一、智能電網(wǎng)建設(shè)

城市智慧電網(wǎng)與配電網(wǎng)的建設(shè)是國(guó)家“十三五”規(guī)劃中電網(wǎng)建設(shè)的重要方面。目前配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)普遍薄弱，自動(dòng)化水平低，故障線路查找時(shí)間長(zhǎng)供電可靠性低，而且難以適應(yīng)大規(guī)模新能源電網(wǎng)的接入和提高需求側(cè)管理的需要，建設(shè)智能化配電網(wǎng)以提高供電可靠性，提高電網(wǎng)對(duì)各種電力的吸納能力，提高輸配裝置的利用率有著戰(zhàn)略性的意義。

智能配電網(wǎng)是以輸電網(wǎng)末端骨干網(wǎng)架、結(jié)合各級(jí)配電網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)供電用戶電網(wǎng)為基礎(chǔ)，利用先進(jìn)的通信、信息和控制技術(shù)，構(gòu)建以信息化、自動(dòng)化、數(shù)字化、互動(dòng)化為特征的統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能化電網(wǎng)。配網(wǎng)自動(dòng)化是對(duì)重點(diǎn)配網(wǎng)線路運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集處理、故障精準(zhǔn)判斷，故障地點(diǎn)定位，幫助運(yùn)維人員迅速趕赴現(xiàn)場(chǎng)，排除故障。在配網(wǎng)運(yùn)維管控環(huán)節(jié)，通過(guò)智能控制和監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)供電可靠性的明顯提高。

電網(wǎng)智能裝備是具有感知、分析、推理、決策、控制功能的先進(jìn)裝備，它是先進(jìn)制造技術(shù)、信息技術(shù)和智能技術(shù)的集成和深度融合，而且是智能電網(wǎng)建設(shè)的必不可少的關(guān)鍵裝備。

二、智能成套環(huán)網(wǎng)柜技術(shù)開(kāi)發(fā)

隨著電網(wǎng)設(shè)備自動(dòng)化時(shí)代到來(lái)，傳統(tǒng)電氣開(kāi)關(guān)設(shè)備由人工操作向自動(dòng)化操作轉(zhuǎn)型。

智能成套環(huán)網(wǎng)柜是一二次融合技術(shù)成套設(shè)備，實(shí)現(xiàn)電氣開(kāi)關(guān)柜具有自動(dòng)告警、 應(yīng)急處置、 運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、維保檢驗(yàn)和信息的監(jiān)察、后臺(tái)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析等功能。智能裝置小型化、信息化具備“物聯(lián)網(wǎng)+電氣設(shè)備”研發(fā)和改進(jìn)過(guò)程控制系統(tǒng)、通信解決方案、傳感器和軟件，實(shí)現(xiàn)“一二次”融合成套設(shè)備制造工藝。

集成和融合是兩個(gè)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(gè)裝置里互相穿透，因此會(huì)出現(xiàn)設(shè)備之間不匹配問(wèn)題。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(yùn)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(yùn)行水平、運(yùn)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

1、發(fā)揮【智能環(huán)網(wǎng)柜】在排除電網(wǎng)故障中的作用

電網(wǎng)智能開(kāi)關(guān)設(shè)備;是具有感知線路故障、分析故障原因、本地做出決策、控制開(kāi)關(guān)分合功能的先進(jìn)電子化裝備。

電網(wǎng)故障可分為電網(wǎng)線路故障和電網(wǎng)設(shè)備故障。

10KV-20KV配電網(wǎng)的構(gòu)成，包括配電網(wǎng)基本設(shè)備（變壓器、開(kāi)關(guān)、電力電子設(shè)備）、供電線路和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式。

配電網(wǎng)線路故障時(shí)繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置迅速分?jǐn)嗑€路，保護(hù)電網(wǎng)設(shè)備不被損壞。

配電網(wǎng)線路故障主要是由線路過(guò)電壓、過(guò)電流造成電網(wǎng)保護(hù)裝置跳閘，供電線路停電是故障的表現(xiàn)形式。

在城市配電網(wǎng)推廣智能環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)柜能夠在錯(cuò)綜復(fù)雜的電網(wǎng)中，快速找到故障發(fā)生地點(diǎn)，排除故障及時(shí)恢復(fù)電網(wǎng)供電。

