智能開關(guān)在配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用

（國網(wǎng)遼寧省電力有限公司阜新供電公司，阜新 123000）

0 引言

由于智能開關(guān)設(shè)備具有功能多樣化、集成度高，并結(jié)合了保護(hù)、控制及監(jiān)控于一身的優(yōu)點(diǎn)，被各地區(qū)的電力部門所使用，為輸電系統(tǒng)的廣域監(jiān)測(cè)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。智能開關(guān)作為電力系統(tǒng)中重要的保護(hù)和控制設(shè)備之一，可以在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況下進(jìn)行及時(shí)處理，以確保電力系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行，對(duì)提升配電網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)化水平起著重要的作用。

1 智能開關(guān)定義

智能開關(guān)是近年來發(fā)展的一種新型執(zhí)行部件，包括一次設(shè)備和二次設(shè)備。其中，一次設(shè)備有隔離開關(guān)、非常規(guī)互感器、斷路器以及接地開關(guān)，二次設(shè)備包括數(shù)字化控制裝置、電力電子技術(shù)及控制和通信接口組成。智能開關(guān)在電力系統(tǒng)中的主要作用是控制、保護(hù)以及通信，不同的功能模塊可以分別工作，以便于對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行隱患進(jìn)行排查分析，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理。初級(jí)的智能開關(guān)是集成柱上開關(guān)或開關(guān)箱，它集成了戶外型可視化微機(jī)保護(hù)裝置，并且具有通信功能。根據(jù)目前的發(fā)展趨勢(shì)可以判斷，未來在電力系統(tǒng)中應(yīng)用較為廣泛的智能開關(guān)為插接式的開關(guān)系統(tǒng)（PASS）。它將智能化傳感器技術(shù)及微處理技術(shù)進(jìn)行了結(jié)合[1]。此外，還運(yùn)用數(shù)字通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以便于控制中心的計(jì)算機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而對(duì)運(yùn)行中出現(xiàn)的故障進(jìn)行隔離并分析。

2 智能開關(guān)的選擇與應(yīng)用

柱上開關(guān)作為整個(gè)線路的控制中心，連接的線路較多，一旦發(fā)生故障將造成大面積的停電事故，對(duì)整個(gè)電網(wǎng)帶來不可估計(jì)的影響。此外，柱上開關(guān)一般被設(shè)置在山區(qū)或野外，自然環(huán)境較為惡劣，氣溫較低，對(duì)故障進(jìn)行逐一排查將費(fèi)時(shí)費(fèi)力。所以，在針對(duì)智能開關(guān)設(shè)備進(jìn)行選擇時(shí)應(yīng)依據(jù)以下原則。

（1）應(yīng)選擇可靠性高的智能開關(guān)，以便于承受山區(qū)、高寒地帶的惡劣環(huán)境。

（2）應(yīng)選擇具有根據(jù)預(yù)置程序快速診斷線路故障并有切斷能力的開關(guān)，以便于建設(shè)高度智能化的電網(wǎng)，并且滿足配電網(wǎng)自動(dòng)化管理要求，在故障時(shí)避免越級(jí)上跳，減少停電的面積。

（3）智能開關(guān)的控制單元應(yīng)具備遠(yuǎn)程通信模塊的接口，以便于在開關(guān)供電側(cè)單側(cè)帶電時(shí)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控，所以開關(guān)的控制單元要具有遙控、遙測(cè)等功能[2]。

根據(jù)配電系統(tǒng)確定的故障定位，可以獲得人工方式隔離最小區(qū)域，此最小區(qū)域有可斷開設(shè)備圍成，并且包含了故障區(qū)域在內(nèi)。其中，開斷設(shè)備可由真空開關(guān)、空氣開關(guān)、熔斷器、隔離開關(guān)等組成。因?yàn)檎瓶刂智闆r，所以集中智能配電系統(tǒng)進(jìn)行故障自動(dòng)定位時(shí)，有著較大的容錯(cuò)性，即使有一些故障信息遺漏或錯(cuò)誤，也可以自動(dòng)識(shí)別并盡可能的補(bǔ)償修正得出正確結(jié)果。此外，故障隔離的自適應(yīng)性能也良好，可以在斷路器拒動(dòng)的情況下進(jìn)行自處理，從而對(duì)健全區(qū)域供電的控制步驟及恢復(fù)供電算法進(jìn)行優(yōu)化，可以保證安全[3]。在發(fā)生自然災(zāi)害導(dǎo)致的變電系統(tǒng)母線故障等情況時(shí)，可以將大負(fù)荷轉(zhuǎn)移到附近未受影響的變電站上，從而確保電網(wǎng)安全。其中，集中智能配電自動(dòng)化系統(tǒng)的故障診斷及處理時(shí)間一般需要10 s至幾分鐘不等。

