基于分布式配電終端的智能環網柜設計

姚 光，方 錦，張 偉

（1.長園電力技術有限公司，廣東 珠海 519000；2.長園共創電力安全技術股份有限公司，廣東 珠海 519000）

0 引 言

隨著社會的發展和用電量的增長，用戶對用電質量、可靠性等要求不斷提高。配電網作為連接用戶與輸電、發電的紐帶，建設配網自動化，實現對配電網和相關設備的狀態監測及保護、控制具有很大的經濟和社會效益。環網柜是配電網重要構成，能夠實現聯絡環網、線路分段等功能。為實現配網自動化，需要在環網柜實現遙測、遙信、遙控功能[1-2]。三個功能的增加，需要在環網柜增加配網自動化設備、電流互感器、接線等工作。傳統集中式配電終端在環網柜基礎上增加配網自動化終端柜，連接控制電纜到環網柜各個單元，接線繁瑣且需要為自動化終端提供安裝空間，占用環網柜空間，會增加環網柜的體積，且維護時需要整體操作，使用不便，成本高。

1 結構形式與特征

1.1 分布式智能環網柜的結構特點

分布式智能環網柜設計要解決的技術問題在于，提供一種接線方便、節約空間的環網柜。內部結構包括通信終端、電源和四個子單元[2]，如圖1所示。其中，每個所述子單元內均安裝有一分布式配電終端，所述分布式配電終端用于監測對應子單元內的電路信息，并將所述電路信息發送至所述通信終端。通信終端連接至每個所述分布式配電終端和配電主站，用于將從所述分布式配電終端接收到的電路信息發送至所述配電主站。電源連接至所述通信終端和所述分布式配電終端，用于為所述通信終端和所述分布式配電終端供電。

新型智能分布式環網柜采用分布式配電終端，避免了現有技術中采用集中式配電終端需要單獨立柜實現“三遙”功能的問題。只需在原有環網柜基礎上進行改造，不需要單獨立柜，與環網柜接線只需在柜內完成，可以有效地節約環網柜空間，節約電纜材料和接線時間，接線方便，改造成本低。

圖1 分布式配電終端的智能環網柜結構

1.2 單元的結構內容和工作過程

如圖1所示，基于分布式配電終端的智能環網柜，包括通信終端1、電源2和四個子單元。

1.2.1 通信終端

每個所述子單元內均安裝有一分布式配電終端3，所述分布式配電終端3用于監測對應子單元內的電路信息，并將所述電路信息發送至所述通信終端l，所述通信終端1連接至每個所述分布式配電終端3和配電主站，用于將從所述分布式配電終端3接收到的電路信息發送至所述配電主站。

1.2.2 電 源

電源2連接至所述通信終端1和所述分布式配電終端3，用于為所述通信終端1和所述分布式配電終端3供電。

1.2.3 四個子單元

用分布式配電終端3替代原先環網柜故障指示器，面板嵌入安裝在環網柜的二次小箱內，二次小箱內門可打開，方便配電終端尾部遙測、遙信、遙控相關接線。環網柜內的分布式配電終端3采用屏蔽雙絞線連接通信總線和直流工作電源線到通信終端，配電終端遙測、遙信、遙控等信息交互，通信終端1和配電主站通信。環網柜內安裝分裂式電流互感器，分別安裝在進線電纜的電流互感器，用銷裝電纜連接電流互感器和分布式配電終端3，實現遙測量采集。采用銷裝電纜連接環網柜內遙信信號到配電終端，包含遠方/就地、開關分合位置、地刀位置以及狀態量。采用銷裝電纜連接環網柜遙控信號、遙控合閘、遙控分閘以及遙控公共信號到配電終端。

基于微型化分布式配電終端的智能環網柜，分布式配電終端3采用面向間隔層設備（開關柜）為對象的分布式結構，直接安裝于環網柜的故障指示器面板位置，內部接線，實現單間隔開關的“三遙”操作和故障判別功能，無需更改環網柜結構。小型化的主控單元通過現場總線與分布式配電終端3連接，采集現場信息，與遠方主站信息交互，接線簡單快速，從而實現對現有環網柜的智能化改造，形成符合智能電網要求的智能環網柜。

1.3 分布式環網柜的優勢分析

分布式智能環網柜解決了集中式配電終端占用環網柜寶貴空間的問題，且配電終端到環網柜接線多且復雜，以經濟的方式實現智能環網柜問題，具有遙測、遙信、遙控、數據采集、數據存儲以及主站通信等功能，具有以下優點[2-3]。第一，分布式配電終端3安裝于環網柜的原故障指示器安裝位置，無需改造柜體；第二，分布式配電終端3與開關的三遙接線在柜內完成，與通信終端1只需連接通信和電源線，接線簡單；第三，環網柜安裝三個電流互感器5，通過電纜連接分布式配電終端3實現遙測功能；第四，分布式配電終端3通過電纜連接開關柜遙信量輸入；第五，環網柜設有操作機構4，通過控制電纜連接到本地操作按鈕和配網自動化終端，可分別實現本地遙控和配網自動化終端的遠方遙控；第六，分布式配電終端3通過現場總線與通信終端1連接，以實現數據通信；第七，所述的智能環網柜集成小型化通信終端，通過現場總線采集各環網柜數據，并通過以太網或GPRS網絡與主站通信。

2 智能環網柜饋線自動化功能的實現

智能分布式饋線（FA）表示不需要配電主站或配電子站控制，通過終端相互通信、保護配合或時序配合，在配電網發生故障時，能夠快速實現故障定位、隔離故障區域和恢復非故障區域供電，并將故障處理結果或信息上報給配電主站。采用對等通信的方式，可快速傳遞突發數據，故障處理速度快。故障隔離范圍最小，無需保護時間級差的配合，非故障區域自動完成負荷轉代。300 ms完成故障隔離，秒級完成負荷轉代，分布式饋線動作原理如圖2所示。

圖2 分布式饋線（FA）動作原理

3 應用實踐

在智能電網建設實際工作中，分支箱分布式環網柜設計的特點較為明顯。其中，智能環網柜主控單元體積小、安裝方式多樣、結構靈活。特別適合戶外環網柜、分支箱自動化改造，改造后整體美觀大方。主控單元配備就地控制和狀態顯示面板，可直接對開關分合操控。配合PT少，安裝工程量小，減少停電時間。監控單元結構設計合理，后小前寬前置強磁鐵，能夠與柜體完好吸合[4]。

4 結 論

基于分布式配電終端的智能環網柜，包括通信終端、電源和四個子單元，每個所述子單元內均安裝有一分布式配電終端。分布式配電終端用于監測對應子單元內的電路信息，并將所述電路信息發送至所述通信終端。通信終端用于將從所述分布式配電終端接收到的電路信息發送至所述配電主站。電源為所述通信終端和所述分布式配電終端供電。采用分布式配電終端，不需要單獨立柜，與環網柜接線只需在柜內完成。在實際應用中，智能環網柜占地體積小、靈活實用且安裝便捷，因此應用前景十分廣泛。