柱上配變智能配電箱的研究與應(yīng)用

摘 要：良好的智能綜合配電箱設(shè)計(jì)對(duì)于加強(qiáng)設(shè)備聯(lián)系、降低區(qū)域占用空間、提高設(shè)備精準(zhǔn)度、采集數(shù)據(jù)及時(shí)性、完成數(shù)據(jù)和電能的采集測(cè)量、故障判斷、無(wú)功補(bǔ)償?shù)裙δ芤饬x重大。隨著國(guó)家對(duì)智能電網(wǎng)的不斷建設(shè)，農(nóng)村電網(wǎng)要求低壓配電裝置向著標(biāo)準(zhǔn)化、小型化、智能化的方向發(fā)展。為實(shí)現(xiàn)智能化管理和人們對(duì)于電網(wǎng)的要求，必須通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)配電箱進(jìn)行有效的整合，集電能分配、計(jì)量、測(cè)量、控制、保護(hù)、無(wú)功補(bǔ)償和濾波、通訊等功能于一體。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村電網(wǎng)；智能；配電箱；濾波

引言

隨著國(guó)家對(duì)智能電網(wǎng)的不斷建設(shè)，農(nóng)村電網(wǎng)也在向智能化方向發(fā)展。也開(kāi)始對(duì)供電的質(zhì)量、可靠性提出更高的要求。農(nóng)村對(duì)低壓配電裝置向著標(biāo)準(zhǔn)化、小型化、戶外式的要求發(fā)展，集配電、計(jì)量、保護(hù)、電容無(wú)功補(bǔ)償于一體。智能配電箱增加了剩余電流動(dòng)作保護(hù)器，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控，具備出線短路、缺相、電源側(cè)斷零等保護(hù)功能。具有自動(dòng)重合閘、數(shù)據(jù)顯示、狀態(tài)指示、故障信息記錄、歷史數(shù)據(jù)查詢等功能。箱體結(jié)構(gòu)分為智能配變終端單元、進(jìn)出線單元、計(jì)量表計(jì)單元、電容器/濾波器單元；各組成單元相對(duì)封閉，二次接線靈活連接，安裝板可快速拆卸與安裝，方便調(diào)試；同容量等級(jí)智能配電箱的相同功能單元具備互換性，方便維護(hù)、檢修。JP柜還能有效的對(duì)低壓系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)進(jìn)行管理，減少停電范圍，縮短停電時(shí)間，為提高計(jì)量管理和力率管理水平、降低線損起到積極作用。

1 配電箱在農(nóng)網(wǎng)的現(xiàn)狀

農(nóng)網(wǎng)采用的漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)還很落后，經(jīng)常投不上，有的退掉了漏電保護(hù)功能。而且有的在配置剩余電流保護(hù)器時(shí)，額定電流通常都比較大。這意味著對(duì)于農(nóng)網(wǎng)運(yùn)行的大部分配電變壓器來(lái)說(shuō)，剩余電流動(dòng)作保護(hù)器的過(guò)載保護(hù)功能形同虛設(shè)，對(duì)配電變壓器的安全運(yùn)行存在很大隱患。根據(jù)目前農(nóng)網(wǎng)的普遍特點(diǎn)，負(fù)載率在大多數(shù)時(shí)間內(nèi)為30%～40%，但在高峰時(shí)，會(huì)經(jīng)常超負(fù)荷運(yùn)行，有許多不確定因素，例如，春節(jié)期間加熱器、空調(diào)、廚用、照明使用頻繁，負(fù)荷大。夏天連續(xù)高溫，空調(diào)負(fù)荷猛增，農(nóng)忙或抗旱期間，農(nóng)網(wǎng)負(fù)荷驟增，都有可能使配電變壓器短時(shí)過(guò)載。配電變壓器過(guò)載保護(hù)裝置配置不合理，這是變壓器過(guò)載燒毀事故頻發(fā)的根本原因。因此對(duì)所安裝的剩余電流保護(hù)器的過(guò)載保護(hù)功能要求較高。配電柜雖然大量應(yīng)用，但是它存在投運(yùn)不上、接地不動(dòng)作、燒壞接觸器吸合線圈等現(xiàn)象，無(wú)法對(duì)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和診斷，無(wú)法保證供電的可靠性。如今農(nóng)村電網(wǎng)存在的主要缺陷有：

