本發(fā)明涉及一種臺變?nèi)鹤詣涌刂葡到y(tǒng)及控制方法，屬于10kv/0.4kv低壓配網(wǎng)自動控制系統(tǒng)領域。

背景技術：

國家電網(wǎng)為配合國家改善環(huán)境和降低霧霾的指示，提出了在農(nóng)網(wǎng)中煤改電的規(guī)劃，使農(nóng)網(wǎng)中的居民由原燒煤取暖改為用電取暖。但是該煤改電規(guī)劃導致了每戶供電在原供電能力的基礎上增加了6.9kw，進而導致了原配電臺區(qū)變壓器的供電能力不足，為了克服上述問題，需要大量增加供電臺區(qū)變壓器，導致了供電臺區(qū)變壓器的數(shù)量由此增加數(shù)倍，如圖8所示。但是這類新增負荷屬于季節(jié)性負荷，在春夏秋三個季節(jié)，負荷會恢復到原有負荷量級，因此使得臺區(qū)變壓器在不同時期的負載率變化非常大，臺區(qū)變壓器在一年內(nèi)大多數(shù)時間均是輕載運行，臺區(qū)變壓器的損耗非常大。

技術實現(xiàn)要素：

根據(jù)以上現(xiàn)有技術中的不足，本發(fā)明要解決的問題是：提供一種結(jié)構設計合理，能夠?qū)崟r調(diào)控臺變運行臺數(shù)，對臺區(qū)變壓器群組成的配網(wǎng)進行自動網(wǎng)絡重組，優(yōu)化配網(wǎng)結(jié)構，提高運行效率，減少輕載損耗，提高配網(wǎng)安全運行能力的臺變?nèi)鹤詣涌刂葡到y(tǒng)及控制方法。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：

所述的臺變?nèi)鹤詣涌刂葡到y(tǒng)，包括供電母線和n段供電線路，供電母線與相鄰兩段供電線路之間通過聯(lián)絡開關相連接，相鄰兩段供電線路之間通過聯(lián)絡開關相連接；所述的供電母線上設置臺區(qū)主變壓器，臺區(qū)主變壓器側(cè)連接臺區(qū)群主控制器，供電線路上分別設置臺區(qū)變壓器，臺區(qū)變壓器側(cè)均連接有臺變控制器，臺變控制器和聯(lián)絡開關通過無線通信單元連接臺區(qū)群主控制器。

臺變?nèi)鹤詣涌刂葡到y(tǒng)可以實時采集群內(nèi)負荷大小，通過遠程通信手段，實時調(diào)控臺變的運行臺數(shù)，以適配負荷所需的臺變數(shù)量運行，對臺區(qū)變壓器群組成的配網(wǎng)進行自動網(wǎng)絡重組，優(yōu)化配網(wǎng)結(jié)構，提高運行效率，減少輕載損耗，提高配網(wǎng)安全運行能力，具有較強的實用性。

進一步的優(yōu)選，臺區(qū)群主控制器包括連接供電母線的電壓互感器和電流互感器，電壓互感器和電流互感器連接微處理器的信號輸入端，微處理器的通信端口連接顯示屏、按鍵組成的人機交互單元和無線通信單元，微處理器的控制輸出端連接高壓斷路器和低壓交流接觸器，高壓斷路器用于控制變壓器高壓輸入端的接入，低壓交流接觸器用于控制變壓器的低壓輸出端，實現(xiàn)負荷的接入。臺變?nèi)嚎刂破髋_區(qū)群主控制器安裝于臺區(qū)主變壓器處，通過無線通信單元可實現(xiàn)接收臺變控制器及聯(lián)絡開關采集的各相電壓、電流、功率等數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)綜合及智能分析判斷，通過無線通信單元控制臺區(qū)變壓器的投運或退出操作，該操作由供電線路中安裝的聯(lián)絡開關實現(xiàn)供電線路的聯(lián)絡。

進一步的優(yōu)選，臺變控制器包括連接供電線路的電壓互感器和電流互感器，電壓互感器和電流互感器連接微處理器的信號輸入端，微處理器的通信端口連接顯示屏、按鍵組成的人機交互單元和無線通信單元，微處理器的控制輸出端連接高壓斷路器和低壓交流接觸器，高壓斷路器用于控制變壓器高壓輸入端的接入，低壓交流接觸器用于控制變壓器的低壓輸出端，實現(xiàn)負荷的接入。實現(xiàn)采集該臺區(qū)變壓器各相所帶負荷數(shù)據(jù)，并傳輸至臺區(qū)群主控制器；接收臺區(qū)群主控制器的指令，執(zhí)行對應臺區(qū)變壓器投運或退出動作。

