一种基于配网自动化终端的配套小区节能系统及方法

摘要

本发明提供一种基于配网自动化终端的配套小区节能系统及方法，属于配电网变压器节能技术领域，所述系统包括配网自动化终端装置和若干电源支路；电源支路包括高压输入端，高压输入端连接有高压断路器，高压断路器另一端连接有变压器；变压器高压侧与高压断路器连接，变压器低压侧连接有低压断路器，低压断路器另一端连接有低压输出端，低压输出端连接有负载；高压断路器与变压器高压侧间还连接有电流互感器；各电源支路的低压输出端之间通过低压联络开关连接；配网自动化终端装置与低压联络开关及各电源支路的高压断路器、电流互感器、低压断路器均连接。本发明实现配套小区变压器的节能运行，减少低负荷时变压器的轻载损耗。

说明书

技术领域

本发明属于配电网变压器节能技术领域，具体涉及一种基于配网自动化终端的配套小区节能系统及方法。

背景技术

随着城镇化的快速发展，部分小区尤其是新建小区存在入住率不高的问题，导致配电室内配电变压器多处于轻载运行状态，变压器长期处于轻载状态下会造成极大的损耗。

目前小区变压器常用的一次接线方式为：10千伏双电源进入小区，一般一路电源作为主电源，一路为备用电源，或采取双电源分别带不同的负荷的接线方式。配套小区多采用多变压器供电模式，正常运行状态下，多台变压器分别给负载供电，各路负载间设置有低压联络开关，当一台变压器发生故障时，低压联络开关合闸，由正常运行的变压器给所有负载供电，为了保证供电可靠性，每台变压器的的容量都按照总负载量进行设定。但是实际运行过程中，用电负荷随着时间和季节有较大的波动性，一天内早中晚三个时间段用电负荷较大，其他时间用电负荷较小，变压器多处于轻载状态，会造成大量电能的损耗，同时造成变压器损伤，缩短了变压器使用寿命。

此为现有技术的不足，因此，针对现有技术中的上述缺陷，提供一种基于配网自动化终端的配套小区节能系统及方法，是非常有必要的。

发明内容

针对现有技术的上述用电负荷波动大，变压器处于轻载状态时间长，造成大量电能的损耗，同时造成变压器损伤，缩短了变压器使用寿命的缺陷，本发明提供一种基于配网自动化终端的配套小区节能系统及方法，以解决上述技术问题。

第一方面，本发明提供一种基于配网自动化终端的配套小区节能系统，包括配网自动化终端装置和若干电源支路；

电源支路包括高压输入端，高压输入端连接有高压断路器，高压断路器另一端连接有变压器；

变压器高压侧与高压断路器连接，变压器低压侧连接有低压断路器，低压断路器另一端连接有低压输出端，低压输出端连接有负载；

高压断路器与变压器高压侧之间还连接有电流互感器；

各电源支路的低压输出端之间通过低压联络开关连接；

配网自动化终端装置与低压联络开关以及各电源支路的高压断路器、电流互感器、低压断路器均连接；

配网自动化终端装置获取各变压器的状态参数；

配网自动化终端装置将各变压器的状态参数与预设的变压器临界状态参数进行比较，控制变压器的自动投切。

进一步地，配网自动化终端装置预先存储有变压器经济运行状态标准电流值占各变压器高压侧额定电流和的比例，即标准比例；

配网自动化终端装置自动获取各变压器高压侧各相额定电流值，将三相额定电流值相加，得到每个变压器的高压侧额定电流，根据标准比例计算出变压器经济运行状态标准电流值；

配网自动化终端装置根据各变压器的高压侧实时电流值与变压器经济运行状态标准电流值的关系，控制变压器的自动投切。标准比例一般取70-80％为宜，标准比例为定值，变压器高压侧额定电流值为定值，因此，变压器经济运行状态标准电流值也为定值，提前存入配网自动化终端装置，监测到负载临界时对应的变压器高压侧实时电流值则控制变压器的自动投切。

进一步地，配网自动化终端装置通过各电源支路的电流互感器获取对应变压器高压侧的实时电流值，对各变压器的高压侧实时电流值求和，得到实时电流值。电流互感器一次侧线圈套在变压器的高压侧，电流互感器二次侧线圈连接读数装置，通过电流互感器一次侧与二次线线圈匝数比，计算出变压器高压侧的实时电流值。

