配網自動化柱上柜設計與實現

鄭賢舜+劉芹+劉主光+黃勇達

【摘 要】 隨著各類產業突飛猛進，客戶對供電質量也提出了更高的要求，提高電網的供電可靠性便成為供電部門急需解決的大問題。柱上開關設備頻繁發生絕緣損壞、誤動或拒動、信號誤發等故障，為從根本上解決這一問題，除了通過柱上開關的選型來降低故障率外，還必須在重要區域建設配網自動化系統來有效監控柱上開關。

【關鍵詞】 配網自動化柱上柜設計功能故障智能化

1 配網自動化柱上柜設計功能特性

配網自動化柱上柜，擬通過對某架空線的部分分段開關進行改造，以滿足配網自動化的要求，有效縮短停電范圍避免瞬時性故障；提高了供電可靠性；實現線路信息可視化實時監測；并可進行遠方/就地控制，實現“三遙”；其可擴展視頻功能實時視頻、監控；配置門池報警功能實現有效防盜；柜內小空調內置環境監測模塊柜體易維護、易操作；柜內環境恒溫設計有效提高柜內設備使用壽命。

2 配網自動化柱上柜技術特點

2.1 有效的分段隔離（如圖1）

合理選取線路的分段點，將整條線路分割為多區域，選取的分段點配置FTU，通過各終端的時序配合，將線路故障按區域隔離，在配網架空線路中實現保護的選擇性。線路拓撲在主站以圖形化顯示，各終端上送遙測數據、開關量信息、保護動作信息及故障告警信息，主站可以對全網數據進行綜合判斷，對設備進行輔助控制，實現可視化的系統監控。

2.2 智能化的控制

柱上開關由傳統的負荷開關，改造具備電動操作機構的斷路器，并與配電終端進行電氣連接。同時柱上柜與主站通信，主站可遠方遙控柱上開關分合。柱上柜可以定期自動對電池進行活化，主站也可以遠方遙控電池活化。

2.3 正確的故障判斷與信息采集

柱上柜可有效檢測系統的短路故障和接地故障，可采集柱上開關的三相電壓、電流等模擬量、柱上開關位置、電機儲能信號、電源模塊（逆變器）信息等開入量、柜內環境信息等。

2.4 環境檢測模塊

屏柜內置直流驅動精密半導體空調，可自動實現柜內的溫濕度調節，保證柜內環境恒溫恒濕。環境檢測模塊集成于半導體空調，可以實現故障自管理功能，包括風機、模塊、高低溫功能，同時檢測模塊將環境數據上傳至主站，供監控用。

2.5 蓄電池檢測模塊

屏柜內置的蓄電池檢測模塊，具有智能充電功能，可對外接的24V電池充電，在交流斷電時電池可不間斷的對負載供電，具有防止電池過放電的保護功能；具有電源的狀態顯示；具有電池活化功能，手動或通過外部信號自動對電池進行活化維護。主要采集單體電壓、組電流、充放電狀態、單體冗余容量等數據，并上報給主站供監控。

2.6 無線傳輸模塊

提供標準RS232和RS485接口，可直接連接串口設備；提供功能強大的中心管理軟件，方便設備管理；使用方便，靈活，短信與撥號兩種工作模式；系統配置和維護接口；支持串口軟件升級和遠程維護；

可擴展視頻數據提供了簡便的檢測FTU通訊口和數據檢測環境數據（溫濕度監控、蓄電池監控），如（圖2）。

2.7 方便的設備維護

柱上柜可通過以太網、RS-232或RS-485通信口與故障指示器、測溫儀、電度表等設備建立通信，采集信息并上送給主站，供遠方監視。當檢測到設備需維護時，柱上柜提供遠方和就地2種維護方式。其一可以借助于以太網建立終端的遠程維護，其二可以就近和終端建立無線維護。同時屏柜內置燈光照明，柜門打開時LED照明，方便檢測人員夜間或惡劣環境下進行作業。

2.8 高防護的組合設計

配電終端、通信設備、電源模塊、蓄電池等集中組屏，屏柜采用IP65的高防護設計。屏屏柜與柱上開關采用高防護的航空插頭連接。屏柜可擴展視頻功能及門池報警功能，實時監控屏柜環境，戶外防偷盜。

