基于分布式配電終端的智能環(huán)網(wǎng)柜設(shè)計(jì)

姚 光，方 錦，張 偉

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

0 引 言

隨著社會的發(fā)展和用電量的增長，用戶對用電質(zhì)量、可靠性等要求不斷提高。配電網(wǎng)作為連接用戶與輸電、發(fā)電的紐帶，建設(shè)配網(wǎng)自動化，實(shí)現(xiàn)對配電網(wǎng)和相關(guān)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測及保護(hù)、控制具有很大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。環(huán)網(wǎng)柜是配電網(wǎng)重要構(gòu)成，能夠?qū)崿F(xiàn)聯(lián)絡(luò)環(huán)網(wǎng)、線路分段等功能。為實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動化，需要在環(huán)網(wǎng)柜實(shí)現(xiàn)遙測、遙信、遙控功能[1-2]。三個功能的增加，需要在環(huán)網(wǎng)柜增加配網(wǎng)自動化設(shè)備、電流互感器、接線等工作。傳統(tǒng)集中式配電終端在環(huán)網(wǎng)柜基礎(chǔ)上增加配網(wǎng)自動化終端柜，連接控制電纜到環(huán)網(wǎng)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(huán)網(wǎng)柜空間，會增加環(huán)網(wǎng)柜的體積，且維護(hù)時需要整體操作，使用不便，成本高。

1 結(jié)構(gòu)形式與特征

1.1 分布式智能環(huán)網(wǎng)柜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

分布式智能環(huán)網(wǎng)柜設(shè)計(jì)要解決的技術(shù)問題在于，提供一種接線方便、節(jié)約空間的環(huán)網(wǎng)柜。內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(nèi)均安裝有一分布式配電終端，所述分布式配電終端用于監(jiān)測對應(yīng)子單元內(nèi)的電路信息，并將所述電路信息發(fā)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(fā)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(huán)網(wǎng)柜采用分布式配電終端，避免了現(xiàn)有技術(shù)中采用集中式配電終端需要單獨(dú)立柜實(shí)現(xiàn)“三遙”功能的問題。只需在原有環(huán)網(wǎng)柜基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，不需要單獨(dú)立柜，與環(huán)網(wǎng)柜接線只需在柜內(nèi)完成，可以有效地節(jié)約環(huán)網(wǎng)柜空間，節(jié)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(huán)網(wǎng)柜結(jié)構(gòu)

1.2 單元的結(jié)構(gòu)內(nèi)容和工作過程

如圖1所示，基于分布式配電終端的智能環(huán)網(wǎng)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(nèi)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(jiān)測對應(yīng)子單元內(nèi)的電路信息，并將所述電路信息發(fā)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(fā)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(huán)網(wǎng)柜故障指示器，面板嵌入安裝在環(huán)網(wǎng)柜的二次小箱內(nèi)，二次小箱內(nèi)門可打開，方便配電終端尾部遙測、遙信、遙控相關(guān)接線。環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)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(huán)網(wǎng)柜內(nèi)安裝分裂式電流互感器，分別安裝在進(jìn)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(shí)現(xiàn)遙測量采集。采用銷裝電纜連接環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)遙信信號到配電終端，包含遠(yuǎn)方/就地、開關(guān)分合位置、地刀位置以及狀態(tài)量。采用銷裝電纜連接環(huán)網(wǎng)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(huán)網(wǎng)柜，分布式配電終端3采用面向間隔層設(shè)備（開關(guān)柜）為對象的分布式結(jié)構(gòu)，直接安裝于環(huán)網(wǎng)柜的故障指示器面板位置，內(nèi)部接線，實(shí)現(xiàn)單間隔開關(guān)的“三遙”操作和故障判別功能，無需更改環(huán)網(wǎng)柜結(jié)構(gòu)。小型化的主控單元通過現(xiàn)場總線與分布式配電終端3連接，采集現(xiàn)場信息，與遠(yuǎn)方主站信息交互，接線簡單快速，從而實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)有環(huán)網(wǎng)柜的智能化改造，形成符合智能電網(wǎng)要求的智能環(huán)網(wǎng)柜。

1.3 分布式環(huán)網(wǎng)柜的優(yōu)勢分析

分布式智能環(huán)網(wǎng)柜解決了集中式配電終端占用環(huán)網(wǎng)柜寶貴空間的問題，且配電終端到環(huán)網(wǎng)柜接線多且復(fù)雜，以經(jīng)濟(jì)的方式實(shí)現(xiàn)智能環(huán)網(wǎng)柜問題，具有遙測、遙信、遙控、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲以及主站通信等功能，具有以下優(yōu)點(diǎn)[2-3]。第一，分布式配電終端3安裝于環(huán)網(wǎng)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(guān)的三遙接線在柜內(nèi)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(huán)網(wǎng)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(shí)現(xiàn)遙測功能；第四，分布式配電終端3通過電纜連接開關(guān)柜遙信量輸入；第五，環(huán)網(wǎng)柜設(shè)有操作機(jī)構(gòu)4，通過控制電纜連接到本地操作按鈕和配網(wǎng)自動化終端，可分別實(shí)現(xiàn)本地遙控和配網(wǎng)自動化終端的遠(yuǎn)方遙控；第六，分布式配電終端3通過現(xiàn)場總線與通信終端1連接，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信；第七，所述的智能環(huán)網(wǎng)柜集成小型化通信終端，通過現(xiàn)場總線采集各環(huán)網(wǎng)柜數(shù)據(jù)，并通過以太網(wǎng)或GPRS網(wǎng)絡(luò)與主站通信。

2 智能環(huán)網(wǎng)柜饋線自動化功能的實(shí)現(xiàn)

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(hù)配合或時序配合，在配電網(wǎng)發(fā)生故障時，能夠快速實(shí)現(xiàn)故障定位、隔離故障區(qū)域和恢復(fù)非故障區(qū)域供電，并將故障處理結(jié)果或信息上報(bào)給配電主站。采用對等通信的方式，可快速傳遞突發(fā)數(shù)據(jù)，故障處理速度快。故障隔離范圍最小，無需保護(hù)時間級差的配合，非故障區(qū)域自動完成負(fù)荷轉(zhuǎn)代。300 ms完成故障隔離，秒級完成負(fù)荷轉(zhuǎn)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(yīng)用實(shí)踐

在智能電網(wǎng)建設(shè)實(shí)際工作中，分支箱分布式環(huán)網(wǎng)柜設(shè)計(jì)的特點(diǎn)較為明顯。其中，智能環(huán)網(wǎng)柜主控單元體積小、安裝方式多樣、結(jié)構(gòu)靈活。特別適合戶外環(huán)網(wǎng)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(tài)顯示面板，可直接對開關(guān)分合操控。配合PT少，安裝工程量小，減少停電時間。監(jiān)控單元結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，后小前寬前置強(qiáng)磁鐵，能夠與柜體完好吸合[4]。

4 結(jié) 論

基于分布式配電終端的智能環(huán)網(wǎng)柜，包括通信終端、電源和四個子單元，每個所述子單元內(nèi)均安裝有一分布式配電終端。分布式配電終端用于監(jiān)測對應(yīng)子單元內(nèi)的電路信息，并將所述電路信息發(fā)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(fā)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(dú)立柜，與環(huán)網(wǎng)柜接線只需在柜內(nèi)完成。在實(shí)際應(yīng)用中，智能環(huán)網(wǎng)柜占地體積小、靈活實(shí)用且安裝便捷，因此應(yīng)用前景十分廣泛。