基于“即插即用”的配電自動化設(shè)備一、二次安裝模式研究

湯耀景，陳婷，王珠峰，吳波，葉清泉

（國網(wǎng)浙江省電力公司溫州供電公司，浙江溫州325000）

基于“即插即用”的配電自動化設(shè)備一、二次安裝模式研究

湯耀景，陳婷，王珠峰，吳波，葉清泉

（國網(wǎng)浙江省電力公司溫州供電公司，浙江溫州325000）

配電自動化建設(shè)是國家電網(wǎng)公司“十三五”規(guī)劃的一大方向，配電自動化建設(shè)的推廣，可提升配電網(wǎng)監(jiān)控的可靠性。在分析傳統(tǒng)柱上自動化設(shè)備安裝方法的基礎(chǔ)上，提出了基于工廠化調(diào)試的柱上自動化設(shè)備一、二次安裝新模式，對一、二次設(shè)備安裝方法進行了模塊化設(shè)計，使安裝流程向工廠化、專業(yè)化、簡潔化方向發(fā)展，為配電自動化的高效建設(shè)提供了新的思路。

配電網(wǎng)；工廠化調(diào)試；模塊化設(shè)計；柱上自動化設(shè)備

0 引言

智能電網(wǎng)包括智能輸電網(wǎng)和智能配電網(wǎng)。為加強城鄉(xiāng)配電網(wǎng)建設(shè)，2015—2020年，配電網(wǎng)建設(shè)改造投資不低于2萬億元，其中2015年投資不低于3 000億元[1]。配電自動化是智能配電網(wǎng)的基礎(chǔ)監(jiān)測平臺，截至2012年底，國家電網(wǎng)公司配電自動化覆蓋率為10%，計劃到2020年轄區(qū)內(nèi)城市配電自動化覆蓋率達(dá)80%[2]。配電自動化建設(shè)前景廣闊，在保持快步建設(shè)的同時，著重提升改造的效率，是確保用戶體驗的關(guān)鍵之一。

1 配電柱上開關(guān)設(shè)備的類型

國網(wǎng)溫州供電公司（以下簡稱溫州公司）所轄城區(qū)共有10 kV公用線路1 147條，其中柱上開關(guān)達(dá)3 792臺，柱上開關(guān)的監(jiān)控及時性，對保障用戶的可靠用電意義較大。

1.1 常規(guī)開關(guān)設(shè)備

傳統(tǒng)柱上開關(guān)主要由負(fù)荷開關(guān)構(gòu)成。該類開關(guān)不具備遙信、遙測、遙控的“三遙”功能，即不可測量開關(guān)分合信號，以及電流、電壓量，僅可由絕緣操作棒進行手動分、合閘。

1.2 柱上自動化開關(guān)設(shè)備

FTU（饋線自動化終端）是配電系統(tǒng)自動化的重要支撐設(shè)備和條件。FTU結(jié)合“三遙”功能開關(guān)的自動化安裝模式，可實現(xiàn)對開關(guān)量、電流量及電壓量的采集，同時利用遠(yuǎn)程遙控實現(xiàn)開關(guān)的分合閘，確保配電網(wǎng)架空線路的實時監(jiān)控與遙控[3]。

2 柱上自動化設(shè)備的傳統(tǒng)安裝方式

柱上自動化設(shè)備主要由電動斷路器、TV（電壓互感器）、TA（電流互感器）、FTU、通信光纜及其附屬支架等構(gòu)成。

傳統(tǒng)柱上自動化設(shè)備的安裝模式除安全措施及拆卸工作外，共分為5個步驟，如圖1所示。

圖1 傳統(tǒng)柱上自動化設(shè)備安裝模式

傳統(tǒng)柱上自動化設(shè)備由于需在現(xiàn)場加工一次設(shè)備附件，造成安裝過程較長，存在較大不可控性。此外現(xiàn)場二次電纜接線環(huán)節(jié)，接線耗時較長，易產(chǎn)生缺陷隱患，存在復(fù)役時間不可控的缺陷。

3 柱上自動化一次設(shè)備安裝模式研究

3.1 一次設(shè)備的安裝組件分析

傳統(tǒng)一次設(shè)備安裝方式包含現(xiàn)場制作斷路器底座支架、現(xiàn)場制作TV底座支架等工序，同時存在一次落地電纜無設(shè)備支撐、二次電纜敷設(shè)無外在保護的問題，安裝時間較長，存在較大不可控性。針對上述問題給出相應(yīng)的模塊設(shè)計。

