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發(fā)布時(shí)間：2021-07-16 09:37:01
環(huán)網(wǎng)供電技能日益成熟，而環(huán)網(wǎng)柜以其體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、設(shè)備便利、維護(hù)簡(jiǎn)略、安全牢靠、便利供電等諸多長(zhǎng)處而被廣泛應(yīng)用，隨著電力工業(yè)的快速開(kāi)展及智能配電網(wǎng)的建造，對(duì)供電質(zhì)量和牢靠性的要求不斷進(jìn)步。環(huán)網(wǎng)柜要求小型化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化，具有配網(wǎng)主動(dòng)化的功用。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外大部分的做法是利用現(xiàn)有的產(chǎn)品，在一般環(huán)網(wǎng)柜的基礎(chǔ)上配置電流互感器、電壓互感器、電動(dòng)操作組織、故障指示器、繼電維護(hù)模塊、配電終端單元等，可以使環(huán)網(wǎng)柜具有測(cè)控與維護(hù)功用，完成環(huán)網(wǎng)柜基礎(chǔ)智能化。
傳統(tǒng)DTU的架構(gòu)是中心單元加外圍部件，還裝備了備用電源及通訊模塊。其不足之處：（1）DTU里面的功用部件過(guò)于冗繁，造成DTU自身體積較大，在設(shè)備及維護(hù)上不便利；（2）造成環(huán)網(wǎng)柜對(duì)DTU的依賴(lài)性增強(qiáng)，如現(xiàn)在許多環(huán)網(wǎng)柜運(yùn)用的是DTU自帶后備電源，如果DTU出現(xiàn)故障，簡(jiǎn)略造成環(huán)網(wǎng)柜整個(gè)二次操控回路掉電，不利于進(jìn)步供電的牢靠性；（3）環(huán)網(wǎng)柜里一些模塊的功用重復(fù)，如一些環(huán)網(wǎng)柜在裝備DTU的一起還在每個(gè)環(huán)網(wǎng)柜距離上裝備看門(mén)狗設(shè)備，功用重復(fù)太多，不利于設(shè)備全體功用及功用的優(yōu)化；（4）環(huán)網(wǎng)柜全體結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)沒(méi)有到達(dá)抱負(fù)的架構(gòu)，各功用模塊之間的合作沒(méi)有完成優(yōu)化組合。針對(duì)以上問(wèn)題，提出一種新型集中式智能環(huán)網(wǎng)柜計(jì)劃。首先對(duì)環(huán)網(wǎng)柜本體進(jìn)行小型化改造，其次對(duì)環(huán)網(wǎng)柜的操作組織、集中式智能操控器、智能電源等作了智能化處理，最終對(duì)環(huán)網(wǎng)柜通訊模塊進(jìn)行改造，完成環(huán)網(wǎng)柜的不間斷通訊。
1集中式智能環(huán)網(wǎng)柜總體計(jì)劃
智能環(huán)網(wǎng)柜是利用現(xiàn)代的電力電子、主動(dòng)化操控、傳感丈量等技能將10kV負(fù)荷開(kāi)關(guān)柜、斷路器柜、熔斷器柜、互感器與維護(hù)設(shè)備、通訊設(shè)備、計(jì)量?jī)x表等模塊組合在一起，完成電網(wǎng)一次設(shè)備與二次設(shè)備的杰出結(jié)合。集中式智能環(huán)網(wǎng)柜全體結(jié)構(gòu)如圖1所示。
集中式智能環(huán)網(wǎng)柜首要包含環(huán)網(wǎng)柜本體、操作組織、互感器、集中式智能操控器、通訊終端、智能電源等。本計(jì)劃選用的組合式光電互感器可以給電源體系充電和供給環(huán)網(wǎng)柜各回路電流電壓信號(hào)。電源體系可以給環(huán)網(wǎng)柜各回路供給操作電源，并裝備了后備電源，在環(huán)網(wǎng)柜進(jìn)線(xiàn)失電時(shí)可以持續(xù)供給作業(yè)電源。計(jì)劃中選用的集中式智能操控器，設(shè)備便利、體積小巧，和傳統(tǒng)DTU的中心單元相當(dāng)，可以很好的監(jiān)測(cè)環(huán)網(wǎng)柜每回路的電氣量和非電氣量信號(hào)。集中式智能操控器將收集到的信號(hào)處理之后傳輸給通訊終端，由通訊終端完成環(huán)網(wǎng)柜對(duì)外通訊，完成環(huán)網(wǎng)柜的配網(wǎng)主動(dòng)化功用。
