王志杰 沙鑫 秦沖 唐寧 隋曉輝

(國網(wǎng)山東榮成市供電公司,山東榮成 264300)

論一體化智能環(huán)網(wǎng)柜的自動化管理及應(yīng)用

王志杰 沙鑫 秦沖 唐寧 隋曉輝

(國網(wǎng)山東榮成市供電公司,山東榮成 264300)

科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟社會的發(fā)展,加快了我國的城鎮(zhèn)化進程,在配電網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用配電調(diào)控一體化可以改變傳統(tǒng)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(fā)展。一體化智能環(huán)網(wǎng)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(huán)網(wǎng)柜 配網(wǎng)自動化

1 一體化智能環(huán)網(wǎng)柜的應(yīng)用現(xiàn)狀和前景

1.1 一體化智能環(huán)網(wǎng)柜的應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電力市場經(jīng)濟逐漸形成，在這樣的大背景下，配網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)就凸顯了出來，造成了人們生產(chǎn)與生活用電與電網(wǎng)設(shè)施設(shè)備不協(xié)調(diào)的情況，影響了人們的正常生產(chǎn)與生活，因此，推進電力行業(yè)改革，構(gòu)建城市配網(wǎng)自動化已經(jīng)成為亟待解決的問題。一體化智能環(huán)網(wǎng)柜有助于我國配電自動化建設(shè)，對于推動配電系統(tǒng)改革起著十分重要的作用，大力發(fā)展應(yīng)用與配電調(diào)控的一體化智能環(huán)網(wǎng)柜，將為當(dāng)?shù)貛聿诲e的經(jīng)濟效益和社會效益。

一體化智能環(huán)網(wǎng)柜特別是10KV一體化智能環(huán)網(wǎng)柜已經(jīng)在我國東南沿海地區(qū)，如香港，和國外一些發(fā)達國家和地區(qū)，如新加坡、歐美等得到了廣泛的使用，配網(wǎng)自動化技術(shù)也逐漸發(fā)展與成熟。這些地區(qū)經(jīng)濟比較發(fā)達，人們的思想比較前衛(wèi)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(huán)網(wǎng)柜的開發(fā)技術(shù)取得了不斷的發(fā)展與突破，在雄厚資金的支持下，這些地區(qū)實現(xiàn)了配網(wǎng)自動化，并在一體化智能環(huán)網(wǎng)柜的廣泛應(yīng)用中嘗到了甜頭，因此，當(dāng)?shù)卣畷又匾暸渚W(wǎng)自動化的建設(shè)，也會加大力度開發(fā)應(yīng)用于配電管控的一體化智能環(huán)網(wǎng)柜。

目前，我國的配網(wǎng)自動化總體上依舊處于初期的發(fā)展階段，相比于主網(wǎng)的建設(shè)投入，配電網(wǎng)絡(luò)的資金投入相對較少，配網(wǎng)自動化的程度比較低，難以達到比較好的供電質(zhì)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(shè)普遍面臨著電力設(shè)備性能較差，技術(shù)比較落后，安全事故頻發(fā)等難題，出現(xiàn)故障之后，回復(fù)供電的時間相對較長，對人們的生產(chǎn)和生活產(chǎn)生了較大的影響。在我國的東南沿海地區(qū)，配網(wǎng)自動化水平相對較高，但也存在著配電一二次設(shè)備分散，廠家之間溝通脫節(jié)，標準不一的情況，這就給電網(wǎng)的維護以及技術(shù)對接等造成了很大的麻煩。

1.2 一體化智能環(huán)網(wǎng)柜的應(yīng)用前景

一體化智能環(huán)網(wǎng)開關(guān)設(shè)備促進了我國配網(wǎng)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(wǎng)自動化行業(yè)中投入更多的人力與物力，加大資金投入，鼓勵獨立開發(fā)，也要不斷學(xué)習(xí)與借鑒國外先進的技術(shù)與經(jīng)驗，在實踐中不斷摸索，力圖研究出更加先進的自動化設(shè)備，打造更為先進的配網(wǎng)自動化系統(tǒng)。

2 智能環(huán)網(wǎng)柜的配置

電力系統(tǒng)設(shè)備分為一次設(shè)備和二次設(shè)備，為了簡化內(nèi)部接線，降低生產(chǎn)成本，減少工作量，一體化智能環(huán)網(wǎng)柜大多都將一、二次設(shè)備結(jié)合在一起。一體化智能環(huán)網(wǎng)柜的一次線路結(jié)構(gòu)如圖1所示。環(huán)網(wǎng)柜在正常運轉(zhuǎn)時，能夠承載負荷電流，環(huán)網(wǎng)電流及電纜線路的充電電流，并能控制其開斷，具有線路側(cè)接地功能。環(huán)網(wǎng)柜安裝了熔斷器組，當(dāng)用戶側(cè)線路發(fā)生故障時能夠及時切除短路故障，并將負荷開關(guān)全部分閘，對故障進行隔離，保護電力設(shè)備。環(huán)網(wǎng)柜的環(huán)進線與環(huán)出線上安裝了三相CT，能夠?qū)ω摵呻娏饕约跋到y(tǒng)故障狀態(tài)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(huán)網(wǎng)柜的實現(xiàn)

