論一體化智能環(huán)網柜的自動化管理及應用

王志杰 沙鑫 秦沖 唐寧 隋曉輝

(國網山東榮成市供電公司,山東榮成 264300)

論一體化智能環(huán)網柜的自動化管理及應用

王志杰 沙鑫 秦沖 唐寧 隋曉輝

(國網山東榮成市供電公司,山東榮成 264300)

科學技術和經濟社會的發(fā)展,加快了我國的城鎮(zhèn)化進程,在配電網絡中應用配電調控一體化可以改變傳統(tǒng)的人工管理運營模式,使其朝著高度自動化以及雙向互動的方向發(fā)展。一體化智能環(huán)網柜是一種完整的自動化管理體系,利用光纖可以快速傳遞測控信號,并能快速進行故障定位以及檢測,大大提高了供電的可靠性。

一體化 智能環(huán)網柜 配網自動化

1 一體化智能環(huán)網柜的應用現(xiàn)狀和前景

1.1 一體化智能環(huán)網柜的應用現(xiàn)狀

隨著我國科學技術的發(fā)展，電力市場經濟逐漸形成，在這樣的大背景下，配網的薄弱環(huán)節(jié)就凸顯了出來，造成了人們生產與生活用電與電網設施設備不協(xié)調的情況，影響了人們的正常生產與生活，因此，推進電力行業(yè)改革，構建城市配網自動化已經成為亟待解決的問題。一體化智能環(huán)網柜有助于我國配電自動化建設，對于推動配電系統(tǒng)改革起著十分重要的作用，大力發(fā)展應用與配電調控的一體化智能環(huán)網柜，將為當?shù)貛聿诲e的經濟效益和社會效益。

一體化智能環(huán)網柜特別是10KV一體化智能環(huán)網柜已經在我國東南沿海地區(qū)，如香港，和國外一些發(fā)達國家和地區(qū)，如新加坡、歐美等得到了廣泛的使用，配網自動化技術也逐漸發(fā)展與成熟。這些地區(qū)經濟比較發(fā)達，人們的思想比較前衛(wèi)與開放，易于接受新鮮的事物，加上政府的重視與扶持，一體化智能環(huán)網柜的開發(fā)技術取得了不斷的發(fā)展與突破，在雄厚資金的支持下，這些地區(qū)實現(xiàn)了配網自動化，并在一體化智能環(huán)網柜的廣泛應用中嘗到了甜頭，因此，當?shù)卣畷又匾暸渚W自動化的建設，也會加大力度開發(fā)應用于配電管控的一體化智能環(huán)網柜。

目前，我國的配網自動化總體上依舊處于初期的發(fā)展階段，相比于主網的建設投入，配電網絡的資金投入相對較少，配網自動化的程度比較低，難以達到比較好的供電質量，與國際水平相比，還有一定的差距。在我國，配電自動化建設普遍面臨著電力設備性能較差，技術比較落后，安全事故頻發(fā)等難題，出現(xiàn)故障之后，回復供電的時間相對較長，對人們的生產和生活產生了較大的影響。在我國的東南沿海地區(qū)，配網自動化水平相對較高，但也存在著配電一二次設備分散，廠家之間溝通脫節(jié)，標準不一的情況，這就給電網的維護以及技術對接等造成了很大的麻煩。

1.2 一體化智能環(huán)網柜的應用前景

一體化智能環(huán)網開關設備促進了我國配網自動化的改革，給我國的電力市場帶來了驚喜，在未來，我國將會在配網自動化行業(yè)中投入更多的人力與物力，加大資金投入，鼓勵獨立開發(fā)，也要不斷學習與借鑒國外先進的技術與經驗，在實踐中不斷摸索，力圖研究出更加先進的自動化設備，打造更為先進的配網自動化系統(tǒng)。

2 智能環(huán)網柜的配置

電力系統(tǒng)設備分為一次設備和二次設備，為了簡化內部接線，降低生產成本，減少工作量，一體化智能環(huán)網柜大多都將一、二次設備結合在一起。一體化智能環(huán)網柜的一次線路結構如圖1所示。環(huán)網柜在正常運轉時，能夠承載負荷電流，環(huán)網電流及電纜線路的充電電流，并能控制其開斷，具有線路側接地功能。環(huán)網柜安裝了熔斷器組，當用戶側線路發(fā)生故障時能夠及時切除短路故障，并將負荷開關全部分閘，對故障進行隔離，保護電力設備。環(huán)網柜的環(huán)進線與環(huán)出線上安裝了三相CT，能夠對負荷電流以及系統(tǒng)故障狀態(tài)下的電流情況進行采集，滿足了配電自動化的要求。

3 智能環(huán)網柜的實現(xiàn)

3.1 環(huán)網線路備用電源自動投入

以圖1為例說明環(huán)網線路備用電源自動投入的條件，首先，C點處失壓，其次，系統(tǒng)內沒有故障電流通過，此外，系統(tǒng)的備自投邏輯未閉鎖。圖2為投入邏輯示意圖。

