专利名称：地区电网配电系统及其运行方法
技术领域：
本发明是关于地区网络配电系统的，特别是高层建筑和工厂的配电系统，在这些地方需要很大的负载和稳定的电源。
近来，土地的三维利用和高层建筑变得更加普遍。在高层建筑中，不用说在垂直方向上电负荷的分配更大了，有很大的负荷需要，并安装了许多日常应用的电器装置。因此，更强烈地要求改进电源的可靠性和安全性。此外，电器装置经常安装于稠密建造的区域中，要求这些装置所占的场地空间要尽可能的小。这样，供电可靠性高的地区电网配电系统就正好适合于诸如楼房和工厂这样有很大负荷要求的地方。地区电网配电系统是一个通过几根来自变电站的配电线由2至4个地区电网单元接收22KV(千伏)或33KV的电源的系统，在电网变压器的上游有一个接收断电器，在电网变压器的每一下游有一保护断路器，保护断路器的输出连接到电网母线(简称母线)上，该系统通过几根连到母线上的馈线把电能分配到各耗电装置上。有关地区电网配电系统的常规技术在公开号为198524/1988的日本专利申请中进行了说明。常规的地区电网配电系统中采用了三个地区电网单元的方式。然而，由于它需要三个特定高压的电网变压器，因此这种方式成本高，它还有一个问题就是配电站要占较大的场地空间。
为避免上述问题，如图4所示，设计应用了采用双地区电网单元的地区电网配电系统，其中有两个地区电网单元，每个地区电网单元(简称电网单元)有接收断电器22、接收保险23、变压器25和断路器26，它从常规配电线21A和预备配电线21B中的某一根中接收电能。在常规配电线21A断电的情况下，电能接收线从常规配电线21A转接到预备配电线21B。此外，在许多地方要求和应用简单形式的采用双地区电网配电单元的电网配电系统，其中的接收断电器由保险丝替代。
然而，常规的采用双电网单元方式的地区电网配电系统有一个问题，就是在电路断电的情况下，虽然所有的中断供电都能避免但一台变压器不能配电这有时会引起限荷。而且，在上述采用双电网单元方式的简单形式的地区电网配电系统中，所有的断电是由常规配电线断电引起的。当然，当把接收断电器转接到备用配电线一边后就又可以对负荷配电了。因此，在常规的采用双电网单元方式的地区电网配电系统和上述简单形式的采用双电网单元方式的地区电网配电系统的任一种中，都会产生一些负荷配电障碍。
考虑到上述问题，完成了本发明，其目的是提供一种廉价的地区电网配电系统，该系统工作时不会带来诸如短时断电、限荷等负荷配电障碍，甚至在某一配电线断电时也不会。
本发明的地区电网配电系统包括多个电网单元，每一电网单元通过第一和第二接收断电器连接到两根配电线上，有二个接收电压检测器，常规情况下从连接到第一接收断电器上的配电线中接收电能;开关元件，用来在发生断电且由连到第一接收断电器的配电线上的接收电压检测器检测到断电时，把电能接收线从与第一接收断电器相连的配电线转接到与第二断电器相连的配电线上。
在上述地区电网配电系统的一个优选实施例中，提供有两个电网单元，每一电网单元的第二接收断电器均连接到同一根用作备用线的第三配电线上。
在具有上述结构的地区电网配电系统中，电网单元与发生断电的那根配电线相连的接收断电器断开，而电能由另一个或另几个电网单元供给。而且，当把接收断电器由与发生断电的那根配电线相连的第一断电器转接到与备用配电线相连的第二断电器后，所有的电网单元又回到工作状态。
通过本发明地区电网配电系统的上述动作，甚至在某一配电线断电的情况下，另一个或其余几个电网单元也仅会短时过载，而不会产生诸如短时停电、限荷等障碍。
图1为表示本发明地区电网配电系统的一个实施例的单线接线图。
图2为本发明地区电网配电系统的另一实施例的单线接线图。
图3表示常规配电线1A发生断电时本发明地区电网配电系统的主要元件的工作状态的转换。
图4为表示常规的地区电网配电系统的组成的单线接线图。