3.2 一次設(shè)備安裝模塊設(shè)計

采用工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計思路，對柱上自動化設(shè)備組件進行模塊化設(shè)計，形成4大附件模塊（見圖2），包括：斷路器及TV安裝底座；斷路器及TV安裝支架；一、二次電纜固定裝置；二次電纜通道保護裝置。

圖2 一次設(shè)備的組件方式分析

基于4大模塊，形成了從水泥桿頂部架空線至底部一次電纜的整體貫穿式設(shè)計方式，覆蓋了柱上自動化設(shè)備所有一、二次元件的安裝需求，整體結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3 斷路器及TV安裝底座

3.2.1 模塊1：斷路器及TV安裝底座

將柱上一次設(shè)備布置在同一水平層，通過可調(diào)節(jié)螺絲孔、冗余型鋼架設(shè)計，結(jié)合工廠化組件生產(chǎn)的制作方式，形成融合架空線一次設(shè)備元件的通用型底座（見圖4），具體包含：斷路器安裝底座、TV安裝支架、避雷器安裝支架、柱式絕緣子安裝支架。

采用模塊1可實現(xiàn)柱頂自動化一次設(shè)備的工廠化生產(chǎn)，使架空線至斷路器引線、斷路器至TV引線的耗材量得以降低。

3.2.2 模塊2：斷路器及TV安裝支架

模塊2基于通用型支架設(shè)計理念，將斷路器及TV安裝支架對稱而分（見圖5）。該支架模塊的上下端采用自適應(yīng)抱箍型式設(shè)計，實現(xiàn)對不同桿型的自適應(yīng)。通過廠內(nèi)焊接成型，現(xiàn)場螺栓調(diào)整固定的安裝方式，實現(xiàn)了工廠化生產(chǎn)，提升了現(xiàn)場一次設(shè)備安裝的安全性及高效性。

3.2.3 模塊3：一、二次電纜固定裝置

傳統(tǒng)水泥桿落地一、二次電纜無標(biāo)準(zhǔn)化保護裝置，造成一次電纜的安裝型式多樣，無標(biāo)準(zhǔn)化要求約束安裝方式，對安裝的安全性及維護的合理性造成較大困難。

圖4 斷路器及TV安裝支架

圖5 一、二次電纜固定裝置

模塊3設(shè)計了一種一、二次電纜固定裝置（見圖6），具有以下特點：

（1）通過自適應(yīng)抱箍，實現(xiàn)了對不同桿型的安裝自適應(yīng)。

（2）通過左右2個一次電纜固定抱箍，實現(xiàn)了對同桿雙回架空落地電纜的標(biāo)準(zhǔn)化間距安裝，并提升了運維安全性。

（3）通過開啟式二次電纜定型裝置，為桿頂斷路器至桿底FTU的二次電纜敷設(shè)提供了通道基礎(chǔ)。

3.2.4 模塊4：二次電纜通道保護裝置

在柱上自動化設(shè)備的現(xiàn)場運維工作中，二次電纜較容易受到惡劣天氣及登桿作業(yè)的破壞。為提升二次電纜的抗破壞能力，保證運維工作的便捷可靠，基于活葉加鎖扣及貫通電纜管道的設(shè)計理念，形成了從桿頂斷路器及TV安裝底座到桿底FTU的二次電纜可開啟通道，減少了二次電纜經(jīng)受惡劣天氣及登桿作業(yè)破壞的概率，并形成了二次電纜標(biāo)準(zhǔn)化敷設(shè)及保護的一個方向。

采用模塊4可實現(xiàn)現(xiàn)場二次電纜安裝的工廠化生產(chǎn)，同時為保證工廠至施工現(xiàn)場運輸?shù)谋憬菪?，二次電纜通道保護裝置按照兩段設(shè)計進行生產(chǎn)（見圖7）。

圖6 二次電纜通道保護裝置

4 柱上自動化二次設(shè)備安裝模式研究

針對“現(xiàn)場二次電纜接線”耗時長、易留缺陷、標(biāo)準(zhǔn)化程度低的缺點，基于工廠化生產(chǎn)和調(diào)試?yán)砟睿纬闪丝焖龠B接器的設(shè)計思路，促進二次設(shè)備安裝的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化。

