智能開關(guān)在配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用

吳雨桐 汪 濤 李安瀾

(沈陽師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，遼寧 沈陽 110034)

1 智能開關(guān)概述

智能開關(guān)是指一種一次、二次集成化的設(shè)備，其中一次設(shè)備的主要構(gòu)件有互感器、隔離開關(guān)等，二次設(shè)備有電力電子技術(shù)、數(shù)字化控制裝置等。智能開關(guān)的主要作用包括保護(hù)、控制等，各個(gè)功能單元能夠獨(dú)立運(yùn)行，能夠搜集和分析系統(tǒng)的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行管理。初級(jí)智能開關(guān)是一種戶外型的微機(jī)保護(hù)裝置，具有通訊功能。從目前的發(fā)展實(shí)際來看，插接式開關(guān)系統(tǒng)一起獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)在電力系統(tǒng)中有獨(dú)特的應(yīng)用，其綜合了智能化傳感器技術(shù)和微處理技術(shù)，能夠?qū)﹄娏υO(shè)備實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測，而且能夠?qū)Ψ治鲞\(yùn)行故障，隔離故障單元，同時(shí)還能夠聯(lián)合其他計(jì)算機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢測。

2 配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中智能開關(guān)的應(yīng)用

2.1 隔離開關(guān)

隔離開關(guān)主要用于切斷無負(fù)荷電路，將設(shè)備和電源隔離，在分閘時(shí)有明顯的斷開點(diǎn)，進(jìn)而確保設(shè)備的安全維護(hù)。在合閘時(shí)能夠確保電流的穩(wěn)定通過。由于隔離開關(guān)沒有專門的滅弧裝置，因此其不能切斷斷路電流。隔離開關(guān)的這些特點(diǎn)使其只能在斷路器斷開電路時(shí)才能夠進(jìn)行其他操作，要嚴(yán)禁帶負(fù)荷操作，避免安全事故的發(fā)生。直接用隔離開關(guān)的有電流小于2A的空載變壓器和電流小于5A的空載線路，一般與負(fù)荷開關(guān)聯(lián)合使用。

2.2 負(fù)荷開關(guān)

常見的負(fù)荷開關(guān)有產(chǎn)氣式開關(guān)和真空負(fù)荷開關(guān)，主要結(jié)構(gòu)有箱式和敞開式。箱式負(fù)荷開關(guān)中主要使用SF6氣體絕緣，其中有滅弧室、隔離刀閘等，其耐腐蝕性強(qiáng)，操作結(jié)構(gòu)不會(huì)產(chǎn)生銹蝕。敞開式負(fù)荷開關(guān)與隔離刀閘類似，有產(chǎn)氣式滅弧室和真空滅弧室2類，以后者為主。敞開式負(fù)荷開關(guān)的多數(shù)元件露天，如果金屬防腐處理不當(dāng)很容易導(dǎo)致銹蝕，使其應(yīng)用范圍受到了一定的限制。

2.3 斷路器

在配網(wǎng)架空線上有很多一次性的設(shè)備，其中有柱上斷路器、重合器，重合器也是由斷路器和控制器組合構(gòu)成的。配網(wǎng)架空線的開關(guān)或負(fù)荷開關(guān)多為斷路器，因此應(yīng)加強(qiáng)對(duì)不同類型斷路器的分析，以更好地發(fā)揮斷路器的作用。柱上斷路器多采用真空開關(guān)管滅弧，其中的SF6氣體絕緣效果好，體積小，密封問題對(duì)斷路器的作用影響較小。

3 智能開關(guān)在配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)例

3.1 智能開關(guān)在配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中線路故障處理的應(yīng)用

當(dāng)前，我國很多城市的配電線路技術(shù)水平低，對(duì)小電流接地系統(tǒng)的故障還沒有理想的解決方案，對(duì)用戶側(cè)線路的管理也缺乏有效的技術(shù)手段。國內(nèi)研究者使用了2類帶測控單元的智能開關(guān)設(shè)備，一類用于主線路，一類用于分線路，它們采用了不同的故障處理方式，但都能夠切除或隔離單相接地和相見短路故障。在北京、中山等地區(qū)，這一技術(shù)逐漸成熟，滿足了我國配網(wǎng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，在實(shí)際中有廣泛的應(yīng)用。

3.2 10kV柱上開關(guān)無線控制系統(tǒng)

在當(dāng)前的10kV配網(wǎng)中有以下幾方面的不足：一是10kV的開關(guān)操作多為人工登桿操作，操作人員的人身安全較低，而且還受氣候、環(huán)境等影響；二是線路線損高，竊電現(xiàn)象多發(fā)，隱蔽性較強(qiáng)，竊電查找困難，而且實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)缺乏，需要檢查人員長時(shí)間蹲點(diǎn)；另外，柱上開關(guān)FTU的電池不能得到有效放電，在停電情況下不能確保操作電源；光纖通信的修復(fù)難度也較大；配電線路遷改頻繁，光纜和雙絞線的配合度低。有關(guān)學(xué)者根據(jù)這些弊端，通過當(dāng)前配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的優(yōu)勢，創(chuàng)設(shè)了10kV柱上開關(guān)無線控制系統(tǒng)。這一系統(tǒng)受地理環(huán)境的限制較小，通信成本低，另外還能夠使用當(dāng)前的10kV柱上開關(guān)的內(nèi)置CT對(duì)電流數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集、監(jiān)控。數(shù)據(jù)采集模塊在現(xiàn)有柱上開關(guān)操作的機(jī)構(gòu)中，使用GSM網(wǎng)絡(luò)或其他網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。經(jīng)過實(shí)踐證明，柱上智能開關(guān)的系統(tǒng)較為穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)，電流計(jì)量準(zhǔn)確，能有效采集和儲(chǔ)存電力系統(tǒng)的主要運(yùn)行參數(shù)，并能夠根據(jù)報(bào)警閥實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遙控、實(shí)時(shí)監(jiān)測等。

4 結(jié)語

在電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)等新技術(shù)的支持下，電力行業(yè)研發(fā)出了大量的新型智能設(shè)備，配網(wǎng)自動(dòng)化水平不斷提升。在配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中，智能開關(guān)不僅減少了檢修人員的工作量，同時(shí)也設(shè)立了隔離開關(guān)，提高了配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減少了故障的發(fā)生，降低了經(jīng)濟(jì)損失，提高了經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。