智能开关在配网自动化系统的应用

吴雨桐 汪 涛 李安澜

(沈阳师范大学物理科学与技术学院，辽宁 沈阳 110034)

1 智能开关概述

智能开关是指一种一次、二次集成化的设备，其中一次设备的主要构件有互感器、隔离开关等，二次设备有电力电子技术、数字化控制装置等。智能开关的主要作用包括保护、控制等，各个功能单元能够独立运行，能够搜集和分析系统的运行，实现运行管理。初级智能开关是一种户外型的微机保护装置，具有通讯功能。从目前的发展实际来看，插接式开关系统一起独特的优点在电力系统中有独特的应用，其综合了智能化传感器技术和微处理技术，能够对电力设备实现实时检测，而且能够对分析运行故障，隔离故障单元，同时还能够联合其他计算机对系统进行检测。

2 配电网自动化系统中智能开关的应用

2.1 隔离开关

隔离开关主要用于切断无负荷电路，将设备和电源隔离，在分闸时有明显的断开点，进而确保设备的安全维护。在合闸时能够确保电流的稳定通过。由于隔离开关没有专门的灭弧装置，因此其不能切断断路电流。隔离开关的这些特点使其只能在断路器断开电路时才能够进行其他操作，要严禁带负荷操作，避免安全事故的发生。直接用隔离开关的有电流小于2A的空载变压器和电流小于5A的空载线路，一般与负荷开关联合使用。

2.2 负荷开关

常见的负荷开关有产气式开关和真空负荷开关，主要结构有箱式和敞开式。箱式负荷开关中主要使用SF6气体绝缘，其中有灭弧室、隔离刀闸等，其耐腐蚀性强，操作结构不会产生锈蚀。敞开式负荷开关与隔离刀闸类似，有产气式灭弧室和真空灭弧室2类，以后者为主。敞开式负荷开关的多数元件露天，如果金属防腐处理不当很容易导致锈蚀，使其应用范围受到了一定的限制。

2.3 断路器

在配网架空线上有很多一次性的设备，其中有柱上断路器、重合器，重合器也是由断路器和控制器组合构成的。配网架空线的开关或负荷开关多为断路器，因此应加强对不同类型断路器的分析，以更好地发挥断路器的作用。柱上断路器多采用真空开关管灭弧，其中的SF6气体绝缘效果好，体积小，密封问题对断路器的作用影响较小。

3 智能开关在配网自动化系统中的应用实例

3.1 智能开关在配网自动化系统中线路故障处理的应用

当前，我国很多城市的配电线路技术水平低，对小电流接地系统的故障还没有理想的解决方案，对用户侧线路的管理也缺乏有效的技术手段。国内研究者使用了2类带测控单元的智能开关设备，一类用于主线路，一类用于分线路，它们采用了不同的故障处理方式，但都能够切除或隔离单相接地和相见短路故障。在北京、中山等地区，这一技术逐渐成熟，满足了我国配网结构的复杂性，在实际中有广泛的应用。

3.2 10kV柱上开关无线控制系统

在当前的10kV配网中有以下几方面的不足：一是10kV的开关操作多为人工登杆操作，操作人员的人身安全较低，而且还受气候、环境等影响；二是线路线损高，窃电现象多发，隐蔽性较强，窃电查找困难，而且实时数据缺乏，需要检查人员长时间蹲点；另外，柱上开关FTU的电池不能得到有效放电，在停电情况下不能确保操作电源；光纤通信的修复难度也较大；配电线路迁改频繁，光缆和双绞线的配合度低。有关学者根据这些弊端，通过当前配网自动化系统的优势，创设了10kV柱上开关无线控制系统。这一系统受地理环境的限制较小，通信成本低，另外还能够使用当前的10kV柱上开关的内置CT对电流数据进行搜集、监控。数据采集模块在现有柱上开关操作的机构中，使用GSM网络或其他网络进行通信。经过实践证明，柱上智能开关的系统较为稳定，抗干扰能力强，电流计量准确，能有效采集和储存电力系统的主要运行参数，并能够根据报警阀实现系统的遥控、实时监测等。

4 结语

在电力电子技术和微电子技术等新技术的支持下，电力行业研发出了大量的新型智能设备，配网自动化水平不断提升。在配网自动化系统中，智能开关不仅减少了检修人员的工作量，同时也设立了隔离开关，提高了配网自动化系统的稳定性，减少了故障的发生，降低了经济损失，提高了经济和社会效益。