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、操作組織室、電纜室和母線(xiàn)連接室（部分柜有）。本計(jì)劃中環(huán)網(wǎng)柜本體選用上斷路器下負(fù)荷開(kāi)關(guān)的形式。斷路器具有體積小、重量輕、適于頻繁操作、滅弧能力強(qiáng)、機(jī)械壽數(shù)及電氣壽數(shù)長(zhǎng)等長(zhǎng)處；負(fù)荷開(kāi)關(guān)選用三工位、真空滅弧的開(kāi)關(guān)本體，具有全絕緣、斷口可視、可防內(nèi)燃弧等長(zhǎng)處。充任阻隔開(kāi)關(guān)運(yùn)用，供給一個(gè)顯著的斷點(diǎn)，便利維護(hù)與檢修。整組柜子選用共箱式結(jié)構(gòu)，開(kāi)關(guān)設(shè)備和硬母線(xiàn)密閉在同一個(gè)金屬封閉外殼內(nèi)，一般選用SF6作為滅弧介質(zhì)和絕緣介質(zhì)，環(huán)網(wǎng)柜全體上具有牢靠的安全性、優(yōu)異的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，結(jié)構(gòu)緊湊及免維護(hù)等特點(diǎn)。
2.2操作組織環(huán)網(wǎng)柜的操作組織可以對(duì)環(huán)網(wǎng)柜的開(kāi)關(guān)本體進(jìn)行操作，然后完成環(huán)網(wǎng)柜的合分閘動(dòng)作，首要可以分為手動(dòng)組織和和繃簧操作組織。手動(dòng)操作組織是一種靠人手進(jìn)行分合閘操動(dòng)的操作組織；繃簧操作組織是一種利用已儲(chǔ)能的繃簧作為動(dòng)力來(lái)操動(dòng)的組織，其繃簧的儲(chǔ)能是經(jīng)過(guò)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)來(lái)完成的。環(huán)網(wǎng)柜操作組織的牢靠性是保證環(huán)網(wǎng)柜供電牢靠性的條件，曾經(jīng)的操作組織過(guò)于簡(jiǎn)略，只是單純的完成合分閘動(dòng)作，可是智能環(huán)網(wǎng)柜要求其操作組織有必要向智能化的方向開(kāi)展。操作組織的通用性應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)步，可以滿(mǎn)意常見(jiàn)的如DC24V、DC48V、DC110V、DC220V、AC220V等電壓等級(jí)；電動(dòng)操作設(shè)備在接受用戶(hù)操作指令后，首先要判別操作條件是否滿(mǎn)意，如不滿(mǎn)意“五防聯(lián)鎖”閉鎖條件時(shí)，操控設(shè)備會(huì)給用戶(hù)清晰提示，以便利用戶(hù)進(jìn)行處理。操作組織自身應(yīng)具有機(jī)械五防的要求，保證組織的正常動(dòng)作。
2.3互感器互
感器是用來(lái)給環(huán)網(wǎng)柜的維護(hù)設(shè)備供給電流、電壓信號(hào)，然后完成繼電維護(hù)功用，電壓互感器可以為環(huán)網(wǎng)柜的操控回路供給操作電源。本計(jì)劃選用的互感器為組合式光電互感器，具有體積小、重量輕、抗干擾功用好等長(zhǎng)處，有利于環(huán)網(wǎng)柜丈量精度的進(jìn)步。該互感器還裝備防開(kāi)路維護(hù)模塊，運(yùn)用一體化規(guī)劃，保證光電式互感器在產(chǎn)生故障時(shí)不會(huì)感應(yīng)出高電壓，使人身和設(shè)備免受危害，最大極限地進(jìn)步設(shè)備運(yùn)用的安全性。
