浅析电力系统中智能开关在配网自动化系统中的应用

发表时间:2020/7/6   来源:《城镇建设》2020年3卷8期   作者:陆荟名
[导读] 21世纪是互联网的时代,成功开发了各种智能体系,
        摘要:21世纪是互联网的时代,成功开发了各种智能体系,如计算机技术、通信技术、远程监控技术等,这些科学技术在实际生活中广泛应用。随着时代的进步和发展,用户希望供电质量有所提高,我国各地供电企业纷纷引入高新技术,实现配电网的自动化发展。供电企业集中精力研发智能开关,突出了智能开关的保护、控制等功能,提升了供电企业的运行安全水平。故在配网自动化发展中对智能开关进行研究,以期实现电网的高速运行。
        关键词:智能开关;配网自动化系统;概况
        引言
        在计算机等先进技术的支持下,智能开关被广泛用于配网自动化系统,相比常规开关控制,这种开关控制精度更高,且具有节能效果。为此,在充分了解智能开关概况的基础上,对配网自动化系统中智能开关的应用进行了探讨,以期降低线损,增强供电可靠性,提高设备利用率,达到电网稳定、高效运行的目的。
        1智能开关的特点
        智能开关这一单元具有全新的特点,其中一次设备包括非常规互感器、隔离开关、接地开关和断路器,二次设备涉及电子技术、数字化控制装置及通信接口。智能开关发挥了保护、控制和通讯的功能,各个功能单元独立运作,发现并解决系统运行产生的安全威胁,从而实现全面管理。初级智能开关属微机保护的可视化户外装置,与通讯作用兼顾,实现了开关或开关箱的集成操作。分析当前的发展趋势,插接式开关系统即PASS,是电力系统目前应用的主要智能开关设备。PASS整体应用了智能化传感器技术和微机处理,凭借数字通信技术对电力设备追踪监测,还对故障设备有效隔离,联合站内计算机对系统严格监控。智能开关指组合与编程控制板与电子元器件,对电路智能开关有效控制。我国基于电力系统特点设计与制造了智能开关,一般根据弹簧操作机构,分两种操作方式,即手动和电动。按照5A设计电流互感器二次电流。适用于电机保护、计量和遥测等不同的操作。不足之处是对空气绝缘反复应用,对环境造成一定影响,由于缺少专业的裱花箱,只能通过A、C两相的电流脱扣器完成继电保护,阻止了继电保护上下级配合,干扰了开关应用的稳定性。进口的智能开关与国内的存在明显区别,前者是按照A设计电流互感器二次电流,选择没有刀闸的开关,使用专业保护箱,保证了继电保护的上下级协调配合,缺点是有可能发生无法修复的问题。智能开关的特点非常统一:相互控制,照明提示,本位操作,继电保护,状态显示,红外遥控,记忆存储等。
        2智能开关在配网自动化系统中的应用
        2.1隔离开关
        在高压开关电器中,隔离开关应用最多,其作用是在电路内达到隔离效果。工作原理、结构相对较为简单,因应用较多,对工作可靠性具有较高要求。在配网自动化系统内,隔离开关主要是将无负荷电流的电路断开,保证检修的设备和电源存在显著断开点,确保工作人员的人身安全。由于此类开关不具备灭弧装置,无法将负荷电流、短路电流及时切断,为此,只能在断开电路时进行此类开关操作。
        2.2负荷开关
        智能负荷开关一般包括2类,即产气式负荷开关和真空负荷开关。根据结构特征还可以划分为2类,第一类为箱式,第二类为敞开式。通常情况下,外界的变化不会影响第一类开关的操作机构,不容易腐蚀生锈。第二类开关与隔离刀闸的布局相似,分合闸时串入灭弧装置,若不能妥善实行防腐处理,容易发生锈蚀现象。隔离开关对没有负荷电流的电路及时切断,起到了隔离电源的作用,并协助工作人员综合检修电网。合闸时电网出现负荷电流和短路电流,分闸时断路器正常工作,故利用隔离开关实现隔离效果。


        2.3断路器
