一、智能電網建設

城市智慧電網與配電網的建設是國家“十三五”規劃中電網建設的重要方面。目前配電網結構普遍薄弱，自動化水平低，故障線路查找時間長供電可靠性低，而且難以適應大規模新能源電網的接入和提高需求側管理的需要，建設智能化配電網以提高供電可靠性，提高電網對各種電力的吸納能力，提高輸配裝置的利用率有著戰略性的意義。

智能配電網是以輸電網末端骨干網架、結合各級配電網絡協調供電用戶電網為基礎，利用先進的通信、信息和控制技術，構建以信息化、自動化、數字化、互動化為特征的統一堅強智能化電網。配網自動化是對重點配網線路運行狀態進行實時監測，實現數據采集處理、故障精準判斷，故障地點定位，幫助運維人員迅速趕赴現場，排除故障。在配網運維管控環節，通過智能控制和監測實現供電可靠性的明顯提高。

電網智能裝備是具有感知、分析、推理、決策、控制功能的先進裝備，它是先進制造技術、信息技術和智能技術的集成和深度融合，而且是智能電網建設的必不可少的關鍵裝備。

二、智能成套環網柜技術開發

隨著電網設備自動化時代到來，傳統電氣開關設備由人工操作向自動化操作轉型。

智能成套環網柜是一二次融合技術成套設備，實現電氣開關柜具有自動告警、 應急處置、 運行實時監測、維保檢驗和信息的監察、后臺數據的統計分析等功能。智能裝置小型化、信息化具備“物聯網+電氣設備”研發和改進過程控制系統、通信解決方案、傳感器和軟件，實現“一二次”融合成套設備制造工藝。

集成和融合是兩個不同維度的認知，集成是可以把不同的功能模塊安裝工藝標準整合在一起，集成更多是裝置間的整合。

融合是不同性質的模塊在同一個裝置里互相穿透，因此會出現設備之間不匹配問題。提高配電一二次設備融合標準化、集成化的制造水平和運行水平及質量和提高配電一二次設備融合標準化、集成化水平，提升配電設備運行水平、運維質量與效率等的總體思路下，為穩妥推進配電一二次設備融合技術發展，協調傳統成熟技術的可靠性與新技術不確定性之間的矛盾

1、發揮【智能環網柜】在排除電網故障中的作用

電網智能開關設備;是具有感知線路故障、分析故障原因、本地做出決策、控制開關分合功能的先進電子化裝備。

電網故障可分為電網線路故障和電網設備故障。

10KV-20KV配電網的構成，包括配電網基本設備（變壓器、開關、電力電子設備）、供電線路和網絡拓撲結構、電網中性點接地方式。

配電網線路故障時繼電保護及安全自動裝置迅速分斷線路，保護電網設備不被損壞。

配電網線路故障主要是由線路過電壓、過電流造成電網保護裝置跳閘，供電線路停電是故障的表現形式。

在城市配電網推廣智能環網開關柜能夠在錯綜復雜的電網中，快速找到故障發生地點，排除故障及時恢復電網供電。

2、準確區分永久性故障和瞬時性故障

供電線路故障按性質分：大部分屬于瞬時故障,小電流接地系統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，對保護供電設備提高供電安全可靠性至關重要。

瞬時故障與永久故障的電氣形態不一樣，可以根據故障的電氣參數區分瞬時故障和永久故障。

配電網故障引起的停電事故中，單相接地故障約占事故總數的80%，而其中70%的故障是由絕緣劣化引起的。配電網在絕緣劣化的過程中，會發生大量瞬時故障，而每次瞬時性故障的發生，都會伴隨著瞬時暫態信號的產生。瞬時故障主要是電網內部瞬時過電壓引起跳閘，瞬時過電壓的產生原因有多種。電氣設備絕緣劣化引起弧光放電，很容易激發諧振過電壓，一個絕緣劣化點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電壓跳閘，就要把故障性質由瞬時故障及時轉為永久故障檢修。單相接地故障檢測難度比較大，在單相接地弧光電流沒有達到保護跳閘定值時，已經對設備絕緣層造成嚴重損傷，不能繼續認定是瞬時故障。

3、故障指示器(故障信息FI )（FaultInformation）

裝置能夠根據采集的電流大小及設置的定值，判別故障電流（單相、相間、接地），據此得出故障信息，并把這些故障量送往配電網控制中心，為故障分析、判斷和負荷轉移提供依據，并配合配電控制中心，進行故障隔離和非故障區段的供電。故障信號能以遙信形式快速閉鎖裝置，以故障指示燈點亮報警。然后永久保存在DTU 裝置內，通過隨機管理軟件隨時現場讀取。

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

（2）發生瞬時故障時，按恢復按鈕故障指示器信號解除。發生永久故障時，按恢復按鈕也無法解除故障信號。

（3）故障信息包括起始時間、故障電流大小、結束時間、過流的次數以及故障是瞬時的還是永久的。

（4）故障信息指示器能夠檢測故障發生在上級，從而給出正確的故障信息。

（5）檢測故障的回路有檢測電壓、電流的方式和只檢測電流的方式。

4、過電壓、過電流速斷保護

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(1)、相（A、B、C）與接地（N）故障檢測

如果配電線路中測量的電流超過故障檢測的拾取電平，通過電源側保護設備檢測到無電壓（死線），則立即檢測故障并在適當時間后判斷故障類型（瞬間/臨時）。此時，相與接地的拾取電平另行設置。

