10kV農(nóng)配網(wǎng)線路柱上真空斷路器智能化改造方式探索

李曉紅（國網(wǎng)四川省電力公司樂山供電公司，四川 樂山 614000）

10kV農(nóng)配網(wǎng)線路柱上真空斷路器智能化改造方式探索

李曉紅
（國網(wǎng)四川省電力公司樂山供電公司，四川 樂山 614000）

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展以及社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)的逐步完善，電力系統(tǒng)和電力供應(yīng)情況已經(jīng)成為了社會(huì)各界關(guān)注的焦點(diǎn)，它與廣大百姓的日常生活息息相關(guān)，直接影響著社會(huì)用電情況。10kV農(nóng)配網(wǎng)線路是電力供應(yīng)的主要網(wǎng)絡(luò)，柱上真空斷路器是電力網(wǎng)運(yùn)行的主要設(shè)備，直接關(guān)系到電力的可持續(xù)運(yùn)行和電力供應(yīng)的質(zhì)量。在電力改革逐步推進(jìn)的大背景下，以往的10kV農(nóng)配網(wǎng)線路柱上的真空斷路器設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行過程中還存在較為嚴(yán)重的問題，設(shè)備的運(yùn)行效率不高，不利于供電質(zhì)量的提高，嚴(yán)重阻礙了電力的可持續(xù)運(yùn)行。針對(duì)這樣的現(xiàn)象，我國各級(jí)電力管理部門一定要了解10kV農(nóng)配網(wǎng)線路供電的真實(shí)情況，結(jié)合廣大百姓對(duì)電力運(yùn)行質(zhì)量的需要，將真空斷路器進(jìn)行智能化改造，控制好電流輸出、電力供應(yīng)、電能傳送等各個(gè)環(huán)節(jié)，并降低設(shè)備的壞損率，提高電能供應(yīng)質(zhì)量，完善智能化改造工作，促進(jìn)我國電力供應(yīng)水平的發(fā)展完善。

關(guān)鍵詞：10kV農(nóng)配網(wǎng)線路；真空斷路器；智能化；改造方式

眾所周知，電力供應(yīng)和供電情況是國家基礎(chǔ)建設(shè)的重點(diǎn)工作，與廣大百姓的日常生活息息相關(guān)，它一直以來都是黨和國家關(guān)注的焦點(diǎn)，是基礎(chǔ)中的基礎(chǔ)。由于我國國土面積廣闊、人口數(shù)量眾多，農(nóng)配線路網(wǎng)在農(nóng)村供電中的重要性不言而喻，而柱上真空斷路器作為線路網(wǎng)運(yùn)行的基礎(chǔ)設(shè)施，其運(yùn)行情況和質(zhì)量水平直接關(guān)系到電力的持續(xù)供應(yīng)?，F(xiàn)如今，電力改革步伐逐步加快，農(nóng)配電線路網(wǎng)在農(nóng)村電力建設(shè)中的數(shù)量逐年遞增，10kV農(nóng)配網(wǎng)線路的平穩(wěn)運(yùn)行就顯得更為重要。以往的真空斷路器存在較為嚴(yán)重的缺陷，已經(jīng)很難適應(yīng)電力供應(yīng)的新變化和新趨勢，與現(xiàn)代化電力供應(yīng)不相適應(yīng)。為了切實(shí)提高電力運(yùn)行的質(zhì)量，保證10kV農(nóng)配網(wǎng)線路的平穩(wěn)運(yùn)行，我們一定要找到真空斷路器在實(shí)際工作中存在的缺陷，并對(duì)其實(shí)施智能化改造，解決互不相容的問題，從而促進(jìn)供電整體質(zhì)量的提高。

一、真空斷路器相關(guān)概述

真空斷路器是一種新型的斷路器，屬于10kV農(nóng)配網(wǎng)線路上最重要的設(shè)備之一，它主要是一種以氣體分子極為稀少、分子之間平均自由行成較大電子與分子碰撞機(jī)會(huì)極少的真空空間為介質(zhì)的新型設(shè)備。它的研發(fā)始于20世紀(jì)60年代，目前我國在10kV農(nóng)配網(wǎng)線路柱上使用的標(biāo)準(zhǔn)型真空斷路器短路開斷電流為25-50kA，且其重?fù)舸┞实陀?%。

