智能環(huán)網(wǎng)柜在10kV電網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用

薛心凱

摘 要：近年來(lái)，經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，電力行業(yè)發(fā)展迅速，智能環(huán)網(wǎng)柜與10kV配網(wǎng)自動(dòng)化的融合，可以有效實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)調(diào)控一體化，可以有效集中一次、二次設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)開關(guān)設(shè)備的遠(yuǎn)程操作，也能控制光纖傳輸信號(hào)。與傳統(tǒng)配網(wǎng)運(yùn)行模式相比，有著性能優(yōu)越、供電可靠、定位準(zhǔn)確、占用空間小的優(yōu)勢(shì)。闡述配電網(wǎng)的自動(dòng)化，我國(guó)當(dāng)前一體化智能環(huán)網(wǎng)柜的應(yīng)用現(xiàn)狀，提出了一體化智能環(huán)網(wǎng)柜的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：智能環(huán)網(wǎng)柜;10kV;電網(wǎng)建設(shè);應(yīng)用

引言

隨著配電網(wǎng)絡(luò)整體負(fù)荷壓力的不斷加大，傳統(tǒng)環(huán)網(wǎng)柜已無(wú)法滿足越來(lái)越復(fù)雜的系統(tǒng)需求。設(shè)備智能化是配電網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的必然發(fā)展方向，環(huán)網(wǎng)柜作為配電網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵性設(shè)備，對(duì)其系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，在基礎(chǔ)性功能上添加更多智能化操作功能，是推動(dòng)整體配網(wǎng)性能優(yōu)化的重要保證。

1配電網(wǎng)的自動(dòng)化

配網(wǎng)自動(dòng)化是利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與通信技術(shù)把用戶數(shù)據(jù)、地理圖形、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、配網(wǎng)數(shù)據(jù)等各方面信息集成起來(lái)，對(duì)配網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行有效監(jiān)控，也能準(zhǔn)確判斷出事故發(fā)生情況，可以形成完整的保護(hù)、控制、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。總的來(lái)說(shuō)，配網(wǎng)自動(dòng)化能夠最大限度地保障供電安全，也可以提升配網(wǎng)管理的自動(dòng)化水平，降低維護(hù)成本的同時(shí)，提升勞動(dòng)生產(chǎn)率與管理水平，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)經(jīng)濟(jì)的可靠運(yùn)行。一般來(lái)說(shuō)，配網(wǎng)自動(dòng)系統(tǒng)由配電主站、配電子站以及配電終端三部分所構(gòu)成，配網(wǎng)自動(dòng)化通信系統(tǒng)的整體水平與運(yùn)行效率息息相關(guān)。配網(wǎng)自動(dòng)系統(tǒng)存在著大量管理信息與生產(chǎn)信息，主要負(fù)責(zé)配電終端、配電主站以及配電子站之間的連接，是保障安全生產(chǎn)以及電力供應(yīng)的重要前提。配網(wǎng)自動(dòng)化水平與供電安全性、可靠性自存在直接關(guān)系，也是對(duì)現(xiàn)代電力系統(tǒng)運(yùn)行效率進(jìn)行衡量的重要指標(biāo)。配網(wǎng)自動(dòng)化的發(fā)展現(xiàn)狀。對(duì)于我國(guó)大部分東南沿海地區(qū)來(lái)說(shuō)，其存在技術(shù)領(lǐng)先、資金充足、思想進(jìn)步、政府重視等眾多優(yōu)勢(shì)，配網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)展程度已經(jīng)相對(duì)成熟，這些地區(qū)的人民也受益頗多，對(duì)配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)進(jìn)程的重視程度也更高，但是，與自動(dòng)化配網(wǎng)設(shè)備相比，傳統(tǒng)配網(wǎng)設(shè)備存在較多弊端。比如一次、二次設(shè)備比較分散、廠家沒(méi)有統(tǒng)一生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)、后期維護(hù)工作難度較大等。此外，由于我國(guó)在配網(wǎng)自動(dòng)化行業(yè)投入的人力、財(cái)力都相對(duì)不足，雖然也在不斷學(xué)習(xí)先進(jìn)技術(shù)，但是，這樣的程度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足。我國(guó)要通過(guò)自主研發(fā)或者是與國(guó)外合作研究的方式發(fā)展全新的自動(dòng)化設(shè)備，要在工作中不斷進(jìn)行摸索、實(shí)踐。

