李鑫　李寧　馬驥驥

摘要：隨著社會經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，城鄉(xiāng)電網(wǎng)對高質(zhì)量、高可靠性的電能供應(yīng)提出了越來越高的要求。逐步實現(xiàn)城鄉(xiāng)電網(wǎng)的配電自動化、電氣化、智能化，以提高整個配電系統(tǒng)的電能和供電可靠性，其社會效益和經(jīng)濟(jì)效益都是非常明顯的。為此，我國目前正投以巨資對城鄉(xiāng)電網(wǎng)進(jìn)行建設(shè)與改造。智能電網(wǎng)就是電網(wǎng)的智能化（智電電力），也被稱為“電網(wǎng)2.0”，它是建立在集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，通過先進(jìn)的傳感和測量技術(shù)、先進(jìn)的設(shè)備技術(shù)、先進(jìn)的控制方法以及先進(jìn)的決策支持系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用，實現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標(biāo)，其主要特征包括自愈、激勵和包括用戶、抵御攻擊、提供滿足21世紀(jì)用戶需求的電能質(zhì)量、容許各種不同發(fā)電形式的接入、啟動電力市場以及資產(chǎn)的優(yōu)化高效運行。

關(guān)鍵詞：配網(wǎng)分界;分段開關(guān);功能優(yōu)化;探討

中圖分類號：TM564文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672-9129（2020）06-0188-02

Abstract：Withtherapiddevelopmentofsocialeconomyandscienceandtechnology，urbanandruralpowergridhasputforwardhigherandhigherrequirementsforhighqualityandhighreliabilityofpowersupply.Graduallyrealizetheurbanandruralpowerdistributionautomation，electrification，intelligence，inordertoimprovethewholepowerdistributionsystemandpowersupplyreliability，itssocialbenefitsandeconomicbenefitsareveryobvious.Therefore，Chinaisinvestingahugeamountofmoneyintheconstructionandtransformationofurbanandruralpowergrids.Smartgridisthegridintelligent（electricpower），alsoknownasthe"grid"2.0，itisbasedontheintegration，high-speedbidirectionalcommunicationnetwork，onthebasisofthroughtheuseofadvancedsensorandmeasuringtechnology，advancedequipmenttechnology，theadvancedcontrolmethod，andtheapplicationofadvancedtechnologyofdecisionsupportsystem，realizethegridreliability，security，economic，efficientandenvironmentfriendlyandusethesecuritytarget，Itsmainfeaturesincludeself-healing，motivatingandencompassingusers，resistingattacks，providingpowerqualitythatmeetstheneedsofusersinthe21stcentury，allowingaccesstovariousformsofpowergeneration，initiatingpowermarkets，andoptimizingandoperatingassetsefficiently.

Keywords：distributionnetworkboundary;Sectionswitch;Functionoptimization;Todiscuss

配網(wǎng)分界分段開關(guān)（高壓真空斷路器）作為一種高壓電力開關(guān)設(shè)備，是電網(wǎng)的重要組成部分，其作用舉足輕重，電力系統(tǒng)不僅需要靠它切斷和接通正常運行工況下高壓電路中的空載電流和負(fù)荷電流，以完成對輸電網(wǎng)絡(luò)的控制;還需要靠它在系統(tǒng)發(fā)生故障時與保護(hù)裝置及自動裝置相配合，迅速切斷相當(dāng)大的故障電流，防止事故擴大，保證系統(tǒng)的安全運行以及保護(hù)部分電力設(shè)施。

為滿足電網(wǎng)發(fā)展，尤其是電網(wǎng)的智能化發(fā)展需要，滿足電力用戶對高質(zhì)量、高可靠性供電需要，國網(wǎng)新疆電力公司吐魯番供電公司近幾年一直對配網(wǎng)線路設(shè)備進(jìn)行改造升級，為配合供電吐魯番供電公司配網(wǎng)自動化建設(shè)，我公司近兩年來積極配合吐魯番供電公司進(jìn)行設(shè)備改造升級，與供電公司相關(guān)部門一起攻克技術(shù)難關(guān)。目前設(shè)備基本功能構(gòu)架已經(jīng)定型，在整個升級改造過程中，我們根據(jù)國家電網(wǎng)、國家電網(wǎng)新疆電力公司，以及國網(wǎng)吐魯番電力公司相關(guān)技術(shù)要求，再結(jié)合吐魯番地區(qū)的電網(wǎng)線路特點，因地制宜地對我們的配網(wǎng)分界分段開關(guān)智能永磁斷路器進(jìn)行了功能優(yōu)化，在此我要對這個階段的功能優(yōu)化發(fā)表一下意見。

