楊平禮 任明遠 李春華 李強仁 陳振勇

摘 要：環(huán)網(wǎng)柜在配電網(wǎng)絡體系中發(fā)揮著重要的作用。戶內(nèi)環(huán)網(wǎng)柜智能核相方法的應用，可以在提升戶內(nèi)環(huán)網(wǎng)柜智能化水平的基礎上，為整體配網(wǎng)性能的優(yōu)化提供保障。文章從智能化環(huán)網(wǎng)柜系統(tǒng)的整體結構設計與功能優(yōu)勢入手，對基于戶內(nèi)環(huán)網(wǎng)柜的智能核相方法進行了探究。

關鍵詞：戶內(nèi)環(huán)網(wǎng)柜；智能核相方法；相位檢測方法

中圖分類號：TM72 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）28-0126-02

Abstract： Ring cabinets play an important role in the distribution network system. The application of intelligent phase checking method of indoor ring network cabinet can provide guarantee for the optimization of overall distribution network performance on the basis of raising the intelligent level of indoor ring network cabinet. Starting with the overall structural design and functional advantages of the intelligent ring network cabinet system， this paper probes into the intelligent phase checking method based on the indoor ring network cabinet.

Keywords： indoor ring network cabinet； intelligent phase checking method； phase detection method

環(huán)網(wǎng)柜在電力系統(tǒng)法術配電及電能消耗中發(fā)揮著開斷、關合線路，監(jiān)測運行電量數(shù)據(jù)的功能。它可以在利用網(wǎng)絡機制實施自動化運作的基礎上，為供電部門的遠程智能化指揮管理提供保障，進而發(fā)揮出提升供電管理效率與供電管理質量的作用。隨著配電網(wǎng)絡系統(tǒng)整體負荷壓力的增加，傳統(tǒng)環(huán)網(wǎng)柜系統(tǒng)已經(jīng)難以滿足電網(wǎng)系統(tǒng)的實際需求，智能化環(huán)網(wǎng)柜系統(tǒng)在電網(wǎng)系統(tǒng)中的應用，已經(jīng)成為了電力系統(tǒng)運行可靠性的保障因素。

1 智能化環(huán)網(wǎng)柜系統(tǒng)的整體結構設計與功能優(yōu)勢

1.1 智能化環(huán)網(wǎng)柜系統(tǒng)的整體結構設計

環(huán)網(wǎng)柜具有密封性能強、絕緣性能良好和后期保養(yǎng)簡單的優(yōu)勢[1]。它可以為配電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運行提供保障。一般情況下，智能化環(huán)網(wǎng)柜系統(tǒng)主要包含有以下內(nèi)容：一是環(huán)網(wǎng)柜系統(tǒng)的控制模塊；二是環(huán)網(wǎng)柜的電源自供操作系統(tǒng)；三是環(huán)網(wǎng)柜系統(tǒng)的臭氧絕緣監(jiān)測設備；四是環(huán)網(wǎng)柜的無源閉鎖裝置。出于滿足環(huán)網(wǎng)柜系統(tǒng)的智能化需求，設計人員需要在為環(huán)網(wǎng)柜的基礎功能提供保障的基礎上，對各個模塊進行智能化創(chuàng)新。如在智能化環(huán)網(wǎng)柜系統(tǒng)的控制模塊設計方面，相關人員需要為戶內(nèi)環(huán)網(wǎng)柜的遙信功能與遠程網(wǎng)絡通信功能等功能提供保障，精準化的遙信算法可以在消除智能控制模塊中的遙信抖動與通信誤動的基礎上，對系統(tǒng)狀態(tài)進行有效記錄，遙控功能可以為環(huán)網(wǎng)柜智能化遠程操作體系的正常運行提供保障。

1.2 智能化環(huán)網(wǎng)柜系統(tǒng)的功能優(yōu)勢

智能化環(huán)網(wǎng)柜系統(tǒng)的功能優(yōu)勢主要表現(xiàn)在以下方面：一是，技術指標方面；二是系統(tǒng)結構；三是環(huán)網(wǎng)柜系統(tǒng)的整體功能性。通過對環(huán)網(wǎng)柜系統(tǒng)的系統(tǒng)結構進行分析，智能化裝置與集成化裝置的應用，有助于配網(wǎng)系統(tǒng)開關站的集中式監(jiān)控體系的構建，插箱式結構與緊湊結構的應用，也可以發(fā)揮出節(jié)約裝置空間的作用。在環(huán)網(wǎng)柜系統(tǒng)整體功能性方面，智能化環(huán)網(wǎng)柜系統(tǒng)可以為配網(wǎng)系統(tǒng)開關站集中式監(jiān)控體系的構建提供支持，也可以讓系統(tǒng)閉鎖方式得到優(yōu)化，故而智能化戶外環(huán)網(wǎng)柜在電力系統(tǒng)具有著較為廣闊的應用前景。

