一种10千伏配电网负荷转移控制系统及负荷转移方法

摘要

本发明公开了一种10千伏配电网负荷转移控制系统，其中设置有转移开关，转移开关包括对应电连接于第一、第二交流电力源的第一、第二输入端，电连接于负载的输出端，在对应第一、第二输入端与输出端之间接设有第一、第二开关以及控制第一开关和第二开关的第三输入端，还包括接设于第二输入端与输出端之间的第三开关；对应设置于第一、第二输入端的第一、第二采集电路；与第三输入端耦合的负荷转移控制电路。本发明还公开了通过转移开关提供的负荷转移方法。本发明通过在交流供电网络中建立开关网架及导入线路并采集负荷实时数据，通过将各种类、来源的数据在控制端进行采集和处理，辅助制定负荷转移方案，从而大幅缩短了所用时间，提高供电可靠性。

说明书

技术领域

本发明涉及智能电网配变电辅助决策技术，更特定言之，本发明涉及一种 10千伏配变负荷转移控制系统及根据一种转移开关设备实现负荷转移的方法。

背景技术

随着社会经济的发展，用电负荷不断升高，配电网规模迅速扩大。目前湖 州配电网线路联络率已达95.1%，其中80%以上的城网线路具备两回及两回以上 的联络路径，配网转供方式日趋灵活的同时，联络线接线也愈加复杂。同时社 会对供电可靠性要求的提高，也对调度部门在配网故障或上级电网故障时，负 荷转移的快速性提出了更高的要求。

然而，10千伏联络线受主变/线路限额、线路负荷特性等因素制约，并不能 保证每对联络线间在所有时段均能满足N-1且适合转供。目前在配网检修方式 安排、热倒和故障处理时，主要是通过EMS/GIS查询并通过简单估算来选择合 适的负荷转供路径。EMS系统仅能提供简单的负荷查询功能，没有联络拓扑数据， 而GIS系统又无法提供线路的实时/历史负荷情况。

目前在调度工作中编制某条线路的转供方案时，需要查阅的资料包括：线 路限额表、GIS系统、EMS，费时费力。

发明内容

本发明开发了一个10千伏配电网负荷转移控制系统，本系统通过在交流供 电网络中建立开关网架及导入线路，并采集负荷实时/数据，通过将不同种类、 来源的数据在控制端进行采集和处理，辅助制定负荷转移方案，从而大幅缩短 了所用时间，提高了供电可靠性。

本发明的技术手段通过以下方案加以实现。

技术方案1：一种10千伏配电网负荷转移控制系统，其中设置有转移开关， 所述转移开关包括电连接于第一交流电力源的第一输入端，电连接于第二交流 电力源的第二输入端以及电连接于负载的输出端，其中在所述第一输入端与输 出端之间接设有第一开关，在第二输入端与输出端之间接设有第二开关，以及 对所述第一开关和第二开关进行控制的一个第三输入端，其改进设计在于进一 步包括：接设于所述第二输入端与输出端之间的第三开关；设置于所述第一输 入端的第一采集电路，用于采集所述第一交流电力源的电流电压；设置于所述 第二输入端的第二采集电路，用于采集所述第二交流电力源的电流电压；与所 述第三输入端耦合的负荷转移控制电路，用于在所述第一交流电力源电压处于 第二交流电力源电压的一个预设范围内时控制所述第三开关的闭合。

根据一个实施例，所述第一交流电力源是由变电站提供。

根据一个实施例，所述第一交流电力源包括通过电力线承载的信号，包括： 电压、谐波频率及相角。

根据一个实施例，所述第二交流电力源是由补偿电源提供。

根据一个实施例，所述第二交流电力源包括通过电力线承载的信号，包括： 电压、谐波频率及相角。

根据一个实施例，所述负荷转移控制电路用于在所述第一交流电力源电压 处于第二交流电力源电压的一个预设范围内时控制所述第三开关的闭合；或者 在所述第一交流电力源谐波频率处于第二交流电力源谐波频率的一个预设范围 内时控制所述第三开关的闭合；又或者在所述第一交流电力源相角处于第二交 流电力源相角的一个预设范围内时控制所述第三开关的闭合。