进一步地，配网自动化终端装置内还设有经济运行模式开关；

配网自动化终端装置比较实时电流值与变压器经济运行状态标准电流值的关系，判断变压器是否处于经济运行模式，并在变压器处于经济运行模式时，控制经济运行模式开关闭合，以及在变压器不处于经济运行模式，启动各变压器分列运行。经济运行模式开关，用于指示各变压器是否处于经济运行模式，非经济运行模式，各变压器互不影响，分列运行。

进一步地，配网自动化终端装置在变压器处于经济运行模式时，控制经济运行模式开关闭合，同时根据低压联络开关是否闭合判断各变压器是否处于自投切方式；

当低压联络开关闭合时，各变压器处于自投切方式时，计算出额定电流大的变压器，将额定电流大的变压器设定为工作变压器，而工作变压器之外的变压器设定为非工作变压器，跳开非工作变压器的低压断路器，延时设定时间段后，跳开非工作变压器的高压断路器，退出非工作变压器；

当低压联络开关断开时，各变压器处于非自投切方式时，确定需要运行的变压器，将需要运行的变压器设定为工作变压器，而工作变压器之外的变压器设定为非工作变压器，跳开非工作变压器的低压断路器，延时设定时间段后，跳开非工作变压器的高压断路器，退出非工作变压器。经济运行模式区分变压器自投切方式和指定变压器运行方式两种，自投切方式由配网自动化终端装置根据计算的变压器的高压侧实时电流值，选择实时电流值大的变压器投入运行，指定变压器运行方式则有指定的变压器投入运行。

第二方面，本发明提供一种基于上述第一方面的配网自动化终端装置获取各变压器的状态参数；

配网自动化终端装置将各变压器的状态参数与预设的变压器临界状态参数进行比较，控制变压器的自动投切。

进一步地，所述配网自动化终端装置获取各变压器的状态参数具体包括如下步骤：

预先在配网自动化终端装置中设置变压器经济运行状态标准电流值占各变压器高压侧额定电流和的比例，设定为标准比例；

配网自动化终端装置获取各变压器的高压侧额定电流，并根据标准比例计算出变压器经济运行状态标准电流值；

配网自动化终端装置采集各变压器的高压侧实时电流值；

所述配网自动化终端装置将各变压器的状态参数与预设的变压器临界状态参数进行比较，控制变压器的自动投切具体包括如下步骤：

根据各变压器的高压侧实时电流值与变压器经济运行状态标准电流值的关系，控制变压器的自动投切。

进一步地，所述配网自动化终端装置获取各变压器的高压侧额定电流的具体步骤如下：

配网自动化终端装置获取各变压器高压侧各相额定电流值，将三相额定电流值相加，得到每个变压器的高压侧额定电流。

进一步地，所述根据各变压器的高压侧实时电流值与变压器经济运行状态标准电流值的关系，控制变压器的自动投切具体包括如下步骤：

配网自动化终端装置对各变压器的高压侧实时电流值求和，得到实时电流值；

配网自动化终端装置比较实时电流值与变压器经济运行状态标准电流值的关系，判断变压器是否处于经济运行模式，并在变压器处于经济运行模式时，根据变压器是否处于自投切方式对各变压器进行控制，以及变压器不处于经济运行模式时，启动各变压器分列运行。

进一步地，所述在变压器处于经济运行模式时，根据变压器是否处于自投切方式对各变压器进行控制的具体步骤如下：

判断变压器是否处于自投切方式；

若是，保留额定电流最大的变压器，而退出额定电流小的各变压器；

若否，确定需要运行变压器，保留需要运行变压器，而退出需要运行变压器之外的各变压器。

本发明的有益效果在于：

本发明提供的基于配网自动化终端的配套小区节能系统及方法，实现配套小区变压器的节能运行，减少低负荷时的变压器的轻载损耗，达到节能减耗和延长变压器使用寿命的目的，实现对变压器的保护与控制；通过与开关保护信号的配合，实现低压用户的可靠用电，并能迅速切除和隔离故障，并保留与主站的信号传输接口。

