配网自动化系统中智能开关的应用分析

黄柱斌

摘要：经济与社会的发展加剧了对电力电能的需求，而且随着电力系统建设范围的持续拓展，配网自动化的程度不断提高，在这种情形下就必须积极地开发现代化智能科技，将智能开关应用于配网自动化系统中则能发挥有效的智能化控制功能，从而最大程度地控制配网运行中的故障，维持配网系统的高效运行。本文重点分析了智能开关内涵以及智能开关在配网自动化系统的应用。

关键词：配网自动化系统;智能开关;应用

0  前言

随着现代化智能科技的发展，配网自动化系统处于一个高效运行状态，智能化开关安装在配网自动化系统中，能够发挥对配网系统的智能化控制功能，从而实现对供电系统中断路系统以及其他开关系统等的动态监测与监督，从而提高配网故障的识别率，减少故障和问题的出现和发生，维持配网系统的安全运行。

1  智能开关的内涵

智能开关属于全新的智能化开关设备，属于执行单元。一次设备则主要包括以下设备：非常规互感器、隔离开关、接地开关、断路器等形成，二次设备则是指：数字化控制设备、通信接口、电子技术等。智能化开关能够发挥多种功能，例如：安全保护、开关控制、通讯等，不同功能单元都可以独自运行，从而更加深入地总结、剖析系统运转中的隐患与问题，达到了远程化监管的目标。最初的智能化开关形态为：集成柱上开关，此开关具有室外可视化功能，而且也兼具通讯功能。目前来看，插接式开关势必要被全方位地推崇与应用，此开关全面地利用了智能化传感器技术、未处理技术等来发挥其智能化功效。通过数字通讯技术能够达到对电气装置、设备等工作状态的全方位跟踪与调查，从而提高故障隔离效率，此智能开关也能和站内的微机系统联合，达到安全监控的目标。

2  配网自动化系统中智能开关介绍

2.1 隔离开关

此开关发挥着电路切断功能，具体是指无负荷电路的切断，以此来隔开设备与电源，实际分闸过程中出现了清晰的切断点，以此来实现设备的安全检修与有效维护，合闸操作中也能实现电流的平稳流通。由于隔离开关没有专门的灭弧装置，因此其不能切断短路电流。正是基于以上特点才能确保断路器切断电路时才能维持剩余的各项操作，其中必须严格禁止带负荷操作，从而控制安全故障的出现。隔离开关的使用具有一定的特征，其中包括：电流在2A以下的空载变压器，以及电流在5A以下的空载线路，这些设备通常都和负荷开关同步配合、联合发挥功能。

2.2 负荷开关

负荷开关的类型也多种多样，其中包括：产气式开关、真空负荷开关，其结构类型包括：箱式开关与敞开式开关。前者依赖于SF6气体绝缘，内部配设了灭弧室、隔离刀闸类似的部件，有着超强的抗腐蚀功能，而且操作结构的抗腐蚀性能较好，不易出现锈蚀，敞开式负荷开关则包括两大类别，具体为：产气式灭弧室、真空灭弧室，其中真空灭弧室的应用最为广泛，敞开式负荷开关的弊端在于：其内部的很多部件、元件等都暴露于外部，容易遭受外界不良天气、气候等的影响，当金属的防腐蚀处理不科学时，则可能造成元部件发生锈蚀问题，从而导致其无法被深入、广泛地应用。

2.3 断路器

整个配网系统的架空线路中配设了众多的一次性装置，具体包括：柱上断路器、重合器等，其中重合器则包括：断路器、控制器，双方组合之下形成的装置。对于配网来说，其架空线路的开关以及负荷开关等通常选择此设备。所以，必须强化对各个类别断路器的深入剖析，从而更加深入、全面地开发与利用断路器的优势功能。柱上断路器一般选择真空开关管灭弧，经过多重对比与选择，SF6气体有着超强的绝缘性能，最主要的是其占用空间较小，而且密封性较强，不会对断路器带来太大的干扰和破坏。

3  配网自动化系统中智能开关的应用

3.1 配网系统概况

某偏远闭塞山地环境中的配网系统所处环境相对恶劣，很多线路都遍布于山谷，配网线路整体来看长度超长，四周环境也相对复杂，配网系统容易遭受台风、雷电、冰雪等的袭击與干扰，从而导致配网系统故障不断出现，在这种情形下可以将智能化开关安装于配网系统，发挥其智能化运转功能，而且，由于配网开关分散式分布，分布范围更加广泛，各自面临着不同的运行环境，为了有效地克服其中的困难和问题，选择无线公用网通讯技术来强化管理。

3.2 智能开关的安装运行

供电系统都围绕配网自动化系统实施了智能化改造，具体的方法就是将智能开关安装在配网系统，通过逐步试点运行的方式来加大改造力度，可以结合过去若干年线路的特点、故障发生情况等来科学地安装与调度，从去年春天开始安装智能化开关，具体类型为：SOG开关，要将这一开关配置于故障跳闸次数稳居前三位的部位，实践证实：SOG智能化开关实际运行中体现出多种优点和优势，体现在：体型较小、质地轻、方便安装、便于携带，而且不占用大的空间，最主要的是当故障出现后可以自动化地将其隔开，依然能维持其他非故障区的正常运行。SOG智能化开关一般与控制器紧密配合，达到了对配网系统的接地保护，也能达到短路的保护、过流保护等，同时，也能发挥重合闸功效，此智能化开关的实际运用则体现在以下方面：

