配電自動化開關設備的技術問題分析

曲丙政　高晶　李宏哲

摘 要：隨著電力網絡的發(fā)展，用電負荷的增長，出現(xiàn)了各種新型負載，用戶更加關注電能質量的問題，同時對節(jié)能減排也提出了更為嚴格的要求。“十一五”期間，國家電網投資5500億元用于配電網的建設和改造。合理分配電能，降低能耗、提高供電質量，延長電氣設備使用周期及獲得實時動態(tài)資料是提升國民經濟發(fā)展戰(zhàn)略的重大舉措之一。

關鍵詞：電力系統(tǒng)；配電；自動化

1 配電自動化系統(tǒng)

配電自動化系統(tǒng)通過運用技術手段和管理手段降低生產中的能源消耗、降低綜合能源成本；依靠主動性防御性的維護及服務，保證能源使用的高效可靠、平穩(wěn)連續(xù)；監(jiān)視并分析電能質量問題，降低故障風險；通過有效的診斷工具分析故障原因，縮短故障停電時間。

配電自動化系統(tǒng)的應用實現(xiàn)了配電企業(yè)在遠方以實時方式監(jiān)視、協(xié)調和操作配電設備，其功能有以下方面：系統(tǒng)運行監(jiān)視和控制、電能質量監(jiān)視和控制、電能消耗統(tǒng)計和分析、功率因數監(jiān)視和控制、 高精度電能計量、預防性電氣火災監(jiān)視、報警和事件管理、報表管理、用戶管理。配電自動化系統(tǒng)具有良好的開放性，可方便的與其他系統(tǒng)和智能設備進行通訊。

配電自動化系統(tǒng)與配電管理系統(tǒng)可以說是一體的，從配電結構來分，包括變電站自動化和饋電線自動化，饋電線自動化又包括柱上饋電線自動化和電纜饋電線自動化。

2 饋線自動化

饋線自動化系統(tǒng)是對配電線路上的設備進行遠方實時監(jiān)控、協(xié)調及控制的一個集成系統(tǒng)。饋線自動化是是配電網自動化的重要內容之一，也叫電線路自動化。饋線自動化經過了漫長的發(fā)展歷程，才逐漸的走向完善并被廣泛的應用。國外在八十年代就開發(fā)了故障檢測的重合器并隨著配電自動化的產生出現(xiàn)了故障集中處理技術，進而又被收集傳送到計算機進行處理。我國配電自動化起步晚，還處于發(fā)展階段，有很多需要完善的地方，但同時應開發(fā)出適合我國國情的配電自動化模式。

2.1 饋電自動化系統(tǒng)故障處理

2.1.1 無通信通道

通過重合器、分段器、重合分段器來實現(xiàn)故障的自動隔離和恢復非故障區(qū)的供電，技術相對落后。

2.1.2 有通信通道

這種情況下實現(xiàn)故障處理首先系統(tǒng)要無條件的迅速切除任何故障，然后將故障線路分離主電路。

2.2 故障分兩種

2.2.1 瞬時故障，主供側線路保護動作跳閘，線路失壓，故障點絕緣恢復，然后出線開關重合成功，恢復供電。

2.2.2 永久性故障：主供側線路保護動作跳閘，線路失壓，各分段開關與變電站及相鄰分段開關交換信息，明確并隔離故障，出線電流保護返回，恢復非故障線段的正常供電。

2.3 饋線自動化實現(xiàn)的功能有：（1）饋線運行狀態(tài)監(jiān)測；（2）饋線控制；（3）饋線的故障定位、隔離和自動恢復供電。

柱上饋電線自動化通過與配電管理平臺的配合實現(xiàn)遙信、遙控、遙調、遙測實現(xiàn)了監(jiān)視控制和數據采集。它能夠實現(xiàn)故障定位、隔離、自動恢復供電等功能。