此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。

由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明基于配网自动化终端的配套小区节能系统的示意图。

图2是本发明基于配网自动化终端的配套小区节能方法实施例3流程示意图。

图3为本发明基于配网自动化终端的配套小区节能方法实施例4流程示意图。

图中，1-配网自动化终端装置；ML-低压联络开关；G1-第一高压断路器；G2-第二高压断路器；D1-第一低压断路器；D2-第二低压断路器；D3-经济运行模式开关；1TA-第一电流互感器；2TA-第二电流互感器；T1-第一变压器；T2-第二变压器；1TA-第一电流互感器；2TA-第二电流互感器。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1所示，本发明提供一种基于配网自动化终端的配套小区节能系统，包括配网自动化终端装置1和若干电源支路；

电源支路包括高压输入端，高压输入端连接有高压断路器，高压断路器另一端连接有变压器；

变压器高压侧与高压断路器连接，变压器低压侧连接有低压断路器，低压断路器另一端连接有低压输出端，低压输出端连接有负载；

高压断路器与变压器高压侧之间还连接有电流互感器；

各电源支路的低压输出端之间通过低压联络开关ML连接；

配网自动化终端装置1与低压联络开关以ML及各电源支路的高压断路器、电流互感器、低压断路器均连接；

配网自动化终端装置1获取各变压器的状态参数；

配网自动化终端装置1将各变压器的状态参数与预设的变压器临界状态参数进行比较，控制变压器的自动投切。

实施例2：

如图1所示，本发明提供一种基于配网自动化终端的配套小区节能系统，包括配网自动化终端装置1、主电源支路和备用电源支路；

主电源支路包括第一高压输入端，第一高压输入端连接有第一高压断路器G1，第一高压断路器G1另一端连接有第一变压器T1；

备用电源支路包括第二高压输入端，第二高压输入端连接有第二高压断路器G2，第二高压断路器G2另一端连接有第二变压器T2；

第一变压器T1高压侧与第一高压断路器G1连接，第一变压器T1高压侧连接有第一低压断路器D1，第一低压断路器D1另一端连接有第一低压输出端，第一低压输出端连接有第一负载；

第一高压断路器G1与第一变压器T1高压侧之间还连接有第一电流互感器1TA；

第二变压器T2高压侧与第二高压断路器G2连接，第二变压器T2高压侧连接有第二低压断路器D2，第二低压断路器D2另一端连接有第二低压输出端，第二低压输出端连接有第二负载；

第二高压断路器G2与第二变压器T2高压侧之间还连接有第二电流互感器2TA；

主电源支路的第一低压输出端与备用电源支路的第二低压输出端之间通过低压联络开关ML连接；

配网自动化终端装置1与低压联络开关以ML、主电源支路的第一高压断路器G1、第一电流互感器1TA、第一低压断路器D1、备用电源支路的第二高压断路器G2、第二电流互感器2TA、第二低压断路器D2均连接；

配网自动化终端装置1获取第一变压器T1和第二变压器T2的状态参数；

配网自动化终端装置1将第一变压器T1及第二变压器T2的状态参数与预设的变压器临界状态参数进行比较，控制第一变压器T1及第二变压器T2的自动投切；

配网自动化终端装置1预先存储有变压器经济运行状态标准电流值占第一变压器高压侧额定电流和第二变压器高压侧额定电流和的比例，即标准比例，例如设定标准比例为70-80％；

配网自动化终端装置1自动获取第一变压器T1高压侧各相额定电流值IA1、IB1、IC1及第二变压器T2高压侧各相额定电流IA2、IB2、IC2，将第一变压器T1三相额定电流值相加，得到第一变压器T1的高压侧额定电流IX1＝IA1+IB1+IC1，将第二变压器T2三相额定电流值相加，得到第二变压器T2的高压侧额定电流IX2＝IA2+IB2+IC2，根据标准比例70-80％计算出变压器经济运行状态标准电流值Iqd；

配网自动化终端装置1根据第一变压器T1的高压侧实时电流值I1及第二变压器T2的高压侧实时电流值I2与变压器经济运行状态标准电流值Iqd的关系，控制第一变压器T1及第二变压器T2的自动投切；

配网自动化终端装置1通过主电源支路的第一电流互感器1TA获取第一变压器T1高压侧的实时电流值I1，通过备电源支路的第二电流互感器2TA获取第二变压器T2高压侧的实时电流值I2，对第一变压器T1的高压侧实时电流值I1与第二变压器T2的高压侧实时电流值I2求和，得到实时电流值I＝I1+I2；

