智能电网设备让电网运行更安全

立络电气长期专注智能环网柜制造技术，将最新电子科技和大数据算法应用于配电网小电流接地故障筛查和诊断，打造了全套智能电网控制设备制造产业链，是集成套智能机器人技术、人工智能技术、可视化语音技术、物联网通信技术，多维传感技术及复杂机械结构设计技术于一体，明显提高了智能环网柜安全可靠性。

一、嵌入式环网柜

电网智能设备真正的核心技术是要加大研发投入力度，增强原始创新能力，实现关键核心技术自主可控。通过智能开关柜数字化和智能化的标准设计，融合了高度集成的低功耗电子设备，通过优化外立面设计的方式，避免控制器电子设备外露，使外观更加紧凑。

智能电网建设就是要大量采用先进的电网开关设备，运用高新技术实现大型电网的智能化运维管控。

采用多媒体技术仿真实验

重点研发2个课题：

1）、攻克精准检测间歇性弧光高阻接地故障业界难题

基于配网自动化DTU终端在高阻接地故障检测误差的技术难题，增强DTU单相接地故障信号特征信息提取，提高单相接地故障高阻接地故障识别精度和准确率。开展人工智能在配电网高阻接地故障识别的应用工作，为高阻接地故障提供新的检测诊断方法

2）、 配电网自动化自愈控制加装开关柜“五防”装置。

在已经实现的馈线自愈自动化的线路上，根据故障点特征确认故障点，用开关柜“五防”装置闭锁隔离，“五防”信息通过网络上传主站，自动完成主站配网自动化自愈设备退运。

新一代智能开关柜技术特点

1、提高开关柜技术装备安全可靠性水平；

2、开关柜设备升级改造节省了投资，提高了开关柜技术附加值；

3、应用计算机网络技术，优化开关柜安全操作模式，使配网管理跨入现代化管理轨道；

4、推行电网信息化管控技术，解决故障报警和故障点定位的难题。

二、智能电网设备

1、智能感知

智能环网柜设备包括人智能技术、传感器感知技术、智能信息化处理技术。智能开关设备是将信息技术融合到传统电气开关设备中，以数字化信息的获取、处理、利用和传递为基础，在开放和互联的信息模式基础上，进一步提高电气设备的性能指标，以及设备自身的可靠性和安全性，同时为智能电网的运行控制提供更加完善和丰富的数字化信息，以提高电网的供电系统的整体性能。

2、技术特征

（1）、基本功能是保护

电网小电流故障感知

在线实时监测电网上电压、电流的变化，发现故障快速跳闸切断故障电流，保护电网上变压器及家庭的电器用电设备。增加电网智能开关设备是为了感知、判断故障与执行线路保护功能。

（2）、网络交互接口

高速网络实现数据交互接口

智能高压开关设备是智能电网控制的核心设备。通过在设备加装各类传感器，采集设备运行状态，把采集到的模拟信号转化成数字信息进行就地处理，或通过高速网络交互接口，传送到远方控制中心再处理。

（3）故障自愈

实现故障隔离后网络自愈

智能化配电网自愈是指配电系统能够及时检测出系统故障、对系统不安全状态进行预警，并进行相应的操作，使其不影响对用户的正常供电或将其影响降至最小。实现配电网自愈，最基本的就是要有高效的智能化设备。

