面向配变安全运行的低压智能断路器控制方法、装置及系统与流程

1.本发明主要涉及配电台区技术领域，具体涉及一种面向配变安全运行的低压智能断路器控制方法、装置及系统。


背景技术：

2.配电台区点多面广，运行环境复杂多样，用电负荷随机不确定性强，容易因台区低压故障或台区负载率过高而导致配变运行风险急剧增加，影响配变安全可靠运行。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种有序控制配变各分支低压智能断路器的分合闸，通过调控配变负载率来保障配变安全可靠运行的面向配变安全运行的低压智能断路器控制方法、装置及系统。
4.为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
5.一种面向配变安全运行的低压智能断路器控制方法，包括步骤：
6.s1、获取配变负载率ηk、配变油温t
oilk
以及油温变化率δt
oil
/δt；其中k表示第k次采集断面；
7.s2、根据配变负载率ηk、配变油温t
oilk
以及油温变化率δt
oil
/δt得到配变累计风险值rk；
8.s3、将所述配变累计风险值rk与预设阈值进行比对，根据比对结果对低压智能断路器进行有序轮停控制，以调控配变负载率。
9.优选地，步骤s2的具体过程为：
10.s21、根据配变负载率ηk、配变油温t
oilk
以及油温变化率δt
oil
/δt得到配变所处的风险状态；
11.s22、根据配变所处的风险状态以及初始累计风险值，得到最终的配变累计风险值。
12.优选地，步骤s21的具体过程为：
13.当ηk《100％且δt
oil
/δt《0时，配变处于风险下降状态；
14.当ηk《100％且δt
oil
/δt≥0时，配变处于风险平衡状态；
15.当ηk≥100％且δt
oil
/δt《0时，配变处于风险平衡状态；
16.当ηk≥100％且t
oil
《t1时，配变处于风险平衡状态；
17.当ηk≥100％且t
oil
≥t1且δt
oil
/δt≥0时，配变处于风险上升状态。
18.优选地，步骤s22的具体过程为：
19.设配变第k-1次时的累计风险值为r
k-1
，当第k次的配变是处于风险上升时，则配变第k次时的累计风险值rk为：
[0020][0021]
当第k次的配变是处于风险下降时，则配变第k次时的累计风险值rk为：
[0022][0023]
当第k次的配变是处于风险平衡状态时，则配变第k次时的累计风险值rk＝r
k-1
，累计风险值保持不变；
[0024]
其中为第k次的配变风险下降值；为第k次的配变风险上升值。
[0025]
优选地，在步骤s3中，当rk≥r
set
时，启动低压智能断路器的轮停控制循环，当n个低压智能断路器完成一次断开-合闸控制后，则该轮轮停控制循环结束；每轮轮停控制循环内，每个低压智能断路器的最长连续停电时长为dh，，其中n表示分支低压断路器个数，r
set
为预设的配变安全运行风险值。
[0026]
优选地，步骤s3的具体过程为：
[0027]
s31、比较各分支的负荷功率，找到最小的分支负荷，当断开该分支后，配变负载率ηk《100％，此时记录该分支低压智能断路器b
x
的断开时间t
x
，计算其连续停电时长d
x
，下标x表示低压智能断路器的编号；
[0028]
s32、继续计算配变的累计风险值rk，当分支低压智能断路器b
x
的连续停电时长d
x
《dh，此时配变的累计风险值rk《r
set
，则控制分支低压智能断路器b
x
合闸；
[0029]
s33、当分支低压智能断路器b
x
合闸完成后，配变累计风险值rk再次上升到rk≥r
set
，则在剔除步骤s32中合闸的分支低压智能断路器b
x
后，再次比较剩余各分支的负荷功率，找到最小的分支负荷；当断开该分支后，配变负载率ηk《100％，此时记录该分支低压智能断路器by的断开时间ty，并计算其连续停电时长dy；下标y表示低压智能断路器的编号，与低压智能断路器b
x
不是同一个；
[0030]
