基于分布式配电终端的智能环网柜设计

姚 光，方 锦，张 伟

（1.长园电力技术有限公司，广东 珠海 519000；2.长园共创电力安全技术股份有限公司，广东 珠海 519000）

0 引 言

随着社会的发展和用电量的增长，用户对用电质量、可靠性等要求不断提高。配电网作为连接用户与输电、发电的纽带，建设配网自动化，实现对配电网和相关设备的状态监测及保护、控制具有很大的经济和社会效益。环网柜是配电网重要构成，能够实现联络环网、线路分段等功能。为实现配网自动化，需要在环网柜实现遥测、遥信、遥控功能[1-2]。三个功能的增加，需要在环网柜增加配网自动化设备、电流互感器、接线等工作。传统集中式配电终端在环网柜基础上增加配网自动化终端柜，连接控制电缆到环网柜各个单元，接线繁琐且需要为自动化终端提供安装空间，占用环网柜空间，会增加环网柜的体积，且维护时需要整体操作，使用不便，成本高。

1 结构形式与特征

1.1 分布式智能环网柜的结构特点

分布式智能环网柜设计要解决的技术问题在于，提供一种接线方便、节约空间的环网柜。内部结构包括通信终端、电源和四个子单元[2]，如图1所示。其中，每个所述子单元内均安装有一分布式配电终端，所述分布式配电终端用于监测对应子单元内的电路信息，并将所述电路信息发送至所述通信终端。通信终端连接至每个所述分布式配电终端和配电主站，用于将从所述分布式配电终端接收到的电路信息发送至所述配电主站。电源连接至所述通信终端和所述分布式配电终端，用于为所述通信终端和所述分布式配电终端供电。

新型智能分布式环网柜采用分布式配电终端，避免了现有技术中采用集中式配电终端需要单独立柜实现“三遥”功能的问题。只需在原有环网柜基础上进行改造，不需要单独立柜，与环网柜接线只需在柜内完成，可以有效地节约环网柜空间，节约电缆材料和接线时间，接线方便，改造成本低。

图1 分布式配电终端的智能环网柜结构

1.2 单元的结构内容和工作过程

如图1所示，基于分布式配电终端的智能环网柜，包括通信终端1、电源2和四个子单元。

1.2.1 通信终端

每个所述子单元内均安装有一分布式配电终端3，所述分布式配电终端3用于监测对应子单元内的电路信息，并将所述电路信息发送至所述通信终端l，所述通信终端1连接至每个所述分布式配电终端3和配电主站，用于将从所述分布式配电终端3接收到的电路信息发送至所述配电主站。

1.2.2 电 源

电源2连接至所述通信终端1和所述分布式配电终端3，用于为所述通信终端1和所述分布式配电终端3供电。

1.2.3 四个子单元

用分布式配电终端3替代原先环网柜故障指示器，面板嵌入安装在环网柜的二次小箱内，二次小箱内门可打开，方便配电终端尾部遥测、遥信、遥控相关接线。环网柜内的分布式配电终端3采用屏蔽双绞线连接通信总线和直流工作电源线到通信终端，配电终端遥测、遥信、遥控等信息交互，通信终端1和配电主站通信。环网柜内安装分裂式电流互感器，分别安装在进线电缆的电流互感器，用销装电缆连接电流互感器和分布式配电终端3，实现遥测量采集。采用销装电缆连接环网柜内遥信信号到配电终端，包含远方/就地、开关分合位置、地刀位置以及状态量。采用销装电缆连接环网柜遥控信号、遥控合闸、遥控分闸以及遥控公共信号到配电终端。

基于微型化分布式配电终端的智能环网柜，分布式配电终端3采用面向间隔层设备（开关柜）为对象的分布式结构，直接安装于环网柜的故障指示器面板位置，内部接线，实现单间隔开关的“三遥”操作和故障判别功能，无需更改环网柜结构。小型化的主控单元通过现场总线与分布式配电终端3连接，采集现场信息，与远方主站信息交互，接线简单快速，从而实现对现有环网柜的智能化改造，形成符合智能电网要求的智能环网柜。

1.3 分布式环网柜的优势分析

分布式智能环网柜解决了集中式配电终端占用环网柜宝贵空间的问题，且配电终端到环网柜接线多且复杂，以经济的方式实现智能环网柜问题，具有遥测、遥信、遥控、数据采集、数据存储以及主站通信等功能，具有以下优点[2-3]。第一，分布式配电终端3安装于环网柜的原故障指示器安装位置，无需改造柜体；第二，分布式配电终端3与开关的三遥接线在柜内完成，与通信终端1只需连接通信和电源线，接线简单；第三，环网柜安装三个电流互感器5，通过电缆连接分布式配电终端3实现遥测功能；第四，分布式配电终端3通过电缆连接开关柜遥信量输入；第五，环网柜设有操作机构4，通过控制电缆连接到本地操作按钮和配网自动化终端，可分别实现本地遥控和配网自动化终端的远方遥控；第六，分布式配电终端3通过现场总线与通信终端1连接，以实现数据通信；第七，所述的智能环网柜集成小型化通信终端，通过现场总线采集各环网柜数据，并通过以太网或GPRS网络与主站通信。

2 智能环网柜馈线自动化功能的实现

智能分布式馈线（FA）表示不需要配电主站或配电子站控制，通过终端相互通信、保护配合或时序配合，在配电网发生故障时，能够快速实现故障定位、隔离故障区域和恢复非故障区域供电，并将故障处理结果或信息上报给配电主站。采用对等通信的方式，可快速传递突发数据，故障处理速度快。故障隔离范围最小，无需保护时间级差的配合，非故障区域自动完成负荷转代。300 ms完成故障隔离，秒级完成负荷转代，分布式馈线动作原理如图2所示。

图2 分布式馈线（FA）动作原理

3 应用实践

在智能电网建设实际工作中，分支箱分布式环网柜设计的特点较为明显。其中，智能环网柜主控单元体积小、安装方式多样、结构灵活。特别适合户外环网柜、分支箱自动化改造，改造后整体美观大方。主控单元配备就地控制和状态显示面板，可直接对开关分合操控。配合PT少，安装工程量小，减少停电时间。监控单元结构设计合理，后小前宽前置强磁铁，能够与柜体完好吸合[4]。

4 结 论

基于分布式配电终端的智能环网柜，包括通信终端、电源和四个子单元，每个所述子单元内均安装有一分布式配电终端。分布式配电终端用于监测对应子单元内的电路信息，并将所述电路信息发送至所述通信终端。通信终端用于将从所述分布式配电终端接收到的电路信息发送至所述配电主站。电源为所述通信终端和所述分布式配电终端供电。采用分布式配电终端，不需要单独立柜，与环网柜接线只需在柜内完成。在实际应用中，智能环网柜占地体积小、灵活实用且安装便捷，因此应用前景十分广泛。