智能環(huán)網(wǎng)柜在10kV電網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用研究

王瑞祥，馬智慧

（國網(wǎng)老河口供電公司，湖北 老河口 441800）

根據(jù)我國電力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)經(jīng)驗表明，智能環(huán)網(wǎng)柜與10kV配網(wǎng)自動化的融合，能夠?qū)崿F(xiàn)10kV電網(wǎng)配網(wǎng)調(diào)控一體化建設(shè)，能夠?qū)⒁淮卧O(shè)備、二次設(shè)備集中，從而實現(xiàn)對10kV電網(wǎng)的遠(yuǎn)程化調(diào)控和操作，同時能夠控制光纖信號傳輸。通過該項模式的建設(shè)，相比傳統(tǒng)的配網(wǎng)運行模式而言，能夠使10kV電網(wǎng)的運行更加穩(wěn)定、安全、可靠，且具有占用空間較低的優(yōu)勢，能夠?qū)崿F(xiàn)對10kV電網(wǎng)的遠(yuǎn)程自動化管理。但是，當(dāng)前我國10kV電網(wǎng)建設(shè)中，智能環(huán)網(wǎng)柜的應(yīng)用優(yōu)勢還沒有充分體現(xiàn)，需要采用科學(xué)的處理方式進一步優(yōu)化。

1 10kV電網(wǎng)配網(wǎng)自動化概述

配網(wǎng)自動化是我國當(dāng)前電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)的主要趨勢，是提高我國電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)管理效率和質(zhì)量提升的重要方式。10kV電網(wǎng)配網(wǎng)自動化主要是應(yīng)用計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)以及自動化技術(shù)，將電力網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)據(jù)、電力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、配網(wǎng)數(shù)據(jù)等信息收集并在統(tǒng)一的信息化平臺中進行管理，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)整體的實時監(jiān)控，進而能夠快速準(zhǔn)確識別電力網(wǎng)絡(luò)中存在的故障和安全隱患，還能夠?qū)?shù)據(jù)完整地保存下來。10kV電網(wǎng)配網(wǎng)自動化是提高電力網(wǎng)絡(luò)運行安全、提高管理效率、降低運維成本的重要措施，能夠提高10kV電網(wǎng)配網(wǎng)運行管理的經(jīng)濟性，從而為社會群眾提供更好的電力服務(wù)。當(dāng)前，我國10kV電網(wǎng)配網(wǎng)自動化模式的建設(shè)中，自動化系統(tǒng)主要包括配電主站、配電子站和配電終端三個部分，10kV電網(wǎng)自動化運行水平和運行效率與通信系統(tǒng)有著直接的關(guān)系，因為10kV電網(wǎng)配網(wǎng)自動化系統(tǒng)中具有許多信息，從而能夠?qū)⑴潆娬九c配電終端相連接，能夠有效提高電力網(wǎng)絡(luò)運行安全性，自動化水平已經(jīng)成為當(dāng)前衡量電網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)。除此之外，配網(wǎng)自動化技術(shù)的發(fā)展得到了國家的大力支持，各地政府在配網(wǎng)自動化建設(shè)方面投入了大量的資金和技術(shù)，使得近年來我國許多地區(qū)的電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)自動化水平得到了很大的提高，但是，當(dāng)前階段依然存在著一些問題沒有解決，核心技術(shù)掌握程度不足，自動化基礎(chǔ)設(shè)備建設(shè)情況較差，需要進一步采用創(chuàng)新的方式加強對電網(wǎng)自動化運行的研究，其中智能環(huán)網(wǎng)柜的應(yīng)用取得了良好的效果。