配网自动化终端装置1内还设有经济运行模式开关D3；

配网自动化终端装置1比较实时电流值I与变压器经济运行状态标准电流值Iqd的关系，判断变压器是否处于经济运行模式，当IIqd时，变压器不处于经济运行模式，并在变压器处于经济运行模式时，控制经济运行模式开关D3闭合，以及在变压器不处于经济运行模式，启动第一变压器T1及第二变压器T2分列运行；

配网自动化终端装置1在变压器处于经济运行模式时，控制经济运行模式开关D3闭合，同时根据低压联络开关ML是否闭合判断各变压器是否处于自投切方式；

当低压联络开关ML闭合时，第一变压器T1及第二变压器T2处于自投切方式时，计算出额定电流大的变压器，将额定电流大的变压器设定为工作变压器，而工作变压器之外的变压器设定为非工作变压器，跳开非工作变压器的低压断路器，延时设定时间段后，跳开非工作变压器的高压断路器，退出非工作变压器；

例如I1

又例如I1≥I2，将第一变压器T1设定为工作变压器，而将T2设定为非工作变压器，判定经济运行模式开关D3闭合后，跳开第二低压断路器D1，延时300ms后，跳开第二高压断路器G2，判定第二高压断路器G2跳开后，发出第二变压器T2退出的信号；

当低压联络开关ML断开时，各变压器处于非自投切方式时，确定需要运行的变压器，将需要运行的变压器设定为工作变压器，而工作变压器之外的变压器设定为非工作变压器，跳开非工作变压器的低压断路器，延时设定时间段后，跳开非工作变压器的高压断路器，退出非工作变压器；

例如，需要运行的变压器是第一变压器T1时，将第一变压器T1设定为工作变压器，将第二变压器T2设定为非工作变压器，延时设定时间段后，判定经济运行模式开关D3闭合后，跳开第二低压断路器D2，延时300ms后，跳开第二高压断路器D2，发出第二变压器T2退出信号；

又例如，需要运行的变压器是第二变压器T2时，将第二变压器T2设定为工作变压器，将第一变压器T1设定为非工作变压器，延时设定时间段后，判定经济运行模式开关D3闭合后，跳开第一低压断路器D1，延时300ms后，跳开第一高压断路器D1，发出第一变压器T1退出信号。

实施例3：

如图2所示，本发明提供一种基于上述实施例1或实施例2的配网自动化终端的配套小区节能方法，包括如下步骤：

S1.配网自动化终端装置获取各变压器的状态参数；

S2.配网自动化终端装置将各变压器的状态参数与预设的变压器临界状态参数进行比较，控制变压器的自动投切。

实施例4：

如图3所示，本发明提供一种基于上述实施例1或实施例2的配网自动化终端的配套小区节能方法，包括如下步骤：

S1.配网自动化终端装置获取各变压器的状态参数；具体包括如下步骤：

S11.预先在配网自动化终端装置中设置变压器经济运行状态标准电流值占各变压器高压侧额定电流和的比例，设定为标准比例；

S12.配网自动化终端装置获取各变压器的高压侧额定电流，并根据标准比例计算出变压器经济运行状态标准电流值；所述配网自动化终端装置获取各变压器的高压侧额定电流的具体步骤如下：

配网自动化终端装置获取各变压器高压侧各相额定电流值，将三相额定电流值相加，得到每个变压器的高压侧额定电流；

S13.配网自动化终端装置采集各变压器的高压侧实时电流值；

S2.配网自动化终端装置将各变压器的状态参数与预设的变压器临界状态参数进行比较，控制变压器的自动投切；根据各变压器的高压侧实时电流值与变压器经济运行状态标准电流值的关系，控制变压器的自动投切；具体包括如下步骤：

S21.配网自动化终端装置对各变压器的高压侧实时电流值求和，得到实时电流值；

S22.配网自动化终端装置比较实时电流值与变压器经济运行状态标准电流值的关系，判断变压器是否处于经济运行模式，并在变压器处于经济运行模式时，根据变压器是否处于自投切方式对各变压器进行控制，以及变压器不处于经济运行模式时，启动各变压器分列运行。

上述实施例2中，所述在变压器处于经济运行模式时，根据变压器是否处于自投切方式对各变压器进行控制的具体步骤如下：

判断变压器是否处于自投切方式；

若是，保留额定电流最大的变压器，而退出额定电流小的各变压器；

若否，确定需要运行变压器，保留需要运行变压器，而退出需要运行变压器之外的各变压器。

尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。