柱上配變智能配電箱的研究與應用

摘 要：良好的智能綜合配電箱設計對于加強設備聯系、降低區域占用空間、提高設備精準度、采集數據及時性、完成數據和電能的采集測量、故障判斷、無功補償等功能意義重大。隨著國家對智能電網的不斷建設，農村電網要求低壓配電裝置向著標準化、小型化、智能化的方向發展。為實現智能化管理和人們對于電網的要求，必須通過對傳統配電箱進行有效的整合，集電能分配、計量、測量、控制、保護、無功補償和濾波、通訊等功能于一體。

關鍵詞：農村電網；智能；配電箱；濾波

引言

隨著國家對智能電網的不斷建設，農村電網也在向智能化方向發展。也開始對供電的質量、可靠性提出更高的要求。農村對低壓配電裝置向著標準化、小型化、戶外式的要求發展，集配電、計量、保護、電容無功補償于一體。智能配電箱增加了剩余電流動作保護器，可實現遠程遙控，具備出線短路、缺相、電源側斷零等保護功能。具有自動重合閘、數據顯示、狀態指示、故障信息記錄、歷史數據查詢等功能。箱體結構分為智能配變終端單元、進出線單元、計量表計單元、電容器/濾波器單元；各組成單元相對封閉，二次接線靈活連接，安裝板可快速拆卸與安裝，方便調試；同容量等級智能配電箱的相同功能單元具備互換性，方便維護、檢修。JP柜還能有效的對低壓系統的運行維護進行管理，減少停電范圍，縮短停電時間，為提高計量管理和力率管理水平、降低線損起到積極作用。

1 配電箱在農網的現狀

農網采用的漏電保護開關還很落后，經常投不上，有的退掉了漏電保護功能。而且有的在配置剩余電流保護器時，額定電流通常都比較大。這意味著對于農網運行的大部分配電變壓器來說，剩余電流動作保護器的過載保護功能形同虛設，對配電變壓器的安全運行存在很大隱患。根據目前農網的普遍特點，負載率在大多數時間內為30%～40%，但在高峰時，會經常超負荷運行，有許多不確定因素，例如，春節期間加熱器、空調、廚用、照明使用頻繁，負荷大。夏天連續高溫，空調負荷猛增，農忙或抗旱期間，農網負荷驟增，都有可能使配電變壓器短時過載。配電變壓器過載保護裝置配置不合理，這是變壓器過載燒毀事故頻發的根本原因。因此對所安裝的剩余電流保護器的過載保護功能要求較高。配電柜雖然大量應用，但是它存在投運不上、接地不動作、燒壞接觸器吸合線圈等現象，無法對現場運行的數據進行處理和診斷，無法保證供電的可靠性。如今農村電網存在的主要缺陷有：

（1）農村低壓配電網配電變壓器的負荷不平衡。配電變壓器空載運行時間長，固定損耗大。夏天和春節期間負荷大，其他時間經常輕載。（2）農村缺相斷線的事故也時有發生，只有當設備燒毀，才意識到缺相斷線的產生，總是后知后覺。（3）缺乏抑制諧波設備，引起電力系統局部并聯諧振或串聯諧振，使諧波含量放大，造成電容器等設備燒毀。（4）傳統的計量和生產用的表不在一個隔室內，不便于管理。（5）傳統配電箱使用指針式儀表或者數顯式儀表，只能有限的監測配電箱參數，只能滿足基本的需要，不具備監控、保護和通訊等功能。（6）傳統配電箱不能遠程遙控分合閘，增加了人員的現場工作量。（7）傳統配電箱采用三相共補的補償方式，并不能使電網大多數存在三相負荷不平衡現象得到改善。

