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论智能配电网自动化开关在配网调度的应用谭进

发表时间：2020/8/4 来源：《电力设备》2020年第8期作者：谭进

[导读] 摘要：开关柜是以开关为基础的成套设备，也是中低压开关装置的基本工作形态。

        （贵州电网有限责任公司遵义供电局）
        摘要：开关柜是以开关为基础的成套设备，也是中低压开关装置的基本工作形态。近年来，智能开关柜的概念逐渐得到了更多智能电网研究人员的重视。智能开关柜作为开关柜、计算机技术及数字处理技术相融合的产物，不仅包含了测量和可编程逻辑控制，还包含了通信等功能。
        关键词：智能电网；智能配电网；自动化开关
        引言
        近年来在智能配电网中应用最早、技术最为成熟的是配网自动化开关，配合故障指示器、配网主站系统等自动化功能在配网调度工作中的应用，为配网故障定位、隔离和恢复的快速性、准确性提供了保障。
        1智能配电网中智能中压开关柜优势
        智能变电站中，开关柜是主要改造的设备，不仅要求开关柜在使用过程中能够精准运行，还需要按照实际评估结果与智能电网的实际运行进行交互，以保证智能电网的稳定安全运行。智能开关柜能够对电网的调控进行有效优化。智能开关柜在智能配电网中的主要优势体现在能够实时对电气回路中的电压、电流、触头以及每个开关位置等参数进行严格监控。智能开关柜还能够对开关柜的内部工作环境进行实时检测，检测的主要内容有开关柜内部的温度和湿度。当开关柜内部的温度和湿度出现异常时，就会针对异常情况发出警报。此外，智能开关柜不仅能够对内部是否存在局部放电的情况进行检测，而且能够对触头的绝缘水平进行检测，当触头绝缘水平超过限度时，会及时发出警报。智能开关柜在系统中自动设定检修和维护功能，以实现对断路器预计电气特性参数的实时监测。
        210kV馈线自动化开关的应用原理
        2.1本地区较多应用电压-时间型的10kV馈线自动化开关
        2.1.1这种类型的自动化开关要求
        变电站出线开关配置速断、过流、零序（小电阻接地系统）保护和二次重合闸功能。
        2.1.210kV馈线中各负荷开关的自动化终端功能要求
        （1）电压互感器和电流互感器可采集三相电流、三相电压、零序电流，第一个分段负荷开关的电压互感器只接电源侧，不接负荷侧，预防自动转供电时（亦称自愈功能）倒转至母线。（2）负荷开关具备电压-时间的闭锁逻辑控制功能。即当开关两侧失压后自动分闸，当开关一侧有压后延时合闸。（3）开关具备非遮断电流保护功能，失电后延时分闸、得电延时合闸功能、单侧失压延时合闸、双侧有电压开关合闸逻辑闭锁和闭锁合闸功能。（4）闭锁合闸功能：短时得电和检测到残压，都会自动分闸并闭锁合闸。
        2.1.3联络开关的自动化终端功能要求
        （1）具备闭锁合闸功能：当开关两侧有压时，开关分闸且闭锁合闸。（2）失压合闸功能：当开关一侧失压，开关另一侧有压，则延时后合闸。
        2.1.4保护整定与重合闸配置要求
        （1）变电站出线开关保护和重合闸时间整定：速断保护动作时间整定为0s，零序保护时间整定为0s（小电阻接地系统）。一次重合闸时间和二次重合闸时间均整定8s（因为第一个分段负荷开关失电分闸时间整定7S）。（2）主干线分段负荷开关保护定值整定原则：需要与变电站出线开关的重合闸整定时间上相互配合。为准确判断故障范围和隔离故障范围，一定要做到变电站出线断路器第一次重合后故障判定过程中任何时刻只能有一台分段负荷开关合闸（即得电合的过程要有序）。按顺序依次相邻自动化负荷开关时间间隔可整定为5s～7s，按照实际情况而定。（3）手拉手环状结构的配电网联络开关保护定值整定原则与普通结构的配电网不同：需要与变电站出线开关重合闸整定时间配合。