3.1 環(huán)網(wǎng)線路備用電源自動投入

以圖1為例說明環(huán)網(wǎng)線路備用電源自動投入的條件，首先，C點處失壓，其次，系統(tǒng)內(nèi)沒有故障電流通過，此外，系統(tǒng)的備自投邏輯未閉鎖。圖2為投入邏輯示意圖。

3.2 環(huán)網(wǎng)線路故障檢測

3.2.1 短路故障檢測方案

智能環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)部的FTU具有備用電源自動投人功能，不需要通訊就能恢復(fù)整個系統(tǒng)的供電。為了使系統(tǒng)能夠較快地檢查出故障，恢復(fù)正常供電，并且兼顧測量的精度，在內(nèi)部安裝了測量CT及保護CT，測量CT在系統(tǒng)正常時工作，監(jiān)測電流，保護CT在系統(tǒng)發(fā)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(fā)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(tǒng)或小電阻接地系統(tǒng)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(tǒng)或經(jīng)由消弧線圈接地的系統(tǒng)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(huán)網(wǎng)柜盡可能多地采集零序電壓等與接地故障相關(guān)的信息，并將其傳遞給子站或者總站，綜合多個智能環(huán)網(wǎng)柜反饋信息后進行故障判斷。

4 智能環(huán)網(wǎng)柜的運行信息實時采集

智能環(huán)網(wǎng)柜采集的運行信息包括線路遙測，如：環(huán)進線、環(huán)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(guān)的位置等；開關(guān)運行檢測，如：各開關(guān)合/分閘次數(shù)等；還有后備電源的運行信息以及控制信號。

5 配網(wǎng)自動化的實現(xiàn)技術(shù)

5.1 供電一次方案結(jié)構(gòu)

圖3為終端用戶開關(guān)站典型配電一次方案示意圖。這個方案滿足了城市配電關(guān)于供電可靠性等的諸多要求，采用環(huán)網(wǎng)供電的模式，具有供電結(jié)構(gòu)復(fù)雜、環(huán)網(wǎng)接點多，供電可靠性高等特點。該方案由一路進線、兩路環(huán)網(wǎng)出線、三路配變及一臺站內(nèi)PT柜構(gòu)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(guān)電操機構(gòu)等，這些電器元件彼此連接，構(gòu)成了配電網(wǎng)絡(luò)的一次主回路系統(tǒng)。供電一次方案結(jié)構(gòu)需要一體化智能環(huán)網(wǎng)柜這一供電模式的載體來實現(xiàn)，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?qū)崿F(xiàn)不同氣箱之間的組合，還可以對氣箱進行擴展，從而實現(xiàn)全模塊化的組合結(jié)構(gòu)。

5.2 供電二次方案測控模式

在城市環(huán)網(wǎng)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(huán)網(wǎng)開關(guān)設(shè)備共為一體，可以提供全量監(jiān)測、遠程控制、信息收集、故障隔離與分析處理。

5.3 遠程調(diào)度與控制

一體化智能環(huán)網(wǎng)柜可以實現(xiàn)分布式二次終端控制單元對終端配變等進行實時地監(jiān)測，反饋系統(tǒng)的運行情況以及各種相關(guān)數(shù)據(jù)，一體化智能環(huán)網(wǎng)柜的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可以對這些數(shù)據(jù)進行全面的，系統(tǒng)的分析與處理，并執(zhí)行相關(guān)的邏輯操作，如：故障點距離，負荷轉(zhuǎn)移等，保護電力設(shè)備的安全，實現(xiàn)安全、穩(wěn)定供電。

5.4 裝置通信

配網(wǎng)自動化裝置的核心技術(shù)就是通信，目前，我國主干網(wǎng)通信普遍采用光纖通信，因此也可以說，配網(wǎng)自動化的實現(xiàn)是建立在光纖通信基礎(chǔ)之上的。光纖通信具有可靠性好，抗干擾能力強等優(yōu)點，可以快速而高效地傳遞語言、圖像以及數(shù)據(jù)，有助于實現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)各終端之間的信息交流和資源共享，有助于實現(xiàn)更大價值的配網(wǎng)自動化功能。

6 結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)有的配電網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)滿足不了人們的需求，人們生產(chǎn)與生活用電與電網(wǎng)設(shè)施設(shè)備不協(xié)調(diào)的情況屢屢發(fā)生，加大資金投入與技術(shù)研發(fā)，實現(xiàn)配網(wǎng)自動化是政府的重要任務(wù)。一體化智能環(huán)網(wǎng)柜的出現(xiàn)給電力行業(yè)帶來了驚喜與希望，極大地推動了配網(wǎng)自動化建設(shè)，我國應(yīng)當(dāng)與時俱進，在鼓勵自主研發(fā)的同時也要積極學(xué)習(xí)國外先進的技術(shù)和良好的經(jīng)驗，早日全面實現(xiàn)我國的配網(wǎng)自動化。

[1]丁孝華,葛成余,徐石明.一體化智能環(huán)網(wǎng)柜系統(tǒng)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(shù)[J]電子工業(yè)出版社,2006:16-17.