、配电网数据和用户数据、电网结构和地理图形进行信息集成，实现配电系统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制、用电和配电管理的智能化。

我国的智能电网目前还处在起步阶段，目前国内城市配网馈线自动化覆盖率还很低，随着我们生活质量的提高，对供电的可靠性和连续性也有了较高的要求，但是现有的很多的配电设备如：高压开关成套设备、环网柜、电缆分接箱等却不能实现智能化控制，以至于出现线路故障时，会导致较大范围的长时间的断电现象。

目前这些设备常用的保护措施，主要体现在主进线线路设置有综合保护，馈出线回路没有综合保护，常因馈出线上单一用户的故障而波及整条配电线路停电并引发责任纠纷。出现事故以后，故障类型和故障的具体地理位置的确定较为困难，且在恢复供电的过程中必须人为的操作投切故障线路和非故障线路，在巡视或检修时间段占用大量时间，造成故障区域停电时间过长，严重影响线路的供电连续性。另有一些情况,如投资资金不大,却需要智能控制的项目,或者偏远山区交通位置或者通信有困难的地区,这些项目或区域性问题都严重的制约着国家电网智能化的进程。

所谓智能电网的配电网自愈，是指配电网具备的自我预防、自我恢复的能力，它是配电网智能化的重要标志，也是智能配电网的重要特征。自愈能力源于监测电网重要参数，并对其进行有效控制的策略，当系统正常运转时，对电网进行实时评价和不断优化，以实现自我预防，并通过检测故障、隔离和恢复电力供应等措施来实现自我恢复。目前的智能电网的覆盖率较低，有很多地方因各种因素无法实现配电的智能化控制，从而严重的制约了智能电网的发展，又严重的影响着供电线路下端的用电企业的生产效率，甚至会给下游企业带来较大的经济损失。

在这种情况下，市场上迫切的需要一种能够在最小单元进行智能控制的装置，来应对以上的缺陷，并保证设备的安全运行。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种具有配电网故障线路快速隔离和定位并快速恢复供电功能的系统，便于运维人员迅速查找处理故障信息，并对故障线路进行及时的抢修维护。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于PLC和故障指示器结合的分界开关保护系统，由PLC、故障指示器、GPRS模块组成，结合成套的高压配电设备，组成具有逻辑判断功能的智能分界开关设备，PT柜内设置有UPS不间断电源，其供电电源来自电压检测PT柜电压互感器，电压互感器将一次电压变换之后给UPS供电，UPS再往外输送电能，其工作程序步骤分为：

⑴在配电线路出现故障后，进线柜综合保护装置根据装置内部参数设定判断并执行跳闸指令，进线柜断路器动作，断开整条配电线路，同时故障所在段的故障指示器将故障信息传递至PLC,PLC检测到进线柜断路器反馈回的分断成功状态且进线柜中的带电指示为带电状态则向故障线路负荷开关发出分闸指令，切除故障线路；

⑵PLC检测到故障段负荷开关反馈回的分闸成功信号后可判定为故障线路切除完毕，此时PLC检测进线柜带电显示器的工作状态，若PLC可检测到进线柜带电显示器的带电反馈信号，则可判定进线柜处于带电待合闸于状态，PLC发出故障复位命令后，再发出进线柜合闸命令，执行命令复位进线柜综合保护装置并闭合进线柜断路器，PLC检测到进线柜合闸成功后配合GPRS模块做故障无线发射，将故障信息和故障设备的地理位置发送到相关运维人员的手机中；若PLC检测不到进线柜带电显示器的带电反馈信号，此时PLC再次检测进线断路器分闸位置，入未分闸则PLC再次发出进线柜跳闸命令，之后整个系统处于不执行任何命令等待状态，等待进线柜带电指示器反馈的带电信号，一旦有信号反馈，则继续执行以后程序，此时PLC还配合GPRS模块做设备失电信号的无线发射，将设备的失电信息、线路故障信息和故障的地理位置发送到相关运维人员的手机，让运维人员及时准确的了解故障线路的各种信息并迅速处理，尽快恢复供电；