2 配電箱要解決的問題及實現方案

柱上配變智能配電箱是為適應農村低壓配電裝置而設計的，主要解決的技術問題及現實方案如下：

（1）為減少現場維護操作的工作量。節省大量的人力成本，提高了供電的經濟性。進線開關選用電動操作機構，可遠程遙控分合閘。當發生跳閘后，一定時間間隔后自動重新合閘通電。減少了人工合閘，保證用電的連續性，提高了運行率，使用戶更加方便。（2）配合調容調壓變壓器實現在變壓器不停電狀態的下，對運行過程中變壓器容量大小自動調整，從而實現額定容量運行方式自動轉換。（3）利用剩余電流動作保護器，可實現遠程遙控，出線短路、缺相、電源側斷零等保護功能。并且具有自動重合閘、數據顯示、狀態指示、故障信息記錄、歷史數據查詢等功能。（4）城區電網大多數存在三相負荷不平衡現象，如采用這種單一的同投同切的交流接觸器式裝置，只要有一相負荷達到動作條件，接觸器就動作，必然會造成接觸器的頻繁投切；再者投切過程中涌流大，操作過電壓高，接觸器觸頭很容易嚴重燒毀，影響了電容器的使用壽命和裝置的安全可靠性。為此，低壓三相共補與分相補償相結合的補償裝置，對三相無功功率先進行三相共補，然后根據各相負荷情況進行分相補償，提高了供電的可靠性。（5）為解決電力電子裝置和其他諧波源的諧波污染問題，通過在電容器回路中串聯電抗，既不影響電容器的無功補償作用，又能抑制高次諧波。但串聯電抗器必須考慮電容器接入處電網的諧波背景，絕不可任意組合。只有合理選擇串聯電抗器的電抗率，使之與電容器進行合理匹配，才能有效地起到抑制諧波的作用，并有限制合閘涌流的效果。（6）通過對終端參數設置，實現過壓保護、過流保護、過負荷保護、欠壓保護。終端根據變壓器工況的電壓、電流越限值，可實現自動跳閘，實現各種保護功能。主站通過GPRS通訊給終端發命令，可實現遙控進線斷路器的分合閘。（7）智能配電箱由進出線間隔、計量間隔、智能配變終端間隔、電容器/濾波器間隔四個間隔單元組成。四個間隔單元相對封閉，三個間隔單元到智能配變終端間隔單元的二次連接靈活連接，快速拆卸與安裝；各間隔單元安裝板可整體拆裝更換，自由拆裝，即插即用。（8）智能配電箱高度集成，可實現對低壓配電臺區負荷的智能管理、電壓的智能調節、諧波的智能治理、設備及人員的智能保護、運行環境的智能調節、信息的智能交互；可極大提高配電臺區的安全性、可靠性、負載能力，提高供電質量、降低線損。支持多種通信方式與配電系統、營銷系統等主站通訊。

柱上配變智能配電箱通過遠程調試功能可實現對配電變壓器調容、調壓。通過箱內剩余電流動作保護器，可實現遠程遙控，具備出線短路、缺相、電源側斷零等保護功能。為解決電力電子裝置和其他諧波源的諧波污染問題，通過在電容器回路中串聯電抗，既不影響電容器的無功補償作用，又能抑制高次諧波。將計量和生產用的表放置在同一個隔室內，便于計量部門管理。

3 柱上配變智能配電箱關鍵技術

智能配電箱作為實現智能配電臺區功能的關鍵設備，進線開關具備電動操作機構，可遠程遙控分合閘。出線開關是剩余電流動作保護器，可實現遠程遙控，具備出線短路、缺相、電源側斷零等保護功能。具有自動重合閘、數據顯示、狀態指示、故障信息記錄、歷史數據查詢等功能。根據用戶負載類型、功率、性質等情況靈活配置電抗器來減少諧波。終端根據參數設置，可實現過壓保護、過流保護、過負荷保護、欠壓保護。終端接進線斷路器的電動操作機構，終端根據變壓器工況的電壓、電流越限值，可實現自動跳閘，實現各種保護功能。主站通過GPRS通訊給終端發命令，可實現遙控進線斷路器的分合閘。

4 柱上配變智能配電箱的應用推廣

柱上配變智能配電箱已經在國網北京平谷供電公司運行，運行期間安全可靠。柱上配變智能配電箱應用在農村電力線路及各個臺區中配電網終端。可以為客戶提供更優的選擇方案，符合電力公司對配電自動化以及智能電網建設的要求，并為電網后臺運營提供重要的信息，為智能配電網的建設貢獻一份力量。

5 結束語

研制柱上配變智能配電箱，集成狀態監測、臺區計量、負荷監控、自動無功補償、用電信息管理等功能，完成柱上配變智能配電箱的示范應用。減少故障和檢修造成的影響，提高配電網運營的經濟效益。促進國家配電自動化、智能電網產業發展，擴展智能配電網平臺，促進配電自動化后臺運營事業發展，促進形成電網公司新興利潤增長點。

參考文獻

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[2]Q/GDW614.農網智能型低壓配電箱功能規范和技術條件[S].

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