2、準(zhǔn)確區(qū)分永久性故障和瞬時(shí)性故障

供電線路故障按性質(zhì)分：大部分屬于瞬時(shí)故障,小電流接地系統(tǒng)的單相接地故障大約占到總故障率的70%左右。所以判斷線路的故障性質(zhì)，對(duì)保護(hù)供電設(shè)備提高供電安全可靠性至關(guān)重要。

瞬時(shí)故障與永久故障的電氣形態(tài)不一樣，可以根據(jù)故障的電氣參數(shù)區(qū)分瞬時(shí)故障和永久故障。

配電網(wǎng)故障引起的停電事故中，單相接地故障約占事故總數(shù)的80%，而其中70%的故障是由絕緣劣化引起的。配電網(wǎng)在絕緣劣化的過(guò)程中，會(huì)發(fā)生大量瞬時(shí)故障，而每次瞬時(shí)性故障的發(fā)生，都會(huì)伴隨著瞬時(shí)暫態(tài)信號(hào)的產(chǎn)生。瞬時(shí)故障主要是電網(wǎng)內(nèi)部瞬時(shí)過(guò)電壓引起跳閘，瞬時(shí)過(guò)電壓的產(chǎn)生原因有多種。電氣設(shè)備絕緣劣化引起弧光放電，很容易激發(fā)諧振過(guò)電壓，一個(gè)絕緣劣化點(diǎn)的單相弧光放電可以引起多器變電站跳閘事故。如果是由于弧光放電造成電容過(guò)電壓跳閘，就要把故障性質(zhì)由瞬時(shí)故障及時(shí)轉(zhuǎn)為永久故障檢修。單相接地故障檢測(cè)難度比較大，在單相接地弧光電流沒(méi)有達(dá)到保護(hù)跳閘定值時(shí)，已經(jīng)對(duì)設(shè)備絕緣層造成嚴(yán)重?fù)p傷，不能繼續(xù)認(rèn)定是瞬時(shí)故障。

3、故障指示器(故障信息FI )（FaultInformation）

裝置能夠根據(jù)采集的電流大小及設(shè)置的定值，判別故障電流（單相、相間、接地），據(jù)此得出故障信息，并把這些故障量送往配電網(wǎng)控制中心，為故障分析、判斷和負(fù)荷轉(zhuǎn)移提供依據(jù)，并配合配電控制中心，進(jìn)行故障隔離和非故障區(qū)段的供電。故障信號(hào)能以遙信形式快速閉鎖裝置，以故障指示燈點(diǎn)亮報(bào)警。然后永久保存在DTU 裝置內(nèi)，通過(guò)隨機(jī)管理軟件隨時(shí)現(xiàn)場(chǎng)讀取。

（1）故障信息用于指示故障區(qū)段，特別的邏輯能夠判斷出是瞬時(shí)故障還是永久故障，故障指示器就是用信號(hào)燈直觀快速表明線路故障的類型，是故障信息的可視化標(biāo)示。

（2）發(fā)生瞬時(shí)故障時(shí)，按恢復(fù)按鈕故障指示器信號(hào)解除。發(fā)生永久故障時(shí)，按恢復(fù)按鈕也無(wú)法解除故障信號(hào)。

（3）故障信息包括起始時(shí)間、故障電流大小、結(jié)束時(shí)間、過(guò)流的次數(shù)以及故障是瞬時(shí)的還是永久的。

（4）故障信息指示器能夠檢測(cè)故障發(fā)生在上級(jí)，從而給出正確的故障信息。

（5）檢測(cè)故障的回路有檢測(cè)電壓、電流的方式和只檢測(cè)電流的方式。

4、過(guò)電壓、過(guò)電流速斷保護(hù)

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(1)、相（A、B、C）與接地（N）故障檢測(cè)

如果配電線路中測(cè)量的電流超過(guò)故障檢測(cè)的拾取電平，通過(guò)電源側(cè)保護(hù)設(shè)備檢測(cè)到無(wú)電壓（死線），則立即檢測(cè)故障并在適當(dāng)時(shí)間后判斷故障類型（瞬間/臨時(shí)）。此時(shí)，相與接地的拾取電平另行設(shè)置。

