論一體化智能環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展,加快了我國的城鎮化進程,在配電網絡中應用配電調控一體化可以改變傳統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展。一體化智能環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 智能環網柜 配網自動化

1 一體化智能環網柜的應用現狀和前景

1.1 一體化智能環網柜的應用現狀

隨著我國科學技術的發展，電力市場經濟逐漸形成，在這樣的大背景下，配網的薄弱環節就凸顯了出來，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。一體化智能環網柜有助于我國配電自動化建設，對于推動配電系統改革起著十分重要的作用，大力發展應用與配電調控的一體化智能環網柜，將為當地帶來不錯的經濟效益和社會效益。

一體化智能環網柜特別是10KV一體化智能環網柜已經在我國東南沿海地區，如香港，和國外一些發達國家和地區，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展與成熟。這些地區經濟比較發達，人們的思想比較前衛與開放，易于接受新鮮的事物，加上政府的重視與扶持，一體化智能環網柜的開發技術取得了不斷的發展與突破，在雄厚資金的支持下，這些地區實現了配網自動化，并在一體化智能環網柜的廣泛應用中嘗到了甜頭，因此，當地政府會更加重視配網自動化的建設，也會加大力度開發應用于配電管控的一體化智能環網柜。

目前，我國的配網自動化總體上依舊處于初期的發展階段，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，安全事故頻發等難題，出現故障之后，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，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，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 一體化智能環網柜的應用前景

一體化智能環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中投入更多的人力與物力，加大資金投入，鼓勵獨立開發，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。

2 智能環網柜的配置

電力系統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，一體化智能環網柜大多都將一、二次設備結合在一起。一體化智能環網柜的一次線路結構如圖1所示。環網柜在正常運轉時，能夠承載負荷電流，環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。環網柜安裝了熔斷器組，當用戶側線路發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。環網柜的環進線與環出線上安裝了三相CT，能夠對負荷電流以及系統故障狀態下的電流情況進行采集，滿足了配電自動化的要求。

3 智能環網柜的實現

3.1 環網線路備用電源自動投入

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

3.2 環網線路故障檢測

3.2.1 短路故障檢測方案

智能環網柜內部的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的供電。為了使系統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在系統正常時工作，監測電流，保護CT在系統發生短路故障時工作，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或小電阻接地系統中，故障電流容易檢測，可以直接判斷為接地故障。但是在不接地系統或經由消弧線圈接地的系統中，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，綜合多個智能環網柜反饋信息后進行故障判斷。

4 智能環網柜的運行信息實時采集

智能環網柜采集的運行信息包括線路遙測，如：環進線、環出線等的電壓、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，采用環網供電的模式，具有供電結構復雜、環網接點多，供電可靠性高等特點。該方案由一路進線、兩路環網出線、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。供電一次方案結構需要一體化智能環網柜這一供電模式的載體來實現，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，能夠實現不同氣箱之間的組合，還可以對氣箱進行擴展，從而實現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。它與一體化智能環網開關設備共為一體，可以提供全量監測、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

一體化智能環網柜可以實現分布式二次終端控制單元對終端配變等進行實時地監測，反饋系統的運行情況以及各種相關數據，一體化智能環網柜的數據庫系統可以對這些數據進行全面的，系統的分析與處理，并執行相關的邏輯操作，如：故障點距離，負荷轉移等，保護電力設備的安全，實現安全、穩定供電。

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，抗干擾能力強等優點，可以快速而高效地傳遞語言、圖像以及數據，有助于實現配電網絡各終端之間的信息交流和資源共享，有助于實現更大價值的配網自動化功能。

6 結語

隨著科學技術的發展，現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調的情況屢屢發生，加大資金投入與技術研發，實現配網自動化是政府的重要任務。一體化智能環網柜的出現給電力行業帶來了驚喜與希望，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，早日全面實現我國的配網自動化。

[1]丁孝華,葛成余,徐石明.一體化智能環網柜系統的研制[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]電子工業出版社,2006:16-17.