（西安众源电力设计有限责任公司 陕西西安 710014）
摘要：随着城市化进程的扩大，配网线路网架越来越复杂，配网运行维护的工作量加大，对配网设备智能化的要求越来越高。由于大多数配电系统属于非接地系统，要发现一些高阻接地故障往往没有很有效的方法，最终可能使故障演变为恶性的大面积短路停电事故。为了防止这类事故扩大停电范围，在10kV线路的主干线和分支线（分界点处）设置一种具有故障隔离及锁定功能的智能型负荷开关（SOG）与自动化装置，可以防止供电事故的扩大尽早掌握故障点信息，从而缩短抢修时间，节约人力输出，提高供电可靠性。
关键词：配电网；自动化装置；故障
1.背景
由于10kV架空配电线路T接的用户内部发生故障时，如故障在其进线段，或故障虽发生在用户进线开关内侧但其保护动作时限与变电站出线开关保护配合不当时，均会造成变电站出线开关保护跳闸。如果故障性质是永久的，变电站重合不成功，则一个中压用户界内的事故将使整条配电线路停电，这种在配电网中常见的波及事故，对社会将造成恶劣影响。
用户分界开关是解决上述波及事故的理想设备，该设备安装于10kV架空配电线路的责任分界点处，可以实现自动切除单相接地故障和自动隔离相间短路故障。确保非故障用户的用电安全。
操作机构控制器是专门用于分界开关本体的智能控制。实现保护控制功能和通信功能，控制器与开关本体通过控制电缆和航空接插件进行电气连接，实现其保护及自动监控功能。该产品广泛适用于城乡10kV架空配电线路用户；因而在10kV线路的主干线和分支线（分界点处）设置一种具有故障隔离及锁定功能的智能型负荷开关（SOG），可以防止供电事故的扩大今早掌握故障点信息，从而缩短抢修时间，提高供电可靠性。
2.技术原理及功能
2.1技术原理及方案
配电线路发生单相接地时，会产生接地电流（零序电流），在不接地系统里其回返路径如图1所示，其大小由配电线路的对地电容决定。
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2.2无方向性开关
在配网线路上设置SOG智能型线路保护开关，通过内部装有ZCT来测量零序电流的大小，即可检出接地事故。这种方式，因为仅仅测量零序电流的大小，而不测量流向的方式称为无方向性方式，其检出原理如图2所示。
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负荷侧电缆较短的情况下，只检测零序电流也可以一定程度上检出配电线路的接地故障，尽管在判断事故区间时会遇到问题，无方向性还是可以满足的。但是当电缆较长（尤其是安装在支线上）时，在电源侧发生接地事故所流过开关的零序电流也可能大于SOG充值装置的动作电流整定值，无方向性就有误动作的可能。
2.3有方向性开关
有方向性 SOG智能型线路保护开关是将零序电流与零序电压相结合，来检出事故区间，其检出原理如图3所示。通过高精度ZCT和ZDP来测量计算零序电流和零序电压之间的相位即可判断事故是在用户侧还是在电源侧。一般情况下的相位特性如图3所示 。对中性点采用消弧圈接地的配电系统，通过调整相位特征同样能检出接地事故的区域。
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3技术难点
本成果主要技术难点是与自动化二次电路通信保护等功能相连接，完善二次图纸的设计，防止故障的误判断；采用速断、过流检测法或者自适应负荷电流的过流突变法。确保与变电站出口动作一致；
防误动：防空载合闸、大电流波动、瞬时故障、上电涌流误动等；
