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發(fā)布時(shí)間：2021-05-18 13:38:54
環(huán)網(wǎng)供電技術(shù)日益成熟，而環(huán)網(wǎng)柜以其體積小應用、結(jié)構(gòu)緊湊建議、安裝方便、維護(hù)簡單相貫通、安全可靠不斷發展、方便供電等諸多優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用，隨著電力工業(yè)的快速發(fā)展及智能配電網(wǎng)的建設(shè)自動化方案，對供電質(zhì)量和可靠性的要求不斷提高緊密協作。環(huán)網(wǎng)柜要求小型化、智能化線上線下、網(wǎng)絡(luò)化發揮重要作用，具有配網(wǎng)自動化的功能。目前國內(nèi)外大部分的做法是利用現(xiàn)有的產(chǎn)品數據顯示，在普通環(huán)網(wǎng)柜的基礎(chǔ)上配置電流互感器高質量、電壓互感器、電動操作機(jī)構(gòu)更多的合作機會、故障指示器延伸、繼電保護(hù)模塊、配電終端單元等服務好，可以使環(huán)網(wǎng)柜具備測控與保護(hù)功能新趨勢，實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)柜基本智能化。
傳統(tǒng)DTU的架構(gòu)是核心單元加外圍部件共謀發展，還配備了備用電源及通信模塊學習。其不足之處：（1）DTU里面的功能部件過于冗雜，造成DTU本身體積較大聽得進，在安裝及維護(hù)上不方便新的力量；（2）造成環(huán)網(wǎng)柜對DTU的依賴性增強(qiáng)先進水平，如現(xiàn)在許多環(huán)網(wǎng)柜使用的是DTU自帶后備電源便利性，如果DTU出現(xiàn)故障，容易造成環(huán)網(wǎng)柜整個(gè)二次控制回路掉電重要平臺，不利于提高供電的可靠性深刻認識；（3）環(huán)網(wǎng)柜里一些模塊的功能重復(fù)核心技術，如一些環(huán)網(wǎng)柜在配備DTU的同時(shí)還在每個(gè)環(huán)網(wǎng)柜間隔上配備看門狗裝置，功能重復(fù)太多主動性，不利于設(shè)備整體功能及性能的優(yōu)化創造性；（4）環(huán)網(wǎng)柜整體結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)沒有達(dá)到理想的架構(gòu)，各功能模塊之間的配合沒有實(shí)現(xiàn)優(yōu)化組合道路。針對以上問題規模設備，提出一種新型集中式智能環(huán)網(wǎng)柜方案。首先對環(huán)網(wǎng)柜本體進(jìn)行小型化改造指導，其次對環(huán)網(wǎng)柜的操作機(jī)構(gòu)競爭力、集中式智能控制器、智能電源等作了智能化處理進一步完善，最后對環(huán)網(wǎng)柜通信模塊進(jìn)行改造集聚，實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)柜的不間斷通信。
1集中式智能環(huán)網(wǎng)柜總體方案智能環(huán)網(wǎng)柜是利用現(xiàn)代的電力電子調整推進、自動化控制狀況、傳感測量等技術(shù)將10kV負(fù)荷開關(guān)柜、斷路器柜機製、熔斷器柜全過程、互感器與保護(hù)裝置、通信裝置參與水平、計(jì)量儀表等模塊組合在一起產業，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)一次設(shè)備與二次設(shè)備的良好結(jié)合。集中式智能環(huán)網(wǎng)柜整體框架如圖1所示情況較常見。