3 屏柜功能分析

（1） FTU是安裝在配電網饋線的柱上等處，并具有遙測、遙信、遙控等功能的配電終端。其基于交流量的采集，進行故障判斷，確定為故障后，發跳閘命令給柱上開關，進行故障隔離，同時配置三相一次重合閘有效躲過瞬時性故障。可有效檢測系統的短路故障和接地故障，配電終端可有效檢測勵磁涌流，并可選擇投退勵磁涌流是否閉鎖保護，如（圖3）。

（2）無線通信CDMA MODEM是一種物聯網無線數據終端，利用網絡為用戶提供無線長距離數據傳輸功能。即將數據采集設備的相關數據，通過電信CDMA網絡，以無線方式發送至控制端。且能無線接收控制端的命令，控制數據采集設備進行相關操作。該產品采用高性能的工業級無線模塊，提供RS232接口，可直接連接串口設備，實現短信和撥號上網功能。先已廣泛應用于智能電網、智能交通、公共安全、環境保護、基站等領域。另外，本項目可選配GPRS，通過無線公網的GPRS網絡與主站建立通信。無需建立專門的通信網絡，方便易行，如（圖3）。

（3）充電式模塊電源。該電源具有體積小，轉換效率高，性能穩定，原副邊隔離，隔離強度高的優點。本產品電網適應能力強，220V標稱輸入，可在較寬輸入電壓范圍內工作。另外，本產品具有智能充電功能，可對外接的24V電池充電，在交流斷電時電池可不間斷的對負載供電，具有防止電池過放電的保護功能；具有電源的狀態顯示；具有電池活化功能，手動或通過外部信號自動對電池進行活化維護。

（4）蓄電池。根據浙電生字[2012]20號文 浙江省電力公司配電自動化終端技術規范（試行）推薦，本項目選用蓄電池型號為日本湯淺電池 NP7-12，參考重量約2.55kg，使用壽命約為5年。耐過充電性好，25攝氏度，完全充電狀態的電池0.1CA充電48小時，容量維持率在95%以上。耐大電流性好，完全充電狀態的電池2CA放電5分鐘或10CA放電5秒鐘，如圖3。

機柜內部外部可以實現完全密封，達到IP56以上，確保機柜內部電子設備得到完好保護。具有故障自檢測自管理功能，低壓、過壓保護功能。通過PWM調制控制，內部溫度可以達到±0.5℃控制精度。半導體制冷器不含運動部件，沒有壓縮機和制冷劑，環保、高效、COP效率（制熱能效比）可以達到0.8。

4 結語

綜上，文章對配網自動化柱上柜設計功能特性做簡要分析，闡述了配網自動化柱上柜技術特點；采取有效的分段隔離；對故障判斷與信息采集、環境、蓄電池檢測、無線傳輸等模塊采取了智能化的控制；高防護的組合設計方便了維修，延長了設備的使用壽命，為供電提供了良好的保障。endprint

【摘 要】 隨著各類產業突飛猛進，客戶對供電質量也提出了更高的要求，提高電網的供電可靠性便成為供電部門急需解決的大問題。柱上開關設備頻繁發生絕緣損壞、誤動或拒動、信號誤發等故障，為從根本上解決這一問題，除了通過柱上開關的選型來降低故障率外，還必須在重要區域建設配網自動化系統來有效監控柱上開關。

【關鍵詞】 配網自動化柱上柜設計功能故障智能化

1 配網自動化柱上柜設計功能特性

配網自動化柱上柜，擬通過對某架空線的部分分段開關進行改造，以滿足配網自動化的要求，有效縮短停電范圍避免瞬時性故障；提高了供電可靠性；實現線路信息可視化實時監測；并可進行遠方/就地控制，實現“三遙”；其可擴展視頻功能實時視頻、監控；配置門池報警功能實現有效防盜；柜內小空調內置環境監測模塊柜體易維護、易操作；柜內環境恒溫設計有效提高柜內設備使用壽命。

2 配網自動化柱上柜技術特點

2.1 有效的分段隔離（如圖1）

合理選取線路的分段點，將整條線路分割為多區域，選取的分段點配置FTU，通過各終端的時序配合，將線路故障按區域隔離，在配網架空線路中實現保護的選擇性。線路拓撲在主站以圖形化顯示，各終端上送遙測數據、開關量信息、保護動作信息及故障告警信息，主站可以對全網數據進行綜合判斷，對設備進行輔助控制，實現可視化的系統監控。

