配网环网柜防误操作装置的研制与应用

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摘要：摘要：环网柜又称充气柜、定负荷开关柜，是一种中压二次配电开关柜。目前国内城市配电网环网柜的进线或出线均采用负荷开关或断路器+隔离开关。由于充气环网柜是全密封开关柜，维修时不可能直接挂接地线，因此大部分充气环网柜采用三位负荷开关和三位隔离开关

　　摘要：环网柜又称充气柜、定负荷开关柜，是一种中压二次配电开关柜。目前国内城市配电网环网柜的进线或出线均采用负荷开关或断路器+隔离开关。由于充气环网柜是全密封开关柜，维修时不可能直接挂接地线，因此大部分充气环网柜采用三位负荷开关和三位隔离开关，实现设备安装和维修时的接地保护。充气环网柜采用三位负荷开关，由于带电闭合接地开关误操作，可能造成三相电源短路，设备损坏，甚至造成操作人员伤亡。

　　关键词：环网柜;接地保护;工具;应用

　　导言：配电网是发电、输电、配电三大系统之一。电力公司通过配电网向广大电力用户供电。银州供电公司江山供电所作为国家电网公司配电自动化试点单位之一，认识到配电网的安全运行越来越重要。随着配电网供电可靠性要求的不断提高，在配电网运行的各个环节，为了避免误调度和误操作的风险，提高配电网的管理和运行水平越来越重要，建立完善的配电网自动化防误闭锁系统是保证配电网周密调度和安全运行的重要技术措施。

　　电力系统配电网面临着大量的电力用户，具有环境/结构复杂、运行范围广、运行任务多、并发辅助工作多、维护/检修/改造工作量大等特点。随着配电网可靠性要求的不断提高，供电对经济建设和居民生活的重要性越来越大。嘉善县现有配电网运行管理环网柜100个，覆盖范围广。环网柜比较分散，不能防止各环网柜进出线之间的误操作，极易造成接地开关误操作等操作事故，造成操作设备和人员伤害。在分析传统运行方式的基础上，总结出以下几点：

　　1)解锁钥匙在授权使用后，存在失控及擅自扩大操作范围等风险;2)易发生误入错误配网间隔，造成因错解锁设备引起的误操作;3)整个操作过程没有控制，易发生误合地刀、地线等误操作。

　　在配电网环网柜运行过程的各个环节中，如何有效避免误操作、误操作等诸多操作风险，提高配电网的管理和运行水平就显得越来越重要。因此，建立配电网智能防误系统，保证配电网的周密调度和安全运行，是一项重要的技术措施。

　　1配电环网柜防误闭锁技术的优势

　　10kV环网开关柜接地开关防误操作闭锁的主要功能是防止10kV环网开关柜在进线电缆通电时误操作接地开关，防止人为操作引起的故障，提高供电可靠性，降低电网故障率操作[3]。10kV环网开关柜接地开关防误闭锁的主要部件有：电源模块、执行器模块、控制模块、信号检测模块等，系统采用模块化设计，各部分通过控制部分连接，成为一个有机的整体。这种设计简单易懂，而且具有较好的可移植性。在未来的设计中，每个模块都可以作为其他模块使用。

　　10kV环网开关柜接地开关防误动装置以电气工程、电子、新能源技术和自动控制技术为基础，解决了10kV环网开关柜无节点输出信号检测和无电源处可靠运行供电的问题供应。自动控制闭锁的启闭性能优于上述产品，节能环保，安装方便。可作为10kV环网系统的可靠联锁[4]。通过高阻状态检测电路，连接10kV环网开关柜的带电显示器，在不影响带电显示器正常工作的情况下，将带电显示器即电缆是否带电的信号转换为10kV环网接地开关闭锁的工作判据开关设备。利用低功耗单片机判断如何驱动闭锁执行器动作，解决了无信号输出的实时显示的状态判断问题。

　　2智能防误系统结构

　　智能防误系统从物理结构可以分为硬件部分和软件部分。

　　1)硬件部分

　　监控中心主要硬件配置包括：五防监控主机、显示器、3G适配器、移动操作终端、智能钥匙、万能钥匙、钥匙充电座。

　　2)软件部分

　　系统主要软件配置包括：数据库服务、消息服务、RTU服务、通信服务、电气制图工具、操作过程综合监控系统、操作票执行子系统。

　　系统在配电网运行组内设置移动平台，在每个环网柜和内部高压开关柜上设置机械密码锁，在系统配置中增加专用RFID测试锁，并在刚性约束的基础上增加强制锁定措施。在固定配电网管理中心增设数据和固定防误主站，在各班组增设防误主机，加强配电网运行管理规范化和数据可靠性，为配电网功能扩展提供平台，为大面积管理提供通信依据组成完整的配电网智能防误系统，主要由以下部分组成：

