基于“即插即用”的配电自动化设备一、二次安装模式研究

汤耀景，陈婷，王珠峰，吴波，叶清泉

（国网浙江省电力公司温州供电公司，浙江温州325000）

基于“即插即用”的配电自动化设备一、二次安装模式研究

汤耀景，陈婷，王珠峰，吴波，叶清泉

（国网浙江省电力公司温州供电公司，浙江温州325000）

配电自动化建设是国家电网公司“十三五”规划的一大方向，配电自动化建设的推广，可提升配电网监控的可靠性。在分析传统柱上自动化设备安装方法的基础上，提出了基于工厂化调试的柱上自动化设备一、二次安装新模式，对一、二次设备安装方法进行了模块化设计，使安装流程向工厂化、专业化、简洁化方向发展，为配电自动化的高效建设提供了新的思路。

配电网；工厂化调试；模块化设计；柱上自动化设备

0 引言

智能电网包括智能输电网和智能配电网。为加强城乡配电网建设，2015—2020年，配电网建设改造投资不低于2万亿元，其中2015年投资不低于3 000亿元[1]。配电自动化是智能配电网的基础监测平台，截至2012年底，国家电网公司配电自动化覆盖率为10%，计划到2020年辖区内城市配电自动化覆盖率达80%[2]。配电自动化建设前景广阔，在保持快步建设的同时，着重提升改造的效率，是确保用户体验的关键之一。

1 配电柱上开关设备的类型

国网温州供电公司（以下简称温州公司）所辖城区共有10 kV公用线路1 147条，其中柱上开关达3 792台，柱上开关的监控及时性，对保障用户的可靠用电意义较大。

1.1 常规开关设备

传统柱上开关主要由负荷开关构成。该类开关不具备遥信、遥测、遥控的“三遥”功能，即不可测量开关分合信号，以及电流、电压量，仅可由绝缘操作棒进行手动分、合闸。

1.2 柱上自动化开关设备

FTU（馈线自动化终端）是配电系统自动化的重要支撑设备和条件。FTU结合“三遥”功能开关的自动化安装模式，可实现对开关量、电流量及电压量的采集，同时利用远程遥控实现开关的分合闸，确保配电网架空线路的实时监控与遥控[3]。

2 柱上自动化设备的传统安装方式

柱上自动化设备主要由电动断路器、TV（电压互感器）、TA（电流互感器）、FTU、通信光缆及其附属支架等构成。

传统柱上自动化设备的安装模式除安全措施及拆卸工作外，共分为5个步骤，如图1所示。

图1 传统柱上自动化设备安装模式

传统柱上自动化设备由于需在现场加工一次设备附件，造成安装过程较长，存在较大不可控性。此外现场二次电缆接线环节，接线耗时较长，易产生缺陷隐患，存在复役时间不可控的缺陷。

3 柱上自动化一次设备安装模式研究

3.1 一次设备的安装组件分析

传统一次设备安装方式包含现场制作断路器底座支架、现场制作TV底座支架等工序，同时存在一次落地电缆无设备支撑、二次电缆敷设无外在保护的问题，安装时间较长，存在较大不可控性。针对上述问题给出相应的模块设计。

3.2 一次设备安装模块设计

采用工厂化、标准化的设计思路，对柱上自动化设备组件进行模块化设计，形成4大附件模块（见图2），包括：断路器及TV安装底座；断路器及TV安装支架；一、二次电缆固定装置；二次电缆通道保护装置。

图2 一次设备的组件方式分析

基于4大模块，形成了从水泥杆顶部架空线至底部一次电缆的整体贯穿式设计方式，覆盖了柱上自动化设备所有一、二次元件的安装需求，整体结构见图3。

图3 断路器及TV安装底座

3.2.1 模块1：断路器及TV安装底座

将柱上一次设备布置在同一水平层，通过可调节螺丝孔、冗余型钢架设计，结合工厂化组件生产的制作方式，形成融合架空线一次设备元件的通用型底座（见图4），具体包含：断路器安装底座、TV安装支架、避雷器安装支架、柱式绝缘子安装支架。

采用模块1可实现柱顶自动化一次设备的工厂化生产，使架空线至断路器引线、断路器至TV引线的耗材量得以降低。

3.2.2 模块2：断路器及TV安装支架

模块2基于通用型支架设计理念，将断路器及TV安装支架对称而分（见图5）。该支架模块的上下端采用自适应抱箍型式设计，实现对不同杆型的自适应。通过厂内焊接成型，现场螺栓调整固定的安装方式，实现了工厂化生产，提升了现场一次设备安装的安全性及高效性。

