基于“即插即用”的配電自動化設備一、二次安裝模式研究

湯耀景，陳婷，王珠峰，吳波，葉清泉

（國網浙江省電力公司溫州供電公司，浙江溫州325000）

基于“即插即用”的配電自動化設備一、二次安裝模式研究

湯耀景，陳婷，王珠峰，吳波，葉清泉

（國網浙江省電力公司溫州供電公司，浙江溫州325000）

配電自動化建設是國家電網公司“十三五”規劃的一大方向，配電自動化建設的推廣，可提升配電網監控的可靠性。在分析傳統柱上自動化設備安裝方法的基礎上，提出了基于工廠化調試的柱上自動化設備一、二次安裝新模式，對一、二次設備安裝方法進行了模塊化設計，使安裝流程向工廠化、專業化、簡潔化方向發展，為配電自動化的高效建設提供了新的思路。

配電網；工廠化調試；模塊化設計；柱上自動化設備

0 引言

智能電網包括智能輸電網和智能配電網。為加強城鄉配電網建設，2015—2020年，配電網建設改造投資不低于2萬億元，其中2015年投資不低于3 000億元[1]。配電自動化是智能配電網的基礎監測平臺，截至2012年底，國家電網公司配電自動化覆蓋率為10%，計劃到2020年轄區內城市配電自動化覆蓋率達80%[2]。配電自動化建設前景廣闊，在保持快步建設的同時，著重提升改造的效率，是確保用戶體驗的關鍵之一。

1 配電柱上開關設備的類型

國網溫州供電公司（以下簡稱溫州公司）所轄城區共有10 kV公用線路1 147條，其中柱上開關達3 792臺，柱上開關的監控及時性，對保障用戶的可靠用電意義較大。

1.1 常規開關設備

傳統柱上開關主要由負荷開關構成。該類開關不具備遙信、遙測、遙控的“三遙”功能，即不可測量開關分合信號，以及電流、電壓量，僅可由絕緣操作棒進行手動分、合閘。

1.2 柱上自動化開關設備

FTU（饋線自動化終端）是配電系統自動化的重要支撐設備和條件。FTU結合“三遙”功能開關的自動化安裝模式，可實現對開關量、電流量及電壓量的采集，同時利用遠程遙控實現開關的分合閘，確保配電網架空線路的實時監控與遙控[3]。

2 柱上自動化設備的傳統安裝方式

柱上自動化設備主要由電動斷路器、TV（電壓互感器）、TA（電流互感器）、FTU、通信光纜及其附屬支架等構成。

傳統柱上自動化設備的安裝模式除安全措施及拆卸工作外，共分為5個步驟，如圖1所示。

圖1 傳統柱上自動化設備安裝模式

傳統柱上自動化設備由于需在現場加工一次設備附件，造成安裝過程較長，存在較大不可控性。此外現場二次電纜接線環節，接線耗時較長，易產生缺陷隱患，存在復役時間不可控的缺陷。

3 柱上自動化一次設備安裝模式研究

3.1 一次設備的安裝組件分析

傳統一次設備安裝方式包含現場制作斷路器底座支架、現場制作TV底座支架等工序，同時存在一次落地電纜無設備支撐、二次電纜敷設無外在保護的問題，安裝時間較長，存在較大不可控性。針對上述問題給出相應的模塊設計。

3.2 一次設備安裝模塊設計

采用工廠化、標準化的設計思路，對柱上自動化設備組件進行模塊化設計，形成4大附件模塊（見圖2），包括：斷路器及TV安裝底座；斷路器及TV安裝支架；一、二次電纜固定裝置；二次電纜通道保護裝置。

圖2 一次設備的組件方式分析

基于4大模塊，形成了從水泥桿頂部架空線至底部一次電纜的整體貫穿式設計方式，覆蓋了柱上自動化設備所有一、二次元件的安裝需求，整體結構見圖3。

圖3 斷路器及TV安裝底座

3.2.1 模塊1：斷路器及TV安裝底座

將柱上一次設備布置在同一水平層，通過可調節螺絲孔、冗余型鋼架設計，結合工廠化組件生產的制作方式，形成融合架空線一次設備元件的通用型底座（見圖4），具體包含：斷路器安裝底座、TV安裝支架、避雷器安裝支架、柱式絕緣子安裝支架。

采用模塊1可實現柱頂自動化一次設備的工廠化生產，使架空線至斷路器引線、斷路器至TV引線的耗材量得以降低。

3.2.2 模塊2：斷路器及TV安裝支架

模塊2基于通用型支架設計理念，將斷路器及TV安裝支架對稱而分（見圖5）。該支架模塊的上下端采用自適應抱箍型式設計，實現對不同桿型的自適應。通過廠內焊接成型，現場螺栓調整固定的安裝方式，實現了工廠化生產，提升了現場一次設備安裝的安全性及高效性。