隔離開關(guān)的主要作用是在電路中的電流沒有負(fù)荷時(shí)，對(duì)電路進(jìn)行切斷，確保其和電源相互隔離，以便于工作人員對(duì)電網(wǎng)的順利檢修。由于在合閘時(shí)電網(wǎng)中往往會(huì)有負(fù)荷電流和短路電流存在，所以為保證斷路器在分閘狀態(tài)下也可工作，要使用隔離開關(guān)進(jìn)行隔離。

熔斷器一般被應(yīng)用在配電系統(tǒng)的架空線路中，主要為柱上斷路器。由于斷路器及控制器是重合器的重要組成部分，所以對(duì)柱上的一次設(shè)備進(jìn)行合理的檢修及維護(hù)。目前，我國大部分地區(qū)的柱上開關(guān)都是斷路器，有內(nèi)置氣體有六氟化硫、也有真空斷路器。斷路器的選擇主要依靠線路所在地的實(shí)際情況進(jìn)行選擇。近年來，真空斷路器憑借著污染小、動(dòng)作快的優(yōu)點(diǎn)被迅速推廣[4]。

3 實(shí)例應(yīng)用分析

某地區(qū)的配電網(wǎng)在山區(qū)分布較為廣泛，配電線路復(fù)雜，長度較大，且氣候惡劣，因此配電系統(tǒng)故障頻發(fā)。所以當(dāng)?shù)仉娏Σ块T決定在配電系統(tǒng)上進(jìn)行智能開關(guān)改造工程。此外，由于配電開關(guān)分布較為廣泛，運(yùn)行的環(huán)境有著較大的差異，所以管理方式采用無線公用網(wǎng)技術(shù)。

3.1 智能開關(guān)使用情況

SOG智能斷路器利用SF6氣體切斷電路，其具有質(zhì)量輕、體積小、智能化程度高等優(yōu)點(diǎn)，可以在線路發(fā)生故障時(shí)及時(shí)對(duì)線路進(jìn)行自動(dòng)切斷，以避免重大事故的發(fā)生。該智能斷路器可以與控制器相互配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的各種保護(hù)[5]。該地區(qū)的電力部門對(duì)智能開關(guān)被應(yīng)用于配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)以后的電網(wǎng)進(jìn)行了測(cè)試，并參考了以往的電網(wǎng)故障狀態(tài)，將智能開關(guān)安裝在配電網(wǎng)故障率排名前列的位置上，并觀察記錄其使用后的效果。

3.2 應(yīng)用效果

記錄結(jié)果表明，針對(duì)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)安裝智能型斷路器對(duì)于電網(wǎng)的日常管理以及運(yùn)行都有著重要的意義。SOG智能斷路器加快了配電網(wǎng)的故障處理與分析效率，在發(fā)生故障時(shí)，可以針對(duì)線路故障進(jìn)行及時(shí)控制。2017年7月，由于當(dāng)?shù)貧夂蚨嘤?，并且雷擊次?shù)相對(duì)較多，導(dǎo)致智能斷路器啟動(dòng)次數(shù)達(dá)30余次，但電網(wǎng)基本正常運(yùn)行無異常。2017年冬季，由于冰雪天氣嚴(yán)重，導(dǎo)致斷路器跳閘嚴(yán)重，經(jīng)過調(diào)查，有5次發(fā)生在安裝智能斷路器的區(qū)域。如果未安裝智能斷路器，則這些故障均發(fā)生在變電站，進(jìn)而造成故障排除困難，投入人力多的情況。在電網(wǎng)自動(dòng)化的建設(shè)中，智能開關(guān)發(fā)揮著重要的作用。

4 結(jié)束語

電力系統(tǒng)的運(yùn)行及發(fā)展與社會(huì)的生產(chǎn)生活有著密切的聯(lián)系，隨著通信技術(shù)及電子信息的快速發(fā)展，電力企業(yè)及有關(guān)部門作為電力系統(tǒng)的運(yùn)營者和建設(shè)者應(yīng)大力對(duì)新型智能開關(guān)的研發(fā)，以便于提高配電網(wǎng)自動(dòng)化的發(fā)展水平。實(shí)踐表明，智能開關(guān)在電網(wǎng)中的作用明顯，可以大大降低工人的工作量的同時(shí)，對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性也有著一定程度的提高，可以有效降低電力系統(tǒng)故障對(duì)社會(huì)生產(chǎn)生活帶來的經(jīng)濟(jì)損失。