此后，将根据实施例参照附图对本发明的细节预以说明。
图1中的图(单线接线图)所示为本发明的地区电网配电系统，它有电网单元2A和2B。该地区电网配电系统中，电网单元2A和2B的每一个均连接到地区电网电源的一对配电线(1A、1C)为(1B、1C)上，从它们上面接收电能。此外，这两个电网单元还连接到地区电网的母线(简称母线)12上，母线12向各个用电装置配电。
地区电网电源的配电线1A和1B用作常规线，地区电网电源的配电线(简称配电线)1C用作备用线。
电网单元2A和2B的每一个都包括两个接收断电器3A和3B、一个电网变压器4、保护熔断器5和保护断路器6，它向母线12供电。
在保护断路器6的上游有诸如仪表电压变换器之类的电压检测器9A和诸如仪表电流变换器之类的电流检测器8;在其下游有电压检测器9B。它们都连接到电网继电器10上。
电网继电器10包括反向电流断路(tripping)元件和压差重闭合元件。
反向电流断路元件通过检测到由母线12流向电网变压器4的反向电流来断开电网继电器10。压差重闭合元件通过检测到闭合条件即由电压检测器9A检测到的电压高于由电压检测器9B检测到的电压，而电压检测器9A检测的相位领先于电压检测器9B检测到的相位来闭合网络继电器10。
这些元件通过用来断开或闭合保护断路器6的执行电路连接到保护继路器6上。
接收电压检测器7A和7B位于接收断电器3A和3B的上游，它们监测配电线的接收状态。接收电压检测器的输出，输入到控制电路11中，控制电路11通过根据所监测的配电线接收状态信息向接收断电器3A和3B及保护断路器6输出控制命令来自动地转接配电线，以便接收电能。
此外，控制电路11有压差重闭合操作的锁定电路，借此可使保护断路器6的闭合操作暂时锁定，直到完成接收断电器3A和3B的转接。
在某一配电线断电的情况下，具有上述结构的地区电网配电系统的操作说明如下。
在电网单元2A和2B分别从配电线1A和1B接收电能的条件下，当由于某些原因配电线1A断电时，反向电流通过电网单元2B和母线12从配电线1B流向配电线1A，这产生反向电势。
电网继电器10检测该反向电势，断开保护断路器6。当配电线1C处于正常时，接收电压检测器7A检测到配电线1A处的零电压，而接收电压检测器7B检测到额定电压值。
基于上述信息，控制电路11确保如下条件(1)电压检测器7A指示零电压，接收断电器3A断开，(2)电压检测器7B指示额定电压，接收断电器3B闭合，(3)保护断路器6闭合，控制电路11发出断开接收断电器3A的命令和闭合接收断电器3B的命令。
经过控制电路11的操作之后，电网单元又进入从备用配电线1C接收的状态，如果压差重闭合条件满足(负荷重且电网单元2A处于工作状态)，则由电网继电器10向保护断路器6发出闭合命令。这样，两个电网单元均进入工作状态。
最终，电网单元2B的电网变压器4仅有短时间内处于过载状态，可以继续使用用电装置而不会带来影响这些装置的障碍。接收断电器只需要具有停止或流过电网变压器的激励电流的能力，而不需要象简单类型的双电网单元地区电网配电系统中所需要的负荷开关，这是因为接收断电器3A和3B是在保护断路器6被电网所具有的反向电流断路功能断开的情况下切换的，这样可降低地区电网配电系统的建造成本。
此后，如果配电线1A恢复到地区电网配电系统的上述状态，则将接收电能的配电线转接到原来的常规配电线。在接回到原来的配电线的转接操作中，控制电路11确保如下条件(1)接收电压指示器7A指示额定电压，接收断电器3A断开;(2)电网单元2B处于工作状态(需要该条件以避免全部断电)，即在电网单元2B中，(接收电压指示器7A指示额定电压、接收断电器3A闭合且保护断路器6闭合)，或者(接收电压指示器7B指示额定电压、接收断电器3B闭合且保护断路器6闭合)。然后，电网单元2A的控制电路11发出断开命令来锁定保护断路器6的闭合操作，并向接收断电器3B发出断开命令，向接收断电器3A发出闭合命令。