（1）農(nóng)村低壓配電網(wǎng)配電變壓器的負(fù)荷不平衡。配電變壓器空載運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，固定損耗大。夏天和春節(jié)期間負(fù)荷大，其他時(shí)間經(jīng)常輕載。（2）農(nóng)村缺相斷線的事故也時(shí)有發(fā)生，只有當(dāng)設(shè)備燒毀，才意識(shí)到缺相斷線的產(chǎn)生，總是后知后覺(jué)。（3）缺乏抑制諧波設(shè)備，引起電力系統(tǒng)局部并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振，使諧波含量放大，造成電容器等設(shè)備燒毀。（4）傳統(tǒng)的計(jì)量和生產(chǎn)用的表不在一個(gè)隔室內(nèi)，不便于管理。（5）傳統(tǒng)配電箱使用指針式儀表或者數(shù)顯式儀表，只能有限的監(jiān)測(cè)配電箱參數(shù)，只能滿足基本的需要，不具備監(jiān)控、保護(hù)和通訊等功能。（6）傳統(tǒng)配電箱不能遠(yuǎn)程遙控分合閘，增加了人員的現(xiàn)場(chǎng)工作量。（7）傳統(tǒng)配電箱采用三相共補(bǔ)的補(bǔ)償方式，并不能使電網(wǎng)大多數(shù)存在三相負(fù)荷不平衡現(xiàn)象得到改善。

2 配電箱要解決的問(wèn)題及實(shí)現(xiàn)方案

柱上配變智能配電箱是為適應(yīng)農(nóng)村低壓配電裝置而設(shè)計(jì)的，主要解決的技術(shù)問(wèn)題及現(xiàn)實(shí)方案如下：

（1）為減少現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)操作的工作量。節(jié)省大量的人力成本，提高了供電的經(jīng)濟(jì)性。進(jìn)線開(kāi)關(guān)選用電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)，可遠(yuǎn)程遙控分合閘。當(dāng)發(fā)生跳閘后，一定時(shí)間間隔后自動(dòng)重新合閘通電。減少了人工合閘，保證用電的連續(xù)性，提高了運(yùn)行率，使用戶更加方便。（2）配合調(diào)容調(diào)壓變壓器實(shí)現(xiàn)在變壓器不停電狀態(tài)的下，對(duì)運(yùn)行過(guò)程中變壓器容量大小自動(dòng)調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)額定容量運(yùn)行方式自動(dòng)轉(zhuǎn)換。（3）利用剩余電流動(dòng)作保護(hù)器，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控，出線短路、缺相、電源側(cè)斷零等保護(hù)功能。并且具有自動(dòng)重合閘、數(shù)據(jù)顯示、狀態(tài)指示、故障信息記錄、歷史數(shù)據(jù)查詢等功能。（4）城區(qū)電網(wǎng)大多數(shù)存在三相負(fù)荷不平衡現(xiàn)象，如采用這種單一的同投同切的交流接觸器式裝置，只要有一相負(fù)荷達(dá)到動(dòng)作條件，接觸器就動(dòng)作，必然會(huì)造成接觸器的頻繁投切；再者投切過(guò)程中涌流大，操作過(guò)電壓高，接觸器觸頭很容易嚴(yán)重?zé)龤?，影響了電容器的使用壽命和裝置的安全可靠性。為此，低壓三相共補(bǔ)與分相補(bǔ)償相結(jié)合的補(bǔ)償裝置，對(duì)三相無(wú)功功率先進(jìn)行三相共補(bǔ)，然后根據(jù)各相負(fù)荷情況進(jìn)行分相補(bǔ)償，提高了供電的可靠性。（5）為解決電力電子裝置和其他諧波源的諧波污染問(wèn)題，通過(guò)在電容器回路中串聯(lián)電抗，既不影響電容器的無(wú)功補(bǔ)償作用，又能抑制高次諧波。但串聯(lián)電抗器必須考慮電容器接入處電網(wǎng)的諧波背景，絕不可任意組合。只有合理選擇串聯(lián)電抗器的電抗率，使之與電容器進(jìn)行合理匹配，才能有效地起到抑制諧波的作用，并有限制合閘涌流的效果。（6）通過(guò)對(duì)終端參數(shù)設(shè)置，實(shí)現(xiàn)過(guò)壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)、欠壓保護(hù)。終端根據(jù)變壓器工況的電壓、電流越限值，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跳閘，實(shí)現(xiàn)各種保護(hù)功能。主站通過(guò)GPRS通訊給終端發(fā)命令，可實(shí)現(xiàn)遙控進(jìn)線斷路器的分合閘。（7）智能配電箱由進(jìn)出線間隔、計(jì)量間隔、智能配變終端間隔、電容器/濾波器間隔四個(gè)間隔單元組成。四個(gè)間隔單元相對(duì)封閉，三個(gè)間隔單元到智能配變終端間隔單元的二次連接靈活連接，快速拆卸與安裝；各間隔單元安裝板可整體拆裝更換，自由拆裝，即插即用。（8）智能配電箱高度集成，可實(shí)現(xiàn)對(duì)低壓配電臺(tái)區(qū)負(fù)荷的智能管理、電壓的智能調(diào)節(jié)、諧波的智能治理、設(shè)備及人員的智能保護(hù)、運(yùn)行環(huán)境的智能調(diào)節(jié)、信息的智能交互；可極大提高配電臺(tái)區(qū)的安全性、可靠性、負(fù)載能力，提高供電質(zhì)量、降低線損。支持多種通信方式與配電系統(tǒng)、營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)等主站通訊。