進一步的優(yōu)選，聯(lián)絡開關包括微處理器，微處理器的通信端口連接無線通信單元，微處理器的控制輸出端連接低壓交流接觸器，低壓交流接觸器用于控制供電線路負荷的接入，低壓交流接觸器兩側(cè)分別設置電壓互感器ⅰ和電壓互感器ⅱ、電流互感器ⅰ和電流互感器ⅱ，電壓互感器ⅰ、電壓互感器ⅱ、電流互感器ⅰ和電流互感器ⅱ均連接微處理器。實現(xiàn)接收臺區(qū)群主控制器指令，完成兩段三相四線供電線路的分列或并列操作。

進一步的優(yōu)選，微處理器的型號均為stm32f103。

所述的臺變?nèi)鹤詣涌刂葡到y(tǒng)的控制方法，包括以下步驟：

1)通過臺區(qū)變壓器側(cè)的臺變控制器的電壓互感器和電流互感器實時采集供電線路各相的電壓和電流，并計算出各相負荷的大小，并將計算結(jié)果通過無線通信單元發(fā)送至臺區(qū)群主控制器；

2)通過聯(lián)絡開關的電壓互感器ⅰ和電壓互感器ⅱ、電流互感器ⅰ和電流互感器ⅱ分別采集供電線路聯(lián)絡開關的低壓交流接觸器兩側(cè)的各相電壓及電流，并將所采集的結(jié)果通過無線通信單元發(fā)送至臺區(qū)群主控制器；

3)臺區(qū)群主控制器根據(jù)所接收到的臺變控制器所發(fā)送的各相負荷和聯(lián)絡開關所發(fā)送的電流、電壓信號進行判斷，并根據(jù)判斷結(jié)果形成控制指令，控制指令通過無線通信單元發(fā)送至臺變控制器或聯(lián)絡開關，通過臺變控制器或聯(lián)絡開關控制臺區(qū)變壓器的投運或退出。

所述的臺區(qū)變壓器投運的步驟為：

1)1)臺區(qū)群主控制器根據(jù)所接收到的臺變控制器所發(fā)送的各相負荷進行判斷，若不超負荷工作，則正常運行，若出現(xiàn)超負荷工作則進入步驟2；

2)臺區(qū)變壓器出現(xiàn)超負荷工作時，其一側(cè)的臺變控制器向臺區(qū)群主控制器發(fā)出負荷達臨界值信息，請求解列；

3)臺區(qū)群主控制器向與其相鄰的臺變控制器發(fā)送投運指令；

4)其相鄰的臺變控制器接收到指令后，其高壓斷路器和低壓交流接觸器閉合，相鄰的臺區(qū)變壓器投運，完成后將執(zhí)行結(jié)果上報臺區(qū)群主控制器；

5)臺區(qū)群主控制器向該段的聯(lián)絡開關發(fā)出解列指令，聯(lián)絡開關的低壓交流接觸器斷開，完成解列后將結(jié)果上報臺區(qū)群主控制器，臺區(qū)群主控制器將解列完成信息發(fā)送至臺變控制器，完成臺區(qū)變壓器的投運。

所述的臺區(qū)變壓器退出的步驟為：

1)臺變控制器通過電壓互感器和電流互感器實時采集供電線路各相的電壓和電流，并計算出各相負荷的大小；

2)若所獲得的負荷連續(xù)3天處于低負荷工作，臺變控制器則通過無線通信單元將所獲得的負荷信息發(fā)送至臺區(qū)群主控制器，同時向臺區(qū)群主控制器發(fā)出退出請求；

3)臺區(qū)群主控制器根據(jù)所接收的負荷狀況進行判斷，若判斷可以退出，則執(zhí)行步驟4)；

4)通過該段聯(lián)絡開關的電壓互感器ⅰ和電壓互感器ⅱ對低壓交流接觸器兩側(cè)的電壓進行采樣，獲取兩端母線間的三相電壓壓差并實時判斷該壓差是否超過給定限值，同時通過電流互感器ⅰ和電流互感器ⅱ采集低壓交流接觸器兩側(cè)的電流信號，判斷兩端的母線相序是否一致，若兩端壓差不超過給定限值且兩端母線相序一致，則臺區(qū)群主控制器通過聯(lián)絡開關的低壓交流接觸器閉合進行母聯(lián)；若檢測到兩端供電線路中一段失電時，直接通過聯(lián)絡開關的低壓交流接觸器閉合進行母聯(lián)，實現(xiàn)供電線路的并列；

