配網自動化系統中智能開關的應用分析

黃柱斌

摘要：經濟與社會的發展加劇了對電力電能的需求，而且隨著電力系統建設范圍的持續拓展，配網自動化的程度不斷提高，在這種情形下就必須積極地開發現代化智能科技，將智能開關應用于配網自動化系統中則能發揮有效的智能化控制功能，從而最大程度地控制配網運行中的故障，維持配網系統的高效運行。本文重點分析了智能開關內涵以及智能開關在配網自動化系統的應用。

關鍵詞：配網自動化系統;智能開關;應用

0 ?前言

隨著現代化智能科技的發展，配網自動化系統處于一個高效運行狀態，智能化開關安裝在配網自動化系統中，能夠發揮對配網系統的智能化控制功能，從而實現對供電系統中斷路系統以及其他開關系統等的動態監測與監督，從而提高配網故障的識別率，減少故障和問題的出現和發生，維持配網系統的安全運行。

1 ?智能開關的內涵

智能開關屬于全新的智能化開關設備，屬于執行單元。一次設備則主要包括以下設備：非常規互感器、隔離開關、接地開關、斷路器等形成，二次設備則是指：數字化控制設備、通信接口、電子技術等。智能化開關能夠發揮多種功能，例如：安全保護、開關控制、通訊等，不同功能單元都可以獨自運行，從而更加深入地總結、剖析系統運轉中的隱患與問題，達到了遠程化監管的目標。最初的智能化開關形態為：集成柱上開關，此開關具有室外可視化功能，而且也兼具通訊功能。目前來看，插接式開關勢必要被全方位地推崇與應用，此開關全面地利用了智能化傳感器技術、未處理技術等來發揮其智能化功效。通過數字通訊技術能夠達到對電氣裝置、設備等工作狀態的全方位跟蹤與調查，從而提高故障隔離效率，此智能開關也能和站內的微機系統聯合，達到安全監控的目標。

2 ?配網自動化系統中智能開關介紹

2.1 隔離開關

此開關發揮著電路切斷功能，具體是指無負荷電路的切斷，以此來隔開設備與電源，實際分閘過程中出現了清晰的切斷點，以此來實現設備的安全檢修與有效維護，合閘操作中也能實現電流的平穩流通。由于隔離開關沒有專門的滅弧裝置，因此其不能切斷短路電流。正是基于以上特點才能確保斷路器切斷電路時才能維持剩余的各項操作，其中必須嚴格禁止帶負荷操作，從而控制安全故障的出現。隔離開關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，這些設備通常都和負荷開關同步配合、聯合發揮功能。

2.2 負荷開關

負荷開關的類型也多種多樣，其中包括：產氣式開關、真空負荷開關，其結構類型包括：箱式開關與敞開式開關。前者依賴于SF6氣體絕緣，內部配設了滅弧室、隔離刀閘類似的部件，有著超強的抗腐蝕功能，而且操作結構的抗腐蝕性能較好，不易出現銹蝕，敞開式負荷開關則包括兩大類別，具體為：產氣式滅弧室、真空滅弧室，其中真空滅弧室的應用最為廣泛，敞開式負荷開關的弊端在于：其內部的很多部件、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，當金屬的防腐蝕處理不科學時，則可能造成元部件發生銹蝕問題，從而導致其無法被深入、廣泛地應用。

2.3 斷路器

整個配網系統的架空線路中配設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。對于配網來說，其架空線路的開關以及負荷開關等通常選擇此設備。所以，必須強化對各個類別斷路器的深入剖析，從而更加深入、全面地開發與利用斷路器的優勢功能。柱上斷路器一般選擇真空開關管滅弧，經過多重對比與選擇，SF6氣體有著超強的絕緣性能，最主要的是其占用空間較小，而且密封性較強，不會對斷路器帶來太大的干擾和破壞。

3 ?配網自動化系統中智能開關的應用

3.1 配網系統概況

某偏遠閉塞山地環境中的配網系統所處環境相對惡劣，很多線路都遍布于山谷，配網線路整體來看長度超長，四周環境也相對復雜，配網系統容易遭受臺風、雷電、冰雪等的襲擊與干擾，從而導致配網系統故障不斷出現，在這種情形下可以將智能化開關安裝于配網系統，發揮其智能化運轉功能，而且，由于配網開關分散式分布，分布范圍更加廣泛，各自面臨著不同的運行環境，為了有效地克服其中的困難和問題，選擇無線公用網通訊技術來強化管理。

