论一体化智能环网柜的自动化管理及应用

王志杰 沙鑫 秦冲 唐宁 隋晓辉

(国网山东荣成市供电公司,山东荣成 264300)

论一体化智能环网柜的自动化管理及应用

王志杰 沙鑫 秦冲 唐宁 隋晓辉

(国网山东荣成市供电公司,山东荣成 264300)

科学技术和经济社会的发展,加快了我国的城镇化进程,在配电网络中应用配电调控一体化可以改变传统的人工管理运营模式,使其朝着高度自动化以及双向互动的方向发展。一体化智能环网柜是一种完整的自动化管理体系,利用光纤可以快速传递测控信号,并能快速进行故障定位以及检测,大大提高了供电的可靠性。

一体化 智能环网柜 配网自动化

1 一体化智能环网柜的应用现状和前景

1.1 一体化智能环网柜的应用现状

随着我国科学技术的发展，电力市场经济逐渐形成，在这样的大背景下，配网的薄弱环节就凸显了出来，造成了人们生产与生活用电与电网设施设备不协调的情况，影响了人们的正常生产与生活，因此，推进电力行业改革，构建城市配网自动化已经成为亟待解决的问题。一体化智能环网柜有助于我国配电自动化建设，对于推动配电系统改革起着十分重要的作用，大力发展应用与配电调控的一体化智能环网柜，将为当地带来不错的经济效益和社会效益。

一体化智能环网柜特别是10KV一体化智能环网柜已经在我国东南沿海地区，如香港，和国外一些发达国家和地区，如新加坡、欧美等得到了广泛的使用，配网自动化技术也逐渐发展与成熟。这些地区经济比较发达，人们的思想比较前卫与开放，易于接受新鲜的事物，加上政府的重视与扶持，一体化智能环网柜的开发技术取得了不断的发展与突破，在雄厚资金的支持下，这些地区实现了配网自动化，并在一体化智能环网柜的广泛应用中尝到了甜头，因此，当地政府会更加重视配网自动化的建设，也会加大力度开发应用于配电管控的一体化智能环网柜。

目前，我国的配网自动化总体上依旧处于初期的发展阶段，相比于主网的建设投入，配电网络的资金投入相对较少，配网自动化的程度比较低，难以达到比较好的供电质量，与国际水平相比，还有一定的差距。在我国，配电自动化建设普遍面临着电力设备性能较差，技术比较落后，安全事故频发等难题，出现故障之后，回复供电的时间相对较长，对人们的生产和生活产生了较大的影响。在我国的东南沿海地区，配网自动化水平相对较高，但也存在着配电一二次设备分散，厂家之间沟通脱节，标准不一的情况，这就给电网的维护以及技术对接等造成了很大的麻烦。

1.2 一体化智能环网柜的应用前景

一体化智能环网开关设备促进了我国配网自动化的改革，给我国的电力市场带来了惊喜，在未来，我国将会在配网自动化行业中投入更多的人力与物力，加大资金投入，鼓励独立开发，也要不断学习与借鉴国外先进的技术与经验，在实践中不断摸索，力图研究出更加先进的自动化设备，打造更为先进的配网自动化系统。

2 智能环网柜的配置

电力系统设备分为一次设备和二次设备，为了简化内部接线，降低生产成本，减少工作量，一体化智能环网柜大多都将一、二次设备结合在一起。一体化智能环网柜的一次线路结构如图1所示。环网柜在正常运转时，能够承载负荷电流，环网电流及电缆线路的充电电流，并能控制其开断，具有线路侧接地功能。环网柜安装了熔断器组，当用户侧线路发生故障时能够及时切除短路故障，并将负荷开关全部分闸，对故障进行隔离，保护电力设备。环网柜的环进线与环出线上安装了三相CT，能够对负荷电流以及系统故障状态下的电流情况进行采集，满足了配电自动化的要求。

