配網(wǎng)自動化系統(tǒng)中智能開關(guān)的應(yīng)用分析

黃柱斌

摘要：經(jīng)濟(jì)與社會的發(fā)展加劇了對電力電能的需求，而且隨著電力系統(tǒng)建設(shè)范圍的持續(xù)拓展，配網(wǎng)自動化的程度不斷提高，在這種情形下就必須積極地開發(fā)現(xiàn)代化智能科技，將智能開關(guān)應(yīng)用于配網(wǎng)自動化系統(tǒng)中則能發(fā)揮有效的智能化控制功能，從而最大程度地控制配網(wǎng)運(yùn)行中的故障，維持配網(wǎng)系統(tǒng)的高效運(yùn)行。本文重點(diǎn)分析了智能開關(guān)內(nèi)涵以及智能開關(guān)在配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：配網(wǎng)自動化系統(tǒng);智能開關(guān);應(yīng)用

0 ?前言

隨著現(xiàn)代化智能科技的發(fā)展，配網(wǎng)自動化系統(tǒng)處于一個高效運(yùn)行狀態(tài)，智能化開關(guān)安裝在配網(wǎng)自動化系統(tǒng)中，能夠發(fā)揮對配網(wǎng)系統(tǒng)的智能化控制功能，從而實(shí)現(xiàn)對供電系統(tǒng)中斷路系統(tǒng)以及其他開關(guān)系統(tǒng)等的動態(tài)監(jiān)測與監(jiān)督，從而提高配網(wǎng)故障的識別率，減少故障和問題的出現(xiàn)和發(fā)生，維持配網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

1 ?智能開關(guān)的內(nèi)涵

智能開關(guān)屬于全新的智能化開關(guān)設(shè)備，屬于執(zhí)行單元。一次設(shè)備則主要包括以下設(shè)備：非常規(guī)互感器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、斷路器等形成，二次設(shè)備則是指：數(shù)字化控制設(shè)備、通信接口、電子技術(shù)等。智能化開關(guān)能夠發(fā)揮多種功能，例如：安全保護(hù)、開關(guān)控制、通訊等，不同功能單元都可以獨(dú)自運(yùn)行，從而更加深入地總結(jié)、剖析系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)中的隱患與問題，達(dá)到了遠(yuǎn)程化監(jiān)管的目標(biāo)。最初的智能化開關(guān)形態(tài)為：集成柱上開關(guān)，此開關(guān)具有室外可視化功能，而且也兼具通訊功能。目前來看，插接式開關(guān)勢必要被全方位地推崇與應(yīng)用，此開關(guān)全面地利用了智能化傳感器技術(shù)、未處理技術(shù)等來發(fā)揮其智能化功效。通過數(shù)字通訊技術(shù)能夠達(dá)到對電氣裝置、設(shè)備等工作狀態(tài)的全方位跟蹤與調(diào)查，從而提高故障隔離效率，此智能開關(guān)也能和站內(nèi)的微機(jī)系統(tǒng)聯(lián)合，達(dá)到安全監(jiān)控的目標(biāo)。

2 ?配網(wǎng)自動化系統(tǒng)中智能開關(guān)介紹

2.1 隔離開關(guān)

此開關(guān)發(fā)揮著電路切斷功能，具體是指無負(fù)荷電路的切斷，以此來隔開設(shè)備與電源，實(shí)際分閘過程中出現(xiàn)了清晰的切斷點(diǎn)，以此來實(shí)現(xiàn)設(shè)備的安全檢修與有效維護(hù)，合閘操作中也能實(shí)現(xiàn)電流的平穩(wěn)流通。由于隔離開關(guān)沒有專門的滅弧裝置，因此其不能切斷短路電流。正是基于以上特點(diǎn)才能確保斷路器切斷電路時才能維持剩余的各項(xiàng)操作，其中必須嚴(yán)格禁止帶負(fù)荷操作，從而控制安全故障的出現(xiàn)。隔離開關(guān)的使用具有一定的特征，其中包括：電流在2A以下的空載變壓器，以及電流在5A以下的空載線路，這些設(shè)備通常都和負(fù)荷開關(guān)同步配合、聯(lián)合發(fā)揮功能。

2.2 負(fù)荷開關(guān)

負(fù)荷開關(guān)的類型也多種多樣，其中包括：產(chǎn)氣式開關(guān)、真空負(fù)荷開關(guān)，其結(jié)構(gòu)類型包括：箱式開關(guān)與敞開式開關(guān)。前者依賴于SF6氣體絕緣，內(nèi)部配設(shè)了滅弧室、隔離刀閘類似的部件，有著超強(qiáng)的抗腐蝕功能，而且操作結(jié)構(gòu)的抗腐蝕性能較好，不易出現(xiàn)銹蝕，敞開式負(fù)荷開關(guān)則包括兩大類別，具體為：產(chǎn)氣式滅弧室、真空滅弧室，其中真空滅弧室的應(yīng)用最為廣泛，敞開式負(fù)荷開關(guān)的弊端在于：其內(nèi)部的很多部件、元件等都暴露于外部，容易遭受外界不良天氣、氣候等的影響，當(dāng)金屬的防腐蝕處理不科學(xué)時，則可能造成元部件發(fā)生銹蝕問題，從而導(dǎo)致其無法被深入、廣泛地應(yīng)用。