⑶若配电线路发生故障后，PLC检测到故障指示器发出的故障信息，且进线柜断路器反馈为合闸状态，进线柜中的带电指示反馈为失电状态，PLC则可判定进线柜综合保护装置参数设置不合理，造成了设备越级跳闸情况，PLC此时则发出分闸指令，依次分断进线柜断路器和故障回路的负荷开关，并通过断路器和负荷开关的反馈信号确认其为分断状态，同时PLC配合GPRS模块做越级跳闸故障信息发射至相关运维人员手机，并等待上级开关柜断路器重新合闸。PLC内检测到进线柜中的带电指示由失电变为得电状态，则认定上级开关柜已合闸完毕，执行以后的逻辑判断程序；

⑷在PLC运行过程中，会对进线柜综合保护装置电源信号进行实时检测，避免综合保护装置失电从而致使开关设备处于无保护状态运行，若PLC可检测到进线柜综合保护装置信号正常，PLC才能发出各项命令，执行各个程序，复位进线柜综保并闭合进线柜断路器等，从而恢复非故障段的供电等等，若PLC检测进线柜综合保护装置信号异常，则可判定进线柜综保处于故障状态，此时，PLC发出分闸指令将进线断路器分闸，并配合GPRS模块做故障无线发射，将综保故障信息、线路故障信息和故障的地理位置发送到相关运维人员的手机中，让运维人员及时准确的了解故障线路的各种信息并迅速处理，尽快恢复供电。上述情况中当检测到进线柜综合保护装置信号异常时，PLC也可不执行分闸分闸指令，并配合GPRS模块做故障无线发射，将综保故障信息、线路故障信息和故障的地理位置发送到相关运维人员的手机中，让运维人员及时准确的了解故障线路的各种信息并迅速处理，尽快恢复供电。

而且，所述PLC发出的指令包括：进线柜断路器合分闸指令、进线柜综合保护装置复位指令、各馈电回路负荷开关分闸指令。

本发明的优点和积极效果是：

本发明采用PLC可编程控制器可以方便快捷的更改内部逻辑关系而不需要重新接线，采用PLC和故障指示器及GPRS模块相配合的方式能够及时准确的确定故障位置信息，能够及时准确的了解故障位置,设备能够及时的自动将故障线路切除并将无故障线路自动合闸

本发明设备成本较低，适用于大规模的生产，实现最小单元的自动化控制单元,并有良好的扩展空间,可以方便的与外围联网,实现设备之间的智能联动，较好的解决了没有配网馈线自动化覆盖的设备，保障了用电的连续性，并为运维人员提供了及时准确的故障信息和位置服务，并为以后的智能控制联网做前期性设备线路设计

附图说明

图1是本发明中的分界开关保护系统与外部设备及控制设备内部的连接原理框图；

图2是本发明的拓扑结构图；

图3是本发明一次侧的布设结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施做进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种基于PLC和故障指示器结合的分界开关保护系统，由PLC、故障指示器、GPRS模块组成，结合成套的高压配电设备，组成具有逻辑判断功能的智能分界开关设备，系统与外部设备及控制设备内部之间的关系如附图1所示，本发明的拓扑结构如附图2所示，一次系统图如附图3所示。

本发明PT柜内设置有UPS不间断电源，其供电电源来自电压检测PT柜电压互感器，电压互感器将一次电压变换之后给UPS供电，UPS再往外输送电能，保障整个系统供电的可靠性。