3.2.3 模塊3：一、二次電纜固定裝置

傳統水泥桿落地一、二次電纜無標準化保護裝置，造成一次電纜的安裝型式多樣，無標準化要求約束安裝方式，對安裝的安全性及維護的合理性造成較大困難。

圖4 斷路器及TV安裝支架

圖5 一、二次電纜固定裝置

模塊3設計了一種一、二次電纜固定裝置（見圖6），具有以下特點：

（1）通過自適應抱箍，實現了對不同桿型的安裝自適應。

（2）通過左右2個一次電纜固定抱箍，實現了對同桿雙回架空落地電纜的標準化間距安裝，并提升了運維安全性。

（3）通過開啟式二次電纜定型裝置，為桿頂斷路器至桿底FTU的二次電纜敷設提供了通道基礎。

3.2.4 模塊4：二次電纜通道保護裝置

在柱上自動化設備的現場運維工作中，二次電纜較容易受到惡劣天氣及登桿作業的破壞。為提升二次電纜的抗破壞能力，保證運維工作的便捷可靠，基于活葉加鎖扣及貫通電纜管道的設計理念，形成了從桿頂斷路器及TV安裝底座到桿底FTU的二次電纜可開啟通道，減少了二次電纜經受惡劣天氣及登桿作業破壞的概率，并形成了二次電纜標準化敷設及保護的一個方向。

采用模塊4可實現現場二次電纜安裝的工廠化生產，同時為保證工廠至施工現場運輸的便捷性，二次電纜通道保護裝置按照兩段設計進行生產（見圖7）。

圖6 二次電纜通道保護裝置

4 柱上自動化二次設備安裝模式研究

針對“現場二次電纜接線”耗時長、易留缺陷、標準化程度低的缺點，基于工廠化生產和調試理念，形成了快速連接器的設計思路，促進二次設備安裝的模塊化、標準化。

4.1 快速連接器的接線原理分析

采用旋轉式航空插作為快速連接器，可實現快速連接和分離，適用于大電流回路，并具備防水、防潮、防鹽霧等優點。具體原理如圖8所示。

通過工廠化生產，對每套柱上自動化設備配備2套4芯航插，1套6芯航插，1套10芯航插，分別對應遙信、遙測和遙控功能（見圖9）。

基于該實施方式，形成了2個標準：現場斷路器、TA及TV至FTU的電纜型號及長度；4芯、6芯及10芯連接器的標準化接入量。

4.2 工廠化制作和聯調

基于2個標準設計，確保了工廠生產與現場安裝參數的一致性。可在工廠內完成快速連接器與標準長度二次電纜的連接，實現工廠化一、二次設備調試；在現場實現一、二次設備的快速插拔安裝，提升了現場安裝、調試工作的速度和準確度。

圖7 柱上自動化快速插接件的原理

5 新型柱上自動化安裝模式的應用分析

通過將柱上自動化一、二次設備安裝附件進行標準化設計，實現了安裝附件的工廠化制作與調試，使現場安裝工作能夠前移至廠內進行，如圖10所示。

溫州公司通過將該型設備應用至自動化改造工作中，使自動化站點改造時間比傳統方式節省了28.1%（詳見表1），提升了改造工作的可控性。

圖8 柱上自動化設備二次原理

圖9 二次航空插的功能分類

圖10 航插的工廠化制作和調試

6 結語

隨著配售電市場改革的進一步深化，配電自動化在提升電網終端可靠性的同時，可支撐用戶的最直觀消費體驗[1]。采用工廠化調試的思路，對柱上自動化安裝方式進行了模塊化探索，簡化了流程，提高了配電自動化設備可靠性，是配電自動化走向實用化的一項基礎工作[4]。

表1 傳統與新型安裝方式時間統計

[1]徐丙垠，李天友，薛永端.智能配電網與配電自動化[J].電力系統自動化，2009，33（17）∶38-41.

[2]國家能源局.配電網建設行動計劃（2015—2020）[G]. 2015.

[3]張建忠.淺析配電自動化FTU安裝調試技術[J].電子制作，2016（Z1）∶122-123.

[4]索大翔，陳莉.基于城南配電自動化試點工程的智能就地FA調試[J].數字技術與應用，2014（10）∶51-52.

[5]賈勇雷.解析智能配電網與配電自動化[J].電源技術應用，2012（12）∶106-111.

[6]陳可碩，吳敏.公用配電房的智能化改造[J].浙江電力，2016，35（6）∶30-32.

[7]夏惠惠，夏陳喆，鄭圣，等.配電網自動化系統與PMS開關量推送的研究與探索[J].浙江電力，2016，35（5）∶60-62.

[8]徐嘯峪.10 kV配網工程管理及質量控制[J].通訊世界，2016（11）∶205-206.

[9]柯人觀，周金輝，汪東輝.微電網規劃體系研究[J].浙江電力，2016，35（2）∶23-26.

（本文編輯：方明霞）

Research on Primary and Secondary Installation Method for Distribution Automation Based on Plug and Play

TANG Yaojing，CHEN Ting，WANG Zhufeng，WU Bo，YE Qingquan
（State Grid Wenzhou Power Supply Company，Wenzhou Zhejiang 325000，China）

The construction of distribution automation is one of the main tasks in the 13th Five-Year Plan of SGCC.With the extension of distribution automation，the reliability of distribution network monitoring will be improved.By analyzing the traditional pole-mounted automation equipment installation method，the paper introduces a primary and secondary installation method based on factory commissioning and carries out modular design of the new method to make the installation process factory-based，professional and concrete，which provides a new idea for effective construction of distribution automation.

distribution network；factory commissioning；modular design；pole-mounted automation device

10.19585/j.zjdl.201708008

1007-1881（2017）08-0039-05

TM76

B

2017-06-26

湯耀景（1986），男，碩士，工程師，從事繼電保護及配電自動化工作。