摘要：本文首先介绍了智能开关的定义，分析配电网络自动化中智能开关的选择与应用，最后结合实例分析了智能开关的具体应用。
关键词：智能开关；配网；自动化；10kV
引言
随着电力事业的发展，开关的开发也逐渐引用了计算机技术、通信技术、远程监控技术等多方面高科技智能技术，最终实现了开关的智能化。智能化开关成为电力企业变电站的首选，使得变电站的保护、控制、监控等功能集中起来。智能开关的保护作用也是目前电力企业依旧还在研究的目标，要确保其本身的可靠性与安全性，同时也要保证被保护对象的安全性和可靠性，智能开关的发展影响着配网自动化的发展
1 智能开关定义
所谓智能开关是一种新型的执行单元，其中一次设备由非常规互感器、隔离开关、接地开关与断路器构成，二次设备由电力电子技术、数字化控制装置与通讯接口构成，为一次、二次集成化设备。智能开关的主要功能有保护、控制和通讯，各功能单元可分开运行，会对系统运行隐患进行总结与分析，实现了远程管理。初级智能开关是户外型可视化微机保护装置的一体化兼顾通讯功能的集成柱上开关或者是开关箱。就当前的发展形势来看，插接式开关系统即PASS会成为未来电力系统中广泛应用的智能开关设备。PASS综合应用了智能化传感器技术与微处理技术，利用数字通信技术便可实现对电力设备运行的跟踪监测，也可对运行故障进行分析与隔离，联合站内计算机进行系统整体运行监控。
1-底座；2-支柱绝缘子；3-接线端子；
4-静导电管；5-防水盖；6-导电管
图1 高压隔离开关结构示意图
2 配电网络自动化中智能开关的选择与应用
2.1 隔离开关
隔离开关是不具备灭弧装置的，所以它不能切换符合电流及短路电流，它主要负责断开没有负荷电流的电路，使之与电源隔离，并且为了保证其他设备的安全检修工作能不受影响，在分闸状态是会有明显的断开点。在合闸时则能通过具有正常负荷电流和短路电流。所以，必须保证断路器已经是断开的状态下才能进行操作，绝对不能带负荷操作，以防造成危险事故，危害人的生命安全。只有电压互感器、避雷器、励磁电流不超过2A的空载变压器，并且电流不超过5A的 空载线路才可以操作。一般是与断路器、负荷开关配合使用。图1为隔离开关的一种结构图。
2.2 负荷开关
负荷开关分为产气式负荷开关和真空负荷开关。在结构上又氛围敞开式和箱式。其中敞开式负荷开关的总体布置与隔离开关的闸刀相似，在闸刀的分合过程中会串如灭弧装置，分为产气式和真空两种灭弧室，当前使用的主要以真空灭弧室为主。但是由于敞开式负荷开关的大部分元件是裸露在户外，其中的金属件防腐蚀工作不严谨，运行时容易出现锈蚀和机构卡涩等现象，所以一般不选用在环境差的地区进行安装使用。箱式主要采用SF6气体进行绝缘，而由于箱式的真空灭弧室、隔离刀闸、操作机构等全部由充满SF6气体的向内密封，所以它的耐腐蚀性好，操作机构也不会因为环境差而被锈蚀。
2.3 熔断器
众所周知，配电网架空线运行着大量以此设备，包括柱上断路器，由于其中重合器是由断路器加控制器构成，而分段器是由缝合开关加控制器构成，所以，分析柱上一次设备成
为一项关键的任务。我国目前大部分地区的柱上开关基本都以断路器为主，并且断路器也代替了大部分的符合开关，因此要对不同断路器的结构特点进行探究分析，加以重视。为了提高分断能力，柱上断路器应当采用真空开关灭弧，SF6气体用以解决相间绝缘，缩小体积。根据市场调查，真空负荷开关的价格和断路器开关的价格差不多，结构特点也无较大差异，所以，一般都是用真空断路器来代替真空负荷开关。
3 智能开关在配网自动化中的应用
3.1 智能开关设备的配网自动化中的故障处理
