配網環網柜防誤操作裝置的研制與應用

劉海

摘要：環網柜又稱充氣柜、定負荷開關柜，是一種中壓二次配電開關柜。目前國內城市配電網環網柜的進線或出線均采用負荷開關或斷路器+隔離開關。由于充氣環網柜是全密封開關柜，維修時不可能直接掛接地線，因此大部分充氣環網柜采用三位負荷開關和三位隔離開關，實現設備安裝和維修時的接地保護。充氣環網柜采用三位負荷開關，由于帶電閉合接地開關誤操作，可能造成三相電源短路，設備損壞，甚至造成操作人員傷亡。

關鍵詞：環網柜；接地保護；工具；應用

導言：配電網是發電、輸電、配電三大系統之一。電力公司通過配電網向廣大電力用戶供電。銀州供電公司江山供電所作為國家電網公司配電自動化試點單位之一，認識到配電網的安全運行越來越重要。隨著配電網供電可靠性要求的不斷提高，在配電網運行的各個環節，為了避免誤調度和誤操作的風險，提高配電網的管理和運行水平越來越重要，建立完善的配電網自動化防誤閉鎖系統是保證配電網周密調度和安全運行的重要技術措施。

電力系統配電網面臨著大量的電力用戶，具有環境/結構復雜、運行范圍廣、運行任務多、并發輔助工作多、維護/檢修/改造工作量大等特點。隨著配電網可靠性要求的不斷提高，供電對經濟建設和居民生活的重要性越來越大。嘉善縣現有配電網運行管理環網柜100個，覆蓋范圍廣。環網柜比較分散，不能防止各環網柜進出線之間的誤操作，極易造成接地開關誤操作等操作事故，造成操作設備和人員傷害。在分析傳統運行方式的基礎上，總結出以下幾點：

1）解鎖鑰匙在授權使用后，存在失控及擅自擴大操作范圍等風險；2）易發生誤入錯誤配網間隔，造成因錯解鎖設備引起的誤操作；3）整個操作過程沒有控制，易發生誤合地刀、地線等誤操作。

在配電網環網柜運行過程的各個環節中，如何有效避免誤操作、誤操作等諸多操作風險，提高配電網的管理和運行水平就顯得越來越重要。因此，建立配電網智能防誤系統，保證配電網的周密調度和安全運行，是一項重要的技術措施。

1配電環網柜防誤閉鎖技術的優勢

10kV環網開關柜接地開關防誤操作閉鎖的主要功能是防止10kV環網開關柜在進線電纜通電時誤操作接地開關，防止人為操作引起的故障，提高供電可靠性，降低電網故障率操作[3]。10kV環網開關柜接地開關防誤閉鎖的主要部件有：電源模塊、執行器模塊、控制模塊、信號檢測模塊等，系統采用模塊化設計，各部分通過控制部分連接，成為一個有機的整體。這種設計簡單易懂，而且具有較好的可移植性。在未來的設計中，每個模塊都可以作為其他模塊使用。

10kV環網開關柜接地開關防誤動裝置以電氣工程、電子、新能源技術和自動控制技術為基礎，解決了10kV環網開關柜無節點輸出信號檢測和無電源處可靠運行供電的問題供應。自動控制閉鎖的啟閉性能優于上述產品，節能環保，安裝方便。可作為10kV環網系統的可靠聯鎖[4]。通過高阻狀態檢測電路，連接10kV環網開關柜的帶電顯示器，在不影響帶電顯示器正常工作的情況下，將帶電顯示器即電纜是否帶電的信號轉換為10kV環網接地開關閉鎖的工作判據開關設備。利用低功耗單片機判斷如何驅動閉鎖執行器動作，解決了無信號輸出的實時顯示的狀態判斷問題。

2智能防誤系統結構

智能防誤系統從物理結構可以分為硬件部分和軟件部分。

1）硬件部分

監控中心主要硬件配置包括：五防監控主機、顯示器、3G適配器、移動操作終端、智能鑰匙、萬能鑰匙、鑰匙充電座。

2）軟件部分

系統主要軟件配置包括：數據庫服務、消息服務、RTU服務、通信服務、電氣制圖工具、操作過程綜合監控系統、操作票執行子系統。

系統在配電網運行組內設置移動平臺，在每個環網柜和內部高壓開關柜上設置機械密碼鎖，在系統配置中增加專用RFID測試鎖，并在剛性約束的基礎上增加強制鎖定措施。在固定配電網管理中心增設數據和固定防誤主站，在各班組增設防誤主機，加強配電網運行管理規范化和數據可靠性，為配電網功能擴展提供平臺，為大面積管理提供通信依據組成完整的配電網智能防誤系統，主要由以下部分組成：