2.4集中式智能操控器
本方案提出的集中式智能操控器，是集數(shù)據(jù)收集與監(jiān)控（SCADA）功用、繼電維護(hù)、故障檢測(cè)、遠(yuǎn)程操控、饋線(xiàn)主動(dòng)化于一體的智能配電終端。操控器可以牢靠的對(duì)環(huán)網(wǎng)柜進(jìn)行監(jiān)控，一起會(huì)合作配電子站、主站完成配電線(xiàn)路的正常監(jiān)控和故障識(shí)別、阻隔和非故障區(qū)段康復(fù)供電，完成配電主動(dòng)化。本計(jì)劃選用的集中式智能操控器具有如下特點(diǎn)：（1）制器自身的體積小巧，可擴(kuò)展性較好，有助于環(huán)網(wǎng)柜向小型化、智能化方向開(kāi)展。（2）操控器可以一起電流收集互感器的維護(hù)側(cè)和丈量側(cè)電流，不需求再配置單獨(dú)的維護(hù)模塊，既能滿(mǎn)意對(duì)電流丈量精度的要求也能滿(mǎn)意在故障時(shí)牢靠的動(dòng)作。這樣可以節(jié)約環(huán)網(wǎng)柜的全體空滿(mǎn)意環(huán)網(wǎng)柜向小型化、智能化的方向開(kāi)展。（3）將環(huán)網(wǎng)柜中的一些功用模塊都整合在操控器傍邊，整個(gè)柜子會(huì)愈加簡(jiǎn)練。（4）操控器收集的信號(hào)豐厚，維護(hù)功用全面，低氣壓事故、超溫、設(shè)備異常等都能做到維護(hù)跳閘和故障報(bào)警。（5）整個(gè)環(huán)網(wǎng)柜的維護(hù)量會(huì)減小，操作起來(lái)愈加方面，以后會(huì)完成免維護(hù)。
2.5通訊終端通
訊終端將集中式智能操控器的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，以便智能環(huán)網(wǎng)柜安全牢靠的與主站／子站通訊，通訊速度快可以完成對(duì)環(huán)網(wǎng)柜實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)控以及配電網(wǎng)中故障的快速處理。通訊終端裝備以太網(wǎng)接口、GPRS／CDMA通訊接口、RS‐232／485接口，完成主站／子站的不間斷通訊。
2.6智能電源環(huán)網(wǎng)柜的操作
組織、操控器、通訊終端等二次設(shè)備都需求完成不間斷供電。為了進(jìn)步供電的牢靠性，要求在供電電源失電時(shí)，二次回路仍然會(huì)有電源，可以持續(xù)牢靠的動(dòng)作，環(huán)網(wǎng)柜中有必要具有備用電源。為了進(jìn)步供電電源的牢靠性本電源的規(guī)劃首要選用了如下方法：（1）環(huán)網(wǎng)柜一般選用雙進(jìn)線(xiàn)，兩條進(jìn)線(xiàn)互為備用給電源的充電模塊供電，當(dāng)其中一條進(jìn)線(xiàn)失電時(shí)，由繼電器將另一條進(jìn)線(xiàn)的220V電源轉(zhuǎn)給充電模塊，保證整個(gè)柜子的二次回路持續(xù)供電。（2）當(dāng)環(huán)網(wǎng)柜的兩條進(jìn)線(xiàn)都失電的時(shí)分，為了使二次回路持續(xù)帶電，需求由備用電源持續(xù)供電。現(xiàn)在首要的備用電源是不間斷電源（UPS）和蓄電池，還有的選用超級(jí)電容供電。為了進(jìn)步供電的牢靠性，本電源計(jì)劃選用蓄電池與超極電容相結(jié)合，兩種電源可互為備用，可以進(jìn)一步進(jìn)步供電的牢靠性。智能電源的計(jì)劃如圖2所示。
智能電源的電源辦理模塊首要功用：
（1）充電功用。在充電電源有電時(shí)，牢靠的對(duì)后備電源進(jìn)行恒壓、恒流充電。
（2）維護(hù)功用。包括過(guò)流維護(hù)、過(guò)壓維護(hù)以及輸出短路維護(hù)、過(guò)放電維護(hù)。
（3）不間斷供電功用。交流電源與后備電源的操控回路彼此獨(dú)立，在一方出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)不影響二次設(shè)備的正常供電。
