一种具备同步相量测量功能的配电系统和方法与流程

本发明属于电力系统供配电技术领域，尤其是涉及一种具备同步相量测量功能的配电系统和方法。

背景技术：

随着城市建设的不断发展，城市用电负荷日益增长，对供电品质和可靠性的要求越来越来高，同时伴随着核心区电动汽车、电能替代负荷保有量逐渐增大，配电网面临巨大挑战，在早期配电网的建设中，我们多采用闭环设计，开环运行的供电方式。然而由于变电站定期的检修，对配电网进行必要的改造、线路故障抢修等需要，每年都需进行大量的转供电工作，而且首都核心区的重要用户对供电可靠性要求较高，在某些特定时段对电压暂降和短时电压非常敏感，为此合环操作越来越频繁，但是调度员往往根据运行经验进行合环倒闸操作，没有系统的操作依据，随机性非常高，存在很大的操作风险，例如线路合环电流过大引发的线路与变压器设备过载、过流保护或速断保护动作，形成电磁环网等风险。本项目基于此考虑研究，在依靠现有配电自动化终端(dtu)的基础上，研制出新型配电自动化终端(dtu)设备，实现实时同步采集两点的电压及其相角、电流及其相角、有功功率、无功功率和功率因数，从而进一步求取合环端口阻抗和合环电流，并与保护装置保护定值、开关开断电流进行比较，为进行合环潮流计算提供技术支撑，形成一整套合环风险评估机制，为调度运行人员提供更加直观和全面的信息，为电网安全运行提供安全保障。

在现有设备中未发现给合环电流计算提供技术支撑及给合环倒闸操作提供理论依据的此类功能的设备。

技术实现要素：

有鉴于此，为了避免配电网进行合环倒闸操作时出现对电网不利影响，本发明的目的在于提供一种给配电网提供专用具备同步相量测量功能的配电自动化系统装置，实时获取配电线路数据断面，进行实时合环潮流计算，并与保护装置保护定值、开关开断电流进行比较，如果合环电流小于保护整定值，说明该线路可合环，计算近几日每小时的合环电流，就可得出一天内最佳合环时机，使合环电流较小，保护不会动作，从而形成一套完整的风险评估机制，为调度运行人员提供更加直观和全面的合环倒闸操作依据，以便调度运行人员进行线路合环倒闸操作。

本发明在依靠现有配电自动化终端(dtu)的基础上，研制出具有同步信息量测功能的配电自动化终端(dtu)设备，为合环电流计算提供技术支撑。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是，一种具备同步相量测量功能的配电系统，包括配电自动化终端、pmu单元和主站后台系统，其中：

所述配电自动化终端安装在合环点上游，用于获取合环点上游的工作参数，并将工作参数发送给主站后台，所述工作参数包括进线开关处的电压、电流同步相量数据及有功功率、无功功率、功率因数；

所述pmu单元与配电自动化终端连接，配电自动化终端通过pmu单元采用同步相量测量技术获取合环点上游的工作参数；

所述主站后台系统内设置有显示装置，所述主站后台系统用于接收配电自动化终端采集到的合环点上游的工作参数，并通过显示装置进行显示。

本发明的配电自动化系统还包括时钟同步模块，所述时钟同步模块与配电自动化终端连接，用于为配电自动化终端得到合环点上游的工作参数进行时间标定。

本发明实施例提供了上述方案的第一种可能的实施方式，所述时钟同步模块采用北斗时间同步系统。

本发明实施例提供了上述方案的第二种可能的实施方式，所述配电自动化终端安装在开闭站。

本发明实施例提供了上述方案的第三种可能的实施方式，所述配电自动化终端安装在变电站。

本发明实施例提供了上述方案的第四种可能的实施方式，所述显示装置为液晶显示器。

本发明实施例提供了上述方案的第五种可能的实施方式，所述配电自动化终端与主站后台系统之间通过光纤通信进行连接。

本发明实施例提供了上述方案的第六种可能的实施方式，所述配电自动化终端与主站后台系统之间通过无线通信进行连接。

本发明实施例提供了上述方案的第七种可能的实施方式，所述主站后台系统还用于根据合环点上游的工作参数进行合环电流的实时计算，并通过显示装置显示计算结果。

本发明还提供了一种具备同步相量测量功能的配电的方法，通过配电自动化终端安装在合环点上游，获取合环点上游的工作参数，并将工作参数发送给主站后台，所述工作参数包括进线开关处的电压、电流同步相量数据及有功功率、无功功率、功率因数和频率；

主站后台系统根据合环点上游的工作参数进行合环电流的实时计算，将计算得到的合环电流与该线路上的开关保护定值、开关开断电流进行对比：

(1)当计算得到的一天合环电流值一直小于该线路上断路器的保护定值和开关开断电流，则可直接进行先合环后分闸的倒闸操作；

(2)当计算得到的合环电流值在一天中的某个时间段小于该线路上断路器的保护定值和开关开断电流，则可在合环电流值小于该线路上断路器的保护定值和开关开断电流时进行线路合环倒闸操作；