柱上配變智能配電箱通過(guò)遠(yuǎn)程調(diào)試功能可實(shí)現(xiàn)對(duì)配電變壓器調(diào)容、調(diào)壓。通過(guò)箱內(nèi)剩余電流動(dòng)作保護(hù)器，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控，具備出線短路、缺相、電源側(cè)斷零等保護(hù)功能。為解決電力電子裝置和其他諧波源的諧波污染問(wèn)題，通過(guò)在電容器回路中串聯(lián)電抗，既不影響電容器的無(wú)功補(bǔ)償作用，又能抑制高次諧波。將計(jì)量和生產(chǎn)用的表放置在同一個(gè)隔室內(nèi)，便于計(jì)量部門(mén)管理。

3 柱上配變智能配電箱關(guān)鍵技術(shù)

智能配電箱作為實(shí)現(xiàn)智能配電臺(tái)區(qū)功能的關(guān)鍵設(shè)備，進(jìn)線開(kāi)關(guān)具備電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)，可遠(yuǎn)程遙控分合閘。出線開(kāi)關(guān)是剩余電流動(dòng)作保護(hù)器，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控，具備出線短路、缺相、電源側(cè)斷零等保護(hù)功能。具有自動(dòng)重合閘、數(shù)據(jù)顯示、狀態(tài)指示、故障信息記錄、歷史數(shù)據(jù)查詢等功能。根據(jù)用戶負(fù)載類(lèi)型、功率、性質(zhì)等情況靈活配置電抗器來(lái)減少諧波。終端根據(jù)參數(shù)設(shè)置，可實(shí)現(xiàn)過(guò)壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)、欠壓保護(hù)。終端接進(jìn)線斷路器的電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)，終端根據(jù)變壓器工況的電壓、電流越限值，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跳閘，實(shí)現(xiàn)各種保護(hù)功能。主站通過(guò)GPRS通訊給終端發(fā)命令，可實(shí)現(xiàn)遙控進(jìn)線斷路器的分合閘。

4 柱上配變智能配電箱的應(yīng)用推廣

柱上配變智能配電箱已經(jīng)在國(guó)網(wǎng)北京平谷供電公司運(yùn)行，運(yùn)行期間安全可靠。柱上配變智能配電箱應(yīng)用在農(nóng)村電力線路及各個(gè)臺(tái)區(qū)中配電網(wǎng)終端?？梢詾榭蛻籼峁└鼉?yōu)的選擇方案，符合電力公司對(duì)配電自動(dòng)化以及智能電網(wǎng)建設(shè)的要求，并為電網(wǎng)后臺(tái)運(yùn)營(yíng)提供重要的信息，為智能配電網(wǎng)的建設(shè)貢獻(xiàn)一份力量。

5 結(jié)束語(yǔ)

研制柱上配變智能配電箱，集成狀態(tài)監(jiān)測(cè)、臺(tái)區(qū)計(jì)量、負(fù)荷監(jiān)控、自動(dòng)無(wú)功補(bǔ)償、用電信息管理等功能，完成柱上配變智能配電箱的示范應(yīng)用。減少故障和檢修造成的影響，提高配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)的經(jīng)濟(jì)效益。促進(jìn)國(guó)家配電自動(dòng)化、智能電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，擴(kuò)展智能配電網(wǎng)平臺(tái)，促進(jìn)配電自動(dòng)化后臺(tái)運(yùn)營(yíng)事業(yè)發(fā)展，促進(jìn)形成電網(wǎng)公司新興利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

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