2.3 斷路器

整個配網(wǎng)系統(tǒng)的架空線路中配設(shè)了眾多的一次性裝置，具體包括：柱上斷路器、重合器等，其中重合器則包括：斷路器、控制器，雙方組合之下形成的裝置。對于配網(wǎng)來說，其架空線路的開關(guān)以及負(fù)荷開關(guān)等通常選擇此設(shè)備。所以，必須強(qiáng)化對各個類別斷路器的深入剖析，從而更加深入、全面地開發(fā)與利用斷路器的優(yōu)勢功能。柱上斷路器一般選擇真空開關(guān)管滅弧，經(jīng)過多重對比與選擇，SF6氣體有著超強(qiáng)的絕緣性能，最主要的是其占用空間較小，而且密封性較強(qiáng)，不會對斷路器帶來太大的干擾和破壞。

3 ?配網(wǎng)自動化系統(tǒng)中智能開關(guān)的應(yīng)用

3.1 配網(wǎng)系統(tǒng)概況

某偏遠(yuǎn)閉塞山地環(huán)境中的配網(wǎng)系統(tǒng)所處環(huán)境相對惡劣，很多線路都遍布于山谷，配網(wǎng)線路整體來看長度超長，四周環(huán)境也相對復(fù)雜，配網(wǎng)系統(tǒng)容易遭受臺風(fēng)、雷電、冰雪等的襲擊與干擾，從而導(dǎo)致配網(wǎng)系統(tǒng)故障不斷出現(xiàn)，在這種情形下可以將智能化開關(guān)安裝于配網(wǎng)系統(tǒng)，發(fā)揮其智能化運(yùn)轉(zhuǎn)功能，而且，由于配網(wǎng)開關(guān)分散式分布，分布范圍更加廣泛，各自面臨著不同的運(yùn)行環(huán)境，為了有效地克服其中的困難和問題，選擇無線公用網(wǎng)通訊技術(shù)來強(qiáng)化管理。

3.2 智能開關(guān)的安裝運(yùn)行

供電系統(tǒng)都圍繞配網(wǎng)自動化系統(tǒng)實(shí)施了智能化改造，具體的方法就是將智能開關(guān)安裝在配網(wǎng)系統(tǒng)，通過逐步試點(diǎn)運(yùn)行的方式來加大改造力度，可以結(jié)合過去若干年線路的特點(diǎn)、故障發(fā)生情況等來科學(xué)地安裝與調(diào)度，從去年春天開始安裝智能化開關(guān)，具體類型為：SOG開關(guān)，要將這一開關(guān)配置于故障跳閘次數(shù)穩(wěn)居前三位的部位，實(shí)踐證實(shí)：SOG智能化開關(guān)實(shí)際運(yùn)行中體現(xiàn)出多種優(yōu)點(diǎn)和優(yōu)勢，體現(xiàn)在：體型較小、質(zhì)地輕、方便安裝、便于攜帶，而且不占用大的空間，最主要的是當(dāng)故障出現(xiàn)后可以自動化地將其隔開，依然能維持其他非故障區(qū)的正常運(yùn)行。SOG智能化開關(guān)一般與控制器緊密配合，達(dá)到了對配網(wǎng)系統(tǒng)的接地保護(hù)，也能達(dá)到短路的保護(hù)、過流保護(hù)等，同時，也能發(fā)揮重合閘功效，此智能化開關(guān)的實(shí)際運(yùn)用則體現(xiàn)在以下方面：

第一，能自行切斷接地故障。支線發(fā)生接地故障后，SOG智能開關(guān)可以自動化地發(fā)揮調(diào)節(jié)與控制功能，變電站與饋線上方的分支用戶依然能常規(guī)地合閘，不會對安全供電帶來太大影響，具體如下圖1所示：

若上圖中支線2處發(fā)生故障，例如：接地故障，S2則將進(jìn)入檢測狀態(tài)，具體將圍繞零序電流、零序電壓、相位角等具體開展監(jiān)測、檢查，從中分析出故障具體所處部位，如果一旦明確所發(fā)生的故障類型，例如：短暫性還是永久性，S2則將自動地分閘，發(fā)揮對故障的控制功能，同時，也能立即和附近的線路隔開。同時，也能自行地切斷相間短路故障，如果支線出現(xiàn)了相間短路故障，分支線上的SOG智能開關(guān)也能自動化地分閘，此時，變電站系統(tǒng)、饋線等分支系統(tǒng)等還是能常規(guī)化運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.3 基于LPC2103智能開關(guān)控制器系統(tǒng)的應(yīng)用

