谷許磊，黃文靜

（平高集團(tuán)智能電氣有限公司，河南 平頂山 467000）

0 引 言

要增強(qiáng)變電站運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性，需要注重智能化高電壓開關(guān)設(shè)備在配網(wǎng)中的使用。傳統(tǒng)斷路器設(shè)備的原理是以開關(guān)高效為準(zhǔn)，一二次融合斷路器這種新型設(shè)備在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了全面改良，進(jìn)一步優(yōu)化了斷路器設(shè)備在智能化運(yùn)作方面的技術(shù)水平。這種設(shè)備是基于網(wǎng)絡(luò)信息化技術(shù)、智能傳感器及數(shù)字技術(shù)等多種先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的集成發(fā)展而研發(fā)的新型設(shè)備。為明確其在配網(wǎng)中應(yīng)用的有關(guān)注意事項(xiàng)，本文研究一二次融合斷路器的架構(gòu)與模塊及其技術(shù)特性，以此為依據(jù)探討該項(xiàng)設(shè)備在配網(wǎng)中應(yīng)用的模塊設(shè)計(jì)與相關(guān)技術(shù)要求，為一二次融合斷路器在配網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)合理應(yīng)用提供依據(jù)，并通過全面集成高壓智能開關(guān)設(shè)計(jì)方案來豐富相關(guān)研究理論。

1 一二次融合斷路器概述

1.1 一二次融合斷路器的架構(gòu)

這種新型斷路器基于老式斷路器進(jìn)行了創(chuàng)新，各項(xiàng)技術(shù)性能都是以改善傳統(tǒng)斷路器為準(zhǔn)。從當(dāng)下常用的智能化斷路器來看，其架構(gòu)中存有數(shù)量過多的二次電纜，導(dǎo)致設(shè)備故障問題頻發(fā)，使整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行存在一定的安全性隱患，穩(wěn)定性降低，設(shè)備的維護(hù)成本升高。一二次融合的斷路器正是針對(duì)這一問題，對(duì)設(shè)備架構(gòu)中過多的二次電纜進(jìn)行優(yōu)化。從其基礎(chǔ)架構(gòu)來看，涵蓋了多個(gè)模塊功能，依托智能傳感與相位控制技術(shù)，以集約控制的形式來降低二次線纜使用量，以元器件集成的方式進(jìn)行融合。

1.2 一二次融合斷路器的模塊

1.2.1 傳感器模塊

該模塊基于最先進(jìn)的智能傳感器技術(shù)，融合在整個(gè)斷路器架構(gòu)中。由于智能傳感器的功能具備多元化特點(diǎn)，其中涵蓋了電流、位置、氣體等多種形態(tài)的傳感器，作用在于對(duì)SF6壓力、斷路器行程以及分合閘閘線圈中各類電流狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

1.2.2 分相控制模塊

該模塊用于分布控制，通過對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)信息采集與整合分析的方式來進(jìn)行控制和處理，首先借助傳感器模塊來獲取有關(guān)信息，將不同類型的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分類，采用光纖進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的傳輸，傳輸至下一個(gè)模塊，也就是整個(gè)一二融合斷路器的核心控制區(qū)，智能控制模塊；同時(shí)，也可依據(jù)GOOSE傳輸來獲取智能主控模塊的控制指令，從而完成斷路器的開合閘控制與溫濕度控制等。

1.2.3 智能主控模塊

該模塊是確保一二融合斷路器穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，作為主控制系統(tǒng)來發(fā)揮該設(shè)備應(yīng)用的實(shí)際效能。其原理是通過控制器對(duì)配網(wǎng)中的相關(guān)電流回路進(jìn)行控制，這種控制方式改變了以往通過二次電纜與分立元件的控制形式，通過建立新型控制回路來有效控制二次電纜的數(shù)量，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的智能化控制，提高設(shè)備運(yùn)行的效率。