3、智能环网柜方案

产品方案包括：10-20KV 开关柜自动化成套设备；环网柜自动化升级技术改造；互联网应用及大数据平台开发；开关柜电操遥控安全控制等级提升。

技术解决方案：

（1）柜体结构布局设计、一二次综合布线，电缆网络自动化和架空馈线自动化不同的控制模型及控制技术；

（2）开关柜功能标准化适当减少开关柜的种类；

（3）单相高阻接地故障精准检测和定位技术；

（4）自愈操作“五防”设施；

（4）标准化施工流程；

（5）软件在线监测、系统安全评价系统；

（6）运行方式及保护整定分析、网格式供电方式电网潮流计算；

4、智能化技术增加新功能

1）智能电网开关设备向高性能、小型化发展

2）设备配套应用向新材料，低污染发展。

3）融合多种传感器技术向多功能的组合电气设备发展

4）产品设计模式从单个设备控制向系列成套设备发展

5）开关设备生产厂商从提供单体设备向用户提供整体解决方案方向发展

6）“互联网+”电力装备工业融合创新技术大量研发应用

5、智能化升级的内容

一二次电气开关设备成套融合

开关柜技术升级设计主要包含的内容：

（1）提高开关柜技术装备安全可靠性水平；

（2）通过开关柜技术升级节省设备投资，提高了开关柜技术附加值；

（3）应用计算机网络技术，优化开关柜安全操作模式模式，使配电网管理跨入现代化管理轨道；

（4）、采用物联网信息技术，解决故障报警和故障点定位的难题。

（5）后期维护方案：投入运行后期维护、系统实验性测试、线路故障仿真及实操培训等项内容。

6、（设备）解决方案

（1）、（前期）配网自动化方案配置，开关设备匹配、改造技术咨询，功能与DTU配套结构布局选择、成本性价比分析、

（2）（可行设计）智能柜结构设计、开关元件功能设计、DTU柜功能组合设计、上下游产品配套、改造模式组合设计、远程操控方法设计、

（3）（技术改造性能升级方案）系统升级调试，改造流程制定、线路结构设计，改造线路连接、电机安全控制，工厂化施工、整机组合调试、

7、开关柜主要接线方式

开关柜主要接线（综合布线）方式有；断路器柜+隔离开关、负荷开关柜、负荷开关+熔丝筒组合柜、分段器组合柜，分支线出线断路器柜五种类型。

三、现实技术问题

配网设备一二次集成是把单纯的手动开关柜改装成智能开关柜，好处主要表现在；能够充分利用设备，延长开关柜的使用寿命周期。对设备的改造需要解决的主要技术问题。

1、户外现场施工时间长；

2、在现场220V电源取电困难；

3、现状大部分户外开关设备没有专用的低压操作箱；

4、采集CT指标参数不一致，信号转换时误差大；

5、配网开关柜大多采用SF6充气式绝缘柜，若出现开关柜绝缘气压异常，远程遥控操作容易造成危险事故；

6、设备体积过大会需要扩大外箱体受场地限制，特别是对户外开闭所和环网柜的改造施工会遇到大麻烦；

四、 故障检测问题

推出电气开关设备一二次融合集成技术，优先要解决的是间歇性弧光单相故障检测、故障远程隔离遥控处理问题。

1、三个停电原因：

（1）是在线路突发故障造成线路停电时的操作。

（2）在对线路进行停电检修时的操作。

（3）是在对线路的运行方式的改变而进行的转供电时的操作。

2、本地检测故障

不需要把故障信息传回主站分析计算，不需要另外加装故障指示器，也能够进行故障定位。

3、每相电压采集

由于采集了电缆全部支路的电压信息，配网自动化终端就能够方便判断出环网柜每一间隔的电流方向，也就是让主站很清楚知道哪一回是进线柜，哪一回是出现柜，随着网架接线方式的不断变化，环网柜的进、出线数据会自动刷新，不再需要线路操作人员反复到现场核对数据。

4、安全操作模式

（1）控制器增加了开关柜绝缘气体SF6气压电子检测和控制器自动欠压闭锁功能。人工现场进行分合闸操作时首先要看一下柜体SF6 气压表，气压不在安全范围内禁止操作的。环网柜改造就增加了机械和电子连锁装置，使人机交互操作更加安全可靠。

（2）新增的电子检测和闭锁功能，远方调度也能够像在现场一样的操作，如果判断不准发出了分合闸命令，现场的控制器也能够自动对开关柜进行保护，不会因为失误操作引起更大的事故。

