配電一二次設(shè)備融合不匹配問題解決方案

南方電網(wǎng)公司為解決配電網(wǎng)規(guī)?；ㄔO(shè)改造中配電自動化設(shè)備提高普及率，提出了配電一二次設(shè)備融合的成套設(shè)備技術(shù)解決方案。隨著配電自動化、智能電網(wǎng)建設(shè)不斷推進(jìn)，如何更好地推進(jìn)、實現(xiàn)配電一二次設(shè)備融合已成為電力行業(yè)電氣設(shè)備技術(shù)發(fā)展的焦點。

一、實現(xiàn)一二次設(shè)備融合

集成和融合是兩個不同維度的認(rèn)知，集成是可以把不同的功能模塊安裝工藝標(biāo)準(zhǔn)整合在一起，集成更多是裝置間的整合。

融合是不同性質(zhì)的模塊在同一個裝置里互相穿透，因此會出現(xiàn)設(shè)備之間不匹配問題

二、解決設(shè)備整體可靠性

提高配電一二次設(shè)備融合標(biāo)準(zhǔn)化、集成化的制造水平和運行水平及質(zhì)量和提高配電一二次設(shè)備融合標(biāo)準(zhǔn)化、集成化水平，提升配電設(shè)備運行水平、運維質(zhì)量與效率等的總體思路下，為穩(wěn)妥推進(jìn)配電一二次設(shè)備融合技術(shù)發(fā)展，協(xié)調(diào)傳統(tǒng)成熟技術(shù)的可靠性與新技術(shù)不確定性之間的矛盾

三、設(shè)備融合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定

1、配電終端的標(biāo)準(zhǔn)化接口

配電一二次設(shè)備成套的常規(guī)電磁式互感器(零序電壓互感器除外)與一次本體設(shè)備組合，并采用標(biāo)準(zhǔn)化航空插接頭與終端設(shè)備進(jìn)行測量、計量、控制信息交互，實現(xiàn)配電設(shè)備與配電終端的標(biāo)準(zhǔn)化接口、配電一二次成套設(shè)備招標(biāo)采購與檢測。

解決設(shè)備接口匹配問題，研究信息數(shù)字接口定義標(biāo)準(zhǔn)化，包含測量接口、控制接口電壓、通訊接口端口電壓協(xié)議。接口功能標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計主要指的是接口尺寸定義、接口容量及接口電平匹配等標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，通訊規(guī)約標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計。一二次設(shè)備融合制定接口定義、傳感器變比、負(fù)載阻抗、操作功耗等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，再進(jìn)行產(chǎn)品實現(xiàn)，。

2、滿足不同廠家裝置互換的要求

結(jié)合一次設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計工作同步開展，主要是將一次本體設(shè)備、高精度傳感器與二次終端設(shè)備深度融合，達(dá)到“高可靠性、小型化、平臺化、通用性、經(jīng)濟(jì)性”目標(biāo)。配電一二次設(shè)備融合應(yīng)采用一體化設(shè)計理念，終端產(chǎn)品設(shè)計遵循小型化、標(biāo)準(zhǔn)化、即插即用原則，滿足不同廠家裝置互換的要求。

3、持續(xù)完善產(chǎn)品設(shè)計和應(yīng)用

《配電設(shè)備一二次融合技術(shù)方案》進(jìn)一步明確，在第一階段，要重點實現(xiàn)配電一二次設(shè)備接口標(biāo)準(zhǔn)化，成套化招標(biāo)采購與檢測等要求。實現(xiàn)一二次設(shè)備的高度融合、裝置級互換、工廠化維修等要求，解決成套設(shè)備絕緣配合、電磁兼容、壽命匹配等問題。

四、目前存在的技術(shù)問題

（1）單相接地故障檢測需求不統(tǒng)一;存在遙信抖動、設(shè)備凝露現(xiàn)象;缺乏一二次設(shè)備聯(lián)動測試機(jī)制等。

（2）電壓傳感器在采用電容分壓技術(shù)時，也存在電容器參數(shù)一致性差，生產(chǎn)過程中需要挑選器件;普通電容溫度穩(wěn)定性差，難以滿足全溫度范圍內(nèi)的精度要求;穩(wěn)定性高的電容體積大、成本高等問題。

