摘要：自动化开关在智能配电网中的应用，有助于提高智能配电网故障诊断能力，减少智能配电网故障发生率。在智能配电网络运作过程中常见的故障类型主要有故障的自动诊断、非故障区域的自动送电以及故障区域的自动隔离等，在进行自动化开关的设置中也应当以此为目的，选择相应的控制方式。
关键词：智能配电网；自动化；开关；技术
引言
配电设施的发展是在电网快速发展的背景下出现的，配电网络自动化的发展是顺应电力工业发展趋势而出现的，在信息传感技术、信息存储技术以及微电子技术快速发展的背景下。自动化开关的发展与应用也相应产生了，实现了开关的智能化发展。在上世纪九十年代，我国的电力工业取得了快速发展，配电网络的自动化程度得到了有效的提升，充分利用了国际上的先进技术加强了对于配电网的投资力度。在这种发展背景下，一批高性能与高品质的开关设备被大量地开发与运用出来，充分展现了信息传感技术的发展，微电子技术的运用以及通讯数据存储技术的积极有效发展。由此传统的功能单一的开关组的配电系统对于目前越来越多样化的需求难以做到充分满足。基于这一背景之下先进的智能配电技术在各大设备制造商中有了很大的开发力度，目前已经退出了智能化的开关柜与相对应的配电系统。对于配电综合化的提升与自动化系统的提高具有显著的提升作用。
一、中国配电自动化技术的发展现状
智能配电网已经成为国内外重点发展的领域。而由于我国智能配电网中总体结构设计、分布以及自动化配电技术还不都够成熟，导致我国的智能电网发展相对落后，下面对这几点的现状进行分析。
1.智能电网总体结构设计缺乏严谨性
智能电网合理化、科学化设计在电网建设中起到非常重要的作用，直接影响电网建设规划与调整效果。如果在设计过程中 没有有效地对智能电网进行全方面的分析与考虑，包括智能电网的环境、设备、系统等任何一处被忽略，都会影响到电力电网 在某一个环节处应用不足，这就是一种严重缺乏严谨性设计的结果，粗略的设计会给智能电网带来运行困难的现象，例如：电力负载的运行在没有科学合理的研究与分析下进行设计，就会使其出现误差，影响智能电网不能正常运行。
2.智能电网分布不均衡
据调查，我国中部地区以及西部地区的智能电网分布存在不合理现象，严重影响到了全国电力电网发展的脚步，主要原因是因为智能电网的分布过于分散、疏远，导致光纤覆盖率不稳定，进而使电力电网运行不断出现障碍。
3.自动化配电技术发展不完善
自动化配电技术是推动智能电网快速发展的重要手段，而由于我国的配电自动化技术相比其他国家较为落后，使我国的智能电网发展滞后。只有具备极强的自动配电装置技术，才可以对电力大小进行有效地调整与控制，进而推动配电自动化技术的发展，而我国正是在这一点上还没有取得有效的成绩，所以影响到智能电网在运行中出现不稳定状况。
二、智能配电网的自动化开关应用策略
（一）关于隔离开关
隔离开关的设置目的在于隔离电源，对于无负荷电流的电路进行断开，没有设置灭弧装置，在分闸状态下具有明显的断开点，从而能够有效保证其他电气设置的安全检修。同时在合闸状态下能够对于短路故障电流以及正常负荷电流有效通过，但是对于短路电源以及负荷电流不能有效切断，因此在运作过程中只能在断路器断开的情况下运用。进行隔离开关直接操作的前提条件是电流低于5A，励磁电流、电压互感器以及避雷器等低于2A。
（二）关于负荷开关
目前我国电力系统中运用到的开关类型主要有真空负荷开关以及产气式负荷开关两种类型，结构组成上包括敞开式与箱式。其中箱式开关使用的是SF6气体绝缘，在SF6气体箱内主要包括了操作机构、真空灭弧剂以及隔离刀闸等，运用过程中比较耐腐蚀，受到外界气候的影响比较低。敞开式负荷开关的布置与隔离刀闸比较相似，在分合闸中加入了灭弧装置，操作上具有真空式灭弧室与产气式灭弧室两种，目前采用的主要方式是真空式灭弧室。敞开式负荷开关的很大部分元件是直接裸露在户外的，一旦金属元件使用中受到了腐蚀，在开关的运作过程中就容易出现机构卡涩以及锈蚀等问题，在外部环境比较恶劣的条件不适宜使用。
（三）关于断路器
配电网架空线上运行着柱上断路器这一设备，在重合器上也包含了断路器与控制器，其中分段器的组成上包括了控制器与负荷开关，因此应当有效分析应对柱上的设备。目前架空线柱上一般具有比较多的断路器，很多负荷开关也是以断路器的形式展现，不同类型的断路器往往具有不同的结构与特性。为了有效提升分断能力在柱上断路器的设置上运用真空开关的形式，SF6气体的使用能够对于相间绝缘现象进行有效解决，促进体积的缩小。在零表压的情况下应当有效解决密封问题，在价格上断路器开关与真空负荷开关比较类似，其他结构上相差也比较少。由此目前已经基本上使用真空断路器来替代真空负荷开关。
（四）开关设备线路故障处理
在配电自动化技术快速发展的前提下，配电网络具有很复杂的结构，但是在小电流接地系统中在运行过程中依然面临着很多问题。