5、主要安全扩展功能

开关柜分合闸操作主要10项功能。

（1）箱门被打开提示报警；

（2）PT外电电源检测；

（3）柜体气压过低检测报警；

（4）后备电源的蓄电池电压欠压检测闭锁；

（5）故障禁止操作自动闭锁保护；

（6）远方、本地信息按回路转换；

（7）分、合闸电流潮流方向的同向检测；

（8）接地刀检测；在接地刀没有分开时，要闭锁上级合闸；

（9）相过流故障检测、接地故障检测

（10）断线/缺相、三相不平衡、相序自动检测。

五、智能电网成套设备

提高配电一二次设备的标准化、集成化水平，提升成套配电设备的定制生产和运行水平、提高设备的运维质量与效率。

1、集成一体化制造

（1）优化了箱体结构。采取前后开门增高顶板等新结构、新工艺。解决设备安装和检修的问题。

（2）是解决现场PT电压互感器取电，解决了大功率长时间连续供电的问题。

（3）是解决电压采集。

用新型的电容式复合传感器技术实现了电缆的电压信息采集，智能装置还能够根据电压的运行功率判断出电流的方向。解决了电力线路的检测信息的不完整技术难题。

（4）解决高精度电流采集质量问题。解决了电功率和故障方向判断的技术问题，运用采集到电流信息，推算出电流的功率角，为电网稳定的环网线路运行提供了大量的基础数据信息。

（5）解决智能终端装置在施工安装困难的问题。原来施工方法是现场零件组装，受户外天气影响和工作场地的限制，给施工带来诸多难题。经过我们的对施工流程的优化后，90%的改装工作量放在了后台进行，把所需的各种元器件都进行提前预置，这样做极大方便了现场施工，也明显提升了改装设备的质量。

（6）是解决电操驱动电路安装问题：电动机控制分合闸的机械传动部分是整个智能开关柜的核心部分，如何能准确驱动电机的转动影响着整个开关柜的安全。我们在电动操作机构上有了创新的技术突破，不仅能够用最可靠的电路进行控制，而且做到了无差错安全控制，提高了操作的安全性。

2、 技术标准

环网柜的一二次融合解决一二次设备的组合、装置性更换及工厂化维修问题，以总装厂为主导统一协调技术标准。

（1）解决了一、二次设备接口尺寸不匹配，兼容性、扩展性、互换性差等问题

（2）调解一、二次设备厂家产品质量责任纠纷。

3、故障检测与保护功能

（1）过流保护功能检测

具有过电流保护功能，可对电流保护动作时限、相间电流定值进行设定。最少分两段进行故障判断，每一段的动作电流和跳闸延时均可以设定。

（2）零序保护功能检测

可检测零序电流，具有零序电流保护功能，动作电流和跳闸延时均可以设定。

（3）电压保护功能检测

可检测零序电压，具有零序电压保护功能，动作电压和告警时间均可以设定。

（4）重合闸保护检测

可设置两次自动重合闸功能，可根据需要设定重合闸次数以及每次重合闸延时时限。

（5）重合闸闭锁检测

具有闭锁二次重合闸功能，可设定闭锁二次重合闸时限。一次重合闸后在设定时间（可整定）之内检测到故障电流，则闭锁二次重合闸。

4、智能环网柜核心控制器

配网自动化建设需要大量的智能设备，智能设备的使用和制造离不开人，同时又是为了“解放”人，把操作人员从重复的繁重的劳动过程中解脱，用先进的控制技术提高劳动效率。

（1）安全控制器

智能化环网柜分合闸安全控制的核心单元。

按照预定顺序改变主电路或控制电路的接线和改变电路中电阻值来控制电动机的启动、调速、制动和反向的主令装置。

2、安全控制器

（1）控制器需要接收和识别上级命令：控制中心的程序可以向控制器发送多种不同的命令，设备控制器应能接收并识别这些命令。控制器不断向设备各种传感器发送电子查询，并且向上级回复执行结果。