本发明采用PLC来接收外部设备提供的状态量，并根据逻辑程序发出向外部设备发出指令，PLC接收的状态量主要包括：各馈电回路故障指示器的状态、进线柜带电显示的状态、进线柜综合保护装置的带电状态、进线柜断路器的合分闸状态、各馈电回路负荷开关的合分闸状态。PLC发出的指令主要包括：进线柜断路器合分闸指令、进线柜综合保护装置复位指令、各馈电回路负荷开关分闸指令。本发明采用故障指示器来判断配电网的故障位置，采用GPRS模块实现故障信息的无线发送。当配电网内某馈电回路发生故障时，该馈电回路的故障指示器可将故障状态信息传输至PLC，PLC通过对输入状态进行分析后自动完成故障段的隔离和非故障段的恢复供电并与GPRS模块配合将故障信息和故障位置传输至运维人员的手机。

本发明的工作流程是：

⑴在配电线路出现故障后，进线柜综合保护装置根据装置内部参数设定判断并执行跳闸指令，进线柜断路器动作，断开整条配电线路，同时故障所在段的故障指示器将故障信息传递至PLC,PLC检测到进线柜断路器反馈回的分断成功状态且进线柜中的带电指示为带电状态则向故障线路负荷开关发出分闸指令，切除故障线路。

⑵PLC检测到故障段负荷开关反馈回的分闸成功信号后可判定为故障线路切除完毕，此时PLC检测进线柜带电显示器的工作状态，若PLC可检测到进线柜带电显示器的带电反馈信号，则可判定进线柜处于带电待合闸于状态，PLC发出故障复位命令后，再发出进线柜合闸命令，执行命令复位进线柜综合保护装置并闭合进线柜断路器，PLC检测到进线柜合闸成功后配合GPRS模块做故障无线发射，将故障信息和故障设备的地理位置发送到相关运维人员的手机中；若PLC检测不到进线柜带电显示器的带电反馈信号，此时PLC再次检测进线断路器分闸位置，入未分闸则PLC再次发出进线柜跳闸命令，之后整个系统处于不执行任何命令等待状态，等待进线柜带电指示器反馈的带电信号，一旦有信号反馈，则继续执行以后程序，此时PLC还配合GPRS模块做设备失电信号的无线发射，将设备的失电信息、线路故障信息和故障的地理位置发送到相关运维人员的手机，让运维人员及时准确的了解故障线路的各种信息并迅速处理，尽快恢复供电。

⑶若配电线路发生故障后，PLC检测到故障指示器发出的故障信息，且进线柜断路器反馈为合闸状态，进线柜中的带电指示反馈为失电状态，PLC则可判定进线柜综合保护装置参数设置不合理，造成了设备越级跳闸情况，PLC此时则发出分闸指令，依次分断进线柜断路器和故障回路的负荷开关，并通过断路器和负荷开关的反馈信号确认其为分断状态，同时PLC配合GPRS模块做越级跳闸故障信息发射至相关运维人员手机，并等待上级开关柜断路器重新合闸。PLC内检测到进线柜中的带电指示由失电变为得电状态，则认定上级开关柜已合闸完毕，执行以后的逻辑判断程序。

⑷在PLC运行过程中，会对进线柜综合保护装置电源信号进行实时检测，避免综合保护装置失电从而致使开关设备处于无保护状态运行，若PLC可检测到进线柜综合保护装置信号正常，PLC才能发出各项命令，执行各个程序，复位进线柜综保并闭合进线柜断路器等，从而恢复非故障段的供电等等，若PLC检测进线柜综合保护装置信号异常，则可判定进线柜综保处于故障状态，此时，PLC发出分闸指令将进线断路器分闸，并配合GPRS模块做故障无线发射，将综保故障信息、线路故障信息和故障的地理位置发送到相关运维人员的手机中，让运维人员及时准确的了解故障线路的各种信息并迅速处理，尽快恢复供电。上述情况中当检测到进线柜综合保护装置信号异常时，PLC也可不执行分闸分闸指令，并配合GPRS模块做故障无线发射，将综保故障信息、线路故障信息和故障的地理位置发送到相关运维人员的手机中，让运维人员及时准确的了解故障线路的各种信息并迅速处理，尽快恢复供电。

尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。