2 傳統(tǒng)環(huán)網(wǎng)柜存在的主要問題分析

環(huán)網(wǎng)柜作為一組輸配電電氣設(shè)備，裝在金屬會或非金屬絕緣體內(nèi)做成拼裝間隔式環(huán)網(wǎng)供電單元的電氣設(shè)備，核心構(gòu)件是負(fù)荷開關(guān)和熔斷器，具有結(jié)構(gòu)較為簡單、體系較小、成本較低以及能夠提高供電參數(shù)和供電性能、保障供電安全的優(yōu)點，在我國10kV電網(wǎng)建設(shè)中具有廣泛的應(yīng)用，在我國城市小區(qū)住宅、大型公共建筑、工業(yè)工廠中都有所應(yīng)用。傳統(tǒng)環(huán)網(wǎng)柜是指不具有智能化、自動化技術(shù)的環(huán)網(wǎng)柜，在自動化技術(shù)沒有得到發(fā)展的時間段內(nèi)廣泛使用，對電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運行發(fā)揮著重要的作用。但是，隨著我國社會用電總需求量的不斷增加，電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運行負(fù)荷不斷增加，傳統(tǒng)環(huán)網(wǎng)柜的缺陷所之而體現(xiàn)，無法滿足當(dāng)前我國10kV電網(wǎng)建設(shè)中對于環(huán)網(wǎng)柜靈活性、安全性的要求。傳統(tǒng)環(huán)網(wǎng)柜的工作模式主要是結(jié)合無分區(qū)混合方式進行安裝，因為傳統(tǒng)環(huán)網(wǎng)柜中的各個元器件之間是采用無分區(qū)混合安裝模式，所以傳統(tǒng)環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)部的模式是固定的，從而使其在面對當(dāng)前10kV網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時無法靈活應(yīng)對多種工況條件，該項安裝模式使傳統(tǒng)環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)部整體布局過于混亂，不僅影響了我國電網(wǎng)自動化運行管理工作效率，還增加了電網(wǎng)運行故障發(fā)生率，從而降低了電網(wǎng)自動化運行安全性，同時對電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)后期的維護、維修、管理以及更換等工作造成了很大的不利影響，增加了電網(wǎng)運行管理成本。為此，在我國當(dāng)前10kV電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)中，傳統(tǒng)的環(huán)網(wǎng)柜已經(jīng)逐步被取代，更多地采用智能化、一體化的智能環(huán)網(wǎng)柜，從而能夠有效促進10kV電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運行效率提升，為用電戶終端提供更加安全的電力能源輸送服務(wù)。

3 智能環(huán)網(wǎng)柜在10kV電網(wǎng)建設(shè)中的具體應(yīng)用分析

隨著傳統(tǒng)環(huán)網(wǎng)柜的缺點逐漸暴露，傳統(tǒng)環(huán)網(wǎng)柜的應(yīng)用局限性也隨之而體現(xiàn)，因此，需要對傳統(tǒng)環(huán)網(wǎng)柜進行升級改造，使其能夠更加符合當(dāng)前階段我國10kV電力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的基本特點，滿足10kV電力網(wǎng)絡(luò)自動化運行的需要，所以將自動化技術(shù)、智能化技術(shù)與傳統(tǒng)環(huán)網(wǎng)柜相融合，取得了很好的效果，基本能夠?qū)崿F(xiàn)自動化遠(yuǎn)程控制，從而彌補了傳統(tǒng)環(huán)網(wǎng)柜存在的不足，對于提高我國的現(xiàn)代化10kV電力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)質(zhì)量發(fā)揮了重要的作用。

3.1 智能環(huán)網(wǎng)柜在10kV電力網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用設(shè)計

智能環(huán)網(wǎng)柜在電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中應(yīng)用最早始于西方發(fā)達國家，這些國家的電力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)水平較為先進，所以智能化、一體化的智能環(huán)網(wǎng)柜應(yīng)用較為普遍。智能環(huán)網(wǎng)柜的開關(guān)設(shè)備構(gòu)建主要是建立在一次設(shè)備和二次設(shè)備一體化基礎(chǔ)上，從而實現(xiàn)配網(wǎng)自動化的功能，是我國智能電力網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的核心部分。對于智能環(huán)網(wǎng)柜而言，主要具有電壓互感器、電流互感器、負(fù)荷開關(guān)、分布式二次終端等基礎(chǔ)設(shè)備，從而能夠?qū)?0kV電力網(wǎng)絡(luò)的配網(wǎng)運行進行實時監(jiān)測、信息傳遞以及遠(yuǎn)程自龍華控制，智能化環(huán)網(wǎng)柜的主要任務(wù)是對10kV電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的故障進行檢測和定位，同時，當(dāng)檢測出某一線路中存在問題時，能夠自動將其切斷隔離，從而降低故障對10kV電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運行，提高10kV電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)故障識別、檢修效率，能夠提高10kV電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運行安全性。由此可見，智能環(huán)網(wǎng)柜技術(shù)具有安全、可靠、高效等技術(shù)優(yōu)勢，且可以在多種不同規(guī)模的電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中使用，能夠根據(jù)電力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的實際情況和要求進行調(diào)整，具有兼容性強、優(yōu)化性出色以及互動性良好等許多優(yōu)勢，是我國10kV電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)自動化、信息化建設(shè)的關(guān)鍵性設(shè)備。因此，在10kV電力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中應(yīng)用智能化環(huán)網(wǎng)柜，需要對其進行科學(xué)的設(shè)計，確保智能環(huán)網(wǎng)柜能夠符合10kV電力網(wǎng)絡(luò)自動化建設(shè)的需求，從而提高我國電力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)質(zhì)量，保障電力網(wǎng)絡(luò)運行安全。