4.1 快速連接器的接線原理分析

采用旋轉(zhuǎn)式航空插作為快速連接器，可實現(xiàn)快速連接和分離，適用于大電流回路，并具備防水、防潮、防鹽霧等優(yōu)點。具體原理如圖8所示。

通過工廠化生產(chǎn)，對每套柱上自動化設(shè)備配備2套4芯航插，1套6芯航插，1套10芯航插，分別對應(yīng)遙信、遙測和遙控功能（見圖9）。

基于該實施方式，形成了2個標(biāo)準(zhǔn)：現(xiàn)場斷路器、TA及TV至FTU的電纜型號及長度；4芯、6芯及10芯連接器的標(biāo)準(zhǔn)化接入量。

4.2 工廠化制作和聯(lián)調(diào)

基于2個標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，確保了工廠生產(chǎn)與現(xiàn)場安裝參數(shù)的一致性?？稍诠S內(nèi)完成快速連接器與標(biāo)準(zhǔn)長度二次電纜的連接，實現(xiàn)工廠化一、二次設(shè)備調(diào)試；在現(xiàn)場實現(xiàn)一、二次設(shè)備的快速插拔安裝，提升了現(xiàn)場安裝、調(diào)試工作的速度和準(zhǔn)確度。

圖7 柱上自動化快速插接件的原理

5 新型柱上自動化安裝模式的應(yīng)用分析

通過將柱上自動化一、二次設(shè)備安裝附件進行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，實現(xiàn)了安裝附件的工廠化制作與調(diào)試，使現(xiàn)場安裝工作能夠前移至廠內(nèi)進行，如圖10所示。

溫州公司通過將該型設(shè)備應(yīng)用至自動化改造工作中，使自動化站點改造時間比傳統(tǒng)方式節(jié)省了28.1%（詳見表1），提升了改造工作的可控性。

圖8 柱上自動化設(shè)備二次原理

圖9 二次航空插的功能分類

圖10 航插的工廠化制作和調(diào)試

6 結(jié)語

隨著配售電市場改革的進一步深化，配電自動化在提升電網(wǎng)終端可靠性的同時，可支撐用戶的最直觀消費體驗[1]。采用工廠化調(diào)試的思路，對柱上自動化安裝方式進行了模塊化探索，簡化了流程，提高了配電自動化設(shè)備可靠性，是配電自動化走向?qū)嵱没囊豁椈A(chǔ)工作[4]。

表1 傳統(tǒng)與新型安裝方式時間統(tǒng)計

[1]徐丙垠，李天友，薛永端.智能配電網(wǎng)與配電自動化[J].電力系統(tǒng)自動化，2009，33（17）∶38-41.

[2]國家能源局.配電網(wǎng)建設(shè)行動計劃（2015—2020）[G]. 2015.

[3]張建忠.淺析配電自動化FTU安裝調(diào)試技術(shù)[J].電子制作，2016（Z1）∶122-123.

[4]索大翔，陳莉.基于城南配電自動化試點工程的智能就地FA調(diào)試[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2014（10）∶51-52.

[5]賈勇雷.解析智能配電網(wǎng)與配電自動化[J].電源技術(shù)應(yīng)用，2012（12）∶106-111.

[6]陳可碩，吳敏.公用配電房的智能化改造[J].浙江電力，2016，35（6）∶30-32.

[7]夏惠惠，夏陳喆，鄭圣，等.配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)與PMS開關(guān)量推送的研究與探索[J].浙江電力，2016，35（5）∶60-62.

[8]徐嘯峪.10 kV配網(wǎng)工程管理及質(zhì)量控制[J].通訊世界，2016（11）∶205-206.

[9]柯人觀，周金輝，汪東輝.微電網(wǎng)規(guī)劃體系研究[J].浙江電力，2016，35（2）∶23-26.

（本文編輯：方明霞）

Research on Primary and Secondary Installation Method for Distribution Automation Based on Plug and Play

TANG Yaojing，CHEN Ting，WANG Zhufeng，WU Bo，YE Qingquan
（State Grid Wenzhou Power Supply Company，Wenzhou Zhejiang 325000，China）

The construction of distribution automation is one of the main tasks in the 13th Five-Year Plan of SGCC.With the extension of distribution automation，the reliability of distribution network monitoring will be improved.By analyzing the traditional pole-mounted automation equipment installation method，the paper introduces a primary and secondary installation method based on factory commissioning and carries out modular design of the new method to make the installation process factory-based，professional and concrete，which provides a new idea for effective construction of distribution automation.

distribution network；factory commissioning；modular design；pole-mounted automation device

10.19585/j.zjdl.201708008

1007-1881（2017）08-0039-05

TM76

B

2017-06-26

湯耀景（1986），男，碩士，工程師，從事繼電保護及配電自動化工作。