(3)当计算得到的一天合环电流数值一直大于该线路上断路器的保护定值，通过分布式电源有功、无功的协调控制抑制合环电流，当合环电流大于某联络点环网断路器的保护定值时，通过主站后台系统进行远程遥调配电自动化终端保护装置保护定值和延时动作时间，将其保护定值遥调到大于该合环电流限值后，进行合环倒闸操作，当合环倒闸操作结束以后，将配电自动化终端保护定值和延时动作时间调试到正常定值。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果通过同步相量测量技术测得的数据支持合环电流计算较其它方式得到的合环电流数值更为准确；调度运行人员在进行合环倒闸操作时，具有更多可选择性，根据计算的合环稳态电流，与保护整定值、开关开断电流比较，为调度运行人员提供合环倒闸操作依据，方便调度运行人员进行远方遥调配电自动化终端(dtu)保护装置保护定值和动作时间，选择合适的合环时机与措施，达到可以安全、可靠的合环操作的目的。

而且，本发明通过将同步相量测量技术应用到配电自动化终端，采用北斗时间同步系统来实现终端授时精度为1微秒，保证测量得到的两段母线带时标电压、电流为同一时刻测量得到，北斗时间同步系统具有高精度、高稳定、高可靠等优势，同时可避免传统授时系统带来的时间固有误差和累计误差，其授时精度为1微秒，远远高于传统dtu授时精度(大于1毫秒)，保证了计算得到的合环电流准确性，便于调度员进行合环倒闸操作时进行借鉴。

支持主站后台系统进行远程遥调保护定值的配电自动化终端(dtu)；利用同步相量测量技术计算合环电流，通过pmu单元进行数据采集，可以在线连续不断地监视和测量该两段母线的电压、电流等有效数值，为了提高合环电流计算的准确性。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的连接关系示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明包括配电自动化终端、pmu单元和主站后台系统，其中：

所述配电自动化终端安装在合环点上游，用于获取合环点上游的工作参数，并将工作参数发送给主站后台，所述工作参数包括进线开关处的电压、电流同步相量数据及有功功率、无功功率、功率因数和频率；

所述pmu单元与配电自动化终端连接，配电自动化终端通过pmu单元采用同步相量测量技术获取合环点上游的工作参数；

所述配电自动化终端与主站后台系统之间通过光纤通信或者无线通信进行连接，所述主站后台系统内设置有显示装置，所述主站后台系统用于接收配电自动化终端采集到的合环点上游的工作参数，并通过显示装置进行显示；所述主站后台系统还用于根据合环点上游的工作参数进行合环电流的实时计算，并通过显示装置显示计算结果；

在本发明的优选实施例中，本发明还包括时钟同步模块，所述时钟同步模块与配电自动化终端连接，用于为配电自动化终端得到合环点上游的工作参数进行时间标定，所述时钟同步模块采用北斗时间同步系统。

本发明的实施例中，如图1所示，将配电自动化终端(dtu)分别安装在合环点上游某处，如变电站a或开闭站1、变电站b或开闭站2，下面，以安装在开闭站为例，获取两个开闭站进线开关处带有时标的电压、电流同步相量数据及有功功率、无功功率、功率因数等数值，获取相关数据采用同步相量测量技术，同步相量测量技术基于pmu单元实现，可以在线连续不断地监视和测量该两段母线的电压、电流等有效数值，为了提高合环电流计算的准确性，需要保证测量得到的两段母线带时标电压、电流为同一时刻测量得到，故采用北斗时间同步系统来实现，北斗时间同步系统具有高精度、高稳定、高可靠等优势，同时可避免传统授时系统带来的时间固有误差和累计误差，其授时精度为1微秒，远远高于传统dtu授时精度(大于1毫秒)，保证了计算得到的合环电流准确性，便于调度员进行合环倒闸操作时进行借鉴。

具备同步相量测量功能的配电自动化系统采集到的两个开闭站进线处带时标的电压电流及相角、有功功率、无功功率、功率因数、频率等数值，通过光纤、无线通信方式上传至主站后台系统，后台根据采集到的相关数据进行合环电流的实时计算。

将计算得到的合环电流与该线路上的开关保护定值、开关开断电流进行对比，按照对比结果可进行如下三种合环倒闸操作：

(1)计算得到的一天合环电流值一直小于该线路上断路器的保护定值和开关开断电流，则可直接进行先合环后分闸的倒闸操作，

(2)计算得到的合环电流值在一天中的某个时间段小于该线路上断路器的保护定值和开关开断电流，则可在合环电流值小于该线路上断路器的保护定值和开关开断电流时进行线路合环倒闸操作。

(3)计算得到的一天合环电流数值一直大于该线路上断路器的保护定值，通过分布式电源有功、无功的协调控制抑制合环电流，当合环电流大于某联络点环网断路器的保护定值时，通过主站后台系统进行远程遥调配电自动化终端(dtu)保护装置保护定值和延时动作时间，将其保护定值遥调到大于该合环电流限值，以便调度运行人员进行合环倒闸操作。当合环倒闸操作结束以后，主站操作人员远程在将配电自动化终端(dtu)保护定值和延时动作时间调试到正常定值即可。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。