（4）告警功用。在充電電源失電、電池欠壓、過(guò)壓、過(guò)熱等異常情況以及電池活化時(shí)發(fā)出告警信號(hào)。
（5）電池活化功用。活化方式可以設(shè)置主動(dòng)定時(shí)活化也可以手動(dòng)操控活化或遠(yuǎn)方遙控活化。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)智能配電體系中的應(yīng)用，如圖3所示
圖3是經(jīng)過(guò)集中式智能環(huán)網(wǎng)柜構(gòu)建的一個(gè)配網(wǎng)主動(dòng)化體系，在正常作業(yè)的時(shí)分，集中式智能操控器收集環(huán)網(wǎng)柜每個(gè)距離信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)對(duì)配網(wǎng)主站進(jìn)行通訊，采取的通訊方式有光纖、無(wú)線(xiàn)等。在配網(wǎng)主站可以清楚詳細(xì)的看到環(huán)網(wǎng)柜每個(gè)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)、電氣量及非電氣量信息。當(dāng)在F1處產(chǎn)生故障時(shí)，故障上游處變電站A的出線(xiàn)斷路器K1及環(huán)網(wǎng)柜1的兩個(gè)進(jìn)線(xiàn)K11和K12均能檢測(cè)到故障信號(hào)，而故障下流處的K22則檢測(cè)不到故障信號(hào)。集中式智能操控器將收集到的故障信號(hào)傳輸?shù)脚渚W(wǎng)主站，配網(wǎng)主站對(duì)故障信號(hào)進(jìn)行剖析和邏輯判別，故障點(diǎn)肯定坐落兩頭信號(hào)不通35第3期魏永樂(lè)，等：集中式智能環(huán)網(wǎng)柜計(jì)劃
的區(qū)段，兩頭都能或者都不能檢測(cè)到故障信號(hào)的區(qū)段則不是故障線(xiàn)路，所以可快速簡(jiǎn)略的將故障點(diǎn)定位在K12和K21之間。開(kāi)關(guān)K12會(huì)跳閘，開(kāi)關(guān)K21堅(jiān)持分閘狀態(tài)并閉鎖，將故障區(qū)段切除。配網(wǎng)主站接收到阻隔成功信息，經(jīng)過(guò)調(diào)度主動(dòng)化體系將開(kāi)關(guān)K11合閘，康復(fù)非故障區(qū)域供電。同理，當(dāng)在F2處產(chǎn)生故障時(shí)，集中式智能操控器將收集到的故障信號(hào)傳輸?shù)脚渚W(wǎng)主站，配網(wǎng)主站對(duì)故障信號(hào)進(jìn)行剖析和邏輯判別。經(jīng)過(guò)故障點(diǎn)處在兩頭感受到信號(hào)不通的區(qū)段的判據(jù)，將故障定位在K22和K31之間。開(kāi)關(guān)K3會(huì)跳開(kāi)然后主動(dòng)重合，開(kāi)關(guān)K31、K22跳開(kāi)后不再閉合，將故障區(qū)段切除。配網(wǎng)主站接收到阻隔成功信息，經(jīng)過(guò)調(diào)度主動(dòng)化體系將開(kāi)關(guān)K21合閘，康復(fù)非故障區(qū)域供電。在整個(gè)過(guò)程中，從發(fā)現(xiàn)故障到故障阻隔最終將非故障區(qū)域康復(fù)供電所需求的時(shí)間非常的少，可以最大極限的進(jìn)步供電的牢靠性，這是選用智能環(huán)網(wǎng)柜的優(yōu)越性地點(diǎn)
4總結(jié)
本文提出了一種只保留傳統(tǒng)DTU中心單元的集中式智能環(huán)網(wǎng)柜計(jì)劃，該計(jì)劃優(yōu)化了環(huán)網(wǎng)柜結(jié)構(gòu)，剔除了環(huán)網(wǎng)柜中一些功用重復(fù)的部分；減小了環(huán)網(wǎng)柜對(duì)功用模塊的依賴(lài)性，進(jìn)步了供電的牢靠性；減小了環(huán)網(wǎng)柜的體積，完成了環(huán)網(wǎng)柜的小型化。