1.2.4 智能監(jiān)控模塊

該模塊采集一二融合斷路器運(yùn)行中產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)信息，依據(jù)數(shù)據(jù)信息分析與處理的方式來獲取設(shè)備實(shí)際運(yùn)行的狀態(tài)，并對(duì)其進(jìn)行有效監(jiān)管，以此來發(fā)揮模塊智能監(jiān)控的效能。在實(shí)際監(jiān)控中，會(huì)結(jié)合設(shè)備運(yùn)行的情況來進(jìn)行綜合性監(jiān)控，通過智能診斷與狀態(tài)全面評(píng)估，對(duì)設(shè)備運(yùn)行的發(fā)展態(tài)勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)故障預(yù)測(cè)，增強(qiáng)設(shè)備運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性。在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障處與故障原因，結(jié)合智能診斷的方式對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修[1]。

2 一二次融合斷路器在配網(wǎng)中應(yīng)用的模塊設(shè)計(jì)

2.1 本體智能

為加強(qiáng)一二次融合斷路器在配網(wǎng)中應(yīng)用的保障作用，在模塊設(shè)計(jì)方面運(yùn)用本體智能的設(shè)計(jì)方法，運(yùn)用智能控制器對(duì)因元件損壞而造成的系統(tǒng)故障風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行管控，以風(fēng)險(xiǎn)防控的方式來增強(qiáng)設(shè)備運(yùn)行的安全性。在監(jiān)控模塊中使用智能傳感器，借助智能主控模塊來加強(qiáng)對(duì)設(shè)備運(yùn)行的監(jiān)控，依據(jù)設(shè)備運(yùn)行的動(dòng)態(tài)分析與評(píng)估來做出正確的判斷，使控制指令更加合理、規(guī)范，使一二融合斷路器在配網(wǎng)應(yīng)用中能夠準(zhǔn)確獲取各類數(shù)據(jù)信息[2]。

2.2 智能二次回路

對(duì)該回路的設(shè)計(jì)是對(duì)斷路器智能化性能的加強(qiáng)，凸顯出融合設(shè)備在技術(shù)層面的改進(jìn)。從傳統(tǒng)的斷路器回路來看，其形態(tài)為三相不一致控制電路，如圖1所示。這種回路保護(hù)動(dòng)作的產(chǎn)生在于電路中三相不一致時(shí)會(huì)產(chǎn)生2組輔助觸頭，觸發(fā)繼電器K61動(dòng)作，該點(diǎn)在閉合后會(huì)出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象，以此來增強(qiáng)配網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，但這種回路的架構(gòu)簡(jiǎn)單，誤操作風(fēng)險(xiǎn)較高，適用性差。

圖1 傳統(tǒng)斷路器三相控制回路架構(gòu)

對(duì)于一二融合斷路器來說，智能二次回路的模塊設(shè)計(jì)比傳統(tǒng)回路更加先進(jìn)，通過取消不同機(jī)構(gòu)箱與控制箱電纜，強(qiáng)化操作層面的安全性，以此來降低設(shè)備使用的安全隱患；依據(jù)系統(tǒng)性的回路設(shè)計(jì)豐富整個(gè)架構(gòu)體系，以此提高整個(gè)斷路器的監(jiān)控管理體系，如圖2所示。

圖2 一二融合斷路器智能二次回路架構(gòu)

3 一二次融合斷路器在配網(wǎng)中應(yīng)用的要求

3.1 分段復(fù)合開關(guān)成套技術(shù)要求

為發(fā)揮一二次融合斷路器在配網(wǎng)中的智能化控制效能，在開關(guān)選用方面，還需以滿足觸點(diǎn)開關(guān)安全隔離的基本要求為準(zhǔn)，使配網(wǎng)安全性得到提升。將安全隔離開關(guān)內(nèi)置來實(shí)現(xiàn)隔離器和滅弧室的串聯(lián)，以隔離器先關(guān)閉滅弧室，然后控制封頭開啟時(shí)間，一般在20～40 ms，隔離斷口把控時(shí)間應(yīng)當(dāng)≥25 mm。若操縱器運(yùn)用彈簧機(jī)構(gòu)，則需配合控制器來體現(xiàn)通電與斷電的智能化功能，采取手動(dòng)與電動(dòng)2種操作方式，額定工作電壓為直流 25 V[3]。

