配網(wǎng)環(huán)網(wǎng)柜防誤操作裝置的研制與應用

劉海

摘要：環(huán)網(wǎng)柜又稱充氣柜、定負荷開關柜，是一種中壓二次配電開關柜。目前國內城市配電網(wǎng)環(huán)網(wǎng)柜的進線或出線均采用負荷開關或斷路器+隔離開關。由于充氣環(huán)網(wǎng)柜是全密封開關柜，維修時不可能直接掛接地線，因此大部分充氣環(huán)網(wǎng)柜采用三位負荷開關和三位隔離開關，實現(xiàn)設備安裝和維修時的接地保護。充氣環(huán)網(wǎng)柜采用三位負荷開關，由于帶電閉合接地開關誤操作，可能造成三相電源短路，設備損壞，甚至造成操作人員傷亡。

關鍵詞：環(huán)網(wǎng)柜；接地保護；工具；應用

導言：配電網(wǎng)是發(fā)電、輸電、配電三大系統(tǒng)之一。電力公司通過配電網(wǎng)向廣大電力用戶供電。銀州供電公司江山供電所作為國家電網(wǎng)公司配電自動化試點單位之一，認識到配電網(wǎng)的安全運行越來越重要。隨著配電網(wǎng)供電可靠性要求的不斷提高，在配電網(wǎng)運行的各個環(huán)節(jié)，為了避免誤調度和誤操作的風險，提高配電網(wǎng)的管理和運行水平越來越重要，建立完善的配電網(wǎng)自動化防誤閉鎖系統(tǒng)是保證配電網(wǎng)周密調度和安全運行的重要技術措施。

電力系統(tǒng)配電網(wǎng)面臨著大量的電力用戶，具有環(huán)境/結構復雜、運行范圍廣、運行任務多、并發(fā)輔助工作多、維護/檢修/改造工作量大等特點。隨著配電網(wǎng)可靠性要求的不斷提高，供電對經(jīng)濟建設和居民生活的重要性越來越大。嘉善縣現(xiàn)有配電網(wǎng)運行管理環(huán)網(wǎng)柜100個，覆蓋范圍廣。環(huán)網(wǎng)柜比較分散，不能防止各環(huán)網(wǎng)柜進出線之間的誤操作，極易造成接地開關誤操作等操作事故，造成操作設備和人員傷害。在分析傳統(tǒng)運行方式的基礎上，總結出以下幾點：

1）解鎖鑰匙在授權使用后，存在失控及擅自擴大操作范圍等風險；2）易發(fā)生誤入錯誤配網(wǎng)間隔，造成因錯解鎖設備引起的誤操作；3）整個操作過程沒有控制，易發(fā)生誤合地刀、地線等誤操作。

在配電網(wǎng)環(huán)網(wǎng)柜運行過程的各個環(huán)節(jié)中，如何有效避免誤操作、誤操作等諸多操作風險，提高配電網(wǎng)的管理和運行水平就顯得越來越重要。因此，建立配電網(wǎng)智能防誤系統(tǒng)，保證配電網(wǎng)的周密調度和安全運行，是一項重要的技術措施。

1配電環(huán)網(wǎng)柜防誤閉鎖技術的優(yōu)勢

10kV環(huán)網(wǎng)開關柜接地開關防誤操作閉鎖的主要功能是防止10kV環(huán)網(wǎng)開關柜在進線電纜通電時誤操作接地開關，防止人為操作引起的故障，提高供電可靠性，降低電網(wǎng)故障率操作[3]。10kV環(huán)網(wǎng)開關柜接地開關防誤閉鎖的主要部件有：電源模塊、執(zhí)行器模塊、控制模塊、信號檢測模塊等，系統(tǒng)采用模塊化設計，各部分通過控制部分連接，成為一個有機的整體。這種設計簡單易懂，而且具有較好的可移植性。在未來的設計中，每個模塊都可以作為其他模塊使用。

10kV環(huán)網(wǎng)開關柜接地開關防誤動裝置以電氣工程、電子、新能源技術和自動控制技術為基礎，解決了10kV環(huán)網(wǎng)開關柜無節(jié)點輸出信號檢測和無電源處可靠運行供電的問題供應。自動控制閉鎖的啟閉性能優(yōu)于上述產(chǎn)品，節(jié)能環(huán)保，安裝方便?？勺鳛?0kV環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)的可靠聯(lián)鎖[4]。通過高阻狀態(tài)檢測電路，連接10kV環(huán)網(wǎng)開關柜的帶電顯示器，在不影響帶電顯示器正常工作的情況下，將帶電顯示器即電纜是否帶電的信號轉換為10kV環(huán)網(wǎng)接地開關閉鎖的工作判據(jù)開關設備。利用低功耗單片機判斷如何驅動閉鎖執(zhí)行器動作，解決了無信號輸出的實時顯示的狀態(tài)判斷問題。

2智能防誤系統(tǒng)結構

智能防誤系統(tǒng)從物理結構可以分為硬件部分和軟件部分。

1）硬件部分

監(jiān)控中心主要硬件配置包括：五防監(jiān)控主機、顯示器、3G適配器、移動操作終端、智能鑰匙、萬能鑰匙、鑰匙充電座。

2）軟件部分

系統(tǒng)主要軟件配置包括：數(shù)據(jù)庫服務、消息服務、RTU服務、通信服務、電氣制圖工具、操作過程綜合監(jiān)控系統(tǒng)、操作票執(zhí)行子系統(tǒng)。

