一种具有低压配电网拓扑识别功能的智能断路系统的制作方法

本实用新型专利涉及一种配电网智能断路系统，特别是一种具有低压配电网拓扑识别功能的智能断路系统。

背景技术：

随着泛电力物联网的发展与用户对电能质量要求的不断提高，如何提高配电网供电可靠性和生产管理水平成为电力行业面前的一大难题。实现营销与运维业务系统之间的数据共享和综合利用成为了解决这一难题的有效途径。而这其中的基础工作即为建立“配-线-户”之间的拓扑关系，完善低压设备的台账信息，提高电力公司各部门的信息共享程度，进而提高供电可靠性与配网运维管理水平。

在一定意义上，低压配电网拓扑关系是指的从配电变压器的低压侧出线→低压开关柜→各支路总开关→各用户接入点之间的拓扑关系。很多老旧小区由于管理与线路改造的原因，导致配电变压器出线到用户之间的拓扑关系存在不清楚或不正确，缺少相应标识牌或标识牌字迹不清的现象，这都对低压配电网拓扑关系的建立造成了一定的困难。

另外，对已知拓扑结构的低压配电网，及时监测供电网拓扑结构的变化情况也是电网运维管理的重要方面。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的一个技术问题是提供一种便于建立低压配电网明确的拓扑关系的具有低压配电网拓扑识别功能的智能断路系统。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种具有低压配电网拓扑识别功能的智能断路系统,低压配电网包括一个低压进线开关层、一个低压出线开关层、多个分支线开关层和一个计量箱用户开关层；在所述低压进线开关层安装有一个总线智能断路器集中控制器；在所述低压出线开关层安装有多个与低压出线开关一一对应的支路智能断路器，在所述分支线开关层安装有多个与分支线开关层一一对应的支路智能断路器，在所述计量箱用户开关层安装有多个与计量箱开关一一对应的支路智能断路器和与用户末端一一对应的带有特征电流发生器的智能断路器；所述总线智能断路器集中控制器、所述支路智能断路器和所述带有特征电流发生器的智能断路器均配置有用于电力载波通信的载波通信模块，所述支路智能断路器和所述带有特征电流发生器的智能断路器均设置有地址编码并写入所述总线智能断路器集中控制器中。

作为一种优选的技术方案，所述计量箱用户开关层的计量箱开关出线端安装支路智能断路器，所述计量箱用户开关层的用户末端安装所述带有特征电流发生器的智能断路器。

作为一种优选的技术方案，所述带有特征电流发生器的智能断路器包括嵌入式单片机控制系统，所述嵌入式单片机控制系统连接有rs485通信单元和特征电流发生器，所述嵌入式单片机控制系统还连接有电流/电压采集模块和电力载波模块，所述嵌入式单片机控制系统连接有断路器开关装置。

作为一种优选的技术方案，所述特征电流发生器包括容性特征电流发生器和同步脉冲特征电流发生器。

作为一种优选的技术方案，所述特征电流发生器包括双向晶闸管、igbt模块、负载电容器和特征电流负载。

作为一种优选的技术方案，所述总线智能断路器集中控制器包括嵌入式控制模块、载波通信模块和总线电流检测模块。

作为一种优选的技术方案，所述支路智能断路器包括嵌入式控制模块、支路电流检测模块和载波通信模块。

作为一种优选的技术方案，所述支路电流检测模块包括开闭式0.5s级电流互感器。

由于采用了上述技术方案，一种具有低压配电网拓扑识别功能的智能断路系统,低压配电网包括一个低压进线开关层、一个低压出线开关层、多个分支线开关层和一个计量箱用户开关层；在所述低压进线开关层安装有一个总线智能断路器集中控制器；在所述低压出线开关层安装有多个与低压出线开关一一对应的支路智能断路器，在所述分支线开关层安装有多个与分支线开关层一一对应的支路智能断路器，在所述计量箱用户开关层安装有多个与计量箱开关一一对应的支路智能断路器和与用户末端一一对应的带有特征电流发生器的智能断路器；所述总线智能断路器集中控制器、所述支路智能断路器和所述带有特征电流发生器的智能断路器均配置有用于电力载波通信的载波通信模块，所述支路智能断路器和所述带有特征电流发生器的智能断路器均设置有地址编码并写入所述总线智能断路器集中控制器中；在不改变原有线路的基础上，通过在总开关处安装总线智能断路器集中控制器、各支路与配电网用户末端分别安装支路智能断路器与带有特征电流发生器的智能断路器的方式，获得低压配电网拓扑结构，并能够实时在线监测配电网拓扑结构的变化，实现对低压网拓扑结构的实时监测与上报，有利于提高供电可靠性与电网运维管理水平。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1是本实用新型实施例的电路结构示意图；

图2是本实用新型实施例的带有特征电流发生器的智能断路器的组成框图；

图中：11-低压进线开关；12-低压出线开关；13-分支线开关；14-计量箱开关；21-总线智能断路器集中控制器；22-支路智能断路器；23-带有特征电流发生器的智能断路器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本实用新型。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。