根據(jù)使用條件的不同，真空斷路器的結(jié)構(gòu)也分為戶內(nèi)和戶外兩種不同的形式。但是其內(nèi)部構(gòu)造卻基本一致，主要由主體部分、滅弧室部分以及操作機(jī)構(gòu)組成部分共同構(gòu)成。其中的主體部分則包括導(dǎo)電回路、密封件、絕緣系統(tǒng)和外殼部分，它的結(jié)構(gòu)為三相一體式。此外，電動(dòng)儲(chǔ)能是操作的主要機(jī)構(gòu)，電動(dòng)分合閘也具有以往的手動(dòng)功能，其整個(gè)結(jié)構(gòu)體系相當(dāng)完備，由完整的組成系統(tǒng)結(jié)合而成。它的工作原理主要是利用高真空電流流過零點(diǎn)時(shí)，等離子體的快速擴(kuò)散功能，對(duì)電弧實(shí)施熄滅而完成的切斷電流的目標(biāo)。其動(dòng)作原理則包含多個(gè)過程，即儲(chǔ)能過程、合閘操作過程以及分閘操作過程，三部分的有機(jī)結(jié)合共同實(shí)現(xiàn)了10kV農(nóng)配網(wǎng)線路網(wǎng)柱上真空斷路器的高效運(yùn)行。

二、10kV農(nóng)配網(wǎng)線路柱上真空斷路器無法滿足智能化需求的主要原因

在上述內(nèi)容中，我們已經(jīng)清晰直觀地看到了真空斷路器在10kV農(nóng)配網(wǎng)線路中的重要作用，理解了它的運(yùn)行原理和結(jié)構(gòu)構(gòu)造。但是由于設(shè)備技術(shù)的限制以及智能化特征的需求，使其無法配合智能化的高要求，具體而言其原因如下：

第一，真空斷路器智能化運(yùn)行模式的不同使其與農(nóng)配網(wǎng)線路不相適應(yīng)。具體來說，我國目前農(nóng)配網(wǎng)線路柱上的配電智能化模式主要包括電流型和電壓時(shí)間型，但是它主要依靠開關(guān)動(dòng)作配合離地實(shí)現(xiàn)智能化特征，不同的智能化特點(diǎn)無法完美的結(jié)合在一起，無法安裝在一條線路上，不利于電力的平穩(wěn)運(yùn)行。

第二，真空斷路器缺乏與FTU之間緊密相連的應(yīng)接口。由于真空斷路器在生產(chǎn)中存在較大的差異，它們的內(nèi)部構(gòu)造不同，二次回路結(jié)構(gòu)也不相一致，即便是相同系列的設(shè)備也存在差異。因此，兩者在對(duì)接中無法實(shí)現(xiàn)緊密結(jié)合，應(yīng)接口存在很多問題。

第三，其他問題限制。據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，一些真空斷路器生產(chǎn)廠家由于不夠誠信經(jīng)營，再加上成本限制，使其為了降低資金使用數(shù)量，導(dǎo)致設(shè)備之中缺少電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)，無法實(shí)現(xiàn)電動(dòng)操作。一些國產(chǎn)的真空斷路器設(shè)備還缺少正確的采樣輸入信號(hào)，無法起到指令性作用。該設(shè)備在制作中提前預(yù)留的二次線端子上存在的輸出點(diǎn)不能實(shí)現(xiàn)成套連接，真空斷路器狀態(tài)信息獲取不準(zhǔn)確。

三、10kV農(nóng)配網(wǎng)線路柱上真空斷路器智能化改造的有效方式及實(shí)際案例分析

通過作者以上內(nèi)容的介紹和探討，我們不難發(fā)現(xiàn)真空斷路器在10kV農(nóng)配網(wǎng)線路中的重要作用，對(duì)其進(jìn)行智能化改造也就成為了大勢所趨。四川省電力公司某市級(jí)供電公司有10kV線路390條，分段開關(guān)859臺(tái)，公用柱上配電變壓器8229臺(tái)。在經(jīng)歷了兩次改造以后，農(nóng)網(wǎng)線路得到了進(jìn)一步完善，供電線路導(dǎo)線截面積日趨合理化，電力供應(yīng)的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性、有效性都得到了提高。但是由于該地區(qū)受到惡劣環(huán)境和天氣因素的影響，其經(jīng)常遭受雷電、大風(fēng)等的影響，電力供應(yīng)所需電壓、電流、開和狀態(tài)都要依據(jù)人工確定，無法保證改造的精準(zhǔn)性。