3.2 邊界斷路器全套技術(shù)要求

為滿足在配網(wǎng)應(yīng)用中的邊界斷路器全套技術(shù)要求，在開關(guān)箱的安裝中，要以密封箱為準(zhǔn)，采用手動(dòng)與電動(dòng)2種操作方式來進(jìn)行蓄能。要確保電壓開關(guān)額定短路的分?jǐn)嚯娏鳛?0 kA，電流控制在630 A以上。充分發(fā)揮一二融合斷路器故障檢測(cè)與排除效能，整個(gè)操作時(shí)間在100 ms以內(nèi)。

3.3 初級(jí)和次級(jí)集成一般要求

選用最新環(huán)網(wǎng)柜，需涉及到目前設(shè)備、環(huán)進(jìn)與環(huán)出單元以及饋線等多個(gè)單元，基于多種單元電流、電源、電源及遙控來進(jìn)行集合。其中，為滿足初級(jí)與次級(jí)集成的一般要求，需使數(shù)據(jù)傳輸單元（Data Transfer Unit，DTU）中的電源與電壓依據(jù)二次線纜進(jìn)入DTU單元，才能增強(qiáng)該單元在故障處理及二次供電方面的技術(shù)性能。依據(jù)配網(wǎng)對(duì)于斷路器應(yīng)用的相關(guān)要求，一二融合斷路器要具備符合相關(guān)要求的進(jìn)出線、饋線及電源裝置，由多種裝置集成才能實(shí)現(xiàn)在配網(wǎng)中的合理應(yīng)用[4]。

3.4 開關(guān)柜技術(shù)要求

在開關(guān)柜設(shè)計(jì)方面，需要保證環(huán)形網(wǎng)箱即使在誤差與熱脹冷縮情形下，也不會(huì)影響設(shè)備運(yùn)行，且能夠確保相關(guān)設(shè)備實(shí)現(xiàn)有效連接，這是配網(wǎng)在應(yīng)用一二融合斷路器中對(duì)開關(guān)柜技術(shù)的基本要求。因此，開關(guān)柜的設(shè)計(jì)需具備較強(qiáng)的互換性，使其故障維修更加簡(jiǎn)便，通過簡(jiǎn)化多項(xiàng)程序來為設(shè)備運(yùn)行的時(shí)效性提供保障。設(shè)置開關(guān)柜的運(yùn)行電源為直流48 V，其儲(chǔ)能電動(dòng)機(jī)耗電量需控制在80 W以下；分閘線圈瞬時(shí)功耗不高于500 W，若超出這一界限時(shí)，就要采取額外安全保護(hù)措施。為實(shí)現(xiàn)全面監(jiān)控，開關(guān)柜內(nèi)部要安裝不同類型的監(jiān)控設(shè)備，如在氣滅弧環(huán)網(wǎng)元安裝氣體監(jiān)控設(shè)備，實(shí)現(xiàn)氣體壓力監(jiān)測(cè)管，及時(shí)獲取有關(guān)數(shù)據(jù)信息[5]。

4 結(jié) 論

一二融合斷路器在配網(wǎng)中的應(yīng)用進(jìn)一步改善了以往因回路電纜較多且繼電器可靠性、安全性低的問題，借助智能傳感器實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)運(yùn)維智能化、信息化與集成化，加強(qiáng)設(shè)備監(jiān)控，對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)管控與評(píng)估，通過轉(zhuǎn)變斷路器的巡檢方式，使其能夠依據(jù)狀態(tài)巡檢來提高斷路器的智能運(yùn)維水平，為配網(wǎng)穩(wěn)定、安全的運(yùn)行提供保障。