接收断电器3A闭合后，保护断路器6的闭合动作的锁定解除。这样，如果压差重闭合条件满足，则保护断路器6由电网继电器10闭合，电网单元2A回到原来的接收状态。
如今，上述控制电路11的功能也容易用计算机实现。
图2中所示为图1所示实施例的简化结构的实施例的单线接线图。在该实施例中，电网单元2A和2B中的每一个通过每个电网单元的接收断电器3A和3B均连接到两根配电线1A和1B上。在电网单元2A中，配电线1A用作常规配电线，它与接收断电器3A相连;配电线1B用作备用配电线，它与接收断电器3B相连，在电网单元2B中，正好相反。通过按照图1所示实施例那样操作该地区电网配电系统，则即使在两根配电线的某一根发生断电时也可以操作上述地区电网配电系统，使之仅从两根配电线接收电能也不会造成暂时停电。然而，尽管就建造成本而言图2所示实施例有一些优于图1所示实施例的优点，但前者的可靠性比后者低一点。
图3所示为在常规配电线1A发生断电时电网单元2A的电能接收线从配电线1A转接到配电线1C的情况下，该地区电网配电系统的主要元件中电流、电压或工作状态的变化。电网单元2A中的断路器和断路开关的下列工作状态的变化是由配电线1A断电引起的。即断开保护断路器6→断开接收断电器3A→闭合接收断电器3B→闭合保护断路器6。在上述工作状态变化过程中，电网单元2B短时间内处于过载状态。
下面将说明的另一实施例对提高地区电网配电系统接收电能的稳定性是有效的。
一般而言，当连拉到配电线上的用电设备数目增加时，所需的电流也增加，这将降低配电线的电压。因此，在实施例中，将接收电压指示器7A和7B输出的电压输入到控制电路11中的模拟比较器中，并由模拟比较器将其相互比较，如果在这个电网单元中另一根配电线的电压高于现在用于接收电能的配电线的电压，则通过与上述实施例所述同样的方法将电能接收线转接到另一配电线上。
此外，用来比较接收电压指示器7A和7B的输出电压的比较器的功能具有迟滞特性，以便避免配电线转接的振荡现象或不必要的转接。
此外，为了避免两个电网单元2A和2B连接到同一根配电线上而当这根线断电时发生全部停电，当电网单元2A的配电线转接到配电线1C的条件满足时，只有确认另一电网单元2B没有接到备用线1C上才进行配电线的转接。
因此，该实施例具有一个优点，即在一根配电线断电时仍可继续使用用电设备而没有任何困难，由配电线所分担的负荷也得到了平衡。
如上所述，本发明提供了一个地区电网配电系统，既使在某一配电线断电的情况下该系统仍然工作，而不会给用电设备带来诸如暂时停电、限荷等障碍。
权利要求
1.一种地区电网配电系统，该系统通过电网单元从多个电源配电线向所说的地区电网配电系统的母线供电，每一电网单元都有一保护断路器，其特征在于该系统包括所说的多个电网单元连接到所说的多个配电线上；每一个所说的电网单元中的第一和第二接收断电器，每一个分别连接到所说的多个配电线中的不同线上；开关装置，用于在连接到所说的第一接收断电器的配电线断电时将电能接收线从连接到所说的第一接收断电器的配电线转接到与所说的第二接收断电器相连的配电线上。
2.按照权利要求1所说的地区电网配电系统，其特征在于还包括开关装置，用于在修复后将所说的电能接收线从与发生断电时转接过来并使用的第二接收断电器相连的所说的配电线转接到与所说的第一接收断电器相连的配件线上。
3.按照权利要求1或权利要求2所说的地区电网配电系统，其特征在于所说的电网单元为两个电网单元，且在与所说的第一和第二拉收断电器相连的配电线上所说的两个电网单元的每一个均有两个接收电压检测器，用来检测配电状态。
4.按照权利要求3所说的地区电网配电系统，其特征在于所说的两个电网单元的两个第二接收断电器连接到同一根备用配电线上。