2.2 智能化的控制

柱上開關由傳統的負荷開關，改造具備電動操作機構的斷路器，并與配電終端進行電氣連接。同時柱上柜與主站通信，主站可遠方遙控柱上開關分合。柱上柜可以定期自動對電池進行活化，主站也可以遠方遙控電池活化。

2.3 正確的故障判斷與信息采集

柱上柜可有效檢測系統的短路故障和接地故障，可采集柱上開關的三相電壓、電流等模擬量、柱上開關位置、電機儲能信號、電源模塊（逆變器）信息等開入量、柜內環境信息等。

2.4 環境檢測模塊

屏柜內置直流驅動精密半導體空調，可自動實現柜內的溫濕度調節，保證柜內環境恒溫恒濕。環境檢測模塊集成于半導體空調，可以實現故障自管理功能，包括風機、模塊、高低溫功能，同時檢測模塊將環境數據上傳至主站，供監控用。

2.5 蓄電池檢測模塊

屏柜內置的蓄電池檢測模塊，具有智能充電功能，可對外接的24V電池充電，在交流斷電時電池可不間斷的對負載供電，具有防止電池過放電的保護功能；具有電源的狀態顯示；具有電池活化功能，手動或通過外部信號自動對電池進行活化維護。主要采集單體電壓、組電流、充放電狀態、單體冗余容量等數據，并上報給主站供監控。

2.6 無線傳輸模塊

提供標準RS232和RS485接口，可直接連接串口設備；提供功能強大的中心管理軟件，方便設備管理；使用方便，靈活，短信與撥號兩種工作模式；系統配置和維護接口；支持串口軟件升級和遠程維護；

可擴展視頻數據提供了簡便的檢測FTU通訊口和數據檢測環境數據（溫濕度監控、蓄電池監控），如（圖2）。

2.7 方便的設備維護

柱上柜可通過以太網、RS-232或RS-485通信口與故障指示器、測溫儀、電度表等設備建立通信，采集信息并上送給主站，供遠方監視。當檢測到設備需維護時，柱上柜提供遠方和就地2種維護方式。其一可以借助于以太網建立終端的遠程維護，其二可以就近和終端建立無線維護。同時屏柜內置燈光照明，柜門打開時LED照明，方便檢測人員夜間或惡劣環境下進行作業。

2.8 高防護的組合設計

配電終端、通信設備、電源模塊、蓄電池等集中組屏，屏柜采用IP65的高防護設計。屏屏柜與柱上開關采用高防護的航空插頭連接。屏柜可擴展視頻功能及門池報警功能，實時監控屏柜環境，戶外防偷盜。

3 屏柜功能分析

（1） FTU是安裝在配電網饋線的柱上等處，并具有遙測、遙信、遙控等功能的配電終端。其基于交流量的采集，進行故障判斷，確定為故障后，發跳閘命令給柱上開關，進行故障隔離，同時配置三相一次重合閘有效躲過瞬時性故障。可有效檢測系統的短路故障和接地故障，配電終端可有效檢測勵磁涌流，并可選擇投退勵磁涌流是否閉鎖保護，如（圖3）。

（2）無線通信CDMA MODEM是一種物聯網無線數據終端，利用網絡為用戶提供無線長距離數據傳輸功能。即將數據采集設備的相關數據，通過電信CDMA網絡，以無線方式發送至控制端。且能無線接收控制端的命令，控制數據采集設備進行相關操作。該產品采用高性能的工業級無線模塊，提供RS232接口，可直接連接串口設備，實現短信和撥號上網功能。先已廣泛應用于智能電網、智能交通、公共安全、環境保護、基站等領域。另外，本項目可選配GPRS，通過無線公網的GPRS網絡與主站建立通信。無需建立專門的通信網絡，方便易行，如（圖3）。

（3）充電式模塊電源。該電源具有體積小，轉換效率高，性能穩定，原副邊隔離，隔離強度高的優點。本產品電網適應能力強，220V標稱輸入，可在較寬輸入電壓范圍內工作。另外，本產品具有智能充電功能，可對外接的24V電池充電，在交流斷電時電池可不間斷的對負載供電，具有防止電池過放電的保護功能；具有電源的狀態顯示；具有電池活化功能，手動或通過外部信號自動對電池進行活化維護。