對于廣大的電力用戶來說，10kV配網(wǎng)整體處于高度的緊密、密切連接的狀態(tài)，而且系統(tǒng)的整體運(yùn)行概況能極大地影響用戶是否安全用電，如果線路發(fā)生故障或問題，則可能帶來極大地?fù)p失與問題。對于現(xiàn)階段開關(guān)控制器尚未達(dá)到理想的智能化水平，數(shù)據(jù)的采集不精良等現(xiàn)象則引進(jìn)了基于LPC2103的智能化開關(guān)控制設(shè)備，此系統(tǒng)基于模塊化設(shè)計理念，其中央處理器主要選擇ARM微處理器，能夠?qū)ε渚W(wǎng)線路的電壓、電流、開關(guān)等的運(yùn)行模式、狀態(tài)等加以監(jiān)測、監(jiān)督，也能利用無線模塊來傳輸一切所測出的數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)積極地傳向監(jiān)控中心，以此來達(dá)到對配網(wǎng)線路的工作模式、運(yùn)行狀態(tài)以及開關(guān)工作模式的動態(tài)監(jiān)控、檢測，利用此系統(tǒng)來檢測對應(yīng)的電流數(shù)據(jù)、電壓信號，最終獲得測量值的相關(guān)系數(shù)達(dá)到：0.9961，這一數(shù)據(jù)和控制器精度設(shè)計可接受的誤差對比起來，處于一個額定值范圍，憑借利用開關(guān)控制器系統(tǒng)則能實(shí)現(xiàn)對配網(wǎng)系統(tǒng)中線路和設(shè)備的智能化控制。

3.4 柱上開關(guān)無線智能化系統(tǒng)

也有部分配網(wǎng)自動化系統(tǒng)安裝了柱上開關(guān)，此開關(guān)FTU電池?zé)o法高效地釋放電能，而且存在諸多的弊端，例如：光纖通訊不順暢、光纜無法同雙絞線有效配合等。對此，可以選擇柱上開關(guān)無線控制系統(tǒng)，此系統(tǒng)適應(yīng)能力超強(qiáng)，而且運(yùn)行成本相對低，同時，也可以將CT內(nèi)置于柱上開關(guān)內(nèi)部，從而達(dá)到對電流數(shù)據(jù)、信息等的搜索、監(jiān)控。數(shù)據(jù)采集模塊可以基于已有的柱上開關(guān)操作機(jī)構(gòu)，借助GSM網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)信息的交流與交互，而且大量的實(shí)踐驗(yàn)證得出：柱上智能化開關(guān)所構(gòu)建的系統(tǒng)運(yùn)行更為安全、平穩(wěn)，而且能有效地抵御一切外部干擾因素，電流的整體計量也相對客觀、精準(zhǔn)，能夠?qū)碜杂谙到y(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)實(shí)施有效地采集，也能參照警報設(shè)備來達(dá)到對系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制、動態(tài)監(jiān)測等。

3.5 智能開關(guān)的應(yīng)用效果

大量的現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)表明：智能開關(guān)運(yùn)用于配網(wǎng)自動化系統(tǒng)能發(fā)揮各個方面的優(yōu)勢功能和作用，能夠?qū)ε渚W(wǎng)的自動化、高效化運(yùn)行帶來非常理想的效果，有效地實(shí)現(xiàn)了配網(wǎng)的高度智能化運(yùn)轉(zhuǎn)。經(jīng)國家供電中心分析與統(tǒng)計，將智能化開關(guān)安裝在配網(wǎng)自動化系統(tǒng)，妥善地提高了故障的識別效率，而且也能加快故障的分析、處理與解除速度，當(dāng)故障出現(xiàn)后，可以利用智能化開關(guān)來最大程度地鎖定故障范圍。即便當(dāng)配網(wǎng)系統(tǒng)遭遇外部不良天氣、氣候等的干擾時，例如：臺風(fēng)、暴雨、雷擊等，則將導(dǎo)致開關(guān)發(fā)生劇烈的跳閘故障，安裝了智能化開關(guān)后，則能發(fā)揮其智能化功效，主要發(fā)生的跳閘為智能化開關(guān)跳閘，這樣就間接地控制了變電所跳閘的次數(shù)，如果沒有智能化開關(guān)的保護(hù)與控制，則將增加變電檢修的次數(shù)，而且還將帶來更為嚴(yán)重的其他方面問題。

4 ?結(jié)語

供電企業(yè)與整個社會與人類的運(yùn)行與發(fā)展關(guān)聯(lián)緊密，只有充分地利用現(xiàn)代化智能技術(shù)、智能開關(guān)等，才能最大程度地提高配網(wǎng)系統(tǒng)的自動化運(yùn)行水平，也才能充分地發(fā)揮智能開關(guān)的功能和作用，也才能帶來理想的配網(wǎng)自動化系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而減少經(jīng)濟(jì)損失，提高整個電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率，提高供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電力行業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。

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