（3）多個裝置充分集成：保護(hù)裝置、合并單元、永磁/彈操控制器、IEC61850協(xié)議轉(zhuǎn)換器、機(jī)械、無線測溫裝置等。

（4）降低接收的信號的電流

數(shù)字化變電站還是現(xiàn)有變電站，都采用微機(jī)保護(hù)，需對其電流進(jìn)行再轉(zhuǎn)換成為易于，盡量小于5A 電流。

（5）操作機(jī)構(gòu)機(jī)械特性監(jiān)測

操作機(jī)構(gòu)主要包括電機(jī)、行程開關(guān)、線圈等，在配網(wǎng)上，對開關(guān)的監(jiān)測，需要在研究開關(guān)機(jī)械特性的基礎(chǔ)上，提煉關(guān)鍵的參數(shù)，從一次設(shè)備、二次設(shè)備、傳感器上努力，使得操作機(jī)構(gòu)機(jī)修特性能夠得到監(jiān)測，提前對開關(guān)的操作情況進(jìn)行預(yù)判。

（6）傳感器功能性選擇

傳感器的需求是由整體產(chǎn)品的功能需求確定的，與功能對應(yīng)的傳感器需要進(jìn)一步考慮。智能化的開關(guān)設(shè)備，適用性是最為核心的需求原則。明確按照用戶需求確定產(chǎn)品功能，進(jìn)而確定適用的傳感器。

（7）線束電容的電磁干擾

二次回路的小電壓信號通過常見的小信號防干擾措施，是技術(shù)難題，配網(wǎng)自動化設(shè)備曾出現(xiàn)過開關(guān)、電纜、接頭絕緣不滿足要求導(dǎo)致誤動跳閘的問題，實現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測盡量采用電容式或電阻式電壓傳感器等新技術(shù)低功耗互感器。

（8）智能化設(shè)備的不適應(yīng)性

智能化設(shè)備裝置需要對設(shè)備運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測、對運行參數(shù)的分析、對設(shè)備故障進(jìn)行預(yù)判及相應(yīng)的處理，各種數(shù)據(jù)采集元件與一次設(shè)備的有機(jī)融合，及其對一次設(shè)備運行環(huán)境的良好適應(yīng)性，很大程度上決定了智能化程度的高低。

（9）空間狹小安裝維護(hù)難度大

如果將電子裝置布置安裝到斷路器中，因斷路器機(jī)構(gòu)箱可利用空間很小，安裝存在一定的難度。二次裝置具有保護(hù)、在線監(jiān)測、現(xiàn)場就地操作等智能化要求，要在不影響開關(guān)設(shè)備可靠性的前提下，將各種傳感器集成到開關(guān)的一次結(jié)構(gòu)件中，空間受到限制。只有在必要的情況下集成模塊的電路，盡可能將各功能單元以邏輯關(guān)系整合其中，主控制其安裝位置應(yīng)易于觀察、易于操控、易于檢修。

五、提高成套一二設(shè)備質(zhì)量

1、一二次融合提高了設(shè)備安全可靠性

現(xiàn)在一次設(shè)備與二次設(shè)備之間還是相對分開的。這是歷史遺留下來的體制性社會分工。一次設(shè)備早期歸于機(jī)械制造部門，

而未來的二次設(shè)備主要是應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)，將含有部分智能單元由計算機(jī)控制，這一發(fā)展趨勢將打破現(xiàn)有市場格局和分工。盤柜制造為提高生產(chǎn)效率，在制造過程中就考慮對二次與一次設(shè)備的集成制造，所以一二次設(shè)備產(chǎn)業(yè)之間的界限越來越不明顯，二次設(shè)備的部分功能將轉(zhuǎn)移到一次設(shè)備之中，融合為新型的集成化的智能單元。二次設(shè)備在技術(shù)上也將實現(xiàn)整體突破，將更加“信息化和互動化” 互動性和關(guān)聯(lián)性也會更強(qiáng)，以及實現(xiàn)設(shè)備與用戶之間的互動。二次設(shè)備最終將發(fā)展成可即插即用的插件在數(shù)據(jù)的處理能力大幅度提高。通過一二次設(shè)備融合，才能夠為客戶提供整體的解決方案。