根据一个实施例，所述第三开关包括获取所述第一交流电力源电压的第一 采集端子，获取所述第二交流电力源电压的第二采集端子；所述负荷转移控制 电路包括与所述第一采集端子串联的第一输入端，与所述第二采集端子串联的 第二输入端，以及开关选择电路，用于控制所述第一、第二输入端其中一者的 开关。

根据一个实施例，所述补偿电源包括扼流电路，其中所述负荷转移控制电 路控制第三开关闭合，且在向第三输入端发送信号以控制所述第一开关断开和 第二开关闭合之前，向所述扼流电路发送一个增益信号。

根据一个实施例，所述负荷转移控制电路在第三输入端发送信号以控制所 述第一开关闭合和第二开关断开之前，向所述扼流电路发送一个衰减信号。

根据一个实施例，在所述第一或第二交流电力源发生损耗时，所述转移开关通 过负荷转移控制电路将第一输入端与第二输入端互相进行负荷转移。

技术方案2：一种通过转移开关提供的负荷转移方法，其改进设计在于：所 述转移开关包括电连接于第一交流电力源的第一输入端，电连接于第二交流电 力源的第二输入端以及电连接于负载的输出端，其中在所述第一输入端与输出 端之间接设有第一开关，在第二输入端与输出端之间接设有第二开关，以及对 所述第一开关和第二开关进行控制的一个第三输入端，进一步包括：接设于所 述第二输入端与输出端之间的第三开关；设置于所述第一输入端的第一采集电 路；设置于所述第二输入端的第二采集电路；以及与所述第三输入端耦合的负 荷转移控制电路，其中所述方法包括步骤：

在配电网控制系统中装设所述转移开关；

通过所述第一采集电路采集所述第一交流电力源的电流电压；

通过所述第二采集电路采集所述第二交流电力源的电流电压；

在所述第一交流电力源电压处于第二交流电力源电压的一个预设范围内时闭合 所述第三开关，使得所述第一、第二交流电力源组成并联回路以通过所述输出 端为负载提供电力。

根据一个实施例，进一步包括步骤：将第一交流电力源接设于变电站电力 线；将第二交流电力源接设于一个补偿电源；接收一个额外信号以在所述第一 与第二交流电力源之间进行电力切换。

根据一个实施例，进一步包括步骤：在所述补偿电源中设置扼流电路；根 据所述额外信号控制所述扼流电路以进行电力切换。

根据一个实施例，进一步包括步骤：根据所述额外信号获得对所述扼流电 路的一个电流调整信号；获取所述第一交流电力源的第一谐波频率和第一相角； 获取所述第二交流电力源的第一谐波频率和第二相角；通过调节所述电流调整 信号以使得所述第一谐波频率等于第二谐波频率，使得第一相角等于第二相角； 将第一交流电力源等于第二交流电力源。

根据一个实施例，进一步包括步骤：闭合所述第三开关；断开所述第二开 关；闭合所述第一开关以保持所述第一交流电力源对提供负载电力。

根据一个实施例，进一步包括步骤：停用所述第二交流电力源。

根据一个实施例，进一步包括步骤：在将所述第二交流电力源切换为第一 交流电力源之后断开所述第三开关一个预设时间段。

本发明通过在交流供电网络中建立开关网架及导入线路，并采集负荷实时/ 数据，通过将不同种类、来源的数据在控制端进行采集和处理，辅助制定负荷 转移方案，从而大幅缩短了所用时间，提高了供电可靠性。

附图说明

图1绘示了本发明10千伏配电网负荷转移控制系统的原理框图；

图2绘示了本发明10千伏配电网负荷转移控制系统的一个详细实施例。

具体实施方式

实施例1：

参照图1和图2，在本发明10千伏配电网负荷转移控制系统的较佳实施例 中绘示了转移开关40，它主要包括电连接于第一交流电力源的第一输入端41， 电连接于第二交流电力源的第二输入端42以及电连接于负载的输出端43(较佳 地耦合于一个短路开关)，其中在所述第一输入端41与输出端43之间接设有第 一开关44，在第二输入端42与输出端43之间接设有第二开关45，以及对所述 第一开关44和第二开关45进行控制的一个第三输入端。