s34、当此轮轮停控制循环周期内，分支低压智能断路器b
x
的连续停电时长d
x
＝dh，而配变的累计风险值rk≥r
set
时，则控制该断开的低压智能断路器b
x
合闸；
[0031]
s35、当分支低压智能断路器b
x
因连续停电时长达到上限dh而合闸后，因此时配变的累计风险值rk≥r
set
，则在剔除步骤s34中合闸的分支低压智能断路器b
x
后，再次比较剩余各分支的负荷功率，找到最小的分支负荷；当断开该分支后，配变负载率ηk《100％；此时记录该分支低压智能断路器by的断开时间ty，并计算其连续停电时长dy。
[0032]
优选地，在步骤s1中，获取配变负载率ηk的具体过程为：
[0033]
基于配变额定容量sn和实时采集配变实际有功功率pk和无功功率qk，计算得到配变负载率ηk：
[0034][0035]
本发明还公开了一种面向配变安全运行的低压智能断路器控制装置，包括控制模块、电压检测模块、电流检测模块和油温检测模块，所述电压检测模块用于检测配变低压出口三相电压，所述电流检测模块用于检测配变低压出口三相电流和配变高压侧的三相电流，所述油温检测模块用于检测配变油温，所述控制模块分别与电压检测模块、电流检测模块和油温检测模块相连，用于根据各模块检测到的参数来得到配变累计风险值，并将所述配变累计风险值与预设阈值进行比对，根据比对结果对低压智能断路器进行有序轮停控制，以调控配变负载率。
[0036]
优选地，所述控制模块为配电台区智能融合终端；所述电压检测模块和电流检测模块集成于低压智能断路器中，所述油温检测模块为配变油温传感器；所述配电台区智能
融合终端通过rs485或hplc与各分支低压智能断路器相连，所述配电台区智能融合终端通过rs485与配变油温传感器相连。
[0037]
本发明进一步公开了一种面向配变安全运行的低压智能断路器控制系统，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器运行时执行如上所述方法的步骤。
[0038]
与现有技术相比，本发明的优点在于：
[0039]
本发明涉及到采用低压配电物联网技术，通过应用配电台区智能融合终端、低压智能断路器、配变油温传感器等边缘终端和智能端设备，开展配变油温与负载率的在线实时监测和计算，并基于配变油温与负载率的实时计算结果，实时计算配变累计运行风险值，以配变运行风险值来有序控制配变各分支低压智能断路器的分合闸，从而通过调控配变负载率来保障配变安全可靠运行。
附图说明
[0040]
图1为本发明的控制装置在实施例的结构示意图。
[0041]
图2为本发明的累计风险值计算在实施例的流程图。
[0042]
图3为本发明的低压智能断路器轮停控制循环流程图。
具体实施方式
[0043]
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
[0044]
如图1所示，本发明实施例的面向配变安全运行的低压智能断路器控制方法，包括步骤：
[0045]
s1、获取配变负载率ηk、配变油温以及油温变化率δt
oil
/δt；其中k表示第k次采集断面；
[0046]
s2、根据配变负载率ηk、配变油温以及油温变化率δt
oil
/δt得到配变累计风险值rk；
[0047]
s3、将配变累计风险值rk与预设阈值进行比对，根据比对结果对低压智能断路器进行有序轮停控制，以调控配变负载率。
[0048]
本发明针对当前配变重过载运行或台区低压故障导致的配变损毁，利用低压配电物联网技术，通过台区边缘终端和智能端设备，实时采集计算配变负载率和配变油温，对配变运行状态开展边缘计算分析，得到配变累计风险值，并根据得到配变累计风险值有序控制各低压智能断路器的分合闸状态，降低或消除配变运行风险。
[0049]
在一具体实施例中，步骤s2的具体过程为：
[0050]
s21、根据配变负载率ηk、配变油温以及油温变化率δt
oil
/δt得到配变所处的风险状态；
[0051]
s22、根据配变所处的风险状态以及初始累计风险值，得到最终的配变累计风险值。
[0052]