5)供電線路并列完成后，通過臺區(qū)群主控制器向臺變控制器發(fā)出退出命令，臺變控制器控制高壓斷路器和低壓交流接觸器斷開，完成臺區(qū)變壓器的退出。

所述的臺區(qū)主變壓器或臺區(qū)變壓器的當前負荷超過其額定容量的80％，則需要進行臺區(qū)變壓器的投運。

所述的投入供電線路的臺區(qū)變壓器連續(xù)3天低于其供電線路段臺區(qū)變壓器額定功率的50％，則需要進行臺區(qū)變壓器的退出。

本發(fā)明所具有的有益效果是：

1、本發(fā)明所述的臺變?nèi)鹤詣涌刂葡到y(tǒng)及控制方法能夠進行分布式數(shù)據(jù)采集，通過變壓器控制器、聯(lián)絡開關分布于整個臺區(qū)變壓器集群內(nèi)，數(shù)據(jù)采集可以到每一臺變壓器及聯(lián)絡開關，使得臺變?nèi)褐骺仄鞯臄?shù)據(jù)非常完備，可形成最優(yōu)的控制指令。

2、本發(fā)明所述的臺變?nèi)鹤詣涌刂葡到y(tǒng)及控制方法可提高供電網(wǎng)絡的健壯性，某一變壓器出現(xiàn)故障時，可將其自動隔離出配電網(wǎng)絡，使其他變壓器為負載供電，減少了設備故障所導致的供電中斷，提高供電安全性。

3、本發(fā)明所述的臺變?nèi)鹤詣涌刂葡到y(tǒng)及控制方法節(jié)能降耗顯著，在負荷較低時投運較少的變壓器，負荷較重時投運較多的變壓器，使變壓器運行在負載率為70％的經(jīng)濟運行狀態(tài)，大大減少配電網(wǎng)絡的變損。

4、本發(fā)明所述的臺變?nèi)鹤詣涌刂葡到y(tǒng)及控制方法可靠性高，采用聯(lián)絡開關，在聯(lián)絡兩段供電線路時，確保兩段的電壓差在安全范圍之內(nèi)進行母聯(lián)動作；變壓器退出運行時使高低壓與電網(wǎng)完全隔離。

5、本發(fā)明所述的臺變?nèi)鹤詣涌刂葡到y(tǒng)及控制方法智能化程度高，能夠形成準確的控制指令，結(jié)構設計合理，提高運行效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構示意圖；

圖2為本發(fā)明臺區(qū)群主控制器的結(jié)構示意圖；

圖3為本發(fā)明臺變控制器的結(jié)構示意圖；

圖4為本發(fā)明聯(lián)絡開關的結(jié)構示意圖；

圖5為本發(fā)明的臺區(qū)群主控制器、臺變控制器或聯(lián)絡開關的連接示意圖；

圖6為本發(fā)明的實施例圖一；

圖7為本發(fā)明的實施例圖二；

圖8為現(xiàn)有技術的結(jié)構示意圖；

其中，1、供電母線；2、供電線路；3、臺變控制器；4、臺區(qū)變壓器；5、聯(lián)絡開關；6、臺區(qū)群主控制器；7、臺區(qū)主變壓器。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例做進一步描述：

如圖1-7所示，本發(fā)明所述的臺變?nèi)鹤詣涌刂葡到y(tǒng)，包括供電母線1和n段供電線路2，供電母線1與相鄰兩段供電線路2之間通過聯(lián)絡開關5相連接，相鄰兩段供電線路2之間通過聯(lián)絡開關5相連接；所述的供電母線1上設置臺區(qū)主變壓器7，臺區(qū)主變壓器7側(cè)連接臺區(qū)群主控制器6，供電線路1上分別設置臺區(qū)變壓器4，臺區(qū)變壓器4側(cè)均連接有臺變控制器3，臺變控制器3和聯(lián)絡開關5通過無線通信單元連接臺區(qū)群主控制器6。

如圖2所示，所述的臺區(qū)群主控制器6包括連接供電母線1的電壓互感器和電流互感器，電壓互感器和電流互感器連接微處理器的信號輸入端，微處理器的通信端口連接顯示屏、按鍵組成的人機交互單元和無線通信單元，微處理器的控制輸出端連接高壓斷路器和低壓交流接觸器，高壓斷路器用于控制變壓器高壓輸入端的接入，低壓交流接觸器用于控制變壓器的低壓輸出端，實現(xiàn)負荷的接入，微處理器的型號為stm32f103。