第一，能自行切断接地故障。支线发生接地故障后，SOG智能开关可以自动化地发挥调节与控制功能，变电站与馈线上方的分支用户依然能常规地合闸，不会对安全供电带来太大影响，具体如下图1所示：

若上图中支线2处发生故障，例如：接地故障，S2则将进入检测状态，具体将围绕零序电流、零序电压、相位角等具体开展监测、检查，从中分析出故障具体所处部位，如果一旦明确所发生的故障类型，例如：短暂性还是永久性，S2则将自动地分闸，发挥对故障的控制功能，同时，也能立即和附近的线路隔开。同时，也能自行地切断相间短路故障，如果支线出现了相间短路故障，分支线上的SOG智能开关也能自动化地分闸，此时，变电站系统、馈线等分支系统等还是能常规化运转。

3.3 基于LPC2103智能开关控制器系统的应用

对于广大的电力用户来说，10kV配网整体处于高度的紧密、密切连接的状态，而且系统的整体运行概况能极大地影响用户是否安全用电，如果线路发生故障或问题，则可能带来极大地损失与问题。对于现阶段开关控制器尚未达到理想的智能化水平，数据的采集不精良等现象则引进了基于LPC2103的智能化开关控制设备，此系统基于模块化设计理念，其中央处理器主要选择ARM微处理器，能够对配网线路的电压、电流、开关等的运行模式、状态等加以监测、监督，也能利用无线模块来传输一切所测出的数据，将这些数据积极地传向监控中心，以此来达到对配网线路的工作模式、运行状态以及开关工作模式的动态监控、检测，利用此系统来检测对应的电流数据、电压信号，最终获得测量值的相关系数达到：0.9961，这一数据和控制器精度设计可接受的误差对比起来，处于一个额定值范围，凭借利用开关控制器系统则能实现对配网系统中线路和设备的智能化控制。

3.4 柱上开关无线智能化系统

也有部分配网自动化系统安装了柱上开关，此开关FTU电池无法高效地释放电能，而且存在诸多的弊端，例如：光纤通讯不顺畅、光缆无法同双绞线有效配合等。对此，可以选择柱上开关无线控制系统，此系统适应能力超强，而且运行成本相对低，同时，也可以将CT内置于柱上开关内部，从而达到对电流数据、信息等的搜索、监控。数据采集模块可以基于已有的柱上开关操作机构，借助GSM网络系统来实现信息的交流与交互，而且大量的实践验证得出：柱上智能化开关所构建的系统运行更为安全、平稳，而且能有效地抵御一切外部干扰因素，电流的整体计量也相对客观、精准，能够对来自于系统的各项参数实施有效地采集，也能参照警报设备来达到对系统的远程控制、动态监测等。

3.5 智能开关的应用效果

大量的现实实验表明：智能开关运用于配网自动化系统能发挥各个方面的优势功能和作用，能够对配网的自动化、高效化运行带来非常理想的效果，有效地实现了配网的高度智能化运转。经国家供电中心分析与统计，将智能化开关安装在配网自动化系统，妥善地提高了故障的识别效率，而且也能加快故障的分析、处理与解除速度，当故障出现后，可以利用智能化开关来最大程度地锁定故障范围。即便当配网系统遭遇外部不良天气、气候等的干扰时，例如：台风、暴雨、雷击等，则将导致开关发生剧烈的跳闸故障，安装了智能化开关后，则能发挥其智能化功效，主要发生的跳闸为智能化开关跳闸，这样就间接地控制了变电所跳闸的次数，如果没有智能化开关的保护与控制，则将增加变电检修的次数，而且还将带来更为严重的其他方面問题。

4  结语

供电企业与整个社会与人类的运行与发展关联紧密，只有充分地利用现代化智能技术、智能开关等，才能最大程度地提高配网系统的自动化运行水平，也才能充分地发挥智能开关的功能和作用，也才能带来理想的配网自动化系统运行状态，进而减少经济损失，提高整个电力系统的运行效率，提高供电企业的经济效益，进而实现电力行业的现代化发展。

参考文献：

[1] 李建基编著.高中压开关设备实用技术[M].机械工业出版社，2001.

[2] 刘振亚.智能电网技术[M].中国电力出版社，2010.

[3] 尤田柱.配电网安全防护技术[M].中国电力出版社，2015.

[4] 刘洋，傅连生.一种智能型高压开关设备[P].中国专利：CN201774175U， 2011-03-23.

[5] 郭谋发.配电网自动化技术[M].机械工业出版社，2012.

[6] 王成山，宋关羽，李鹏，等.一种联络开关和智能软开关并存的配电网运行时序优化方法[J].中国电机工程学报，2016，36（9）：2315-2321.