目前电力设备中的10kV配网设备在运用中一般是由人员进行登杆近距离操作，在人员的人身安全上不够安全，同时也容易受到环境以及气候的影响。由于个别线路损坏现象比较严重，也发生了比较多的窃电现象，在窃电的查找上也比较困难。为此可以采用的故障处理方法有单相接地故障区域定位、故障区域隔离以及非故障区域恢复供电等。
目前线路自动化方案中具有两种智能开关设备，分别是主干线路以及分支线路。针对不同的智能开关应当采取不同的故障处理方式，从而把相间短路故障以及单相接地进行有效切除。
三、配电自动化三遥功能的研究分析
3.1 环网模型
环网开关为手动负荷开关，将现有的开关改为电动操作开关。将雅香小区采用普通的三遥系统，汇鑫源小区采用网络式的三遥系统，通过配电故障的转供、隔离，从而实现保护配合。
3.2 三遥方案的实现探讨
智能化控制器和负荷开关组成智能负荷开关，并将配电网断路器与智能负荷开关进行配合使用，最终实现自动化。由配电网出口的断路器将出现故障的电流阻断，再由智能负荷开关进行电流的隔离和转移。
改造现有的开关设备实现网络式的自动化方案。在主环网内设置保护子站、借助通信光纤的通道使通信终端与保护子站进行信息的交互工作，从而准确判断出发生故障的位置。
当发生永久性故障后，主环网的负荷开关根据保护子站提供的信息，经断路器保护后，直接自动跳到故障两侧，完成自动合闸和转移供电的工作。
3.3 三遥系统的功能
要想实现故障定位、故障隔离、故障转移的自动化功能，就要采用这两种方法：①集中式控制方式：根据子站提供的数据信息对故障做出处理。馈线终端装置将故障信息送到子站，子站根据开关状态、检测的情况来对故障位置做出判断，并下发遥控命令，开关跳开故障区域，整合出现开关和联络开关，恢复用电。这种方法适合复杂的系统，因为对数据的控制是比较准确的，但是需要借助先进的硬件系统、计算机软件来实现。②由于配电自动化开关设备性能的不断提高，单片技术已经得到了广泛的应用，智能馈线单元逐渐被应用于配电自动化系统中。智能化终端单元根据处理机的程序将故障处理后的警报通过SCADA系统传递给控制中心，像这种处理故障的方式就是分布式控制。传统的分布式控制方式主要有自动网络重构和普通网络重构组成，而且只是根据对电压的状态就对故障做出判断，因此与它的准确性不高。智能化的控制方式有效提高了故障处理的速度和恢复用电的速度，速度提高到秒级，准确率较高。新型的分布式控制方式家主要将电压和电流信号作为判断故障的重要依据，这种方法有以下优点：①充分考虑到出现故障后的过流次序，并通过制定网络式的重构方案，使参数不受联络开关的影响。②进行智能负荷组网时，开关将故障做自动隔离并重构工作，能在最短的时间内恢复线路的用电。③采用残压检测方法使开关调到负荷侧，避免了另一侧电源向故障位置转移。④在通信条件允许的情况下，升级为协作模式，有效减少了线路的冲击。
传统的配网系统其实是一个独立的保护系统，因为它只检测自身的电流，不关心相邻开关的情况，这样就会造成相邻配合困难的问题。随着计算机网络技术的迅速发展，已经实现了系统之间的写作保护，并且能对检测到的数据、判别的情况、开关状态等实现信息共享，达到了不同装置之间的更好配合，真正实现了配电系统保护的快速性。
四、智能控制方式的应用
智能控制方式可以根据实际情况，采用相应的控制方式，充分发挥出分布式智能的可靠性，迅速将故障进行隔离，以便于减少停电范围并及时恢复用电。在SCADA允许的情况下相关人员可以实现对故障的监控。具体方法如下：①没有通信道路的条件下，依靠分布式智能，自行控制故障的位置，并对故障做出隔离。这种方法的优点是，操作方便、灵活性强、耗费的时间短。②在通信道路条件下，配电终端进行信息交流、互换，从而更快的对故障进行隔离，迅速恢复用电。此过程不需要主站参与。③断路器和配电终端进行配合时，由于在串联环网的环境下，可以让故障直接迅速跳闸，不需要变电站和上级的辅助，以此保证了配电网的快速性。④负荷开关与配电终端配合时，变电站的出口开关让激励故障最近的电源迅速跳闸，使得故障前段的电流不受故障的影响。
结束语
配电网自动化是一项较为复杂的长期性的系统，在配电过程中始终坚持可靠、安全、经济的原则，从配电网的实际情况出发，统一设计，分区域执行，具体实施，实现协调配合，第一时间内对故障做出判断并快速解决。科学的对自动化系统的运行成本做出评估，提高配电自动化系统的产出效益。在目前电力电子技术、微电子技术以及抗干扰技术快速发展的背景下，电网系统中能够有效实现智能化发展，研究出了各种新型的新技术以及自动化开关，促进了智能开关技术的充分发展。
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论文作者:陆耀明
论文发表刊物:《基层建设》2018年第23期
论文发表时间:2018/9/11
标签：故障论文; 智能论文; 电网论文; 负荷论文; 断路器论文; 电流论文; 技术论文; 《基层建设》2018年第23期论文;