（4）蓄電池。根據浙電生字[2012]20號文 浙江省電力公司配電自動化終端技術規范（試行）推薦，本項目選用蓄電池型號為日本湯淺電池 NP7-12，參考重量約2.55kg，使用壽命約為5年。耐過充電性好，25攝氏度，完全充電狀態的電池0.1CA充電48小時，容量維持率在95%以上。耐大電流性好，完全充電狀態的電池2CA放電5分鐘或10CA放電5秒鐘，如圖3。

機柜內部外部可以實現完全密封，達到IP56以上，確保機柜內部電子設備得到完好保護。具有故障自檢測自管理功能，低壓、過壓保護功能。通過PWM調制控制，內部溫度可以達到±0.5℃控制精度。半導體制冷器不含運動部件，沒有壓縮機和制冷劑，環保、高效、COP效率（制熱能效比）可以達到0.8。

4 結語

綜上，文章對配網自動化柱上柜設計功能特性做簡要分析，闡述了配網自動化柱上柜技術特點；采取有效的分段隔離；對故障判斷與信息采集、環境、蓄電池檢測、無線傳輸等模塊采取了智能化的控制；高防護的組合設計方便了維修，延長了設備的使用壽命，為供電提供了良好的保障。endprint

【摘 要】 隨著各類產業突飛猛進，客戶對供電質量也提出了更高的要求，提高電網的供電可靠性便成為供電部門急需解決的大問題。柱上開關設備頻繁發生絕緣損壞、誤動或拒動、信號誤發等故障，為從根本上解決這一問題，除了通過柱上開關的選型來降低故障率外，還必須在重要區域建設配網自動化系統來有效監控柱上開關。

【關鍵詞】 配網自動化柱上柜設計功能故障智能化

1 配網自動化柱上柜設計功能特性

配網自動化柱上柜，擬通過對某架空線的部分分段開關進行改造，以滿足配網自動化的要求，有效縮短停電范圍避免瞬時性故障；提高了供電可靠性；實現線路信息可視化實時監測；并可進行遠方/就地控制，實現“三遙”；其可擴展視頻功能實時視頻、監控；配置門池報警功能實現有效防盜；柜內小空調內置環境監測模塊柜體易維護、易操作；柜內環境恒溫設計有效提高柜內設備使用壽命。

2 配網自動化柱上柜技術特點

2.1 有效的分段隔離（如圖1）

合理選取線路的分段點，將整條線路分割為多區域，選取的分段點配置FTU，通過各終端的時序配合，將線路故障按區域隔離，在配網架空線路中實現保護的選擇性。線路拓撲在主站以圖形化顯示，各終端上送遙測數據、開關量信息、保護動作信息及故障告警信息，主站可以對全網數據進行綜合判斷，對設備進行輔助控制，實現可視化的系統監控。

2.2 智能化的控制

柱上開關由傳統的負荷開關，改造具備電動操作機構的斷路器，并與配電終端進行電氣連接。同時柱上柜與主站通信，主站可遠方遙控柱上開關分合。柱上柜可以定期自動對電池進行活化，主站也可以遠方遙控電池活化。

2.3 正確的故障判斷與信息采集

柱上柜可有效檢測系統的短路故障和接地故障，可采集柱上開關的三相電壓、電流等模擬量、柱上開關位置、電機儲能信號、電源模塊（逆變器）信息等開入量、柜內環境信息等。

2.4 環境檢測模塊

屏柜內置直流驅動精密半導體空調，可自動實現柜內的溫濕度調節，保證柜內環境恒溫恒濕。環境檢測模塊集成于半導體空調，可以實現故障自管理功能，包括風機、模塊、高低溫功能，同時檢測模塊將環境數據上傳至主站，供監控用。

2.5 蓄電池檢測模塊

屏柜內置的蓄電池檢測模塊，具有智能充電功能，可對外接的24V電池充電，在交流斷電時電池可不間斷的對負載供電，具有防止電池過放電的保護功能；具有電源的狀態顯示；具有電池活化功能，手動或通過外部信號自動對電池進行活化維護。主要采集單體電壓、組電流、充放電狀態、單體冗余容量等數據，并上報給主站供監控。