集中式智能環(huán)網(wǎng)柜主要包含環(huán)網(wǎng)柜本體可持續、操作機(jī)構(gòu)、互感器體製、集中式智能控制器構建、通信終端、智能電源等服務延伸。本方案采用的組合式光電互感器能夠給電源系統(tǒng)充電和提供環(huán)網(wǎng)柜各回路電流電壓信號共創輝煌。電源系統(tǒng)能夠給環(huán)網(wǎng)柜各回路提供操作電源，并配備了后備電源進一步，在環(huán)網(wǎng)柜進(jìn)線失電時(shí)能夠持續(xù)提供工作電源大部分。方案中采用的集中式智能控制器，安裝方便實際需求、體積小巧解決方案，和傳統(tǒng)DTU的核心單元相當(dāng)，能夠很好的監(jiān)測環(huán)網(wǎng)柜每回路的電氣量和非電氣量信號善謀新篇。集中式智能控制器將采集到的信號處理之后傳輸給通信終端增產，由通信終端完成環(huán)網(wǎng)柜對外通信便利性，實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)柜的配網(wǎng)自動化功能。
2集中式環(huán)網(wǎng)柜的構(gòu)成
2.1環(huán)網(wǎng)柜本體環(huán)網(wǎng)柜的本體結(jié)構(gòu)分為氣箱行動力、操作機(jī)構(gòu)室提供有力支撐、電纜室和母線連接室（部分柜有）。本方案中環(huán)網(wǎng)柜本體采用上斷路器下負(fù)荷開關(guān)的形式保供。斷路器具有體積小自行開發、重量輕、適于頻繁操作責任、滅弧能力強(qiáng)品質、機(jī)械壽命及電氣壽命長等優(yōu)點(diǎn)；負(fù)荷開關(guān)采用三工位深入各系統、真空滅弧的開關(guān)本體解決問題，具有全絕緣、斷口可視作用、可防內(nèi)燃弧等優(yōu)點(diǎn)的有效手段。充當(dāng)隔離開關(guān)使用，提供一個(gè)明顯的斷點(diǎn)方案，方便維護(hù)與檢修關鍵技術。整組柜子采用共箱式結(jié)構(gòu)，開關(guān)裝置和硬母線密閉在同一個(gè)金屬封閉外殼內(nèi)深入，一般采用SF6作為滅弧介質(zhì)和絕緣介質(zhì)技術研究，環(huán)網(wǎng)柜整體上具有可靠的安全性、優(yōu)異的開關(guān)動作開展研究，結(jié)構(gòu)緊湊及免維護(hù)等特點(diǎn)姿勢。
2.2操作機(jī)構(gòu)環(huán)網(wǎng)柜的操作機(jī)構(gòu)能夠?qū)Νh(huán)網(wǎng)柜的開關(guān)本體進(jìn)行操作，從而實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)柜的合分閘動作首要任務，主要可以分為手動機(jī)構(gòu)和和彈簧操作機(jī)構(gòu)綠色化。手動操作機(jī)構(gòu)是一種靠人手進(jìn)行分合閘操動的操作機(jī)構(gòu)；彈簧操作機(jī)構(gòu)是一種利用已儲能的彈簧作為動力來操動的機(jī)構(gòu)發展，其彈簧的儲能是通過電動機(jī)驅(qū)動來完成的保持穩定。環(huán)網(wǎng)柜操作機(jī)構(gòu)的可靠性是保證環(huán)網(wǎng)柜供電可靠性的前提，以前的操作機(jī)構(gòu)過于簡單面向，只是單純的完成合分閘動作支撐作用，但是智能環(huán)網(wǎng)柜要求其操作機(jī)構(gòu)必須向智能化的方向發(fā)展。操作機(jī)構(gòu)的通用性應(yīng)進(jìn)一步提高建設項目，能夠滿足常見的如DC24V最為突出、DC48V、DC110V、DC220V發展目標奮鬥、AC220V等電壓等級技術先進；電動操作裝置在接受用戶操作指令后更多的合作機會，首先要判斷操作條件是否滿足延伸，如不滿足“五防聯(lián)鎖”閉鎖條件時(shí)，控制裝置會給用戶明確提示服務好，以方便用戶進(jìn)行處理新趨勢。操作機(jī)構(gòu)本身應(yīng)具備機(jī)械五防的要求，確保機(jī)構(gòu)的正常動作共謀發展。