        众所周知,在配电网上,有大批量一次设备在配电网架空线上运行着,如柱上断路器,此外,重合器是通过断路器+控制器组成;分段器是通过负荷开关+控制器组成。为此,必须重视柱上一次设备。目前,我国多以断路器作为架空线柱上的开关类型,部分负荷开关也经常被断路器所替代,为此,必须做好各类断路器研究。为增强柱上断路器分断能力,往往可选择真空开关管灭弧,通过SF6气体处理相间绝缘及减少体积。由于“0”表压,可不考虑密封问题。
        3智能开关的具体应用
        3.1处理配电网线路故障问题
        社会经济的迅速发展,相应也提高了人民的生活水平,扩大了电力需求,增加了电网的建设规模,因而有必要提高供电的质量,保证供电的稳定性。配网自动化系统的开关有效连接了元件,直接决定了系统的稳定性。系统大规模应用智能开关,可对配电网线路故障妥善处理。当前,我国的配电网结构较复杂,相较发达国家的可靠供电依然存在一些差距,产生很多关于线路故障的监控问题。如配电线路装备技术水平不高、单向接地小电流故障处理缺乏合理性、用户侧线路和设备管理不足等。为有效解决这部分线路问题,有关研究者设计了一种全新的处理方式,即利用智能开关处理配电网线路故障,设计自动化线路时,挑选不一样的带测控单位智能开关,并在主支线路上科学应用。该方案操作简单,具有较强的实用价值,成功解决了主支线路短路故障。
        3.2基于LPC2103的智能开关控制器系统
        于电力用户而言,10kv配电网联系最为密切,其运行状况对用户的用电安全起决定作用。若产生线路故障,将造成严重损失。针对当前开关控制器智能化程度偏低,采集数据精度不高等问题,张伏等人设计了一种“基于LPC2103的智能开关控制器”。这种智能控制器系统,选用模块化设计,核心处理器以ARM微处理器为主,可检测配电线路电压、电流、开关状态信息,通过无线模块,被检测的数据可及时向监控中心传递,从而对配电线路运行状态、开关状态进行实时监测。通过这种系统测试电流、电压信号,可得出测量值相关系数为0.9961,计算值相关系数为0.9968,与控制器精度设计要求允许误差相比,均在额定值范围内,通过这种开关控制器系统的应用,可对配电线路分界开关智能控制器研究提供强有力的保障。
        3.310kv柱上开关无线控制系统
        现阶段,传统10kv配网设备存在一些缺陷:首先是工作人员登杆近距离控制10kv柱上开关,威胁了工作人员的安全,容易被气候和环境等因素影响;其次是个别线路存在较高的线损率,窃电现象严重,且隐蔽性较强,增加了查找窃电的难度,不能提供实时数据,盲目性较大,需要检查人员亲自蹲点守候;同时柱上开关FTU电池不能快速充电,一旦电路发生停电将直接威胁工作电源与操作电源;外力破坏光纤通信后难以修复;迁改配电线路异常频繁,通信光缆、双绞线无法配合操作。根据柱上开关产生的问题,凭借配网自动化的优势,初步设计了10kv柱上开关无线控制系统。一方面打破了地区约束,节省了通信成本的投入;另一方面由10kv柱上开关内部CT对电流实现采集与监控。利用射频模块或GSM网络完成数据通信。供电企业高压柱上开关和低压变压器现场操作柱上开关智能控制器,结果表明:系统运行稳定、抗干扰能力较强、计量电量精确,可对电力系统的主要参数实时、准确采集和存储,并结合报警阀设置传输信息,对开关和变压器的电源动态遥控和监测。
        结语
        国民经济的发展需要电力企业提供一定支持,社会各界都在努力推进电力企业的发展。随着计算机技术、抗干扰技术和电力电子系统等飞快发展,电力企业以这些基本技术制造设备,科学设计配电网系统,完善智能配电体系,充分发挥了智能开关设备的功能,提升了电力产业的展水平。
        参考文献
        [1]许华淳.关于电力系统配网自动化技术探讨[J].科技展望,2016(6):77.
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