如图1所示，具有低压配电网拓扑识别功能的智能断路系统,低压配电网包括一个低压进线开关层、一个低压出线开关层、多个分支线开关层和一个计量箱用户开关层；在所述低压进线开关层安装有一个总线智能断路器集中控制器21；在所述低压出线开关层安装有多个与低压出线开关12一一对应的支路智能断路器22，在所述分支线开关层安装有多个与分支线开关层一一对应的支路智能断路器22，在所述计量箱用户开关层安装有多个与计量箱开关14一一对应的支路智能断路器22和与用户末端一一对应的带有特征电流发生器的智能断路器23；所述总线智能断路器集中控制器21、所述支路智能断路器22和所述带有特征电流发生器的智能断路器23均配置有用于电力载波通信的载波通信模块，所述支路智能断路器22和所述带有特征电流发生器的智能断路器23均设置有地址编码并写入所述总线智能断路器集中控制器21中。

所述计量箱用户开关层的计量箱开关14出线端安装支路智能断路器22，所述计量箱用户开关层的用户末端安装所述带有特征电流发生器的智能断路器23。如图2所示，所述带有特征电流发生器的智能断路器23包括嵌入式单片机控制系统，所述嵌入式单片机控制系统连接有rs485通信单元和特征电流发生器，所述嵌入式单片机控制系统还连接有电流/电压采集模块和电力载波模块，所述嵌入式单片机控制系统连接有断路器开关装置。所述特征电流发生器包括容性特征电流发生器和同步脉冲特征电流发生器。所述特征电流发生器包括双向晶闸管、igbt模块、负载电容器和特征电流负载。

所述总线智能断路器集中控制器21包括嵌入式控制模块、载波通信模块和总线电流检测模块。所述支路智能断路器22包括嵌入式控制模块、支路电流检测模块和载波通信模块。

带有特征电流发生器的智能断路器23的特征电流发生器具有在火线和零线间产生特征性负载电流的功能，特征负载电流参数包括工频电流的幅值、相位和波形畸变的变化特征；该带有特征电流发生器的智能断路器具有嵌入式控制结构与载波通信功能，并受控于总线智能断路器集中控制器21，且具有明确的地址编码。本实用新型所述的支路智能断路器22，其电流检测采用开闭式0.5s级电流互感器，能检测该支路工频电流的幅值、相位和工频波形畸变的变化特征，也具有明确的地址编码。

用户变压器低压输出无论是单相还是三相都是经过一级或多级开关控制，以开关为分界线，若设定连接负载的末端支路为n层，按控制开关层级分，低压供电网络拓扑结构可分为k0、k1、k2、k3、k4……kn-1层，每个开关下可连接一条或多条供电支路。为了说明本实用新型的原理，将低压供拓扑结构分为四层结构为例进行说明，即低压进线开关层、低压出线开关层、分支线开关层和计量箱用户开关层。

本具有低压配电网拓扑识别功能的智能断路系统具有下述特点：

1、在各部件具备电力载波通信的条件下，在低压进线开关层的低压进线开关11出线端安装总线智能断路器集中控制器21；低压出线开关层的低压出线开关12出线端安装支路智能断路器22，分支线开关层的分支线开关13出线端安装支路智能断路器22；在配电网用户末端安装带有特征电流发生器的智能断路器23。

2、该电能检测系统的功能具备包括：电流/电压采集、功率因数采集和电能计量单元、电力载波通信单元、特征电流发生器单等。

3、所述特征电流发生器包括容性特征电流发生器和同步脉冲特征电流发生器。所述特征电流发生器包括双向晶闸管、igbt模块、负载电容器和特征电流负载。单片机承担发出开通或关闭双向晶闸管的命令，双向晶闸管模块和负载电容器承担在火线与零线间产生容性特征电流的作用，igbt模块和特征电流负载承担在火线与零线间产生脉冲特征电流的作用。

4、配电网的末端支路安装的带有特征电流发生器的智能断路器23，在相线与零线间产生容易识别的特征电流，该特征电流包括工频电流的幅值、相位和工频波形畸变的变化特征，且该智能断路器受控于总线智能断路器集中控制器21；

5、总线智能断路器集中控制器21、各支路智能断路器22与配电网末端安装的带有特征电流发生器的智能断路器23均配置载波通信模块，通过台区的供电线路进行电力载波通信，且各智能断路器均具有明确的地址编码。

总线智能断路器集中控制器21向配电网末端的带有特征电流发生器的智能断路器23发出开通特征电流发生器的指令后，逐一检测各支路智能断路器22是否有性特征电流流过该支路，将所有末端带有特征电流发生器的智能断路器23分时逐一启动特征电流发生器后，通过对特征电流流过的支路数据的采集，利用逻辑关系确定供电网拓扑结构。

在不改变原有线路的基础上，将原有断路器更换为带有特征电流发生器的智能断路器，通过智能断路器内部特有的特征电流发生器模块、电流电压测量模块、电力载波等功能模块实现对配电网拓扑结构的识别。并能够实时在线监测配电网拓扑结构的变化，实现对低压网拓扑结构的实时监测与上报，有利于提高供电可靠性与电网运维管理水平。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。