2、必須有所創(chuàng)新才能適應(yīng)要求

融合和集成哪些設(shè)備元件對產(chǎn)品的可靠性和運維非常重要。

過多的堆積附加功能不僅增加通信負(fù)擔(dān)，而且會給設(shè)備埋下隱患。防止信號傳輸過程中的干擾，并在傳感器電信號非常微弱而周圍電磁干擾很強(qiáng)的環(huán)境下增強(qiáng)信號分辨能力；

開關(guān)設(shè)備長期運行如何確保產(chǎn)品的耐環(huán)境性、少維護(hù)和免維護(hù)方面，減少后期運維負(fù)擔(dān)。為適應(yīng)南北氣候環(huán)境變化上宜選用一體式充氣柜，開關(guān)元件全部封閉在金屬柜體內(nèi)部，制造企業(yè)、配套件廠商在工藝和設(shè)計上、在電氣性能、運行維護(hù)等方面嚴(yán)把原材料進(jìn)廠檢驗關(guān)口，避免采用劣質(zhì)原材料，對成品進(jìn)行各項試驗，尤其是各種產(chǎn)品出廠老化試驗不可忽視。

3、滿足配電自動化的要求

配網(wǎng)領(lǐng)域的開關(guān)設(shè)備的智能化主要是滿足配電自動化的要求。一次配電開關(guān)設(shè)備，除具備自動化功能外，還應(yīng)具備一些在線檢測和專家診斷系統(tǒng)的功能，通過嵌入式工控軟件完成監(jiān)控、保護(hù)、數(shù)據(jù)傳輸。智能化設(shè)計和功能配置不當(dāng)，反而有可能會降低設(shè)備的可靠性。智能電網(wǎng)ABB、西門子、GE 這樣的跨國企業(yè)，也要進(jìn)行一二次設(shè)備企業(yè)的大融合。實現(xiàn)一二次設(shè)備企業(yè)的大融合，為國內(nèi)一二次設(shè)備制造企業(yè)，提供機(jī)會實現(xiàn)優(yōu)勢互補，避免各廠商做重復(fù)的研究，分工合作取長補短，融合創(chuàng)新發(fā)展中實現(xiàn)多方共贏。

六、立絡(luò)電氣創(chuàng)新技術(shù)解決方案

1、設(shè)備小型化

智能環(huán)網(wǎng)柜設(shè)備是將先進(jìn)的傳感量測技術(shù)、信息通信技術(shù)、分析決策技術(shù)、自動控制技術(shù)和能源電力技術(shù)相結(jié)合，并與電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施高度集成而形成的新型現(xiàn)代化電網(wǎng)設(shè)備。”一體化“設(shè)備實現(xiàn)了小型化、模塊化、綜合設(shè)備性能目前在國內(nèi)處于先進(jìn)水平。

環(huán)網(wǎng)柜的每個單元的寬×深×高 均為325×750×1350mm（手動操控）四回路寬1350mm。二次機(jī)箱應(yīng)該同樣是1350mm 的寬度。上下柜體寬度一致協(xié)調(diào)外形美觀。

電纜室門板與負(fù)荷開關(guān)之間設(shè)有可靠的機(jī)械聯(lián)鎖，杜絕了開關(guān)合閘時打開電纜間隔門板。負(fù)荷開關(guān)和接地開關(guān)為同軸三工位開關(guān)，且有可靠的機(jī)械和電氣聯(lián)鎖裝置，杜絕了開關(guān)合閘時的帶電合接地刀閘的可能。sf6氣箱具有可靠的泄壓通道，內(nèi)部故障時不會危及人身安全。