3 智能环网柜的实现

3.1 环网线路备用电源自动投入

以图1为例说明环网线路备用电源自动投入的条件，首先，C点处失压，其次，系统内没有故障电流通过，此外，系统的备自投逻辑未闭锁。图2为投入逻辑示意图。

3.2 环网线路故障检测

3.2.1 短路故障检测方案

智能环网柜内部的FTU具有备用电源自动投人功能，不需要通讯就能恢复整个系统的供电。为了使系统能够较快地检查出故障，恢复正常供电，并且兼顾测量的精度，在内部安装了测量CT及保护CT，测量CT在系统正常时工作，监测电流，保护CT在系统发生短路故障时工作，能够测量出故障电流的大小，主站只需要检测线路的电流是否超过正常值就能够判断故障的发生。

3.2.2 小电流接地故障检测方案

在电缆线路中心点直接接地系统或小电阻接地系统中，故障电流容易检测，可以直接判断为接地故障。但是在不接地系统或经由消弧线圈接地的系统中，单相小电流接地故障十分难以判断，为了更好地解决这一问题，一体化智能环网柜尽可能多地采集零序电压等与接地故障相关的信息，并将其传递给子站或者总站，综合多个智能环网柜反馈信息后进行故障判断。

4 智能环网柜的运行信息实时采集

智能环网柜采集的运行信息包括线路遥测，如：环进线、环出线等的电压、电流等；位置信号，如：线路故障信号、各负荷开关的位置等；开关运行检测，如：各开关合/分闸次数等；还有后备电源的运行信息以及控制信号。

5 配网自动化的实现技术

5.1 供电一次方案结构

图3为终端用户开关站典型配电一次方案示意图。这个方案满足了城市配电关于供电可靠性等的诸多要求，采用环网供电的模式，具有供电结构复杂、环网接点多，供电可靠性高等特点。该方案由一路进线、两路环网出线、三路配变及一台站内PT柜构成，可以控制供电线路，及时隔离故障以保护变压器，进线、出线、配变柜都配有负荷开关电操机构等，这些电器元件彼此连接，构成了配电网络的一次主回路系统。供电一次方案结构需要一体化智能环网柜这一供电模式的载体来实现，如图4所示。它具有多种功能单元模块，各个模块之间通过插接式扩展母线，能够实现不同气箱之间的组合，还可以对气箱进行扩展，从而实现全模块化的组合结构。

5.2 供电二次方案测控模式

在城市环网供电一次方案中，分布式二次终端控制单元(TU)必不可少。它与一体化智能环网开关设备共为一体，可以提供全量监测、远程控制、信息收集、故障隔离与分析处理。

5.3 远程调度与控制

一体化智能环网柜可以实现分布式二次终端控制单元对终端配变等进行实时地监测，反馈系统的运行情况以及各种相关数据，一体化智能环网柜的数据库系统可以对这些数据进行全面的，系统的分析与处理，并执行相关的逻辑操作，如：故障点距离，负荷转移等，保护电力设备的安全，实现安全、稳定供电。

5.4 装置通信

配网自动化装置的核心技术就是通信，目前，我国主干网通信普遍采用光纤通信，因此也可以说，配网自动化的实现是建立在光纤通信基础之上的。光纤通信具有可靠性好，抗干扰能力强等优点，可以快速而高效地传递语言、图像以及数据，有助于实现配电网络各终端之间的信息交流和资源共享，有助于实现更大价值的配网自动化功能。

6 结语

随着科学技术的发展，现有的配电网络已经满足不了人们的需求，人们生产与生活用电与电网设施设备不协调的情况屡屡发生，加大资金投入与技术研发，实现配网自动化是政府的重要任务。一体化智能环网柜的出现给电力行业带来了惊喜与希望，极大地推动了配网自动化建设，我国应当与时俱进，在鼓励自主研发的同时也要积极学习国外先进的技术和良好的经验，早日全面实现我国的配网自动化。

[1]丁孝华,葛成余,徐石明.一体化智能环网柜系统的研制[J].研究与分析,2003(3):9-11.

[2]冯满顺,骆秋秋,戴玉珍,珠林江.电工与电子技术[J]电子工业出版社,2006:16-17.