四、改造目標(biāo)的確定

智能化改造目標(biāo)的確立，是保證10kV農(nóng)配網(wǎng)線路柱上真空斷路器得以有效運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵，也是改造的最終結(jié)果。該市按照試點(diǎn)先行原則，對(duì)管轄范圍內(nèi)的其中250條10kV公網(wǎng)線路實(shí)施改造，目的在于實(shí)現(xiàn)遙測、遙感、遙信、遙調(diào)“四遙”的功能。10kV農(nóng)配網(wǎng)線路安裝單位利用最先進(jìn)的技術(shù)手段，集成一個(gè)最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的分析，并采用動(dòng)態(tài)管理的方法為配網(wǎng)的運(yùn)行提供精確的數(shù)據(jù)。此外，還要實(shí)時(shí)探測運(yùn)行中所需的具體參數(shù)，清晰直觀的反映故障發(fā)生區(qū)域，保證時(shí)間合理性，減少人力物力花費(fèi)。

（一）智能化改造后主站系統(tǒng)所具備的功能

第一，主站系統(tǒng)功能。主站系統(tǒng)是真空斷路器智能化改造最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，它主要用于線路信息、設(shè)備信息以及管理信息的維護(hù)之中，它能夠接受數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行精準(zhǔn)的分析，實(shí)時(shí)監(jiān)控線路的運(yùn)行情況。一旦發(fā)現(xiàn)線路出現(xiàn)接地故障，系統(tǒng)可以快速確定問題出現(xiàn)的區(qū)域，遠(yuǎn)程控制前端的采集裝置，對(duì)故障區(qū)域進(jìn)行隔離和區(qū)分。用戶操作系統(tǒng)的界面被稱為人機(jī)界面模塊，它能夠通過圖形樣式表現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，利用控制臺(tái)模塊可以采用智能化措施確保操作的安全性。另外，數(shù)據(jù)通信模塊可以實(shí)現(xiàn)智能化的串口通信，對(duì)接收到的數(shù)據(jù)予以處理；運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控模塊則可以實(shí)時(shí)監(jiān)測到各監(jiān)測點(diǎn)的負(fù)荷電流情況，找準(zhǔn)用電所需狀態(tài)，避免人工管理存在的缺陷，真正實(shí)現(xiàn)智能化管理。

第二，通信系統(tǒng)功能。通過對(duì)10kV農(nóng)配網(wǎng)線路的精準(zhǔn)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，所轄區(qū)域內(nèi)的154條線路的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋應(yīng)該進(jìn)行智能化改造，采用GPRS無線通信方式進(jìn)行改造。它可以實(shí)現(xiàn)即裝即用，且資金花費(fèi)數(shù)量少，網(wǎng)絡(luò)使用更加安全，且維護(hù)成本低廉。通過智能化改造和無線通信網(wǎng)絡(luò)的安裝，該可以實(shí)時(shí)在裝置與系統(tǒng)主站之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，運(yùn)用后臺(tái)管理的方法對(duì)斷路器進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。

第三，接地故障巡查裝置智能化改造。測試信號(hào)發(fā)生裝置、手持信號(hào)檢測裝置以及數(shù)據(jù)的接受裝置共同構(gòu)成了接地故障巡查裝置，它能夠在線路發(fā)生故障時(shí)檢測故障出現(xiàn)的具體地點(diǎn)。通過智能化改造，向線路故障相注入檢測信號(hào)，找到故障點(diǎn)，并在線路正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)檢測到符合的電流。

第四，前端采集裝置的智能化改造。前端采集裝置是真空斷路器能夠良好運(yùn)行的關(guān)鍵，它集保護(hù)、通信、運(yùn)動(dòng)以及直流電源于一體。在改造過程中，通過與普通型號(hào)斷路器的結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)線路運(yùn)行情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測，并將搜集到的信息數(shù)據(jù)送達(dá)到主站軟件系統(tǒng)。前端采集裝置還要利用三個(gè)測量用電流，對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行互相感應(yīng)，將取電裝置換位24V直流電源，減輕自然環(huán)境破壞造成的影響。

結(jié)語

總而言之，在社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)逐步完善的大背景下，電力供應(yīng)系統(tǒng)作為國家建設(shè)的基礎(chǔ)行業(yè)，其平穩(wěn)運(yùn)行的關(guān)鍵性不言而喻。為了保證電力的持續(xù)平穩(wěn)運(yùn)行，提高10kV農(nóng)配網(wǎng)線路的應(yīng)用效力，電力部門一定要對(duì)其真空斷路器裝置進(jìn)行智能化改造。具體而言，要加強(qiáng)該設(shè)施的智能化、自動(dòng)化特征，利用先進(jìn)手段改變以往的手動(dòng)操作困難，完善主站系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、接地故障巡查裝置、前端采集裝置等設(shè)施，從而保證電力供應(yīng)的平穩(wěn)性，保證高質(zhì)量供電。

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