具体地，步骤s21的具体过程为：配变第k次处于风险上升还是下降由第k次的配变负载率ηk、配变油温以及油温变化率δt
oil
/δt综合决定，分为以下五种情况：
[0053]
ηk《100％且δt
oil
/δt《0时，配变处于风险下降状态，其第k次的配变风险下降值计算为：
[0054][0055]
ηk《100％且δt
oil
/δt≥0时，配变处于风险平衡状态，其第k次的配变风险值变化为0。
[0056]
ηk≥100％且δt
oil
/δt《0时，配变处于风险平衡状态，其第k次的配变风险值变化为0；
[0057]
ηk≥100％且t
oil
《t1时，配变处于风险平衡状态，其第k次的配变风险值变化为0；
[0058]
ηk≥100％且t
oil
≥t1且δt
oil
/δt≥0时，配变处于风险上升状态，其第k次的配变风险上升值计算为：
[0059][0060]
式(3)中为第k次计算所得的风险下降值，式(4)中为第k次计算所得的风险上升值，ηk为第k次的配变负载率；cr、cd分别为配变风险上升常数和下降常数。
[0061]
具体地，步骤s22的具体过程为：设配变第k-1次时的累计风险值为r
k-1
，当第k次的配变是处于风险上升时，则配变第k次时的累计风险值rk为：
[0062][0063]
当第k次的配变是处于风险下降时，则配变第k次时的累计风险值rk为：
[0064][0065]
当第k次的配变是处于风险平衡状态时，则配变第k次时的累计风险值rk＝r
k-1
，累计风险值保持不变。
[0066]
上式中rk≥0，当rk＝0时，则不再进行累计风险值下降计算。
[0067]
在一具体实施例中，步骤s3的具体过程为：当rk≥r
set
时，启动低压智能断路器的轮停控制循环，当n个低压智能断路器完成一次断开-合闸控制后，则该轮轮停控制循环结束，n表示分支低压断路器个数；每轮轮停控制循环内，每个低压智能断路器的最长连续停电时长为dh，具体为：
[0068]
s31、比较各分支的负荷功率，找到最小的分支负荷，当断开该分支后，配变负载率ηk《100％(此时配变风险值不会再上升)；此时记录该分支低压智能断路器b
x
的断开时间t
x
，计算其连续停电时长d
x
，下标x表示低压智能断路器的编号；
[0069]
s32、台区智能融合终端继续计算配变的累计风险值rk，当分支低压智能断路器b
x
的连续停电时长d
x
《dh，此时配变的累计风险值rk《r
set
，则控制分支低压智能断路器b
x
合闸；
[0070]
s33、当分支低压智能断路器b
x
合闸完成后，配变累计风险值rk再次上升到rk≥r
set
，则在剔除步骤s32中合闸的分支低压智能断路器b
x
后，再次比较剩余各分支的负荷功率，找到最小的分支负荷；当断开该分支后，配变负载率ηk《100％(此时配变风险值不会再上升)；此时记录该分支低压智能断路器by的断开时间ty，并计算其连续停电时长dy。下标y表示低压智能断路器的编号，与低压智能断路器b
x
不是同一个；
[0071]
s34、当此轮轮停控制循环周期内，分支低压智能断路器b
x
的连续停电时长d
x
＝dh，而配变的累计风险值rk≥r
set
时，则台区智能融合终端控制该断开的低压智能断路器b
x
合
闸；
[0072]
s35、当分支低压智能断路器b
x
因连续停电时长达到上限dh而合闸后，因此时配变的累计风险值rk≥r
set
，则在剔除步骤s34中合闸的分支低压智能断路器b
x
后，再次比较剩余各分支的负荷功率，找到最小的分支负荷；当断开该分支后，配变负载率ηk《100％(此时配变风险值不会再上升)；此时记录该分支低压智能断路器by的断开时间ty，并计算其连续停电时长dy。
[0073]
通过上述步骤，可在配变超出安全运行风险值时，有序轮停控制配变各分支低压智能断路器，从而通过调控配变负载率来保障配变处于安全运行风险之内。
[0074]
上述步骤s3中，以台区智能融合终端配变风险变化计算启动时为t0，此时根据配变的负载率和油温确定配变初始累计风险值r0，初始累计风险值r0根据表1条件确定，其中r