2.3互感器互感器是用來給環(huán)網(wǎng)柜的保護(hù)裝置提供電流學習、電壓信號，從而實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)功能市場開拓，電壓互感器可以為環(huán)網(wǎng)柜的控制回路提供操作電源措施。本方案采用的互感器為組合式光電互感器，具有體積小要落實好、重量輕緊密相關、抗干擾性能好等優(yōu)點(diǎn)，有利于環(huán)網(wǎng)柜測量精度的提高先進技術。該互感器還配備防開路保護(hù)模塊培訓，使用一體化設(shè)計(jì)，確保光電式互感器在發(fā)生故障時(shí)不會感應(yīng)出高電壓宣講手段，使人身和設(shè)備免受危害重要工具，最大限度地提高設(shè)備使用的安全性。
2.4集中式智能控制器本方案提出的集中式智能控制器配套設備，是集數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控（SCADA）功能更優質、繼電保護(hù)、故障檢測推進高水平、遠(yuǎn)程控制技術創新、饋線自動化于一體的智能配電終端≠Y料？刂破髂軌蚩煽康膶Νh(huán)網(wǎng)柜進(jìn)行監(jiān)控廣泛應用，同時(shí)會配合配電子站、主站實(shí)現(xiàn)配電線路的正常監(jiān)控和故障識別橫向協同、隔離和非故障區(qū)段恢復(fù)供電哪些領域，實(shí)現(xiàn)配電自動化。本方案采用的集中式智能控制器具有如下特點(diǎn)：（1）制器本身的體積小巧不斷創新，可擴(kuò)展性較好建立和完善，有助于環(huán)網(wǎng)柜向小型化、智能化方向發(fā)展參與水平。（2）控制器能夠同時(shí)電流采集互感器的保護(hù)側(cè)和測量側(cè)電流大型，不需要再配置單獨(dú)的保護(hù)模塊服務效率，既能滿足對電流測量精度的要求也能滿足在故障時(shí)可靠的動作。這樣能夠節(jié)省環(huán)網(wǎng)柜的整體空滿足環(huán)網(wǎng)柜向小型化重要意義、智能化的方向發(fā)展統籌發展。（3）將環(huán)網(wǎng)柜中的一些功能模塊都整合在控制器當(dāng)中，整個(gè)柜子會更加簡潔體系。（4）控制器采集的信號豐富生產製造，保護(hù)功能全面，低氣壓事故合理需求、超溫是目前主流、裝置異常等都能做到保護(hù)跳閘和故障報(bào)警。（5）整個(gè)環(huán)網(wǎng)柜的維護(hù)量會減小高質量，操作起來更加方面充分發揮，以后會實(shí)現(xiàn)免維護(hù)。
2.5通信終端通信終端將集中式智能控制器的電信號轉(zhuǎn)換為光信號管理，以便智能環(huán)網(wǎng)柜安全可靠的與主站／子站通信設計，通信速度快能夠?qū)崿F(xiàn)對環(huán)網(wǎng)柜實(shí)時(shí)在線監(jiān)控以及配電網(wǎng)中故障的快速處理。通信終端配備以太網(wǎng)接口基礎、GPRS／CDMA通訊接口提供堅實支撐、RS‐232／485接口，實(shí)現(xiàn)主站／子站的不間斷通信高產。
2.6智能電源環(huán)網(wǎng)柜的操作機(jī)構(gòu)信息化技術、控制器、通信終端等二次設(shè)備都需要實(shí)現(xiàn)不間斷供電良好。為了提高供電的可靠性逐步顯現，要求在供電電源失電時(shí)，二次回路仍然會有電源引領，能夠繼續(xù)可靠的動作自動化裝置，環(huán)網(wǎng)柜中必須具有備用電源。為了提高供電電源的可靠性本電源的設(shè)計(jì)主要采用了如下方法：（1）環(huán)網(wǎng)柜一般采用雙進(jìn)線應用前景，兩條進(jìn)線互為備用給電源的充電模塊供電有很大提升空間，當(dāng)其中一條進(jìn)線失電時(shí)，由繼電器將另一條進(jìn)線的220V電源轉(zhuǎn)給充電模塊首次，保證整個(gè)柜子的二次回路繼續(xù)供電可能性更大。（2）當(dāng)環(huán)網(wǎng)柜的兩條進(jìn)線都失電的時(shí)候，為了使二次回路繼續(xù)帶電搖籃，需要由備用電源繼續(xù)供電技術。現(xiàn)在主要的備用電源是不間斷電源（UPS）和蓄電池，還有的采用超級電容供電。為了提高供電的可靠性相對較高，本電源方案采用蓄電池與超極電容相結(jié)合資源配置，兩種電源可互為備用，能夠進(jìn)一步提高供電的可靠性相關。智能電源的方案如圖2所示特性。
智能電源的電源管理模塊主要功能：