系統(tǒng)在配電網(wǎng)運行組內設置移動平臺，在每個環(huán)網(wǎng)柜和內部高壓開關柜上設置機械密碼鎖，在系統(tǒng)配置中增加專用RFID測試鎖，并在剛性約束的基礎上增加強制鎖定措施。在固定配電網(wǎng)管理中心增設數(shù)據(jù)和固定防誤主站，在各班組增設防誤主機，加強配電網(wǎng)運行管理規(guī)范化和數(shù)據(jù)可靠性，為配電網(wǎng)功能擴展提供平臺，為大面積管理提供通信依據(jù)組成完整的配電網(wǎng)智能防誤系統(tǒng)，主要由以下部分組成：

1）數(shù)據(jù)中心：包括配電數(shù)據(jù)服務器和通信服務器，在數(shù)據(jù)中心的配電網(wǎng)中存儲設備接線圖和歷史記錄信息，通過無線網(wǎng)絡存儲實時運行數(shù)據(jù)和設備狀態(tài)，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩煽俊?/p>

2）應用主機：包括調度防錯主機、團隊防錯主機和移動平臺，并按五防要求完成調度命令。各班組根據(jù)調度命令完成相關操作票的模擬和開票，通過專用的、有針對性的專業(yè)軟件達到防源錯誤的目的。同時，移動平臺還可以考慮到配網(wǎng)臨時運行較多、設備分布較廣的實際特點，從而滿足移動防錯的需要。

3）操作設備：例如，手持智能操作終端借助數(shù)據(jù)中心和應用主機強大的功能，可以實現(xiàn)賬戶管理、設備管理、缺陷管理、操作日志管理、巡更管理、工作票管理等多種擴展功能。

4）網(wǎng)絡通道：數(shù)據(jù)中心與操作設備之間通過GPRS/CDMA無線公網(wǎng)進行通訊。操作設備與移動平臺間使用USB/WiFi通訊。

3防止開關柜帶電合閘接地開關誤操作的措施

3.1①堅持通電測試，及時發(fā)現(xiàn)帶電線路。②正確判斷正常通電與感應電的區(qū)別，防止誤認為通電是靜電。③吸取事故教訓，防止類似事故再次發(fā)生。④建立完善的操作規(guī)程，在接地操作位置設置警示標志和掛鎖。⑤安裝帶電防誤接地閉鎖裝置鎖定接地開關，有電時不允許關閉接地開關。

對于空氣絕緣開關柜，同時或部分采取上述五項措施，可有效防止開關柜帶電合上接地開關，屬于嚴重誤操作。充氣環(huán)網(wǎng)柜是全密封開關柜，不可能實現(xiàn)高壓電源試驗。只有帶電顯示才能用來判斷高壓是否帶電。電力行業(yè)標準DL/T538明確規(guī)定：“只有帶電顯示裝置的顯示不足以證明系統(tǒng)不帶電。”。與上述五項措施相比，第五條是充氣環(huán)網(wǎng)柜最有效、最可靠的防誤措施。

3.2具體的實施方案：從高壓帶電回路中抽出一定電壓作為指示燈的電源，通過電容器芯棒引出，經(jīng)整流濾波后，將交流電變?yōu)橹绷麟?，驅動LED燈點亮。高壓母線側斷電時，指示燈不亮。同時，抽油電容器芯桿抽出的電能直接與電能檢測接口相連。驗電時，可通過驗電孔完成驗電作業(yè)。接地孔屏蔽機構的輸入信號為交流過零信號作為觸發(fā)信號。當過零信號為50hz時，控制芯片判斷高壓側通電，屏蔽板閉合。當50hz觸發(fā)信號消失時，控制芯片判斷高壓側未通電?？刂菩酒寗与姍C驅動電路，打開屏蔽板，使接地刀閉合。

3.3外觀設計：整體外觀為方盒形，接地孔采用兩個半封閉式。該機構更適合不同廠家生產(chǎn)的環(huán)網(wǎng)柜，體積小，安裝方便。防護罩上設有機架，小電機上的傳動齒輪帶動防護罩開閉。

3.4抽壓電容器：提取電容器為高壓電瓷制成的外絕緣套管（如圖1所示）。高壓電容器C埋在中間。電容器在交流電路中有一定的阻抗，稱為電容電抗。有了這個特性，它可以用來降低交流電路中的電壓。電容器的電容電抗計算公式如下：

Z=1/2πfc

電流計算式為：I=U/Z

此電容器既能達到限流降壓的作用，且不消耗電能做功，因此作為傳感器使用非常經(jīng)濟實用。

結束語

本工程對環(huán)網(wǎng)柜接地孔保護裝置進行了試制。高壓母線通電時，保護裝置的屏蔽板閉合，堵塞環(huán)網(wǎng)柜的接地操作孔。當保護裝置檢測到高壓母線未通電時，控制芯片驅動電機將打開屏蔽板。該保護裝置最大的亮點是采用過零檢測法，通過檢測交流脈沖頻率來判斷高壓側是否通電，完全避免了感應電壓引起的誤判和誤動作，與電壓判斷法相比，該方法的可靠性更高。環(huán)網(wǎng)柜的接地孔保護可避免接地刀誤操作造成環(huán)網(wǎng)柜的損耗，一個環(huán)網(wǎng)柜的價格也不低。因此，保護環(huán)網(wǎng)柜可以節(jié)省大量的設備成本，以及隱蔽的安裝成本、人工成本和顯著的經(jīng)濟效益。同時，安全方面更加可靠，減少了供電企業(yè)因事故造成的供電收入，減少了因停電給用戶造成的經(jīng)濟損失，減少了供電企業(yè)因事故造成的形象、聲譽等隱性損失。

參考文獻

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