近些年，配网自动化技术的研究与应用范围已经愈发广泛，关于智能开关设备的相关产品也在不断增多，虽然我国线路故障监控技术水平也在不断提高，但是相比欧美一些发达国家，我国配电网络结构的多样性、供电可靠性依旧处于落后阶段。所以，为了有效提升配电网供电的高性能与自动化水平，我国的研究机构、制造企业和供电单位都讨论以地区为发展基础的实用性技术。就我国目前的配电线路技术水平还是较低，尤其是对小电流接地系统中占线路故障比例较高的单相接地故障的处理方案依旧没有得到改善。近些年较能接受的是杨绍军提出额一种基于智能开关设备的配电网络故障处理方案，其主要内容便是以简单的处理手段，实现对线路相间短路故障特别是单相接地故障区域定位、故障区域隔离和非故障区域恢复供电。这种线路自动化方案采用两种智能开关设备，一种用于主干线路；一种用于分支线路。通过采取不同的处理手段，实现切除及隔离单向接地及相间短路故障，如图2所示。
图2 主干线路分段开关的组成原理图
3.2 10kV柱上开关无线控制系统
以往的10kV柱上开关有以下缺点：
（1）操作基本都以人工为主，比如灯杆近距离操作等，这种工作方式对人员的生命安全威胁较大，同时还受到自然条件的限制。
（2）部分线路线损严重，窃电现象频发，同时还具有较强的隐蔽性，而且没有实时数据参考，具有较大的盲目性。
（3）柱上开关FTU电源无法正常充电与放电，在停电状况下无法有效操作电源。
对于上述这些问题，可以根据配网自动化开发10kV柱上开关无线控制系统，这种系统是不受到周围环境因素的影响，能有效降低通信成本，并且可以通过内置CT采集实时电流和对电流运行的监控。可以加装数据采集和判别的模块，采用射频模块或GSM网络实现数据通信。并且这种系统已被实际运用，结果表明该系统运行稳定、有较强的抗干扰能力、计算准确，并且能够根据实际情况进行报警，实现了遥控、遥信、遥测、实施监测开关和变压器电源的状态。
3.3实例应用分析
某山区配电线路多分布于山中，配电线路较长，周边环境复杂，在台风、雷击等多重影响下，配网故障频繁。为此，当地供电局在配网上开始使用智能开关设备。同时，因配电开关分布范围广，运行环境差异较大，为此采用无线公用网通信技术加以管理。
（1）智能开关使用情况
供电局针对配网自动化中的智能开关应用进行了试点。依据往年线路故障的发生情况，在2015年3月引入例如SOG智能开关，将其安装在故障跳闸次数位列前三的位置上。SOG智能开关具采用SF6绝缘，体型较小，质量轻，安装便捷，且在发生故障时可以自动隔离。SOG智能开关通过和控制器的配合实现了对配网的接地保护、短路保护、过流保护和重合闸等多种功能。该设备的具体应用如下。
第一，可自动切除接地故障。当支线出现接地故障，SOG智能开关会自行调控，变电站及馈线上的其他分支用户正常合闸，不影响供电。如图3所示，为SOG智能开关功能原理。当图中支线2出现接地故障后，S2会对零序电流、零序电压、相位角进行检测，对故障的发生位置进行判断，经判断故障为永久接地故障类型后，S2会自动分闸，控制故障，与其他线路相隔离。第二，自动切除相间短路故障。当支线发生了相间短路故障，支线上的SOG智能开关会自动分闸，变电站和馈线上的其他分支仍然正常运行。
图3 SOG智能开关保护示意图
4 结束语
综上所述，电力企业作为市场经济的中坚力量，其发展和运行与人们的生产生活均密切相关。随着计算机与电子信息技术的进步，电力行业应当大力研发新型智能设备，提高配网的自动化水平。经实践，智能开关的应用效果显著，在减少系统检修人员工作量的同时，可自动隔离开关，一定程度上提升了配网运行的可靠性，减少了故障出现对电力企业和社会生产造成的经济损失。由此，需大力推广与应用。
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论文作者:彭永洪
论文发表刊物:《河南电力》2018年14期
论文发表时间:2018/12/29
标签：智能论文; 故障论文; 断路器论文; 负荷论文; 电流论文; 线路论文; 操作论文; 《河南电力》2018年14期论文;