1）數據中心：包括配電數據服務器和通信服務器，在數據中心的配電網中存儲設備接線圖和歷史記錄信息，通過無線網絡存儲實時運行數據和設備狀態，保證數據傳輸的安全可靠。

2）應用主機：包括調度防錯主機、團隊防錯主機和移動平臺，并按五防要求完成調度命令。各班組根據調度命令完成相關操作票的模擬和開票，通過專用的、有針對性的專業軟件達到防源錯誤的目的。同時，移動平臺還可以考慮到配網臨時運行較多、設備分布較廣的實際特點，從而滿足移動防錯的需要。

3）操作設備：例如，手持智能操作終端借助數據中心和應用主機強大的功能，可以實現賬戶管理、設備管理、缺陷管理、操作日志管理、巡更管理、工作票管理等多種擴展功能。

4）網絡通道：數據中心與操作設備之間通過GPRS/CDMA無線公網進行通訊。操作設備與移動平臺間使用USB/WiFi通訊。

3防止開關柜帶電合閘接地開關誤操作的措施

3.1①堅持通電測試，及時發現帶電線路。②正確判斷正常通電與感應電的區別，防止誤認為通電是靜電。③吸取事故教訓，防止類似事故再次發生。④建立完善的操作規程，在接地操作位置設置警示標志和掛鎖。⑤安裝帶電防誤接地閉鎖裝置鎖定接地開關，有電時不允許關閉接地開關。

對于空氣絕緣開關柜，同時或部分采取上述五項措施，可有效防止開關柜帶電合上接地開關，屬于嚴重誤操作。充氣環網柜是全密封開關柜，不可能實現高壓電源試驗。只有帶電顯示才能用來判斷高壓是否帶電。電力行業標準DL/T538明確規定：“只有帶電顯示裝置的顯示不足以證明系統不帶電。”。與上述五項措施相比，第五條是充氣環網柜最有效、最可靠的防誤措施。

3.2具體的實施方案：從高壓帶電回路中抽出一定電壓作為指示燈的電源，通過電容器芯棒引出，經整流濾波后，將交流電變為直流電，驅動LED燈點亮。高壓母線側斷電時，指示燈不亮。同時，抽油電容器芯桿抽出的電能直接與電能檢測接口相連。驗電時，可通過驗電孔完成驗電作業。接地孔屏蔽機構的輸入信號為交流過零信號作為觸發信號。當過零信號為50hz時，控制芯片判斷高壓側通電，屏蔽板閉合。當50hz觸發信號消失時，控制芯片判斷高壓側未通電。控制芯片驅動電機驅動電路，打開屏蔽板，使接地刀閉合。

3.3外觀設計：整體外觀為方盒形，接地孔采用兩個半封閉式。該機構更適合不同廠家生產的環網柜，體積小，安裝方便。防護罩上設有機架，小電機上的傳動齒輪帶動防護罩開閉。

3.4抽壓電容器：提取電容器為高壓電瓷制成的外絕緣套管（如圖1所示）。高壓電容器C埋在中間。電容器在交流電路中有一定的阻抗，稱為電容電抗。有了這個特性，它可以用來降低交流電路中的電壓。電容器的電容電抗計算公式如下：

Z=1/2πfc

電流計算式為：I=U/Z

此電容器既能達到限流降壓的作用，且不消耗電能做功，因此作為傳感器使用非常經濟實用。

結束語

本工程對環網柜接地孔保護裝置進行了試制。高壓母線通電時，保護裝置的屏蔽板閉合，堵塞環網柜的接地操作孔。當保護裝置檢測到高壓母線未通電時，控制芯片驅動電機將打開屏蔽板。該保護裝置最大的亮點是采用過零檢測法，通過檢測交流脈沖頻率來判斷高壓側是否通電，完全避免了感應電壓引起的誤判和誤動作，與電壓判斷法相比，該方法的可靠性更高。環網柜的接地孔保護可避免接地刀誤操作造成環網柜的損耗，一個環網柜的價格也不低。因此，保護環網柜可以節省大量的設備成本，以及隱蔽的安裝成本、人工成本和顯著的經濟效益。同時，安全方面更加可靠，減少了供電企業因事故造成的供電收入，減少了因停電給用戶造成的經濟損失，減少了供電企業因事故造成的形象、聲譽等隱性損失。

參考文獻

[1]羅勇.配電環網柜防誤閉鎖技術的應用[J].貴州電力技術，2014，17（7）：24- 26.

[2]陳敬菊.配電網高壓環網柜防誤操作模式探索[J].科技風，2016，10（13）：162- 163.

[3]文忠進，肖小兵.配網戶外環網柜智能安全鎖控管理及應用[J].貴州電力技術，2016，19（4）：14- 16.

[4]龔曉濱，于瑞龍.一種新型高壓帶電顯示裝置在配電設備中的應用[J].數字技術與應用，2016，07（10）：117–119.