论配网自动化开关在供电企业中的应用

论配网自动化开关在供电企业中的应用

钟浩文

广东电网梅州兴宁供电局有限责任公司广东兴宁514500

摘要：如何在配网线路发生故障时，自动定位并隔离故障点，缩小停电范围，加快故障处理速度，恢复非故障区间的正常供电，是供电部门一直想要解决的实际问题。配网馈线直接联系千家万户，一旦发生故障，极易造成大面积客户停电，引起电力事件，造成企业经济和形象受损，影响客户满意度。因此，如何自动定位并快速隔离故障点，缩小停电范围成为山区供电企业提升线路供电可靠性的重点工作之一。下文主要论述加装配网自动化开关对自动定位并快速隔离线路故障点，缩小停电范围，及时恢复非故障区正常供电的应用。

关键字：配网；自动化开关；供电企业

1概述

配电网（简称配网）是指10kV中压系统，涉及的范围一般是从变电站的主变低压侧和低压母线开始，直至电力用户为止。进入21世纪以来，随着我国国民经济的快速发展和改革开放的深入，城市规模不断扩大，各个行业的发展都离不开电力的供应，对于电力的需求也随之增大，同时对供电可靠性和供电质量也提出了更高的要求。当前，配电网主要存在的问题有：一是随着城市人口的不断增加，城市建筑密度也随之上升，极大地限制了电力的输出，妨碍了配电线路的通道；二是电力基础设施的建设远远滞后于城市发展的速度，配电基础设施比较薄弱，严重制约了经济社会发展；三是由于城市规划的影响，增加了线路设计的复杂性，给电网安全运行增加了很多不确定性因素。

另据相关调查分析，10kV配电线路的故障率约占电网故障率的70%，而就当前的10kV配电线路而言，设备的总体运行质量和供电可靠性都不够高。其主要原因是10kV配电线路传送范围广，线路通道环境情况复杂，极易受外部因素的影响，加之用户侧各种用电设备的不规律使用，也影响了配电线路运行的可靠性、稳定性和安全性。因此，对配电网进行智能化改造就势在必行，而配网自动化开关的投入应用就是智能化改造的其中一个重要举措。

配网自动化是以一次网架和设备为基础，利用计算机及其网络技术、通信技术、现代电子传感技术，以配电自动化系统为核心，将配网设备的实时、准实时和非实时数据进行信息整合和集成，实现对配电网正常运行及事故情况下的监测、保护及控制等。

2工作原理及特点

配电自动化终端是指安装在中压配电网的各类集远方监测、远程控制、保护、通讯为一体的装置，具备遥测、遥信、遥控功能，通过不同的保护逻辑（电流三段式保护逻辑、电压时间型保护逻辑、电压电流型保护、分布式等）来实现对线路故障信息的检测，控制开关隔离故障，自动恢复非故障区间供电，采取无线通讯（IEC101规约）和光纤通讯（IEC104规约）两种方式。

下面主要介绍下配网自动化开关中的户外柱上ZW32(20)-12智能真空断路器。该设备由ZW32(20)-12型真空断路器本体、ZNK50D型智能控制器、电压互感器三部分组成，三组件以户外防护控制电缆及户外航空接插件进行成套电气连接，智能真空断路器成套装置安装于10kV馈线主干线或分支线上。属于三相柱式开关装置，一般只有断路器，没有负荷开关。

ZW32-12型真空断路器出线侧内置零序电流互感器，与智能控制器配合使用，安装于10kV架空配电线路的主干线或T接处，可以实现自动切除单相接地故障和自动隔离相间短路故障，确保非故障用户的用电安全。适用于变电站、工矿企业、农村电网配电系统作保护、控制及频繁操作之用。