5.按照权利要求4所说的地区电网配电系统，其特征在于它包括一控制电路，此控制电路在每一个所说的电网单元中用来接收由所说的接收电压检测器检测到的所说配电线的配电状态信息及所说的第一、第二接收断电器和保护断路器的开、合状态信息;也用来在某一配电线发生异常现象时发出命令使所说的电力接收线由所说的出现异常的配电线转接到正常运行的配电线;还用来在修复之后向所说的接收断电器和所说的保护断路器发出命令将所说的电力接收线由与发生断电时转接过来并使用的第二接收断电器相连的配电线转接到与所说的第一接收断电器相连的配电线。
6.一种地区电网配电系统，该系统通过电网单元由多个电源配电线向所说的地区电网配电系统的母线供电，每一电网单元有一保护断路器，其特征在于该系统包括所说的多个电网单元，它们连接到所说的多个配电线上;每一个所说的电网单元中设有第一和第二接收断电器，每一个分别连接到所说的多个配电线中的不同线上;两个接收电压检测器，用来检测与所说的第一和第二接收断电器中的每一个相连的配电线的配电状态;开关装置，用来当由所说的接收电压检测器检测到在与所说的第一接收断电器相连的配电线处发生异常时将所说的电力接收线由与所说的第一接收断电器相连的配电线转接到与所说的第二接收断电器相连的配电线上。
7.按照权利要求6所说的地区电网配电系统，其特征在于所说的电力接收线转接于所说的有最高电压的配电线上。
8.按照权利要求7所说的地区电网配电系统，其特征在于它包括控制电路，用来接收由所说的接收电压检测器检测到的所说的配电线的配电状态及所说的第一、第二接收断电器和所说的保护断路器的开、合状态;也用来在某一根所说的配电线出现异常时发出命令将所说的电力接收线由所说的出现异常的配电线转接到所说的正常运行的配电线;还用来在修复之后向所说的接收断电器和所说的保护断路器发生命令，来把所说的电力接收线从所说的出现异常时转接过来并使用的配电线转接到所说的修复的配电线。
9.一种采用按照权利要求3或权利要求6所说的地区电网配电系统将所说的电力接收线从出现异常的故障配电线转接到正常配电线的方法，其特征在于它包括如下步骤确认在所说的与所说的异常配电线相连的电网单元中，与所说的异常配电线相连的接收断电器是闭合的，另一配电线的电压正常，与所说的正常配电线相连的接收断电器是断开的，且所说的保护断路器是断开的;断开与所说的异常配电线相连的接收断电器;闭合与所说的正常配电线相连的接收断电器;闭合进行转接的电网单元中的保护断路器。
10.一种采用按照权利要求3或权利要求7所说的地区电网配电系统将所说的电力接收线由出现异常时转接过来并使用的配电线再转接回曾出现异常现已修复配电线上的方法，它包括如下步骤确认在与所说的出现异常的配电线相连的电网单元中，与所说的异常配电线相连的接收断电器是打开的，所说的配电线的电压正常;确认在上述与所说的异常配电线相连的电网单元旁边的所有其余的电网单元均处于正常工作状态;断开执行转接的电网单元的保护断路器;锁定上述保护断路器的断开动作;断开与出现异常时转接过来并使用的配电线相连的接收断电器;闭合与曾经异常现已修复的配电线相连的接收断电器;闭合上述保护断路器。
全文摘要
一种即使在某根配电线断电时也不会有暂时停电、限荷等障碍的地区电网配电系统。该系统包括两个电网单元，每一单元与两根不同的配电线相连，每单元内有两个接收断电器，一个接收断电器与同一根备用的配电线相连。通过该系统中组成装置的作用，在每一单元中两接收电压检测器之一检测到某一配电线发生断电时通过该单元中接收断电器的作用将电力接收线转接到备用配电线上。
文档编号H02J1/00GK1099529SQ94107980
公开日1995年3月1日 申请日期1994年7月19日 优先权日1993年7月22日
发明者栗田和夫, 大锯英五, 鹿野和夫 申请人:株式会社日立制作所