2 戶內(nèi)環(huán)網(wǎng)柜的智能核相方式

2.1 戶內(nèi)環(huán)網(wǎng)柜核相方式存在的問題

高壓柜內(nèi)兩路或多路電纜進線的相位核對，是電力系統(tǒng)相關操作人員在開關站開閉所、戶內(nèi)環(huán)網(wǎng)柜合環(huán)供電路時不可缺少的措施[2]。在核相工作開展過程中，相關人員會讓兩核向棒接觸高壓回路的導電體，并通過利用電壓表測量兩核相棒的二次電壓的方式，確定兩個高壓回路的對應相位。這種核相方式是利用核相棒直接從高壓回路提取信號的措施，在核相工作實施過程中，相關人員需要在解開高壓開關柜柜鎖的情況下開展核相作業(yè)，核相過程存在著違反操作規(guī)程的問題。核相期間出現(xiàn)的重大責任事故會嚴重影響人身安全和設備安全。在兩個高壓回路中接入具有相同支柱的絕緣子式傳感器的措施也是一種較為常用的核相措施。支柱絕緣子式傳感器可以將二次信號引至插座，相關人員可以將移動式核相器安裝于插座之上，并借助核相器內(nèi)包含的交流指示器開展核相操作。根據(jù)這一核相措施的實施情況，核相器中應用有高電阻值的電壓表和氖燈。設備在核相工作開展過程中會表現(xiàn)出攜帶不便及易損壞的問題。除此以外，這一核相方式并不能在距離相對較遠的戶內(nèi)環(huán)網(wǎng)柜核相工作開展過程中。根據(jù)戶內(nèi)環(huán)網(wǎng)柜核相方式的應用現(xiàn)狀，戶內(nèi)環(huán)網(wǎng)柜智能核相方式的應用，是促進戶內(nèi)環(huán)網(wǎng)柜系統(tǒng)智能化水平提升的有效措施。

2.2 戶內(nèi)環(huán)網(wǎng)柜的智能核相方法

根據(jù)智能控制技術的發(fā)展現(xiàn)狀，適用于戶內(nèi)環(huán)網(wǎng)柜核相工作的核相方法主要包含有以下內(nèi)容：一是，過零點檢測法；二是，Prony法；三是，相關分析法；四是，波形變換法；五是瞬時值法。以過零點檢測法為例，這一核相方法與兩個或多個同頻信號過零點的時差之間具有一定的聯(lián)系，在過零點檢測法應用于戶內(nèi)環(huán)網(wǎng)柜核相領域以后，相關人員可以在計算兩個或多個同頻信號過零點的信號差的基礎上，將時間差轉變?yōu)橄辔徊頪3]。下圖所示的內(nèi)容為過零點檢測法的應用效果圖。

根據(jù)圖中所反映的內(nèi)容，S1和S2指代的內(nèi)容為兩種同頻化的正弦信號；T1和T2可以被看作是兩種正弦信號相鄰的過零點時刻，ΔT可以被看作是T1與T2之間的時間差。根據(jù)上述內(nèi)容，相關人員可以借助信號采樣周期信號和時間差內(nèi)的采樣點數(shù)等參數(shù)，將時間差轉化為相位差。在難以直接測取過零點的情況下，相關人員可以根據(jù)過零點附近的電壓正負變換特點，確定與2個正負電壓相鄰的采樣點，進而確定過零點的位置。Prony法是建立在譜分析技術基礎之上的信號處理技術，它可以在提取信號特征量的基礎上，對給定信號的頻率、幅值和相位等內(nèi)容進行分析。相關分析法在戶內(nèi)環(huán)網(wǎng)柜核相工作開展過程中，發(fā)揮出良好的噪聲抑制能力[4]。離散傅里葉變換法是瞬時值法的代表因素。在離散傅里葉變換法應用于戶內(nèi)環(huán)網(wǎng)柜智能核相工作以后，相關人員可以在無需濾波的情況下，完成多個分量的計算。