高壓開關(guān)（斷路器）的一個最基本性能就是機械可靠性，斷路器的全部使命，歸根到底是體現(xiàn)在觸頭的分、合動作使，而分、合動作又是通過操動機構(gòu)來實現(xiàn)的，因此操動機構(gòu)的工作性能和質(zhì)量的優(yōu)劣，對高壓斷路器的工作性能和可靠性起著極為重要的作用。真空斷路器的操動機構(gòu)，從最初的電磁操動機構(gòu)，發(fā)展到現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的彈簧操動機構(gòu)。彈簧機構(gòu)利用交直流兩用電動機對彈簧進(jìn)行預(yù)儲能（也有人力儲能），利用彈簧能進(jìn)行分合閘操作，從而對電源要求低，交直流均可操作，電源丟失仍可完成一個合分循環(huán)，因此得到廣泛應(yīng)用。但彈簧機構(gòu)也有其自身不可克服的缺點：零件數(shù)量多，要求加工精度高，制造工藝復(fù)雜，成本高，產(chǎn)品可靠性不易保證，限制了真空開關(guān)向電氣壽命、免維護(hù)等要求更高的方向發(fā)展。操動機構(gòu)故障占斷路器故障的70%左右。由此可見，操動機構(gòu)是電力系統(tǒng)的最大“安全隱患”，其性能的好壞將影響到整個電力系統(tǒng)能否可靠穩(wěn)定運行。而操動機構(gòu)歷經(jīng)了電磁機構(gòu)—彈簧機構(gòu)—永磁機構(gòu)這一演變過程，永磁斷路器的出現(xiàn)，對于整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行具有十分重要的意義。永磁機構(gòu)已在我國制造部門和運行部門形成了熱潮，國家電網(wǎng)公司在"關(guān)于發(fā)布《國家電網(wǎng)公司重點應(yīng)用新技術(shù)目錄》的通知"（國家電網(wǎng)科（2006）323號）中明確將永磁操動機構(gòu)、小型化、免維護(hù)的真空技術(shù)列為配電與用電的新技術(shù)應(yīng)用方向。由于新疆地處亞歐大陸腹地，相對較惡劣的氣候以及環(huán)境條件，導(dǎo)致新疆電網(wǎng)在升級改造時，直接越過大部分地區(qū)先使用彈簧操動斷路器的過渡階段，直接配用永磁真空斷路器。彈簧操動機構(gòu)零件數(shù)量多，多個零部件通過齒輪，卡槽，擋板，鎖扣，脫口等工藝環(huán)節(jié)鏈接到一起或者各個機械功能，那么新疆相對惡劣的氣候以及地理環(huán)境，很容易破壞彈簧操動機構(gòu)的機械特性，晝夜溫差較大，外檢環(huán)境會促使金屬熱脹冷縮，那么多個零部件的熱脹冷縮會使機構(gòu)的連接公差不斷改變最終破壞彈簧操動機構(gòu)的機械特性。新疆地區(qū)沙漠多，風(fēng)沙大，過多的塵土雜質(zhì)附著到零部件上也容易破壞彈簧操動機構(gòu)的機械特性。永磁機構(gòu)零部件數(shù)目大大減少，斷路器的機械可靠性顯著提高;而且由于動作部件少，中間轉(zhuǎn)換和連接機構(gòu)也很少，大大減少了動作時間的分散性和不可控性，為斷路器實現(xiàn)智能化操作提供了技術(shù)條件。

此次配網(wǎng)分界分段開關(guān)的功能優(yōu)化，是我公司基于多年對永磁斷路器的生產(chǎn)研發(fā)技術(shù)投入和在新疆投運永磁斷路器多年的實踐經(jīng)驗與售后回訪以及國網(wǎng)吐魯番供電公司李寧李主管的技術(shù)指導(dǎo)所完成的。具體主要有以下幾點：

1操動機構(gòu)由單機構(gòu)改為手自一體雙機構(gòu)

早期投運的永磁斷路，因其結(jié)構(gòu)的特殊性，分合閘通過控制器實現(xiàn)，若控制器出現(xiàn)故障，斷路器主體有緊急分合閘拉環(huán)，可實現(xiàn)緊急分閘;而控制器故障要繼續(xù)合閘，則必須要更換控制，這大大地影響了通電用電的穩(wěn)定性，智能電網(wǎng)的自愈能力也無從說起，由此，我們對斷路器進(jìn)行了改進(jìn)，將斷路器改進(jìn)為手自一體永磁斷路器，在原有永磁操動機構(gòu)的基礎(chǔ)上，我們在操動系統(tǒng)里面多加了一個獨立開來的手動操動機構(gòu)，永磁機構(gòu)與手動機構(gòu)相互獨立，但是又可以不受不論是哪一個操動機構(gòu)先改變分合狀態(tài)后的影響下繼續(xù)操作改變分合狀態(tài)。手自一體雙機構(gòu)結(jié)構(gòu)的斷路器其機械特性處于雙保險狀態(tài)，因永磁機構(gòu)優(yōu)良的機械特性，以平時永磁機構(gòu)為主機械狀態(tài)，當(dāng)因為控制器故障、電壓互感器故障、永磁機構(gòu)失去分合動力等原因造成永磁機構(gòu)無法實現(xiàn)斷路器分合閘時，則可以通過備用的手動彈簧操動機構(gòu)對斷路器進(jìn)行分合閘操作。