3.2 環(huán)網線路故障檢測

3.2.1 短路故障檢測方案

智能環(huán)網柜內部的FTU具有備用電源自動投人功能，不需要通訊就能恢復整個系統(tǒng)的供電。為了使系統(tǒng)能夠較快地檢查出故障，恢復正常供電，并且兼顧測量的精度，在內部安裝了測量CT及保護CT，測量CT在系統(tǒng)正常時工作，監(jiān)測電流，保護CT在系統(tǒng)發(fā)生短路故障時工作，能夠測量出故障電流的大小，主站只需要檢測線路的電流是否超過正常值就能夠判斷故障的發(fā)生。

3.2.2 小電流接地故障檢測方案

在電纜線路中心點直接接地系統(tǒng)或小電阻接地系統(tǒng)中，故障電流容易檢測，可以直接判斷為接地故障。但是在不接地系統(tǒng)或經由消弧線圈接地的系統(tǒng)中，單相小電流接地故障十分難以判斷，為了更好地解決這一問題，一體化智能環(huán)網柜盡可能多地采集零序電壓等與接地故障相關的信息，并將其傳遞給子站或者總站，綜合多個智能環(huán)網柜反饋信息后進行故障判斷。

4 智能環(huán)網柜的運行信息實時采集

智能環(huán)網柜采集的運行信息包括線路遙測，如：環(huán)進線、環(huán)出線等的電壓、電流等；位置信號，如：線路故障信號、各負荷開關的位置等；開關運行檢測，如：各開關合/分閘次數(shù)等；還有后備電源的運行信息以及控制信號。

5 配網自動化的實現(xiàn)技術

5.1 供電一次方案結構

圖3為終端用戶開關站典型配電一次方案示意圖。這個方案滿足了城市配電關于供電可靠性等的諸多要求，采用環(huán)網供電的模式，具有供電結構復雜、環(huán)網接點多，供電可靠性高等特點。該方案由一路進線、兩路環(huán)網出線、三路配變及一臺站內PT柜構成，可以控制供電線路，及時隔離故障以保護變壓器，進線、出線、配變柜都配有負荷開關電操機構等，這些電器元件彼此連接，構成了配電網絡的一次主回路系統(tǒng)。供電一次方案結構需要一體化智能環(huán)網柜這一供電模式的載體來實現(xiàn)，如圖4所示。它具有多種功能單元模塊，各個模塊之間通過插接式擴展母線，能夠實現(xiàn)不同氣箱之間的組合，還可以對氣箱進行擴展，從而實現(xiàn)全模塊化的組合結構。

5.2 供電二次方案測控模式

在城市環(huán)網供電一次方案中，分布式二次終端控制單元(TU)必不可少。它與一體化智能環(huán)網開關設備共為一體，可以提供全量監(jiān)測、遠程控制、信息收集、故障隔離與分析處理。

5.3 遠程調度與控制

一體化智能環(huán)網柜可以實現(xiàn)分布式二次終端控制單元對終端配變等進行實時地監(jiān)測，反饋系統(tǒng)的運行情況以及各種相關數(shù)據(jù)，一體化智能環(huán)網柜的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可以對這些數(shù)據(jù)進行全面的，系統(tǒng)的分析與處理，并執(zhí)行相關的邏輯操作，如：故障點距離，負荷轉移等，保護電力設備的安全，實現(xiàn)安全、穩(wěn)定供電。

5.4 裝置通信

配網自動化裝置的核心技術就是通信，目前，我國主干網通信普遍采用光纖通信，因此也可以說，配網自動化的實現(xiàn)是建立在光纖通信基礎之上的。光纖通信具有可靠性好，抗干擾能力強等優(yōu)點，可以快速而高效地傳遞語言、圖像以及數(shù)據(jù)，有助于實現(xiàn)配電網絡各終端之間的信息交流和資源共享，有助于實現(xiàn)更大價值的配網自動化功能。

6 結語

隨著科學技術的發(fā)展，現(xiàn)有的配電網絡已經滿足不了人們的需求，人們生產與生活用電與電網設施設備不協(xié)調的情況屢屢發(fā)生，加大資金投入與技術研發(fā)，實現(xiàn)配網自動化是政府的重要任務。一體化智能環(huán)網柜的出現(xiàn)給電力行業(yè)帶來了驚喜與希望，極大地推動了配網自動化建設，我國應當與時俱進，在鼓勵自主研發(fā)的同時也要積極學習國外先進的技術和良好的經驗，早日全面實現(xiàn)我國的配網自動化。

[1]丁孝華,葛成余,徐石明.一體化智能環(huán)網柜系統(tǒng)的研制[J].研究與分析,2003(3):9-11.

[2]馮滿順,駱秋秋,戴玉珍,珠林江.電工與電子技術[J]電子工業(yè)出版社,2006:16-17.