2智能環(huán)網(wǎng)柜在10kV電網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用

2.1智能化環(huán)網(wǎng)柜的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

智能化環(huán)網(wǎng)柜的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括整體系統(tǒng)的各組成模塊，除了為環(huán)網(wǎng)柜提供電源的超級(jí)電容，還有包括環(huán)網(wǎng)柜智能控制模塊和環(huán)網(wǎng)柜電源自供操作系統(tǒng)的智能化操作模塊，應(yīng)用于臭氧監(jiān)測(cè)的臭氧絕緣監(jiān)測(cè)儀，它們配合環(huán)網(wǎng)柜無(wú)源電磁閉鎖裝置形成完善的環(huán)網(wǎng)柜系統(tǒng)。為滿足智能化的設(shè)計(jì)需求，還應(yīng)對(duì)具體的模塊進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，在保障基礎(chǔ)功能的前提下實(shí)現(xiàn)各模塊的智能化創(chuàng)新。

2.2一體化智能環(huán)網(wǎng)柜的設(shè)計(jì)

很多發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)普遍開始使用一體化智能環(huán)網(wǎng)柜，例如日本、韓國(guó)、歐美等。所謂智能環(huán)網(wǎng)開關(guān)設(shè)備，主要是建立在一次、二次設(shè)備為一體為基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化，也是我國(guó)智能網(wǎng)發(fā)展的核心組成部分。對(duì)于一體化智能環(huán)網(wǎng)柜來(lái)說(shuō)，其主要以電壓互感器、電流互感器、負(fù)荷開關(guān)、分布式二次終端為主要核心，對(duì)遙控配網(wǎng)、遙測(cè)、遙信等方面進(jìn)行監(jiān)測(cè)，最主要的任務(wù)就是對(duì)系統(tǒng)對(duì)故障開展定位及隔離工作，他們也能獨(dú)立完成某些任務(wù)。此項(xiàng)技術(shù)有著安全、可靠、成熟等優(yōu)點(diǎn)，可以適用于不同規(guī)模的配電網(wǎng)，具有兼容、優(yōu)化、互動(dòng)等眾多優(yōu)勢(shì)，能保證我國(guó)配網(wǎng)信息化與自動(dòng)化。

2.3科學(xué)判斷故障

為保障能在故障危害發(fā)生前找出故障及其成因，需率先針對(duì)故障進(jìn)行科學(xué)判斷，避免因假性接地影響故障排查成效。電壓互感器一相高壓熔斷器熔斷會(huì)傳遞接地信號(hào)，在接地故障發(fā)生后有關(guān)線路電壓降低，其余兩相升高，同時(shí)線電壓維持不變，高壓熔斷器一相熔斷對(duì)地電壓一相減小，其余兩相并不升高，線電壓降低?？蛰d母線用變壓器充電時(shí)斷路器合閘不同步，三相對(duì)地電容并不勻稱，中性點(diǎn)發(fā)生位移，相關(guān)電壓不平衡，傳遞接地信號(hào)。此情況僅在操作時(shí)出現(xiàn)，針對(duì)母線及其相連設(shè)備進(jìn)行檢查，若無(wú)異常可進(jìn)行判斷，投入一臺(tái)變壓器或線路即可排除故障。配網(wǎng)線路三相參數(shù)不同，在倒運(yùn)行時(shí)消弧線圈補(bǔ)償效率降低發(fā)出接地信號(hào)，該故障在操作中產(chǎn)生，在匯報(bào)調(diào)度后線路可恢復(fù)運(yùn)行，消弧線圈斷電，控制分接開關(guān)，線路可重新運(yùn)轉(zhuǎn)。合空載母線存在引發(fā)諧振過(guò)電壓現(xiàn)象危險(xiǎn)并發(fā)出信號(hào)引領(lǐng)工作人員判斷接地故障，此故障在倒閘操作過(guò)程中發(fā)生，可迅速開啟一條線路并消除諧振現(xiàn)象。

2.4智能化環(huán)網(wǎng)柜的電源自供操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)

智能化環(huán)網(wǎng)柜的電源系統(tǒng)需避免以往電源使用壽命短且無(wú)法穩(wěn)定供電等缺陷，確保電源的安全穩(wěn)定供電，并能長(zhǎng)時(shí)間工作而較少需要維護(hù)。為此，電源自供操作系統(tǒng)采用了電源PT和超級(jí)電容備用電源，雙重電力保障實(shí)現(xiàn)了供電的安全性。由于環(huán)網(wǎng)柜多安裝在室外，因此對(duì)電池的要求較高。而選用的超級(jí)電容可避免傳統(tǒng)電池的缺陷，不僅受外部溫度環(huán)境的影響較小，而且循環(huán)使用壽命長(zhǎng)，不需長(zhǎng)期維護(hù)。將該電源系統(tǒng)與環(huán)網(wǎng)柜組裝后，測(cè)試匹配良好，說(shuō)明該電源系統(tǒng)能作為智能化環(huán)網(wǎng)柜的長(zhǎng)期電源。