2.3 戶內(nèi)相位檢測方法的選擇

通過對不同的相位測量方式進行分析，過零點檢測法是易于實現(xiàn)的一種智能化核相方法；這種核相方法在實際應用過程中，可以表現(xiàn)出實時性強的特點，但是在被測信號出現(xiàn)一定波動的情況下，過零點檢測法的檢測結果會產(chǎn)生一定的誤差[5]。Prony法可以在低頻震蕩分析領域發(fā)揮自身的作用，但是在實際應用過程中也會出現(xiàn)抗干擾能力差的問題。根據(jù)戶內(nèi)相位檢測工作的實際情況，這種檢測方式也可以在頻率估計及諧波分析等領域得到應用。相關分析法雖然具有噪聲抑制能力強的優(yōu)勢，但是它對硬件設備的要求相對較高，在核相工作實施過程中，也會表現(xiàn)出缺乏實時性的問題。離散傅里葉變換法是一種較為理想的戶內(nèi)相位檢測方式，這一檢測方式的濾波作用相對良好，其在實際應用過程中也可以表現(xiàn)出計算精準和計算速度快的優(yōu)勢。

2.4 電力核相系統(tǒng)的軟硬件設計

根據(jù)智能控制的電力核相技術的發(fā)展現(xiàn)狀，嵌入式硬件是戶內(nèi)環(huán)網(wǎng)柜智能核相工作中常用的一種核相系統(tǒng)。與之相關的嵌入式硬件多應用有32位主流架構。X86、ARM等微處理器是戶內(nèi)環(huán)網(wǎng)柜智能核相系統(tǒng)中常用的硬件類型。以ARM處理器為例，此類處理器在實際應用過程中具有體積小、功耗低和低成本等優(yōu)勢。它可以大量使用寄存器的基礎上，促進指令執(zhí)行速度的提升。指令長度的固定化也是此類處理器的主要特點。

在電力核相系統(tǒng)軟硬件設計方面，智能化的電力核相系統(tǒng)主要由電力線、數(shù)據(jù)采集電路和嵌入式系統(tǒng)平臺等多部分內(nèi)容構成。數(shù)據(jù)采集電路和嵌入式平臺電路可以被看作是系統(tǒng)之中的兩大核心線路。數(shù)據(jù)采集電路可以發(fā)揮出采集電力線信號模擬量的作用。根據(jù)戶內(nèi)環(huán)網(wǎng)柜系統(tǒng)的實際特點，此類設備的核相以二次核相為主，故而電壓互感器的電路設計與整形電路需要滿足二次核相的實際需求。ADRAM存儲系統(tǒng)和FLASH存儲系統(tǒng)等系統(tǒng)也在嵌入使平臺的核心電路之中發(fā)揮著一定的作用。

在系統(tǒng)軟件平臺設計方面，Linux系統(tǒng)是戶內(nèi)環(huán)網(wǎng)柜智能核相系統(tǒng)中的常用系統(tǒng)。與之相關的設備驅動程序需要滿足設備初始化、數(shù)據(jù)傳送（數(shù)據(jù)在內(nèi)核與硬件之間的傳送）和數(shù)據(jù)讀取等功能。為提升智能核相系統(tǒng)的可操作性，系統(tǒng)設計者也可以將GoAhead服務器應用于系統(tǒng)的軟件平臺之中。B/S模式與Web服務之間的融合，可以為系統(tǒng)的電網(wǎng)遠程實時監(jiān)控功能提供一定的保障。在系統(tǒng)允許的情況下，設計者也可以通過諧波分析和功率分析等方式，增加監(jiān)控信息。

3 結束語

戶內(nèi)環(huán)網(wǎng)柜傳統(tǒng)核相工作具有一定的復雜性?；谥悄芸刂频碾娏讼嘞到y(tǒng)的應用，是提升戶內(nèi)環(huán)網(wǎng)柜智能化管理水平，提升核相工作安全性的可行措施。根據(jù)戶內(nèi)環(huán)網(wǎng)柜的實際特點，離散傅里葉轉換法可以為核相結果的精度與準確度提供保障。嵌入式linux實時操作系統(tǒng)設計可以為系統(tǒng)的嵌入式特性提供保障。在戶內(nèi)環(huán)網(wǎng)柜智能核相方法應用于核相工作以后，相關人員也可以借助和核相系統(tǒng)，對電網(wǎng)系統(tǒng)進行實時監(jiān)控。

參考文獻：

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