3 柱上開關設備

柱上開關設備是指在戶外架空線路上裝設的具有控制、保護和隔離電源功能的開關設備，適用于城市郊區(qū)和農村電網，其參數通常較低。由于戶外運行，日曬雨淋，所以柱上開關的運行環(huán)境比較惡劣。柱上安裝，不宜配柜子，所以在斷路器外殼內配有電流互感器、控制器等。

3.1 柱上開關

主要包括斷路器、自動重合器、負荷開關、分段器和配電自動化開關。它占地面積小，成本低，結構簡單，操作方便，可實現(xiàn)分散控制和保護，加之新技術、新工藝的發(fā)展，柱上開關得到了廣泛的應用。

3.2 柱上斷路器

它是指在線路上能夠關合、承載、開斷運行回路的正常電流，能夠在規(guī)定的時間內關合、承載、開斷過載電流和短路電流的設備。

3.3 自動重合器

重合器在開斷故障電流的功能上與斷路器相似，尤其是在彈簧機構和永磁機構充分發(fā)展之后，兩者可以說基本相同。但重合器在保護和控制功能上比斷路器自動化程度高，可自動進行多次開斷和重合操作。

3.4 負荷開關

柱上負荷開關能關合、開斷和承載線路正常電流，并關合和承載規(guī)定的異常電流的設備。它可以單獨使用，作為主機控制、線路倒換和支路切換；也可以與熔斷器組合使用，作為變壓器。高壓電動機等設備的控制和保護。

3.5 分段器

分段器是一種能夠記憶通過電流的次數，并達到整定的次數后，在無電壓或無電流下自動分閘的開關設備，在開斷能力上與負荷開關相同。

4 柱上開關設備與配電自動化系統(tǒng)模式

4.1 電流模式：基于自動化開關設備相互配合，實現(xiàn)故障隔離。優(yōu)點是建設費用低，不需要建設通訊通道和主站系統(tǒng)；缺點：僅在故障時起作用，正常運行時不能起監(jiān)控作用，不能優(yōu)化運行方式。

4.2 電壓模式：重合器與電壓-時間型分段器配合。

4.3 電壓電流型模式：重合器與電壓-電流型開關配合。

4.4 基于饋線遠方終端的饋線自動化系統(tǒng)：柱上開關設備配遠方終端，通過通道與集控中心相連，進行雙向通信，可以實現(xiàn)遙控、通信和遙測。

4.5 智能控制與智能電器

從提出智能控制以來，智能控制已經從二元論（人工智能和控制論）發(fā)展到四元論（人工智能，模糊集理論，運籌學和控制論），成果和理論都得到了不斷地發(fā)展和完善。

當微處理器和計算機引入電器設備時，智能電器便應運而生，一方面是電器設備具有了智能化的功能，另一方面是開關電器，包括智能化斷路器和智能化電機控制器與中央控制計算機實現(xiàn)了雙向通訊。

自動化控制領域中通常廣泛使用到軟啟動器、不間斷電源等，這些裝置會讓整個配電系統(tǒng)產生高次諧波，通過反應故障電流峰值的電子脫扣器，容易導致斷路器誤動作。但是如果使用了智能斷路器，它會準確的反映出負載電流的真實性和有效性，從而能消除高次諧波信號，避免了開關的誤動作。

智能電器單元實現(xiàn)了集中控制，提高了配電自動化的程度；使系統(tǒng)整體的運行、維護水平達到了及時精確，甚至是可邏輯分析的高度。同傳統(tǒng)的跟蹤指令相比，信息清晰，消除了冗余數據，便于對系統(tǒng)進行分析，同時也提高了工作的可操作性。

智能電器的技術有著深遠的發(fā)展前景，隨機靈活的應用同樣需要關注。

6 結束語

自動化系統(tǒng)功能的實現(xiàn)有四種方式：有線通訊、無線通訊、光纖通訊、和電力載波；配電自動化的概念及需求已超越原來重合器/分段器的配合要求，不僅可以用于輻射電網，也可用于環(huán)網，這種配合的概念也逐漸被智能柱上開關取而代之。

參考文獻

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