如圖3所示，所述的臺變控制器3包括連接供電線路2的電壓互感器和電流互感器，電壓互感器和電流互感器連接微處理器的信號輸入端，微處理器的通信端口連接顯示屏、按鍵組成的人機交互單元和無線通信單元，微處理器的控制輸出端連接高壓斷路器和低壓交流接觸器，高壓斷路器用于控制變壓器高壓輸入端的接入，低壓交流接觸器用于控制臺區(qū)變壓器4的負荷接入，微處理器的型號為stm32f103。

如圖4所示，所述的聯(lián)絡開關5包括微處理器，微處理器的通信端口連接無線通信單元，微處理器的控制輸出端連接低壓交流接觸器，低壓交流接觸器用于控制供電線路負荷的接入，低壓交流接觸器兩側(cè)分別設置電壓互感器ⅰ和電壓互感器ⅱ、電流互感器ⅰ和電流互感器ⅱ，電壓互感器ⅰ、電壓互感器ⅱ、電流互感器ⅰ和電流互感器ⅱ均連接微處理器，微處理器的型號為stm32f103。

所述的臺變?nèi)鹤詣涌刂葡到y(tǒng)的控制方法，包括以下步驟：

1)通過臺區(qū)變壓器4側(cè)的臺變控制器3的電壓互感器和電流互感器實時采集供電線路各相的電壓和電流，并計算出各相負荷的大小，并將計算結(jié)果通過無線通信單元發(fā)送至臺區(qū)群主控制器6；

2)通過聯(lián)絡開關5的電壓互感器ⅰ和電壓互感器ⅱ、電流互感器ⅰ和電流互感器ⅱ分別采集供電線路聯(lián)絡開關5的低壓交流接觸器兩側(cè)的各相電壓及電流，并將所采集的結(jié)果通過無線通信單元發(fā)送至臺區(qū)群主控制器6；

3)臺區(qū)群主控制器6根據(jù)所接收到的臺變控制器3所發(fā)送的各相負荷和聯(lián)絡開關5所發(fā)送的電流、電壓信號進行判斷，并根據(jù)判斷結(jié)果形成控制指令，控制指令通過無線通信單元發(fā)送至臺變控制器3或聯(lián)絡開關5，通過臺變控制器3或聯(lián)絡開關5控制臺區(qū)變壓器4的投運或退出。

所述的臺區(qū)變壓器4投運的步驟為：

1)臺區(qū)群主控制器6根據(jù)所接收到的臺變控制器3所發(fā)送的各相負荷進行判斷，若不超其額定容量的80％，則正常運行，若出現(xiàn)超過其額定容量的80％則進入步驟2)；

2)臺區(qū)變壓器4出現(xiàn)超限工作時，其一側(cè)的臺變控制器3向臺區(qū)群主控制器6發(fā)出負荷達臨界值信息，請求解列；

3)臺區(qū)群主控制器6向與其相鄰的臺變控制器3發(fā)送投運指令；

4)其相鄰的臺變控制器3接收到指令后，其高壓斷路器和低壓交流接觸器閉合，相鄰的臺區(qū)變壓器4投運，完成后將執(zhí)行結(jié)果上報臺區(qū)群主控制器6；

5)臺區(qū)群主控制器6向該段的聯(lián)絡開關5發(fā)出解列指令，聯(lián)絡開關5的低壓交流接觸器斷開，完成解列后將結(jié)果上報臺區(qū)群主控制器6，臺區(qū)群主控制器6將解列完成信息發(fā)送至臺變控制器3，完成臺區(qū)變壓器4的投運。

所述的臺區(qū)變壓器4退出的步驟為：

1)臺變控制器3通過電壓互感器和電流互感器實時采集供電線路各相的電壓和電流，并計算出各相負荷的大小；

2)若所獲得的負荷連續(xù)3天低于其供電線路段臺區(qū)變壓器額定功率的50％，臺變控制器3則通過無線通信單元將所獲得的負荷信息發(fā)送至臺區(qū)群主控制器6，同時向臺區(qū)群主控制器6發(fā)出退出請求；

3)臺區(qū)群主控制器6根據(jù)所接收的負荷狀況進行判斷，若判斷可以退出，則執(zhí)行步驟4；

4)通過該段聯(lián)絡開關5的電壓互感器ⅰ和電壓互感器ⅱ對低壓交流接觸器兩側(cè)的電壓進行采樣，獲取兩端母線間的三相電壓壓差并實時判斷該壓差是否超過給定限值，同時通過電流互感器ⅰ和電流互感器ⅱ采集低壓交流接觸器兩側(cè)的電流信號，判斷兩端的母線相序是否一致，若兩端壓差不超過給定限值且兩端母線相序一致，則臺區(qū)群主控制器6通過聯(lián)絡開關5的低壓交流接觸器閉合進行母聯(lián)；若檢測到兩端供電線路中一段失電時，直接通過聯(lián)絡開關5的低壓交流接觸器閉合進行母聯(lián)，實現(xiàn)供電線路的并列；