(2)、判定故障方向

進(jìn)行故障檢測(cè)時(shí)，對(duì)于相及接地利用正相序及逆相序因素判定方向。

(3)、抵制浪涌

在測(cè)量的電流值上應(yīng)用時(shí)間和倍數(shù)，如果開(kāi)關(guān)的電源側(cè)和負(fù)荷側(cè)為活線時(shí)，測(cè)量的電流值在浪涌時(shí)間以內(nèi)超過(guò)故障檢測(cè)的拾取電平，但未達(dá)到浪涌倍數(shù)，則不進(jìn)行故障檢測(cè)的功能。此時(shí)，相與接地的時(shí)間和倍數(shù)另行設(shè)置。

(4)、非接地配電系統(tǒng)的故障檢測(cè)

非接地配電系統(tǒng)由2條以上的支線構(gòu)成時(shí)，如果發(fā)生接地事故，雖然可以根據(jù)零序電壓（Vo）識(shí)別是否發(fā)生故障，但由于在非接地配電系統(tǒng)中同樣測(cè)量到零序電壓（Vo），無(wú)法識(shí)別是哪條支持發(fā)生了故障。SZLL-6160DTU終端裝置可以接收系統(tǒng)模擬測(cè)量值。通過(guò)分析上述零序電壓和由零序電流互感器測(cè)量的零序電流相位關(guān)系，可以完美地檢測(cè)出接地故障檢測(cè)區(qū)域。

(5)、保護(hù)協(xié)助

如果配電線路中發(fā)生故障，則與電源側(cè)保護(hù)設(shè)備合作，如果因電源側(cè)保護(hù)設(shè)備的切斷而檢測(cè)到無(wú)電壓（死線），則啟動(dòng)裝置的保護(hù)功能；用裝置算法給出定位故障導(dǎo)致的停電區(qū)域。

(6)、瞬間電流變化檢測(cè)

測(cè)量的電流值未超過(guò)故障檢查電平，但與過(guò)去測(cè)量的電流值相比，如果比瞬間電流變化檢測(cè)的設(shè)置電平（％）高出很多則進(jìn)行檢測(cè)的功能。

5、配電網(wǎng)三相電發(fā)生單相斷線的危害

（危害）發(fā)生單線斷線時(shí)，線路電容與變壓器的空載阻抗也會(huì)諧波諧振，同樣會(huì)引起過(guò)電壓。變壓器輕負(fù)荷啟動(dòng)時(shí)，涌入的勵(lì)磁電流包含一系列的諧波，其中的某次諧波會(huì)引起線路電容和變壓器電抗之間的諧振過(guò)電壓。使得電流過(guò)載，導(dǎo)致線路熱力損壞。

（檢測(cè)計(jì)算難度）設(shè)一個(gè)定值（60%）為線接地額定電壓值的百分比。電壓上下限顯示也用于斷相檢測(cè)，當(dāng)線壓降到下限時(shí)，其電源端和負(fù)荷端線路檢查為開(kāi)斷。只有當(dāng)線壓上升到上限的時(shí)，斷線檢測(cè)才被重新復(fù)位。

6、單相接地故障的危害

10 kV配電線路在實(shí)際運(yùn)行中，經(jīng)常發(fā)生單相接地故障，特別是在雨季、大風(fēng)和雪等惡劣天氣條件下，單相接地故障更是頻繁發(fā)生，單相接地故障更為頻繁。

當(dāng)發(fā)生單相接地故障后，三相電路的對(duì)稱性受到破壞，故障點(diǎn)就出現(xiàn)明顯的不對(duì)稱，如當(dāng)A相發(fā)生單相接地故障后，A相對(duì)地電壓變?yōu)榱悖鋵?duì)地電容被短接，而B相和C相相對(duì)地電壓升高，對(duì)地電容電流相應(yīng)增大，流過(guò)接地點(diǎn)F的電流為所有線路電容電流的總和。發(fā)生單相接地故障瞬間到故障進(jìn)入穩(wěn)態(tài)之前，系統(tǒng)將經(jīng)歷一個(gè)復(fù)雜的暫態(tài)過(guò)渡過(guò)程，暫態(tài)過(guò)程故障零序電流幅值比穩(wěn)態(tài)值大幾倍到幾十倍且不受消弧線圈的影響。