2.6 無線傳輸模塊

提供標準RS232和RS485接口，可直接連接串口設備；提供功能強大的中心管理軟件，方便設備管理；使用方便，靈活，短信與撥號兩種工作模式；系統配置和維護接口；支持串口軟件升級和遠程維護；

可擴展視頻數據提供了簡便的檢測FTU通訊口和數據檢測環境數據（溫濕度監控、蓄電池監控），如（圖2）。

2.7 方便的設備維護

柱上柜可通過以太網、RS-232或RS-485通信口與故障指示器、測溫儀、電度表等設備建立通信，采集信息并上送給主站，供遠方監視。當檢測到設備需維護時，柱上柜提供遠方和就地2種維護方式。其一可以借助于以太網建立終端的遠程維護，其二可以就近和終端建立無線維護。同時屏柜內置燈光照明，柜門打開時LED照明，方便檢測人員夜間或惡劣環境下進行作業。

2.8 高防護的組合設計

配電終端、通信設備、電源模塊、蓄電池等集中組屏，屏柜采用IP65的高防護設計。屏屏柜與柱上開關采用高防護的航空插頭連接。屏柜可擴展視頻功能及門池報警功能，實時監控屏柜環境，戶外防偷盜。

3 屏柜功能分析

（1） FTU是安裝在配電網饋線的柱上等處，并具有遙測、遙信、遙控等功能的配電終端。其基于交流量的采集，進行故障判斷，確定為故障后，發跳閘命令給柱上開關，進行故障隔離，同時配置三相一次重合閘有效躲過瞬時性故障。可有效檢測系統的短路故障和接地故障，配電終端可有效檢測勵磁涌流，并可選擇投退勵磁涌流是否閉鎖保護，如（圖3）。

（2）無線通信CDMA MODEM是一種物聯網無線數據終端，利用網絡為用戶提供無線長距離數據傳輸功能。即將數據采集設備的相關數據，通過電信CDMA網絡，以無線方式發送至控制端。且能無線接收控制端的命令，控制數據采集設備進行相關操作。該產品采用高性能的工業級無線模塊，提供RS232接口，可直接連接串口設備，實現短信和撥號上網功能。先已廣泛應用于智能電網、智能交通、公共安全、環境保護、基站等領域。另外，本項目可選配GPRS，通過無線公網的GPRS網絡與主站建立通信。無需建立專門的通信網絡，方便易行，如（圖3）。

（3）充電式模塊電源。該電源具有體積小，轉換效率高，性能穩定，原副邊隔離，隔離強度高的優點。本產品電網適應能力強，220V標稱輸入，可在較寬輸入電壓范圍內工作。另外，本產品具有智能充電功能，可對外接的24V電池充電，在交流斷電時電池可不間斷的對負載供電，具有防止電池過放電的保護功能；具有電源的狀態顯示；具有電池活化功能，手動或通過外部信號自動對電池進行活化維護。

（4）蓄電池。根據浙電生字[2012]20號文 浙江省電力公司配電自動化終端技術規范（試行）推薦，本項目選用蓄電池型號為日本湯淺電池 NP7-12，參考重量約2.55kg，使用壽命約為5年。耐過充電性好，25攝氏度，完全充電狀態的電池0.1CA充電48小時，容量維持率在95%以上。耐大電流性好，完全充電狀態的電池2CA放電5分鐘或10CA放電5秒鐘，如圖3。

機柜內部外部可以實現完全密封，達到IP56以上，確保機柜內部電子設備得到完好保護。具有故障自檢測自管理功能，低壓、過壓保護功能。通過PWM調制控制，內部溫度可以達到±0.5℃控制精度。半導體制冷器不含運動部件，沒有壓縮機和制冷劑，環保、高效、COP效率（制熱能效比）可以達到0.8。

4 結語

綜上，文章對配網自動化柱上柜設計功能特性做簡要分析，闡述了配網自動化柱上柜技術特點；采取有效的分段隔離；對故障判斷與信息采集、環境、蓄電池檢測、無線傳輸等模塊采取了智能化的控制；高防護的組合設計方便了維修，延長了設備的使用壽命，為供電提供了良好的保障。endprint