　　1)数据中心：包括配电数据服务器和通信服务器，在数据中心的配电网中存储设备接线图和历史记录信息，通过无线网络存储实时运行数据和设备状态，保证数据传输的安全可靠。

　　2)应用主机：包括调度防错主机、团队防错主机和移动平台，并按五防要求完成调度命令。各班组根据调度命令完成相关操作票的模拟和开票，通过专用的、有针对性的专业软件达到防源错误的目的。同时，移动平台还可以考虑到配网临时运行较多、设备分布较广的实际特点，从而满足移动防错的需要。

　　3)操作设备：例如，手持智能操作终端借助数据中心和应用主机强大的功能，可以实现账户管理、设备管理、缺陷管理、操作日志管理、巡更管理、工作票管理等多种扩展功能。

　　4)网络通道：数据中心与操作设备之间通过GPRS/CDMA无线公网进行通讯。操作设备与移动平台间使用USB/WiFi通讯。

　　3防止开关柜带电合闸接地开关误操作的措施

　　3.1①坚持通电测试，及时发现带电线路。②正确判断正常通电与感应电的区别，防止误认为通电是静电。③吸取事故教训，防止类似事故再次发生。④建立完善的操作规程，在接地操作位置设置警示标志和挂锁。⑤安装带电防误接地闭锁装置锁定接地开关，有电时不允许关闭接地开关。

　　对于空气绝缘开关柜，同时或部分采取上述五项措施，可有效防止开关柜带电合上接地开关，属于严重误操作。充气环网柜是全密封开关柜，不可能实现高压电源试验。只有带电显示才能用来判断高压是否带电。电力行业标准DL/T538明确规定：“只有带电显示装置的显示不足以证明系统不带电。”。与上述五项措施相比，第五条是充气环网柜最有效、最可靠的防误措施。

　　3.2具体的实施方案：从高压带电回路中抽出一定電压作为指示灯的电源，通过电容器芯棒引出，经整流滤波后，将交流电变为直流电，驱动LED灯点亮。高压母线侧断电时，指示灯不亮。同时，抽油电容器芯杆抽出的电能直接与电能检测接口相连。验电时，可通过验电孔完成验电作业。接地孔屏蔽机构的输入信号为交流过零信号作为触发信号。当过零信号为50hz时，控制芯片判断高压侧通电，屏蔽板闭合。当50hz触发信号消失时，控制芯片判断高压侧未通电。控制芯片驱动电机驱动电路，打开屏蔽板，使接地刀闭合。

　　3.3外观设计：整体外观为方盒形，接地孔采用两个半封闭式。该机构更适合不同厂家生产的环网柜，体积小，安装方便。防护罩上设有机架，小电机上的传动齿轮带动防护罩开闭。

　　3.4抽压电容器：提取电容器为高压电瓷制成的外绝缘套管(如图1所示)。高压电容器C埋在中间。电容器在交流电路中有一定的阻抗，称为电容电抗。有了这个特性，它可以用来降低交流电路中的电压。电容器的电容电抗计算公式如下：

　　Z=1/2πfc

　　电流计算式为：I=U/Z

　　此电容器既能达到限流降压的作用，且不消耗电能做功，因此作为传感器使用非常经济实用。

　　结束语

　　本工程对环网柜接地孔保护装置进行了试制。高压母线通电时，保护装置的屏蔽板闭合，堵塞环网柜的接地操作孔。当保护装置检测到高压母线未通电时，控制芯片驱动电机将打开屏蔽板。该保护装置最大的亮点是采用过零检测法，通过检测交流脉冲频率来判断高压侧是否通电，完全避免了感应电压引起的误判和误动作，与电压判断法相比，该方法的可靠性更高。环网柜的接地孔保护可避免接地刀误操作造成环网柜的损耗，一个环网柜的价格也不低。因此，保护环网柜可以节省大量的设备成本，以及隐蔽的安装成本、人工成本和显著的经济效益。同时，安全方面更加可靠，减少了供电企业因事故造成的供电收入，减少了因停电给用户造成的经济损失，减少了供电企业因事故造成的形象、声誉等隐性损失。

　　参考文献

　　[1]罗勇.配电环网柜防误闭锁技术的应用[J].贵州电力技术，2014，17(7)：24- 26.

　　[2]陈敬菊.配电网高压环网柜防误操作模式探索[J].科技风，2016，10(13)：162- 163.

　　[3]文忠进，肖小兵.配网户外环网柜智能安全锁控管理及应用[J].贵州电力技术，2016，19(4)：14- 16.

　　[4]龚晓滨，于瑞龙.一种新型高压带电显示装置在配电设备中的应用[J].数字技术与应用，2016，07(10)：117–119.

　　推荐阅读：《电网与清洁能源》杂志(原名《电网与水力发电进展》，1985年创刊)是由西北电网有限公司主管，西北电网有限公司、西安理工大学水电土木建筑研究设计院主办，国内外公开发行的科技期刊。

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