金屬性接地：故障相電壓為零；非故障相電壓等于線電壓；

非金屬性接地：一相或兩相電壓低，但不為零；另二相或一相電壓高，接近并低于線電壓。

完全金屬性短路則中性點(diǎn)對(duì)地電壓上升為相電壓），而不接地相的對(duì)地電壓也會(huì)升高（金屬性短路升為線電壓），但是每相對(duì)中性點(diǎn)電壓以及相間的線電壓保持不變。

發(fā)生單相接地后，故障相對(duì)地電壓降低，非故障兩相的相電壓升高，但線電壓卻依然對(duì)稱，因而不影響對(duì)用戶的連續(xù)供電，系統(tǒng)可運(yùn)行1～2 h，這也是小電流接地系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)；但是，若發(fā)生單相接地故障后電網(wǎng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，會(huì)嚴(yán)重影響變電設(shè)備和配電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

7、自動(dòng)核相及相位檢測(cè)

在回路配網(wǎng)供電系統(tǒng)中會(huì)出現(xiàn)回路切換倒閘動(dòng)作，對(duì)相同步檢測(cè)很有必要，當(dāng)同步檢測(cè)失敗(相角不一致)系統(tǒng)自動(dòng)閉鎖禁止倒閘操作。終端的檢測(cè)功能用于電源與負(fù)荷間的同步檢測(cè)。在徑向系統(tǒng)中同步失敗不是什么問(wèn)題。當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，負(fù)荷側(cè)斷電。所以同步檢測(cè)是不必要的。但是在回路系統(tǒng)中同步檢測(cè)必須在閉鎖開(kāi)關(guān)前進(jìn)行。如果電源側(cè)與負(fù)荷側(cè)的電壓相量有很大的差，大量的循環(huán)電流可以流經(jīng)線路。設(shè)置范圍為00-80[度]每步10[度]。默認(rèn)值為30[度]。

當(dāng)電源側(cè)電壓(Va)和負(fù)荷側(cè)電壓(Vr)相差高于預(yù)設(shè)值時(shí)，此指示燈變亮。合閘控制前，與同期失敗信息和斷線診斷連鎖。如果是同期失敗，合閘控制命令被禁止。

精準(zhǔn)識(shí)別的線路工況，可準(zhǔn)確檢測(cè)相間短路和單相接地故障；

支持定值和自適應(yīng)兩種短路故障判斷模式，可區(qū)分永久性故障和瞬時(shí)性故障；支持對(duì)線路電流的精確測(cè)量；配電網(wǎng)智能成套環(huán)網(wǎng)柜DTU裝置具有較強(qiáng)的抗過(guò)渡電阻的能力。

三、電網(wǎng)永久，瞬時(shí)故障分辨檢測(cè)技術(shù)

電力設(shè)備運(yùn)行中的故障，70%是由絕緣劣化引起的。因配電網(wǎng)電氣設(shè)備在長(zhǎng)期運(yùn)行電壓和外界環(huán)境因素的影響下，其絕緣劣化為一個(gè)緩慢的過(guò)程，剛開(kāi)始一般發(fā)生零星的瞬時(shí)故障，隨著絕緣劣化的加劇，瞬時(shí)故障次數(shù)逐漸增多，直至絕緣完全破壞發(fā)生永久性接地故障。

在故障檢測(cè)設(shè)備設(shè)計(jì)中直接把過(guò)電壓引起的跳閘定義為瞬時(shí)故障。如果是因?yàn)閱蜗嗷」饨拥匾鸬闹C振過(guò)電壓則可以定義為永久故障。配電網(wǎng)智能環(huán)網(wǎng)柜DTU絕緣監(jiān)測(cè)技術(shù)的關(guān)鍵是接地故障選線技術(shù)。依靠分析瞬時(shí)接地故障的暫態(tài)信號(hào)來(lái)監(jiān)測(cè)電氣設(shè)備的絕緣狀態(tài)。智能環(huán)網(wǎng)柜能夠滿足在各種條件下的高準(zhǔn)確度單相接地故障檢測(cè)。