set
为设定的配变安全运行风险值。
[0075]
表1配变初始累计风险值r0设置
[0076]
初始条件t
oil
《t1t2》t
oil
≥t1t
oil
≥t2ηk≤80％r0＝10％.r
set
r0＝20％.r
set
r0＝30％.r
set
80％《ηk《100％r0＝40％.r
set
r0＝50％.r
set
r0＝60％.r
set
ηk≥100％r0＝60％.r
set
r0＝70％.r
set
r0＝80％.r
set
[0077]
如图1所示，本发明实施例公开了一种面向配变安全运行的低压智能断路器控制装置，包括控制模块、电压检测模块、电流检测模块和油温检测模块，电压检测模块用于检测配变低压出口三相电压，电流检测模块用于检测配变低压出口三相电流和配变高压侧的三相电流，油温检测模块用于检测配变油温，控制模块分别与电压检测模块、电流检测模块和油温检测模块相连，用于根据各模块检测到的参数来得到配变累计风险值，并将配变累计风险值与预设阈值进行比对，根据比对结果对低压智能断路器进行有序轮停控制，以调控配变负载率。
[0078]
具体地，控制模块为配电台区智能融合终端；电压检测模块和电流检测模块集成于低压智能断路器中，油温检测模块为配变油温传感器；配电台区智能融合终端通过rs485或hplc与各分支低压智能断路器相连，配电台区智能融合终端通过rs485与配变油温传感器相连。
[0079]
其中配电台区智能融合终端实时监测配变低压侧总有功功率pk和总无功功率qk；其中上标k表示第k次采集断面(下同)；低压智能断路器实时监测配变各分支低压智能断路器总有功功率p
ik
和总无功功率q
ik
等，其中i表示第i个分支低压智能断路器；配变油温传感器实时采集配变油温数据台区智能融合终端通过rs485或hplc实时采集配变各分支低压智能断路器数据p
ik
、q
ik
，通过rs485或pt100实时采集配变油温传感器数据台区智能融合终端实时计算配变负载率、各分支负荷、配变油温，判断配变运行状况。具体为：
[0080]
基于配变额定容量和实时采集配变实际总功率，实时计算配变负载率ηk，并判断配变是否重过载；
[0081][0082]
当80％≤ηk《100％时，配变为重载状态，台区智能融合终端上报配变重载预警；
[0083]
当ηk≥100％时，配变为过载状态，台区智能融合终端上报配变过载预警；
[0084]
另外通过各分支的低压智能断路器监测并计算各分支负荷；
[0085][0086]
还包括判断配变油温是否过高，并计算配变油温的变化趋势δt
oil
/δt，其中δt
oil
表示第k次与k-1次的油温差，δt表示连续两次采集的时间断面间隔。
[0087]
当时，配变油温过高黄色预警，t1为配变油温黄色预警阈值，台区智能融合终端上报配变油温过高黄色预警；
[0088]
当时，配变油温过高红色预警，t2为配变油温红色预警阈值，台区智能融合终端上报配变油温过高红色预警。
[0089]
本发明涉及到采用低压配电物联网技术，通过应用配电台区智能融合终端、低压智能断路器、配变油温传感器等边缘终端和智能端设备，开展配变油温与负载率的在线实时监测和计算，并基于配变油温与负载率的实时计算结果，实时计算配变累计运行风险值，以配变运行风险值来有序控制配变各分支低压智能断路器的分合闸，从而通过调控配变负载率来保障配变安全可靠运行。
[0090]
本发明实施例还公开了一种面向配变安全运行的低压智能断路器控制系统，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器运行时执行如上所述方法的步骤。本发明的控制系统与上述控制方法相对应，同样具有如上控制方法所述的优点。
[0091]
如本公开和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
[0092]
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。