(2)、判定故障方向

進行故障檢測時，對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

在測量的電流值上應用時間和倍數，如果開關的電源側和負荷側為活線時，測量的電流值在浪涌時間以內超過故障檢測的拾取電平，但未達到浪涌倍數，則不進行故障檢測的功能。此時，相與接地的時間和倍數另行設置。

(4)、非接地配電系統的故障檢測

非接地配電系統由2條以上的支線構成時，如果發生接地事故，雖然可以根據零序電壓（Vo）識別是否發生故障，但由于在非接地配電系統中同樣測量到零序電壓（Vo），無法識別是哪條支持發生了故障。SZLL-6160DTU終端裝置可以接收系統模擬測量值。通過分析上述零序電壓和由零序電流互感器測量的零序電流相位關系，可以完美地檢測出接地故障檢測區域。

(5)、保護協助

如果配電線路中發生故障，則與電源側保護設備合作，如果因電源側保護設備的切斷而檢測到無電壓（死線），則啟動裝置的保護功能；用裝置算法給出定位故障導致的停電區域。

(6)、瞬間電流變化檢測

測量的電流值未超過故障檢查電平，但與過去測量的電流值相比，如果比瞬間電流變化檢測的設置電平（％）高出很多則進行檢測的功能。

5、配電網三相電發生單相斷線的危害

（危害）發生單線斷線時，線路電容與變壓器的空載阻抗也會諧波諧振，同樣會引起過電壓。變壓器輕負荷啟動時，涌入的勵磁電流包含一系列的諧波，其中的某次諧波會引起線路電容和變壓器電抗之間的諧振過電壓。使得電流過載，導致線路熱力損壞。

（檢測計算難度）設一個定值（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，當線壓降到下限時，其電源端和負荷端線路檢查為開斷。只有當線壓上升到上限的時，斷線檢測才被重新復位。

6、單相接地故障的危害

10 kV配電線路在實際運行中，經常發生單相接地故障，特別是在雨季、大風和雪等惡劣天氣條件下，單相接地故障更是頻繁發生，單相接地故障更為頻繁。

當發生單相接地故障后，三相電路的對稱性受到破壞，故障點就出現明顯的不對稱，如當A相發生單相接地故障后，A相對地電壓變為零，其對地電容被短接，而B相和C相相對地電壓升高，對地電容電流相應增大，流過接地點F的電流為所有線路電容電流的總和。發生單相接地故障瞬間到故障進入穩態之前，系統將經歷一個復雜的暫態過渡過程，暫態過程故障零序電流幅值比穩態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對地電壓上升為相電壓），而不接地相的對地電壓也會升高（金屬性短路升為線電壓），但是每相對中性點電壓以及相間的線電壓保持不變。

發生單相接地后，故障相對地電壓降低，非故障兩相的相電壓升高，但線電壓卻依然對稱，因而不影響對用戶的連續供電，系統可運行1～2 h，這也是小電流接地系統的最大優點；但是，若發生單相接地故障后電網長時間運行，會嚴重影響變電設備和配電網的安全經濟運行。

7、自動核相及相位檢測

在回路配網供電系統中會出現回路切換倒閘動作，對相同步檢測很有必要，當同步檢測失敗(相角不一致)系統自動閉鎖禁止倒閘操作。終端的檢測功能用于電源與負荷間的同步檢測。在徑向系統中同步失敗不是什么問題。當開關斷開時，負荷側斷電。所以同步檢測是不必要的。但是在回路系統中同步檢測必須在閉鎖開關前進行。如果電源側與負荷側的電壓相量有很大的差，大量的循環電流可以流經線路。設置范圍為00-80[度]每步10[度]。默認值為30[度]。

當電源側電壓(Va)和負荷側電壓(Vr)相差高于預設值時，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。

精準識別的線路工況，可準確檢測相間短路和單相接地故障；

支持定值和自適應兩種短路故障判斷模式，可區分永久性故障和瞬時性故障；支持對線路電流的精確測量；配電網智能成套環網柜DTU裝置具有較強的抗過渡電阻的能力。

三、電網永久，瞬時故障分辨檢測技術

電力設備運行中的故障，70%是由絕緣劣化引起的。因配電網電氣設備在長期運行電壓和外界環境因素的影響下，其絕緣劣化為一個緩慢的過程，剛開始一般發生零星的瞬時故障，隨著絕緣劣化的加劇，瞬時故障次數逐漸增多，直至絕緣完全破壞發生永久性接地故障。

在故障檢測設備設計中直接把過電壓引起的跳閘定義為瞬時故障。如果是因為單相弧光接地引起的諧振過電壓則可以定義為永久故障。配電網智能環網柜DTU絕緣監測技術的關鍵是接地故障選線技術。依靠分析瞬時接地故障的暫態信號來監測電氣設備的絕緣狀態。智能環網柜能夠滿足在各種條件下的高準確度單相接地故障檢測。