本实施例的改进设计在于进一步包括了：接设于所述第二输入端42与输出 端43之间的第三开关60装置（图中为了方便描述，将开关60从转移开关设备 中区别标识，但它也可以独立于转移开关40，作为一种旁路设置，在这种情形 下，开关60通常是与第二输入端42并联设置，图1是一种概括性的设置方式， 但作为第二输入端42的旁路设置则优于在第一与第二输入端之间的设置，例如 可以降低电路的功耗和信号延迟）；设置于所述第一输入端41的第一采集电路 411，用于采集所述第一交流电力源的电流电压；设置于所述第二输入端42的 第二采集电路（为了简化目的未绘示出），用于采集所述第二交流电力源的电流 电压；与所述第三输入端耦合的负荷转移控制电路50，用于在所述第一交流电 力源电压处于第二交流电力源电压的一个预设范围内时控制所述第三开关60的 闭合。

根据一个实施例，所述第一交流电力源是由变电站10千伏供电网络10提 供。

根据一个实施例，通过第一采集电路411获取所述第一交流电力源的信号， 其中包括通过电力线承载的信号，这些信号包含了：电压V1、谐波频率η1及 相角1。

根据另一个实施例，所述第二交流电力源是由补偿电源20提供。

根据另一个实施例，类似地，所述第二交流电力源包括通过电力线承载的 信号，包括：电压V2、谐波频率η2及相角2。

继续参照图2，对于本实施例的开关设备的工作情况需要分为几步进行（在测试 时亦可按此操作）：1、正常情形下，负载30仅通过交流供电网络10加以供电 （图中箭头线I所示）；2、在交流供电网络（例如）出现超负荷供电情况时，开 关60闭合，则此时通过交流供电网络10（特定为第一和第三开关）为负载30 输入电压（图中箭头线I和II所示）；3、通过负荷转移控制电路50控制第一开 关44断开，则仅通过开关60提供负载30工作电压；4、控制第二开关44闭合， 通过供电网络10和补偿电源20同时为负载30供电；5、控制第三开关60断开， 则此时完全是由补偿电源20为负载30提供工作电压。

技术人员应当了解的是，补偿电源20的定义较为广泛，可以是来自另一个 变电站的供电网络电力，又或者是一个备用的发电机组，作为应急使用。

进一步地，负荷转移控制电路50在所述第一交流电力源电压V1处于第二 交流电力源电压V2的一个预设范围内时控制所述第三开关60的闭合；或者在 所述第一交流电力源谐波频率η1处于第二交流电力源谐波频率η2的一个预设 范围内时控制所述第三开关60的闭合；又或者在所述第一交流电力源相角1 处于第二交流电力源相角2的一个预设范围内时控制所述第三开关60的闭合。

在一个实施例中，当补偿电源20的电力线载波信号的电压V2、谐波频率η 2和相角2与所述交流供电网络10的电压V1、谐波频率η1和相角1相匹配 时，第三开关60闭合以作为一个并联回路向负载30输出电力源。

实施例2：

本实施例提出一种10千伏输配电网络负荷控制系统，此系统包括了转移开 关40，以及与之电连接的转移开关控制电路。所述的转移开关控制器较佳地与 负荷转移控制电路50电连接，较佳地包括了：设置于所述第一输入端41的第 一采集电路411，用于采集所述第一交流电力源的电流电压；设置于所述第二输 入端42的第二采集电路，用于采集所述第二交流电力源的电流电压；与所述第 三输入端耦合的负荷转移控制电路50，用于在所述第一交流电力源电压处于第 二交流电力源电压的一个预设范围内时控制所述第三开关60的闭合。为了保持 来自交流供电网络10的电力，转移开关20可重新将补偿电源20与网络10进 行信号同步，此时闭合第三开关，可重新将负载30转移至供电网络10,。当第 三开关60导通之后，控制信号（例如来自控制电路50的一个应急信号电平， 或者是来自第一采集端子的重新闭合信号）可发送给所述的开关转移控制电路。

根据一个实施例，所述第三开关60包括获取所述第一交流电力源电压的第 一采集端子62，获取所述第二交流电力源电压的第二采集端子63；所述负荷转 移控制电路50包括与所述第一采集端子62串联的第一输入端，与所述第二采 集端子63串联的第二输入端，以及开关选择电路61，用于控制所述第一、第二 输入端其中一者的开关。