3.2 配網(wǎng)自動化一體化環(huán)網(wǎng)柜的應(yīng)用分析

配網(wǎng)自動化、一體化的智能環(huán)網(wǎng)柜能夠滿足10kV電力網(wǎng)絡(luò)自動化建設(shè)的需求，是多項自動化技術(shù)和智能化技術(shù)功能實現(xiàn)的基礎(chǔ)。智能環(huán)網(wǎng)柜采用六氟化硫氣相，能夠在全絕緣、全封閉的狀態(tài)下開展工作，其中接地開關(guān)和負(fù)荷開關(guān)主要是利用三工位開關(guān)，從而能夠為作業(yè)人員的生命安全提供保障，從而促進10kV電力網(wǎng)絡(luò)自動化建設(shè)施工的安全性。針對10kV電力網(wǎng)絡(luò)配網(wǎng)自動化終端設(shè)備，需要采用分層設(shè)計的模式，使每個層級都能夠?qū)?yīng)相應(yīng)的設(shè)備。例如，智能環(huán)網(wǎng)柜的上層設(shè)置為通信層，能夠?qū)⑺O(jiān)測和收集的信息實時傳遞到自動化系統(tǒng)后臺，從而使自動化系統(tǒng)能夠根據(jù)10kV電力網(wǎng)絡(luò)的運行信息作出調(diào)整；中層需要設(shè)計為端子層、電源管理層以及電池層，主要為智能環(huán)網(wǎng)箱的運行和功能實現(xiàn)提供能源支持；下層設(shè)計為電壓互感器，主要是針對當(dāng)前10kV電力網(wǎng)絡(luò)運行狀態(tài)的監(jiān)測。經(jīng)過科學(xué)的分層設(shè)計后，智能環(huán)網(wǎng)柜的基礎(chǔ)功能則能夠得以基本實現(xiàn)，且能夠根據(jù)實際建設(shè)需求進行調(diào)整，同時能夠提供便捷的擴容方案，能夠解決傳統(tǒng)環(huán)網(wǎng)柜中的電壓信號采集中容易出現(xiàn)的問題，從而為電力網(wǎng)絡(luò)的運行提供更加穩(wěn)定的恒定電壓。采用智能環(huán)網(wǎng)柜實現(xiàn)10kV電力網(wǎng)絡(luò)配網(wǎng)自動化終端單元主要是利用模塊插電設(shè)計的方法，通過多個電源模塊和功能模塊構(gòu)成。

4 智能環(huán)網(wǎng)柜發(fā)展趨勢分析

智能環(huán)網(wǎng)柜的核心技術(shù)和功能正處于不斷的研究與拓展過程，隨著研究的深入，智能環(huán)網(wǎng)柜的功能將會不斷豐富，能夠在10kV電力網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮出更大的作用，從而全面提升我國電力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)質(zhì)量?？梢灶A(yù)見的是，未來智能環(huán)網(wǎng)柜設(shè)備和技術(shù)必將成為10kV電力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中所主要采用的關(guān)鍵技術(shù)。

5 結(jié)語

綜上所述，本文詳細(xì)闡述了智能環(huán)網(wǎng)柜在10kV電網(wǎng)建設(shè)中的具體應(yīng)用，并提出了一些優(yōu)化策略，希望能夠?qū)ξ覈娏W(wǎng)絡(luò)建設(shè)有所幫助。