2.5檢測(cè)電力裝置

通過(guò)對(duì)10kV配網(wǎng)線路單相接地故障進(jìn)行分析可知，有關(guān)故障對(duì)電氣設(shè)備的損害較為嚴(yán)重，同時(shí)通過(guò)檢查設(shè)備亦可在故障帶來(lái)嚴(yán)重危害前做出判斷，采取措施規(guī)避故障負(fù)面影響。以絕緣監(jiān)察裝置為例，該裝置由三相五柱式電壓互感器、信號(hào)繼電器、電壓繼電器、監(jiān)視儀表組成，針對(duì)各部件進(jìn)行檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在故障的部件并予以替換。為提高該裝置靈敏性，通過(guò)此裝置及時(shí)發(fā)現(xiàn)單相接地隱性故障，可采用“ynynd”方式接線，其優(yōu)點(diǎn)是第一副繞組既可檢測(cè)相電壓又可測(cè)線電壓，第二副繞組既能體現(xiàn)零序電壓又能接成三角形開口。在電網(wǎng)常規(guī)運(yùn)行狀態(tài)下第一副繞組電壓對(duì)稱，開口三角形理論上并無(wú)電壓，若出現(xiàn)單相接地故障（金屬性接地）則存在零序電壓現(xiàn)象，非金屬性接地兩端點(diǎn)能感應(yīng)到電壓，在開口端觸及動(dòng)作電壓參數(shù)時(shí)裝置會(huì)發(fā)出光電信號(hào)，工作人員可根據(jù)信號(hào)做出判斷，加之裝置檢測(cè)，掌握故障形成內(nèi)因，而后匯報(bào)調(diào)度值班員，使之采取配套措施排除故障。變電所還可根據(jù)實(shí)際需求選擇運(yùn)用小型電流接地自動(dòng)選線裝置，此裝置能針對(duì)配電線路進(jìn)行測(cè)量，幫助工作人員解決電力檢測(cè)難題。

2.6立體化功能優(yōu)勢(shì)更趨于智能化

從智能化環(huán)網(wǎng)柜的整體功能性來(lái)看，相較于傳統(tǒng)式的環(huán)網(wǎng)柜，其不僅滿足對(duì)系統(tǒng)故障的監(jiān)測(cè)，還能針對(duì)故障采取相應(yīng)的斷開處理。智能化環(huán)網(wǎng)柜的智能化優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在對(duì)故障的判斷快速而準(zhǔn)確，能實(shí)現(xiàn)故障的有效隔離;在電源方面實(shí)現(xiàn)了自我供給，保障了電源的穩(wěn)定性和長(zhǎng)期性;在系統(tǒng)閉鎖方面采用的無(wú)源電磁閉鎖可靠性強(qiáng)，閉解方式簡(jiǎn)單、精準(zhǔn)。

結(jié)語(yǔ)

智能化環(huán)網(wǎng)柜的設(shè)計(jì)和應(yīng)用是現(xiàn)代配網(wǎng)系統(tǒng)的重要追求，為整體配電網(wǎng)絡(luò)的智能化提供了保障，為配網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)提供了更大的便利。設(shè)計(jì)中，需突出其智能化的功能優(yōu)勢(shì)，確保實(shí)際性能達(dá)標(biāo)，尤其在環(huán)境條件和絕緣性能、傳輸規(guī)約等方面，要符合相應(yīng)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，保證整體系統(tǒng)的有效性。只有保障基礎(chǔ)性功能，并在自動(dòng)化、集中化和綜合化方面取得進(jìn)步，才能為智能化環(huán)網(wǎng)柜的正式投用提供前提，也為其進(jìn)一步的功能擴(kuò)展打下重要基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]董奇光.一體化智能環(huán)網(wǎng)柜在10kV配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)中的應(yīng)用[J].機(jī)電信息，2014（36）：55+57.

[2]施耐德推出新型智能環(huán)網(wǎng)柜，助力配電網(wǎng)“智能化”[J].中國(guó)儀器儀表，2017（10）：19.

[3]劉翊平.配網(wǎng)故障處理智能化裝置探討[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2017，45（18）：163-169.

[4]康在強(qiáng)，周志洋，周行，宋曉生.智能化環(huán)網(wǎng)柜的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用實(shí)現(xiàn)[J].電工技術(shù)，2017（07）：49-50.

[5]李鎮(zhèn)鴻.10kV一體化智能環(huán)網(wǎng)柜的研究與設(shè)計(jì)[D].廣東：華南理工大學(xué)，2015.