浅论新型智能开关在配电自动化领域的应用

浅论新型智能开关在配电自动化领域的应用

王培波应俊

（国网浙江省电力有限公司金华供电公司浙江金华321000）

摘要：随着10kV配网实施集中式管理，10kV配电网一体化管理要求也逐渐趋于一体化。对于配电自动化系统运行期间存在的问题，此次研究提出一种新的智能开关，全面处理配电自动化期间存在的问题。该种新型智能开关可以对故障问题进行判断和隔离，还可以对计量双向电量实施高精度，并且为同期线损管理提出技术方案予以支持。

关键词：新型智能开关；配电自动化；应用分析

配电自动化对供电安全性和可靠性均具有较高要求，可以在较大程度上提升电网运行经济性。我国对于智能开关研究最早是在上世纪90年代，并且在研究阶段开展了较多试点。随着研究的不断深入，电力行业对于配电自动化的作用以及实施模式存在较大争议。按照现阶段所配置的情况来看，其还存在较多问题。

1、配电自动化运行存在的问题分析

在现行配网中使用的馈线断路器设备大多数都是普通型真空断路器，因此在实施自动化和信息化的馈线，因此在运行期间需要应用太阳能和电力电压互感器等电源单元，智能化数据接口，电流互感器等电力设备，会牵涉到较多设备，导致运行期间组织协调较为复杂，增加安装工作量。

在获取前端采集装置工作电源时主要是借助配电自动化系统技术实现，由于配电网电压为10kV，因此无法直接给予前端采集装置电力需求，因此需要选择低压电源作为工作电源。

当前最常应用方式就是传统电力电压互感器所获取的低压电源。传统模式下的电力电压互感器设计以继电器和电磁式仪表为主，因此存在较大的输出功率和损耗。当前所应用的数字电路技术微机保护和仪表等终端装置功能都较为低下，因此功率输出比较小，可以用取能装置所代替，这样就不需要实施电力电压互感器的单独吊装，也能够避免电力电压互感器接线错误情况出现。

随着管理要求不断提升，因此在实施线损管理时大多呈现出分线路管理模式，此时就需要对开关位置实施计量管理。然而由于配电自动化系统实施期间存在较多复杂工艺，因此需要重新设计一款安全性能高以及运行稳定的新型智能开关，实现一体化监控装置，便于施工应用。

2、新型智能开关介绍

2.1新型智能开关的基本组成

此次所设计的配电网新型智能开关的组成主要包括连接电缆，馈线终端和真空断路器，并且在设计期间融合了电子式取电传感器、电流传感器以及线损采集模块等技术。该新型智能开关可以广泛应用在户外配电系统，例如用户分界、线路分段、分支等，能够控制，保护和采集线损。在较大程度上加强电力一次设备和二次设备的的集成化和标准化要求，全面提升配电设备的运维效率和质量，符合线损管理需求，为配电自动化建设提供优质服务。

2.2新型智能开关的特点和优势

（1）小型化设计、一体化固封：由于该设备体积比较小，因此不会占用较大空间，在架空线柱上开关产品中应用优势显著。电压电流、取电传感器与开关主回路部分均固封在环氧树脂极柱中，结构紧凑。

（2）内置高精度电子式传感器：该智能开关使用高精度电子式传感器，可以集合计量，保护和测量为一体，具有良好的线性度和抗干扰能力。应用该设备可以优化系统结构，避免出现较多误差源，从根本上加强了系统运行稳定性。其次，电压二次侧短路不会产生过电流，确保设备和人员安全。

（3）超低功耗设计：智能开关的馈线终端使用超低功耗设计，因此能够有效减少整机功耗；此外，开关本体应用低功小型电动弹簧机构，简化机件数目，降低合闸操作功率。

（4）防远方误合闸的联动控制：在智能开关的断路器中设有“就地/远方”联动控制机械闭锁防误操作装置，能够实现手动分闸，自动闭锁遥控合闸功能，避免误送电事件造成人身伤害。在实际操作期间能够优化现场操作流程，避免误操作发生率，同时提升安全性能和工作效率。

3、智能开关的功能分析

3.1三遥功能

第一，遥测功能。该智能开关能够对线路电流、电压、功率、功率因数等运行数据实现实时监测；第二，遥信功能：该项功能主要是能够实时上传开关状态，例如开关储能状态、分合闸状态、重合闸硬压板投退状态、远方/就地等。第三，遥控功能：该项功能主要是对主站遥控分、合闸操作进行接收和执行，可以手动分闸自动闭锁远方遥控，避免远方误合闸的联动控制功能，进一步防止误送电伤害。

3.2线损采集功能

该智能开关设备具备四象限无功电量、正反向有功电量和功率因数等电能量计算功能以及采集数据冻结功能。

3.3故障隔离及保护功能

该项功能主要包括短路故障和接地故障研判并动作，并且能够有效处理不同中性点接地方式接地故障和相间短路故障，及时排除瞬时故障并且对永久性故障实施隔离，这样能够自动判别、隔离线路故障。因此智能开关所具备的保护功能包括速断保护、过流保护、接地保护和励磁涌流保护。

3.4重合闸功能

智能开关的重合闸功能主要是表现在保护功能。设备终端具备重合闸软、硬压板；断路器自带重合闸硬压板开关；内置重合器功能，可以在较大程度上降低由于瞬时性故障而导致的停电故障，全面提升供电可靠性。

3.5定值管理功能

智能开关的定值管理功能主要包括远方保护投退、远方重合闸投退、远方定值设置并形成定值档案

3.6安全防护功能

在开关馈线终端内嵌安全芯片可以防护信息安全，该项功能实现包括双向身份认证，遥控、参数配置等在内的数据加密保护和签名验证。

3.7数据通讯功能

智能开关中的馈线终端能够支持多种通讯方式，例如无线公网、微功率无线LORA以及光纤等，并且具备丰富的通讯规约。

3.8电源管理功能

该项功能能够确保智能开关实时监测工作电源，无缝切换后备电源；监测后备电源状态并且实现异常告警功能。

4、应用效果分析

截止2018年8月31日，金华公司累计安装投运新型智能开关安装1077套，涉及8个区县421线路，正确隔离线路故障222起。运用配电线路在线监测系统对所有装置进行统一管理，并且建立了一整套指标考核体系，针对终端运行及故障处理情况对县局进行考核。

金华公司8个区县已安装投运1077套新型智能开关，其中终端过流速断保护功能投入1041套，重合闸功能投入0套，接地保护（告警）功能投入84套。

2018年开关动作情况：新型智能开关隔离故障225次，涉及开关终端232套，共累计动作总数935次，动作准确率96.36%。有效支撑了配网故障主动抢修，减少了故障停电范围并缩短了故障处理时间。

5、结束语

综上所述，此次研究所提及的新型智能开关主要包括连接电缆，馈线终端和真空断路器，以上电力设备组合形式能够处理当前配网自动化系统配网自动化实施期间出现的可靠性低下问题以及施工复杂性问题，并且能够缩短停电时间，全面提升配电自动化运行期间的故障判断准确率。因此，基于新型智能开关的配电自动化系统能够简化施工复杂度，维护系统运行安全性和稳定性，全面促进配电网系统长久稳定发展。

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