2、高質(zhì)量

環(huán)網(wǎng)柜基本要滿足以下技術(shù)要求：

環(huán)網(wǎng)柜有4-6回路負(fù)荷開關(guān)，共箱式SF6 氣體密封滅弧和絕緣。額定電流 630A。電纜連接在電纜頭上回路不區(qū)分進(jìn)出線。負(fù)荷開關(guān)只能切斷額定負(fù)荷電流。故障電流經(jīng)過時開關(guān)不應(yīng)分?jǐn)?。開關(guān)在合閘狀態(tài)時應(yīng)與接地開關(guān)具有可靠的機(jī)械聯(lián)鎖。開關(guān)柜在滿足電氣參數(shù)的同時，其整體結(jié)構(gòu)達(dá)到了最優(yōu)化的設(shè)計要求。手動分合閘操作：環(huán)網(wǎng)柜要進(jìn)行分合閘操作時，先插入手柄，向箭頭所示開關(guān)方向旋轉(zhuǎn)，環(huán)網(wǎng)柜分、合閘操作完成。

3、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)

智能設(shè)備適應(yīng)12／24KV--級配電網(wǎng)絡(luò)

設(shè)備完整的解決方案，柜體采用SIEMENS/ABB/Schneider中壓開關(guān)柜，其所有帶電部件以及開關(guān)均封閉在不銹鋼的殼體里面。具有恒定氣體條件的不銹鋼殼體，并且實現(xiàn)了免維護(hù)。作為可選擇的護(hù)展母線，可以實現(xiàn)全模塊化。擴(kuò)展母線為插拔式，完全絕緣和屏蔽,確保了高可靠性并且不受天氣條件的影響。接地開關(guān);集成的機(jī)械式連鎖操作機(jī)構(gòu);操作手柄;各開關(guān)功能均提供可裝掛鎖的裝置; 監(jiān)測SF6密度帶有觸點傳感器的壓力表計。環(huán)網(wǎng)柜有負(fù)荷開關(guān)單元、熔斷器組合單元、斷路器單元、母線分段單元及其它特殊功能單元，可以多個開關(guān)單元集中安裝在一個公共氣箱內(nèi)，形成共箱式環(huán)網(wǎng)柜，且各個環(huán)網(wǎng)柜之間可以利用母線連接器進(jìn)行連接，可以根據(jù)線路結(jié)構(gòu)的實際需要自由擴(kuò)展。

4、定制研發(fā)二次控制器

完成開關(guān)柜基本二次回路測量和信號上傳

（1）、線路帶電指示器

電容式電壓指示器

線路帶電時電壓指示器顯示套管是否帶電，其上的插口可用于核相。該系統(tǒng)帶有集成的電壓指示器（發(fā)光二極管）。對于正常的操作環(huán)境，帶電顯示裝置是推薦選擇。相位識別必須以推鑒的核相器進(jìn)行。

（2）、手動核相器

核相器顯示兩個模塊間的相位平衡性。要在電容性耦合系統(tǒng)中使用，請遵守IEC1-和／或IEC1的規(guī)定。核相器必須與推薦的電壓指示器配合使用。核相器的作用是在線路完成前確認(rèn)線路連接無誤。

（3）、線路故障指示器

當(dāng)短路電流或零序電流高于預(yù)先設(shè)定的電流值時，裝置面板上的發(fā)光二極管會閃爍，同時有一個節(jié)點動作，供遠(yuǎn)方遙信使用。當(dāng)故障消失，經(jīng)過設(shè)定的延時之后，裝置會復(fù)位（或通過節(jié)點信號輸入復(fù)位）

5、設(shè)備集成度高。

解決了手動開關(guān)柜“一體化”設(shè)計和制造等五大關(guān)鍵技術(shù)、集成度高，性能優(yōu)良的一體化智能環(huán)網(wǎng)柜設(shè)備。

一體化設(shè)備設(shè)計制造技術(shù)是通過運用了電壓復(fù)合傳感器技術(shù)、負(fù)荷調(diào)度報警控制技術(shù)、機(jī)械和電氣安全控制技術(shù)、控制總線的分組布線技術(shù)、中央集成監(jiān)控平臺技術(shù)等五大核心關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)了一體化控制的安全可靠性需求。

6、創(chuàng)新技術(shù)優(yōu)勢

新型開關(guān)柜自動化成套配設(shè)備特點

（1）、設(shè)備集成度高。

解決了手動開關(guān)柜“一體化”設(shè)計和制造等五大關(guān)鍵技術(shù)、集成度高，性能優(yōu)良的一體化智能環(huán)網(wǎng)柜設(shè)備。