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        2.2以下举例说明配网调度工作如何通过自动化开关实现故障的定位、隔离和恢复
        2019年3月23日，配网自动化主站系统(简称主站)出现跳闸报警，信号显示“110kV南乡变电站10kV司马线#112杆112T1开关过流动作，重合不成功”，配网调度值班员查看信号后，在配网主站系统中检查开关状态，发现10kV司马线#112杆112T1开关确在分闸位置，在智能告警诊断平台发布该故障信息后通知供电所人员。供电所人员接报后开展巡查工作，由于跳闸的是10kV司马线#112杆112T1开关，变电站10kV司马线703开关并未跳闸，这说明了在10kV司马线703开关保护动作跳闸之前，10kV司马线#112杆112T1开关已隔离故障区域，避免了全线停电。供电所人员只需检查10kV司马线#112杆112T1开关后段线路。同时，在配网主站系统线路图中查看到10kV司马线#112杆112T1开关后段的白梅支线9T1开关，大冬田支线29T1开关都是自动化开关，主站中并没这些开关的动作信号，说明了这些开关的后段线路并没故障，排除了因这二条支线故障造成跳闸的可能性。供电所人员只需巡查10kV司马线#112杆112T1开关后段的其它支线，从而缩小了故障的查找范围，为故障定位的及时性提供了保障。最终巡线发现故障点位于10kV司马线#125杆125T01刀闸处，故障原因是10kV司马线#125杆125T01刀闸C相瓷瓶雷击爆裂。由以上例子的自动化开关隔离故障的原理、过程及故障点看出：配置自动化开关的馈线模式实现了对馈线的快速故障定位、隔离、非故障区域供电恢复，最大限度地减少了故障引起的停电范围、缩短了故障的恢复时间；同时也实现了对配电网运行状态的实时监控。
        3智能中压开关柜关键技术设计
        3.1数据检测设计
        随着科学技术的不断发展，目前开发生产出的电子式互感装置能够在电力测量和保护方面有着更好的表现。因此，选择电子式互感装置，以突出开关柜的智能性。通常各类型开关柜均可以选择电子式互感装置，但需要结合实际情况进行选择。例如，10kV的智能开关柜需要选择小信号模拟量输出的电流电压一体化电子式互感装置。测量电流是否泄漏的过程中，由于绝缘特性的参量具有多元化的特点，所以出于经济性的考虑，需要选择检测绝缘件的泄漏电流[3]。
        3.2温度检测设计
        当前智能开关柜的温度检测方式主要包括热红外测温、色片测温、光纤光栅测温及无线测温。依据目前的科学技术发展趋势，后三种方法更符合开关柜的设计应用。经研究表明，高压无线测温方式与智能开关柜的系统设计更加契合，所以智能开关柜的设计方案选择了无线测温。
        3.3真空度监测设计
        智能开关柜中，要对CB真空度进行定时、定期地检查，以防发生事故。当前技术背景下，真空度的检测手段主要为离线监测和在线监测。使用这两种手段对CB真空度进行监测时，在线监测比离线监测更具实时性，但检测装置的运行一定不能影响CB的正常运行。真空度在线监测又包含电光变换法等形式，可以根据实际状况进行选择。
        3.4状态检测及故障诊断技术
        配电网的智能化主要体现在能够对配电网中的设备进行在线监测，并及时对出现的故障进行诊断。经长期实践和研究，中压开关设备已经获得了显著成就，目前已经可以利用合适的通信手段对变电站进行控制。数据采集和处理、信号传输及故障分析处理等融合构成了中压开关设备在线监测系统，主要运用于绝缘性能的监测、机械性能的监测以及电气性能的监测。
        结语
        本文针对智能开关柜的优势和原理进行分析，并给出相关技术设计，以期为相关研究人员提供帮助。
        参考文献
        [1]梅仲涛.基于自动化开关的顺德10kV架空馈线故障判断方法[J].中国电业(技术版).2014-11-30.
        [2]朱　琪.智能中压开关柜的应用[J].电气制造，2016，（1）：34-36.
        [3]叶伯颖，丁浩杰.智能配电网中智能中压开关柜关键技术设计研究[J].电气应用，2015，33（13）：60-65.