2斷路器主體三相合成零序改為三相獨立零序

斷路器監(jiān)測線路設(shè)備狀態(tài)，通過開關(guān)主體上面的各種傳感器（電壓電流互感器），采取高壓一次信號，再通過控制電纜將信號傳導(dǎo)到配電開關(guān)監(jiān)控終端（FTU），配電開關(guān)監(jiān)控終端再將一次信號進(jìn)行一二次整定，再通過預(yù)先設(shè)置好的保護(hù)定值，起到合理切斷線路從而保護(hù)電網(wǎng)和電力設(shè)備的作用。近幾年，國網(wǎng)對于線路接地保護(hù)功能的實現(xiàn)上花了很多精力，多數(shù)斷路器實現(xiàn)接地保護(hù)功能是通過獲取零序電流?，F(xiàn)在獲取零序電流的普遍方式有兩種，一種是通過三相電流互感器采集三相電流，再通過配電開關(guān)監(jiān)控終端將三相電流換算為相位差電流即零序電流來判定接地故障。這種方式所獲得的零序電流，誤差相對較大，很有可能產(chǎn)生零序誤報警與零序誤跳閘的情況。為了獲取比較準(zhǔn)確的零序電流，有些斷路器采用獨立零序互感器，因為采集B相多數(shù)的作用就是為了整定出零序電流，所以通常獨立零序的互感器集成的是A、C兩相電流互感器，對于我們?nèi)嚯娏鞯牟杉瘍H限于于A相與C相，雖然這加強了零序電流精度，卻忽略了B相電流的采集，在一些特定的故障判斷中，無法精確判定。所以對斷路器做的第二個優(yōu)化是采用了三相獨立零序電流互感器。

3配電開關(guān)監(jiān)控終端（FTU）物聯(lián)網(wǎng)智能化

吐魯番供電公司在吐魯番設(shè)立了主站服務(wù)器，我們的配電開關(guān)監(jiān)控終端（FTU）需要與主站進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)對接以及數(shù)據(jù)傳送，通過對FTU的通訊芯片進(jìn)行升級，使主站與FTU進(jìn)行萬物物聯(lián);對FTU的程序進(jìn)行了重新編程，通過對通訊報文的解析，對應(yīng)的點表編輯，以及相應(yīng)的計數(shù)統(tǒng)一，最終實現(xiàn)與主站之間數(shù)據(jù)合理、精準(zhǔn)地通訊，各個斷路器會通過FTU將自身檢測到的實時遙測與遙信數(shù)據(jù)，與主站進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)。通過以上技術(shù)手段，運維檢修人員就可以通過一臺服務(wù)器，檢測每臺斷路器的運行狀況，從而實現(xiàn)足不出戶，視察大范圍電網(wǎng)狀況，及時精確的發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)故障點，提高電網(wǎng)的運轉(zhuǎn)效率與自愈能力。

4配電開關(guān)監(jiān)控終端（FTU）維護(hù)簡化

隨著智能電網(wǎng)的普及，幾乎每臺短路路都要配置配電開關(guān)監(jiān)控終端（FTU），永磁斷路器因其可靠的機械特性，故障率很低，但作為與之配套的FTU，長期使用在惡劣環(huán)境，其電源直接通過電壓互感器將線路10kV電源轉(zhuǎn)換為220V電源對其供電，其獲取的電源也相對不穩(wěn)定，F(xiàn)TU的日常維護(hù)將會增多，F(xiàn)TU維護(hù)簡化設(shè)計也是勢在必行的。FTU維護(hù)簡化設(shè)計除了可以提高運維檢修工作效率，并且加強安全保障。電容與蓄電池都是FTU的易損品，在設(shè)計時通過空間的合理規(guī)劃，一是要做到可拆卸好拆卸，另一方面將一切安全隱患盡可能進(jìn)行隔絕，例如：電容放電的瞬時輸出能量很大，要將電容的位置盡可能放到維護(hù)時碰不到電容輸出口的位置，同時又要可以做到電容容易拆裝。各個開關(guān)部分要做明確標(biāo)識，以防混淆。同時FTU的接口要統(tǒng)一化，如若設(shè)備損壞無法維護(hù)，可以隨時調(diào)用別的設(shè)備進(jìn)行更換。

隨著智能電網(wǎng)的不斷推進(jìn)，配網(wǎng)分界分段開關(guān)將不斷擴大其使用范圍，也將不斷在電網(wǎng)運行當(dāng)中發(fā)揮更大的作用，因此配網(wǎng)分界分段開關(guān)的功能與配置將會不斷需要提升優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)：

[1]開關(guān)型電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)的雙目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計[J].陳芬，蔡宣三.清華大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）.1989（01）

作者簡介：李鑫，國網(wǎng)新疆電力公司吐魯番供電公司。

李寧，國網(wǎng)新疆電力公司吐魯番供電公司。

馬驥驥，浙江鑫茂電力科技有限公司。