断路器本体安装采用座装方式，智能控制器安装在断路器下方，通过户外电缆与真空断路器连接，电源变压器(电压PT)可与断路器并排放置或在断路器的上方放置。电动自动储能，遥控分合闸；同时具有手动储能、手动分合功能，可直接由架空线接至电压互感器输出额定电压，通过断路器侧面的端子盒中转，使用连接电缆引入到控制器上，由控制器遥控来进行操作。操作机构采用小型化弹簧操动机构，分合闸能耗低；机构传动采用直动传输方式，分合闸部件少，可靠性高。操作机构置于密封的断路器机构箱中，解决了机构锈蚀的问题，提高了机构的可靠性。开关出线侧外置零序电流互感及二相或三相电流互感器，在机构罩外部侧面设有端子盒，CT变比线引出、电压PT二次输入端子，都在端子盒内，可做到任意调整CT变比和PT二次电源线经断路器内部中转，通过户外电缆引入控制器，减少了二次电源线过长、且控制器需另设电源接口的不便。

技术特点：一是断路器采用三相支柱式结构，具有开断性能稳定可靠、无燃烧和爆炸危险、免维护、体积小、重量轻和使用寿命长等特点；二是断路器采用全封闭结构，密封性能好，有助于提高防潮、防凝露性能，特别适应于严寒或潮湿地区使用；三是三相支柱及电流互感器采用进口户外环氧树脂固体绝缘，具有耐高低温、耐紫外线、耐老化的特点；四是操作机构可以采用弹簧操作机构，也可以采用永磁操作机构，分合闸部件少，可靠性高。五是断路器的分、合闸操作可采用手动或电动操作及远方操作，可与控制器配套实现配电自动化，也可以与控制器配合组成重合器。

3装置作用和使用情况

国家和行业要求供电系统可靠性要达到99.9%，根据目前国内配电网的现状，若不采取有效的技术措施，是不可能达到此要求的。通过应用配网自动化，实现了对配电网设备运行状态和潮流的实时监控，为配网调度集约化、规范化管理提供了有力的技术支撑。配网自动化开关作为配网自动化系统中的关键和主要功能之一，它的投入可以提高配电网的运行水平，减少故障停电次数和停电时间，自动实现故障隔离，减少停电范围，实现非故障区间的恢复供电，提高供电可靠性。特别是作者所处的山区供电企业，对配网自动化开关的安装投入显得更加迫切和需要。

据统计，目前该地区已安装345台配网自动化开关，覆盖105条10kV线路。以10kV径南线F65为例，该线路在未加装配网自动化开关前，2017年全年故障跳闸达9次之多，在2018年4月加装自动化开关后，从2018年5月至2019年8月底线路故障跳闸才1次，降幅88.89%，效果明显。可见，加装配网自动化开关后，切实有效地减少了线路故障停电次数和停电时间，自动实现故障隔离，减少停电范围，加快故障处理速度，实现非故障区间的恢复供电，提高了供电可靠性，对保障用户正常生产生活用电起到了较大的作用。

此外，对2019年4月份数据进行分析，该地区自动化开关动作共98次，正确动作92次，正确动作率93.87%。开关不正确动作原因分析：一是普通开关与自动化开关定值上未能实现配合，发生故障时普通开关跳闸，而自动化开关未动作跳闸，失去作用；二是逻辑和保护功能同时投入，自动化开关失去作用；三是未及时复归控制器闭锁信号，控制器失电分闸后，不能得电合闸；四是断路器重合闸压板未投入，无法实现重合闸；五是自动化断路器定值设定100秒内一轮跳闸、重合闸，而对于下一级自动化负荷开关来说，需经过两轮跳闸、重合闸才能隔离故障，造成下一级自动化负荷开关失去作用。

为进一步发挥配网自动化开关的作用，采取了以下改进措施：一是对普通开关进行管理，建立台账，每月结合停电计划，开展普通开关变比核查；二是对于部分厂家的自动化开关，认真检查核对保护和逻辑投入情况；三是自动化开关动作后，及时到现场核查和复归，并收集报送动作信息；四是全面检查断路器重合闸压板投入情况；五是加强与上级供电部门继保专业的沟通，优化保护动作策略。

参考文献：

[1]郭谋发.配电网自动化技术.机械工业出版社,2012年03月.

[2]郑毅,刘天琪.配电自动化工程技术与应用.中国电力出版社,2016年12月.

[3]王士政.电网调度自动化与配网自动化技术（第二版）.水利水电出版社,2016年04月.

[4]董张卓,王清亮,黄国兵.配电网和配电自动化系统.机械工业出版社,2014年08月.

[5]龚静.配电网综合自动化技术.机械工业出版社,2018年12月.