根据一个实施例，所述补偿电源包括扼流电路，其中所述负荷转移控制电 路50控制第三开关60闭合，且在向第三输入端发送信号以控制所述第一开关 44断开和第二开关45闭合之前，向所述扼流电路发送一个增益信号。

根据一个实施例，所述负荷转移控制电路50在第三输入端发送信号以控制 所述第一开关44闭合和第二开关45断开之前，向所述扼流电路发送一个衰减 信号。

根据一个实施例，在第一或第二交流电力源发生损耗时，所述转移开关通 过负荷转移控制电路50将第一输入端41与第二输入端42互相进行负荷转移。 实施例3：

本发明实施例可设计一种通过转移开关提供的负荷转移方法，其改进设计 在于：所述转移开关40包括电连接于第一交流电力源的第一输入端，电连接于 第二交流电力源的第二输入端以及电连接于负载的输出端，其中在所述第一输 入端与输出端之间接设有第一开关44，在第二输入端与输出端之间接设有第二 开关45，以及对所述第一开关44和第二开关45进行控制的一个第三输入端， 进一步包括：接设于所述第二输入端与输出端之间的第三开关60；设置于所述 第一输入端的第一采集电路；设置于所述第二输入端的第二采集电路；以及与 所述第三输入端耦合的负荷转移控制电路50，其中所述方法包括步骤：

在配电网控制系统中装设所述转移开关；

通过所述第一采集电路采集所述第一交流电力源的电流电压；

通过所述第二采集电路采集所述第二交流电力源的电流电压；

在所述第一交流电力源电压处于第二交流电力源电压的一个预设范围内时闭合 所述第三开关60，使得所述第一、第二交流电力源组成并联回路以通过所述输 出端为负载提供电力。

根据一个实施例，进一步包括步骤：将第一交流电力源接设于变电站电力 线；将第二交流电力源接设于一个补偿电源；接收一个额外信号以在所述第一 与第二交流电力源之间进行电力切换。

负荷转移控制电路50可较佳地连接至一个处理器设备，这个设备具有一个 显示终端，通过负荷转移控制电路50向处理器设备发送载波信息，可在显示终 端上对于第一、第二交流电力源的负荷趋势进行叠加显示，例如可集成显示110 千伏变674线与110千伏变E21线的负荷趋势图及其电流总和趋势图，将这三 条趋势图放在一张图中，可以方便的对比其负荷趋势情况，为线路运行的安排、 负荷的转供提供了参考和依据。例如674线上午09时为早高峰，晚上20时为 晚高峰，0-7时负荷较低。而E21线则主要是高耗能企业负荷，高峰出现在用电 低谷时段，白天时段负荷较低。掌握了这一情况，在安排运行方式、检修计划 时可以选择最佳的负荷转供路径。特别是只有一回联络路径时，通过联络线电 流和的准确实时/历史数据，能够确保转供后线路的安全、稳定运行。

根据一个实施例，进一步包括步骤：在所述补偿电源中设置扼流电路，此 扼流电路可电连接于所述开关转移控制电路，用于调整这个补偿电力源（较佳 为三相交流电力源）的电压高低或谐波频率；根据所述额外信号控制所述扼流 电路以进行电力切换。

根据一个实施例，进一步包括步骤：根据所述额外信号获得对所述扼流电 路的一个电流调整信号；获取所述第一交流电力源的第一谐波频率和第一相角； 获取所述第二交流电力源的第一谐波频率和第二相角；通过调节所述电流调整 信号以使得所述第一谐波频率等于第二谐波频率，使得第一相角等于第二相角； 将第一交流电力源等于第二交流电力源。

根据一个实施例，进一步包括步骤：闭合所述第三开关60；断开所述第二 开关45；闭合所述第一开关44以保持所述第一交流电力源对提供负载电力。

根据一个实施例，进一步包括步骤：停用所述第二交流电力源。

根据一个实施例，进一步包括步骤：在将所述第二交流电力源切换为第一 交流电力源之后断开所述第三开关60一个预设时间段。

技术人员应该了解，对于一个辖区内的供电网络而言，不仅仅提供两个交 流供电输入（例如网络10和20）给本实施例的转移开关40，可将多个转移开 关40集成使用，以实现多个供电网络的相互负荷转移与控制。