一體化設(shè)備設(shè)計制造技術(shù)是通過運用了電壓復(fù)合傳感器技術(shù)、負(fù)荷調(diào)度報警控制技術(shù)、機(jī)械和電氣安全控制技術(shù)、控制總線的分組布線技術(shù)、中央集成監(jiān)控平臺技術(shù)等五大核心關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)了一體化控制的安全可靠性需求。

（2）、開關(guān)柜體積小、安裝操作方便：

改裝后的智能一體化柜整體設(shè)備體積小，地基工程建設(shè)形成了占地面積小、路基設(shè)計施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化。電氣安裝總線是開放式，大跨度金屬框架結(jié)構(gòu)。安裝操作方便，綜合設(shè)備性能配套適應(yīng)性強(qiáng)。

（3）. 結(jié)構(gòu)緊湊布局合理：

智能裝置是進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)設(shè)計、結(jié)構(gòu)選型、材料等方面技術(shù)攻關(guān)，確?，F(xiàn)場安裝時有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定。

最大的特點是通過單一多芯電纜替代了傳統(tǒng)分離的控制電纜和電力電纜，并確保各開關(guān)可以互傳控制指令，因此總線電纜可以以線型、樹型或星型鋪設(shè)，方便擴(kuò)容與改裝。

（4）. 外觀比例協(xié)調(diào)：

采取前后開門結(jié)構(gòu)，增加了高度，優(yōu)化了外箱體，有利于后期的設(shè)備維修的方便的技術(shù)要求。外觀精致美觀：外觀設(shè)計新穎獨特，做工精致美觀，簡化、美化了開關(guān)柜操作面板；

（5）. 自控系統(tǒng)技術(shù)完善：

對驅(qū)動電機(jī)實行開環(huán)控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)的抗干擾能力強(qiáng)，采用數(shù)字式脈沖過濾的抗干擾技術(shù)。在開關(guān)位置上加裝了位置反饋器件，所以控制回路簡單，容易檢修?？朔藗鹘y(tǒng)上位置控制精度較差，線路結(jié)構(gòu)復(fù)雜的弊端。應(yīng)用數(shù)控脈沖編碼器技術(shù)，采用DC24V直流電機(jī)作為驅(qū)動部件，用延時速度檢測器件構(gòu)成位置檢測，組成了精準(zhǔn)的開環(huán)控制閉環(huán)檢測的定位控制系統(tǒng)。

（6）. 驅(qū)動電機(jī)供電安全可靠：

由于采用了數(shù)控脈沖和檢測定位一些創(chuàng)新技術(shù)，對電機(jī)的供電可靠性有很大的幫助，實現(xiàn)了一個脈沖過來只會有一次動作，有效的避免分合閘操作機(jī)構(gòu)的誤動和拒動。使其具備了電氣設(shè)備組成聯(lián)網(wǎng)防誤監(jiān)控系統(tǒng)，能夠使開關(guān)柜進(jìn)一步智能化操控。

在對直流電機(jī)控制時，電流的方向直接決定了分合閘的準(zhǔn)確性，機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)因電機(jī)旋轉(zhuǎn)的方向錯誤,造成機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)的卡死，負(fù)荷過重會引起電機(jī)過流，仍然會使機(jī)械和功率器件損壞。在驅(qū)動電路上加裝了功率保護(hù)器件,控制了驅(qū)動電路過載保護(hù)能力。

（7）. 分合閘定位記憶存儲：

采用非遺失記憶存儲器新技術(shù)，對開關(guān)的狀態(tài)位置進(jìn)行了永久性的記憶存儲，極大的方便了遠(yuǎn)程控制。不會再因信號的取反出錯影響遠(yuǎn)動操作。分合閘狀態(tài)記憶線路完善了帶電顯示功能，在特殊的條件下智能終端裝置具有解鎖閉鎖自動化操作功能。

（8）. 創(chuàng)新的設(shè)備改造技術(shù)使復(fù)雜變?yōu)楹唵?，把原來的電路改造后，把?fù)雜的線路集成在芯片里，使線路大大簡化，減少了故障率，操作起來更快捷準(zhǔn)確。