3.2 智能開關的安裝運行

供電系統都圍繞配網自動化系統實施了智能化改造，具體的方法就是將智能開關安裝在配網系統，通過逐步試點運行的方式來加大改造力度，可以結合過去若干年線路的特點、故障發生情況等來科學地安裝與調度，從去年春天開始安裝智能化開關，具體類型為：SOG開關，要將這一開關配置于故障跳閘次數穩居前三位的部位，實踐證實：SOG智能化開關實際運行中體現出多種優點和優勢，體現在：體型較小、質地輕、方便安裝、便于攜帶，而且不占用大的空間，最主要的是當故障出現后可以自動化地將其隔開，依然能維持其他非故障區的正常運行。SOG智能化開關一般與控制器緊密配合，達到了對配網系統的接地保護，也能達到短路的保護、過流保護等，同時，也能發揮重合閘功效，此智能化開關的實際運用則體現在以下方面：

第一，能自行切斷接地故障。支線發生接地故障后，SOG智能開關可以自動化地發揮調節與控制功能，變電站與饋線上方的分支用戶依然能常規地合閘，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處發生故障，例如：接地故障，S2則將進入檢測狀態，具體將圍繞零序電流、零序電壓、相位角等具體開展監測、檢查，從中分析出故障具體所處部位，如果一旦明確所發生的故障類型，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，如果支線出現了相間短路故障，分支線上的SOG智能開關也能自動化地分閘，此時，變電站系統、饋線等分支系統等還是能常規化運轉。

3.3 基于LPC2103智能開關控制器系統的應用

對于廣大的電力用戶來說，10kV配網整體處于高度的緊密、密切連接的狀態，而且系統的整體運行概況能極大地影響用戶是否安全用電，如果線路發生故障或問題，則可能帶來極大地損失與問題。對于現階段開關控制器尚未達到理想的智能化水平，數據的采集不精良等現象則引進了基于LPC2103的智能化開關控制設備，此系統基于模塊化設計理念，其中央處理器主要選擇ARM微處理器，能夠對配網線路的電壓、電流、開關等的運行模式、狀態等加以監測、監督，也能利用無線模塊來傳輸一切所測出的數據，將這些數據積極地傳向監控中心，以此來達到對配網線路的工作模式、運行狀態以及開關工作模式的動態監控、檢測，利用此系統來檢測對應的電流數據、電壓信號，最終獲得測量值的相關系數達到：0.9961，這一數據和控制器精度設計可接受的誤差對比起來，處于一個額定值范圍，憑借利用開關控制器系統則能實現對配網系統中線路和設備的智能化控制。

3.4 柱上開關無線智能化系統

也有部分配網自動化系統安裝了柱上開關，此開關FTU電池無法高效地釋放電能，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，可以選擇柱上開關無線控制系統，此系統適應能力超強，而且運行成本相對低，同時，也可以將CT內置于柱上開關內部，從而達到對電流數據、信息等的搜索、監控。數據采集模塊可以基于已有的柱上開關操作機構，借助GSM網絡系統來實現信息的交流與交互，而且大量的實踐驗證得出：柱上智能化開關所構建的系統運行更為安全、平穩，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，能夠對來自于系統的各項參數實施有效地采集，也能參照警報設備來達到對系統的遠程控制、動態監測等。

3.5 智能開關的應用效果

大量的現實實驗表明：智能開關運用于配網自動化系統能發揮各個方面的優勢功能和作用，能夠對配網的自動化、高效化運行帶來非常理想的效果，有效地實現了配網的高度智能化運轉。經國家供電中心分析與統計，將智能化開關安裝在配網自動化系統，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，當故障出現后，可以利用智能化開關來最大程度地鎖定故障范圍。即便當配網系統遭遇外部不良天氣、氣候等的干擾時，例如：臺風、暴雨、雷擊等，則將導致開關發生劇烈的跳閘故障，安裝了智能化開關后，則能發揮其智能化功效，主要發生的跳閘為智能化開關跳閘，這樣就間接地控制了變電所跳閘的次數，如果沒有智能化開關的保護與控制，則將增加變電檢修的次數，而且還將帶來更為嚴重的其他方面問題。

4 ?結語

供電企業與整個社會與人類的運行與發展關聯緊密，只有充分地利用現代化智能技術、智能開關等，才能最大程度地提高配網系統的自動化運行水平，也才能充分地發揮智能開關的功能和作用，也才能帶來理想的配網自動化系統運行狀態，進而減少經濟損失，提高整個電力系統的運行效率，提高供電企業的經濟效益，進而實現電力行業的現代化發展。

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