监控和数据采集功能：该功能属于配电自动化系统中的基本功能（SCA-DA），通过不同的通迅手段对现场的馈线自动化设备和配电站内的自动化设备进行数据采集（遥测、遥信）、报警、状态监视、遥控、遥调、事件顺序记录、趋势曲线、事故追忆、历史数据存储和制表打印等。
具备配电网故障诊断、负荷转移以及网络重构功能。该功能属于配电自动化系统中的基本功能，其功能应包括架空线路和电览网络的故障处理两部分，其实施方法有不同之处。当馈线发生相间短路故障或单相接地短路故障，由现场设备（分段和联络开关）自动判断馈线故障区段，自动将故障区段隔离，并恢复对非故障区段用户的供电。电缆系统发生故障时，通过通讯网络将故障信息传送到主站，经故障诊断和负荷转移功能判断后将现场开关进行远方操作和处理。
具有配电网线耗计算和电压管理功能。 正常运行状态下，实现运行数据（包括对馈线、杆变、箱变等设备的电流、电压、有功、无功、功率因数及电能量等数据）的远方调整。根据监测点的电压和无功大小，控制电容器的运行状态，达到无功就地平衡，减小线路损耗。根据配电网电压、功率因数或无功电流等参数，自动控制无功补偿电容器投切和变压器有载调压开关分接头的档位，实现电压、无功自动闭环控制。自动抄表，如载波抄表、专线抄表、车载抄表、电话抄表、无线电抄表等。
具备配电网设备检修功能和施工管理功能。在进行施工检修、抢修等工作前，系统能够编制打印作票。根据工作票制度的相关规定，自动开列工作内容、实施日期时间、估计完成时间、参加人员、工作注意点等有关内容。根据设计任务和工作任务单，制订施工计划并实行施工管理。开列施工图，自动生成停电范围，并对影响用户进行预告。进行施工流程管理，施工结束后，对相关设备档案进行更新，并对完成情况进行统计。
4设计成果：
设计中，架空线路每一用户分界点加SOG开关及自动化装置，如下图4和图5示意：
4.1控制器的特点
①可带485/232通讯接口，或通过光纤、无线实现远距离监控；重合闸后加速功能：当开关重合于永久性故障时，会加速跳闸；②遥控合闸加速跳闸，并且闭锁重合闸：用户检修线路后送电，如果忘记撤除接地刀闸，应该加速跳闸；③三次重合闸延时时间均可以调整；④跳合闸回路采用防误动设计，并具有防跳功能；⑤零序电流可以区分区内和区外故障；遥控分合闸采用了防止误动设计；⑥三段式保护功能，可独立实现四组反时限曲线；⑦三段后加速功能可独立启动或关闭；
4.2结构特点
①控制器为微机型的继电保护及监控装置；②控制器具有耐候性强、抗凝露的防护特点；③通过航空接插件与开关本体进行连接，连接可靠性好、防护等级高。控制器输入模拟量通道共有7个，A相电流、B相电流、C相电流、零序电流、A、B、C相间电压。控制器通过实时监测上述模拟量的值并与定值比较来判定线路故障，从而进行相应的处理。
4.3安装与连接
依据设计图纸，在架空线路与用户的分界处的水泥电杆上安装SOG开关及自动化装置需要采集信息的电流电压装置。在水泥电杆的下端出，人员便于操作的地方加装二次控制器及相应自动化装置需采集的信号传播线。设备安全工作接地极采用50X5的扁钢，安装于地面下2.5米处。
结语
当同时发生接地事故和短路事故时，优先进行短路事故的处理。SOG智能型线路保护开关能自动隔离事故区域，缩小停电范围，有效保护干线不受事故影响。当用户发生接地事故时，通过SOG负荷开关自动分闸及时将事故区域与支干线隔离。当用户负发生短路事故时，通过SOG负荷开关与上级断路器（重合器)）的动作整定时间的配合，在重合器重合恢复送电之前 SOG 负荷开关分闸。明确配电网络的责任分界点。通过安装在用户进线侧或城乡结合部，有效区分责任区域。降低配电装置的成本，构成一个投资小、结构简单且可靠性高的简易智能配电系统 。及时查找出故障点以及事故原因，大大节省了修复时间，给供电部门减少了经济损失，节约人力输出。