5)供電線路并列完成后，通過臺區(qū)群主控制器6向臺變控制器3發(fā)出退出命令，臺變控制器3控制高壓斷路器和低壓交流接觸器斷開，完成臺區(qū)變壓器4的退出。

如圖6所示，投入、退出實施例：

2#臺變退出的過程描述：

初始狀態(tài)：變壓器全部投運。

2#退出條件：ii段日最大功率已連續(xù)三天低于2#變壓器額定功率的50％(該值可以整定)。

(1)2#臺變控制器向1#臺區(qū)群主控制器發(fā)出退出請求。

(2)由于ii段與i、iii段有關聯(lián)關系，1#臺區(qū)群主控制器根據(jù)i、ii、iii段當前負荷及三日最高負荷，判定2#臺區(qū)變壓器可以退出，ii、iii段并列；臺區(qū)群主控制器向k23發(fā)送并列指令。

(3)k23并列完成后向臺區(qū)群主控制器反饋并列成功應答。

(4)臺區(qū)群主控制器向2#發(fā)送退出指令，2#變按次序?qū)⒏邏簲嗦菲骱偷蛪航涣鹘佑|器斷開。

(5)臺區(qū)群主控制器向3#發(fā)送ii、iii段已并列信息，至此，ii、iii段完成并列、由3#變供電的網(wǎng)絡重構。

4#臺變投入的過程描述：

初始狀態(tài)：4#臺區(qū)變壓器停運、iv段與iii段并列，由3#變壓器供電。

4#投入條件：3#變壓器當前負荷超過其額定容量80％(可整定值)。

(1)3#臺變控制器向1#臺區(qū)群主控制器發(fā)出負荷達臨界值信息，請求解列。

(2)1#臺區(qū)群主控制器向4#臺變控制器發(fā)送投運指令。

(3)4#臺變控制器收到指令后按次序?qū)⑵?0kv高壓斷路器閉合，低壓交流接觸器閉合，完成后將執(zhí)行結(jié)果上報1#臺區(qū)群主控制器。

(4)1#臺區(qū)群主控制器向k34發(fā)出解列指令。

(5)k34完成解列后，向1#臺區(qū)群主控制器發(fā)送完成應答。

(6)1#臺區(qū)群主控制器向3#臺變控制器發(fā)送解列完成信息，至此，iii、iv段完成解列。

如圖7所示，故障恢復過程和檢修實施例：

(1)故障恢復：場景為iv、v段由4#供電，4#跳閘保護iv、v段失電。

k14聯(lián)絡開關檢測到ⅳ段停電，k14聯(lián)絡開關向臺區(qū)群主控制器匯報，臺區(qū)群主控制器向k14聯(lián)絡開關發(fā)送并列，k14聯(lián)絡開關閉合并列，ⅳ段恢復供電。臺區(qū)群主控制器再向4#臺區(qū)變壓器發(fā)送投運，4#臺區(qū)變壓器投入，并列運行，臺區(qū)群主控制器向k14聯(lián)絡開關發(fā)送解列請求，進行解列即可。v段恢復過程同上。

(2)檢修：場景為ii段、iii段并列由2#供電，現(xiàn)在要停運2#檢修。檢修方式可分為ii段停電檢修和ii段不停電檢修。

臺區(qū)群主控制器向3#臺區(qū)變壓器發(fā)送投運，3#臺區(qū)變壓器進行投運，臺區(qū)群主控制器向2#臺區(qū)變壓器發(fā)送停運，2#臺區(qū)變壓器脫網(wǎng)停運，若ii段停電檢修，則直接檢修，若ii段不停電檢修，則通過臺區(qū)群主控制器向k23聯(lián)絡開關發(fā)出解列，k23聯(lián)絡開關解列，進行檢修即可。

本發(fā)明結(jié)構設計合理，能夠?qū)崟r調(diào)控臺變運行臺數(shù)，對臺區(qū)變壓器群組成的配網(wǎng)進行自動網(wǎng)絡重組，優(yōu)化配網(wǎng)結(jié)構，提高運行效率，減少輕載損耗，提高配網(wǎng)安全運行能力，具有較強的實用性。

本發(fā)明并不僅限于上述具體實施方式，本領域普通技術人員在本發(fā)明的實質(zhì)范圍內(nèi)做出的變化、改型、添加或替換，也應屬于本發(fā)明的保護范圍。