（2）控制器就是控制部件，而外围设备相对控制器来说就是执行部件。控制部件与执行部件的一种联系就是通过控制线。

（3）控制部件通过控制线向执行部件发出各种控制命令。控制部件与执行部件之间的另一种联系就是反馈信息。执行部件通过反馈线向控制部件反映操作情况，以便使得控制部件根据执行部件的状态来下达新的动作命令，也叫做“状态测试”。

（4）控制器根据每个驱动电动机的功能分为：单向控制器和双向控制器。

控制器还需要配备电机恒流控制技术：电机启动扭转电流和动态运行电流匹配一致，提高电机的启动转矩均衡，在机械齿轮故障扭矩增大情况下能对电机和整体设备做安全保护。

所以控制器要具备电流控制元件的合适选择，能够适用于任何一款电机，并且具有相当安全的控制效果，不再需要匹配提高了电动车控制器的普遍适应性，使电动车电机和控制器，不再需要现场的设备匹配，方便安装和使用。

 

（5）控制器只要自动检测与之相关的接口状态，如外部开关信号等等，一旦出现故障，控制器自动实施保护，充分保证设备的安全，当故障排除后控制器的保护状态会自动恢复。

（6）控制器要具备自动/手动操作功能一体化，根据不同的使用环境进行灵活配置。自动转换开关控制器是一种智能双功能切换系统。控制器的电气联锁配合机械联锁，确保控制器参数的自动调整。

5、控制器主要功能

（1）首先将控制器的本地/远程开关搬到本地位置上。

（2）可以用搬杆/按钮的进行分合闸操作。

（3）人工分闸后，如果电缆上没有带电，控制器处在解锁位置。

（4）本回路仍然可以进行搬杆/按钮的分合闸操作及接地刀操作。

（5）合上接地刀后打开前盖，可检修电缆。

（6）如果分闸后电缆头上仍带电，控制器上闭锁开关会自动锁定。

（7）闭锁键锁定后，不能再进行电动分合和接地操作。仍可手工搬杆分合闸操作。

（8）本间隔的接地刀合不上，前盖锁住不能被打开。

（9）设备检修完毕，将控制器的闭锁按钮搬回到解锁位置。

（10）这是就可以进行搬杆/按钮的分合闸操作。

（11）将控制器的本地远程开关搬回到远程。进入系统远控程序。

6、开关/断路器主要部件

（1）闭合（close合闸）：动触点由速动操作机构控制，对于负荷开关，除控制动触头运动外，无储能功能。 对于断路器和组合式熔断器负荷开关，当触头闭合同时，操作机构能同时进行贮能。

（2）断开（open分闸）：开关断开由同一速动操作机构的方向动作实现。断路器和组合式熔断器负荷开关的分断由：按钮操作或故障跳闸实现。

（3）接地：特殊设计的操作手柄插入操作孔闭合或打开接地触头，供手柄插入的孔洞被挡片锁住，当开关处于 分闸位置时，手柄孔打开；当开关处于闭合位置时，手柄孔被锁住。接地开关与间隔前盖实现联锁，只有在接地开关合闸时才能打开间隔前盖。

（4）开关装置状态指示器：直接安装在操作轴的动触头上，开关装置的状态可由指示器可靠指示。

（5）操作手柄：操作手柄为防止往复操作设计，可以防止负荷开关或者接地开关合闸后马上被再次打开。

（6）加锁装置：可以加1，2或3把挂锁，防止误操作，用于闭锁开关或断路器操作轴接地开关操作轴分闸按钮

（7）接地开关闭合位置指示：位于装置的上部，当接地开关闭合时，通过透明罩可以看到接地开关的状态。

（8）金属箱体由不锈钢材料制成的密封箱体，符合IP67防护等级。安装在各个功能单元上，作内部电缆带电指示。

原文标题：智能电网设备让电网运行更安全

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责任编辑：haq