3.2.3 模块3：一、二次电缆固定装置

传统水泥杆落地一、二次电缆无标准化保护装置，造成一次电缆的安装型式多样，无标准化要求约束安装方式，对安装的安全性及维护的合理性造成较大困难。

图4 断路器及TV安装支架

图5 一、二次电缆固定装置

模块3设计了一种一、二次电缆固定装置（见图6），具有以下特点：

（1）通过自适应抱箍，实现了对不同杆型的安装自适应。

（2）通过左右2个一次电缆固定抱箍，实现了对同杆双回架空落地电缆的标准化间距安装，并提升了运维安全性。

（3）通过开启式二次电缆定型装置，为杆顶断路器至杆底FTU的二次电缆敷设提供了通道基础。

3.2.4 模块4：二次电缆通道保护装置

在柱上自动化设备的现场运维工作中，二次电缆较容易受到恶劣天气及登杆作业的破坏。为提升二次电缆的抗破坏能力，保证运维工作的便捷可靠，基于活叶加锁扣及贯通电缆管道的设计理念，形成了从杆顶断路器及TV安装底座到杆底FTU的二次电缆可开启通道，减少了二次电缆经受恶劣天气及登杆作业破坏的概率，并形成了二次电缆标准化敷设及保护的一个方向。

采用模块4可实现现场二次电缆安装的工厂化生产，同时为保证工厂至施工现场运输的便捷性，二次电缆通道保护装置按照两段设计进行生产（见图7）。

图6 二次电缆通道保护装置

4 柱上自动化二次设备安装模式研究

针对“现场二次电缆接线”耗时长、易留缺陷、标准化程度低的缺点，基于工厂化生产和调试理念，形成了快速连接器的设计思路，促进二次设备安装的模块化、标准化。

4.1 快速连接器的接线原理分析

采用旋转式航空插作为快速连接器，可实现快速连接和分离，适用于大电流回路，并具备防水、防潮、防盐雾等优点。具体原理如图8所示。

通过工厂化生产，对每套柱上自动化设备配备2套4芯航插，1套6芯航插，1套10芯航插，分别对应遥信、遥测和遥控功能（见图9）。

基于该实施方式，形成了2个标准：现场断路器、TA及TV至FTU的电缆型号及长度；4芯、6芯及10芯连接器的标准化接入量。

4.2 工厂化制作和联调

基于2个标准设计，确保了工厂生产与现场安装参数的一致性。可在工厂内完成快速连接器与标准长度二次电缆的连接，实现工厂化一、二次设备调试；在现场实现一、二次设备的快速插拔安装，提升了现场安装、调试工作的速度和准确度。

图7 柱上自动化快速插接件的原理

5 新型柱上自动化安装模式的应用分析

通过将柱上自动化一、二次设备安装附件进行标准化设计，实现了安装附件的工厂化制作与调试，使现场安装工作能够前移至厂内进行，如图10所示。

温州公司通过将该型设备应用至自动化改造工作中，使自动化站点改造时间比传统方式节省了28.1%（详见表1），提升了改造工作的可控性。

图8 柱上自动化设备二次原理

图9 二次航空插的功能分类

图10 航插的工厂化制作和调试

6 结语

随着配售电市场改革的进一步深化，配电自动化在提升电网终端可靠性的同时，可支撑用户的最直观消费体验[1]。采用工厂化调试的思路，对柱上自动化安装方式进行了模块化探索，简化了流程，提高了配电自动化设备可靠性，是配电自动化走向实用化的一项基础工作[4]。

表1 传统与新型安装方式时间统计

[1]徐丙垠，李天友，薛永端.智能配电网与配电自动化[J].电力系统自动化，2009，33（17）∶38-41.

[2]国家能源局.配电网建设行动计划（2015—2020）[G]. 2015.

[3]张建忠.浅析配电自动化FTU安装调试技术[J].电子制作，2016（Z1）∶122-123.

[4]索大翔，陈莉.基于城南配电自动化试点工程的智能就地FA调试[J].数字技术与应用，2014（10）∶51-52.

[5]贾勇雷.解析智能配电网与配电自动化[J].电源技术应用，2012（12）∶106-111.

[6]陈可硕，吴敏.公用配电房的智能化改造[J].浙江电力，2016，35（6）∶30-32.

[7]夏惠惠，夏陈喆，郑圣，等.配电网自动化系统与PMS开关量推送的研究与探索[J].浙江电力，2016，35（5）∶60-62.

[8]徐啸峪.10 kV配网工程管理及质量控制[J].通讯世界，2016（11）∶205-206.

[9]柯人观，周金辉，汪东辉.微电网规划体系研究[J].浙江电力，2016，35（2）∶23-26.

（本文编辑：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

汤耀景（1986），男，硕士，工程师，从事继电保护及配电自动化工作。