（1）充電功能。在充電電源有電時(shí)交流研討，可靠的對后備電源進(jìn)行恒壓更加完善、恒流充電形式。
（2）保護(hù)功能建設應用。包括過流保護(hù)、過壓保護(hù)以及輸出短路保護(hù)日漸深入、過放電保護(hù)動力。
（3）不間斷供電功能。交流電源與后備電源的控制回路相互獨(dú)立互動式宣講，在一方出現(xiàn)問題時(shí)不影響二次設(shè)備的正常供電效高性。
（4）告警功能。在充電電源失電自動化、電池欠壓提升、過壓、過熱等異常情況以及電池活化時(shí)發(fā)出告警信號不折不扣。
（5）電池活化功能支撐能力。活化方式可以設(shè)置自動定期活化也可以手動控制活化或遠(yuǎn)方遙控活化高效利用。3集中式智能環(huán)網(wǎng)柜的應(yīng)用集中式智能環(huán)網(wǎng)柜在城市小區(qū)智能配電系統(tǒng)中的應(yīng)用特征更加明顯，如圖3所示
圖3是通過集中式智能環(huán)網(wǎng)柜構(gòu)建的一個(gè)配網(wǎng)自動化系統(tǒng)，在正常工作的時(shí)候講理論，集中式智能控制器采集環(huán)網(wǎng)柜每個(gè)間隔信號的可能性，然后通過通信網(wǎng)絡(luò)對配網(wǎng)主站進(jìn)行通信，采取的通信方式有光纖服務為一體、無線等問題。在配網(wǎng)主站能夠清楚詳細(xì)的看到環(huán)網(wǎng)柜每個(gè)開關(guān)的狀態(tài)、電氣量及非電氣量信息全會精神。當(dāng)在F1處發(fā)生故障時(shí)系統穩定性，故障上游處變電站A的出線斷路器K1及環(huán)網(wǎng)柜1的兩個(gè)進(jìn)線K11和K12均能檢測到故障信號，而故障下游處的K22則檢測不到故障信號先進技術。集中式智能控制器將采集到的故障信號傳輸?shù)脚渚W(wǎng)主站培訓，配網(wǎng)主站對故障信號進(jìn)行分析和邏輯判斷，故障點(diǎn)肯定位于兩邊信號不通35第3期魏永樂，等：集中式智能環(huán)網(wǎng)柜方案
的區(qū)段分析，兩邊都能或者都不能檢測到故障信號的區(qū)段則不是故障線路表示，所以可快速容易的將故障點(diǎn)定位在K12和K21之間。開關(guān)K12會跳閘非常激烈，開關(guān)K21保持分閘狀態(tài)并閉鎖競爭力所在，將故障區(qū)段切除。配網(wǎng)主站接收到隔離成功信息領域，通過調(diào)度自動化系統(tǒng)將開關(guān)K11合閘溝通機製，恢復(fù)非故障區(qū)域供電。同理註入新的動力，當(dāng)在F2處發(fā)生故障時(shí)領先水平，集中式智能控制器將采集到的故障信號傳輸?shù)脚渚W(wǎng)主站，配網(wǎng)主站對故障信號進(jìn)行分析和邏輯判斷雙重提升。通過故障點(diǎn)處在兩邊感受到信號不通的區(qū)段的判據(jù)戰略布局，將故障定位在K22和K31之間。開關(guān)K3會跳開然后自動重合表現明顯更佳，開關(guān)K31狀態、K22跳開后不再閉合，將故障區(qū)段切除指導。配網(wǎng)主站接收到隔離成功信息廣泛認同，通過調(diào)度自動化系統(tǒng)將開關(guān)K21合閘，恢復(fù)非故障區(qū)域供電流動性。在整個(gè)過程中鍛造，從發(fā)現(xiàn)故障到故障隔離最后將非故障區(qū)域恢復(fù)供電所需要的時(shí)間非常的少，能夠最大限度的提高供電的可靠性追求卓越，這是采用智能環(huán)網(wǎng)柜的優(yōu)越性所在
4結(jié)束語本文提出了一種只保留傳統(tǒng)DTU核心單元的集中式智能環(huán)網(wǎng)柜方案逐漸完善，該方案優(yōu)化了環(huán)網(wǎng)柜結(jié)構(gòu)，剔除了環(huán)網(wǎng)柜中一些功能重復(fù)的部分合理需求；減小了環(huán)網(wǎng)柜對功能模塊的依賴性是目前主流，提高了供電的可靠性；減小了環(huán)網(wǎng)柜的體積高質量，實(shí)現(xiàn)了環(huán)網(wǎng)柜的小型化充分發揮。
