南方電網公司為解決配電網規模化建設改造中配電自動化設備提高普及率，提出了配電一二次設備融合的成套設備技術解決方案。隨著配電自動化、智能電網建設不斷推進，如何更好地推進、實現配電一二次設備融合已成為電力行業電氣設備技術發展的焦點。

一、實現一二次設備融合

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

二、解決設備整體可靠性

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

三、設備融合技術標準制定

1、配電終端的標準化接口

配電一二次設備成套的常規電磁式互感器(零序電壓互感器除外)與一次本體設備組合，并采用標準化航空插接頭與終端設備進行測量、計量、控制信息交互，實現配電設備與配電終端的標準化接口、配電一二次成套設備招標采購與檢測。

解決設備接口匹配問題，研究信息數字接口定義標準化，包含測量接口、控制接口電壓、通訊接口端口電壓協議。接口功能標準化設計主要指的是接口尺寸定義、接口容量及接口電平匹配等標準化設計，通訊規約標準化設計。一二次設備融合制定接口定義、傳感器變比、負載阻抗、操作功耗等相關標準，再進行產品實現，。

2、滿足不同廠家裝置互換的要求

結合一次設備標準化設計工作同步開展，主要是將一次本體設備、高精度傳感器與二次終端設備深度融合，達到“高可靠性、小型化、平臺化、通用性、經濟性”目標。配電一二次設備融合應采用一體化設計理念，終端產品設計遵循小型化、標準化、即插即用原則，滿足不同廠家裝置互換的要求。

3、持續完善產品設計和應用

《配電設備一二次融合技術方案》進一步明確，在第一階段，要重點實現配電一二次設備接口標準化，成套化招標采購與檢測等要求。實現一二次設備的高度融合、裝置級互換、工廠化維修等要求，解決成套設備絕緣配合、電磁兼容、壽命匹配等問題。

四、目前存在的技術問題

（1）單相接地故障檢測需求不統一;存在遙信抖動、設備凝露現象;缺乏一二次設備聯動測試機制等。

（2）電壓傳感器在采用電容分壓技術時，也存在電容器參數一致性差，生產過程中需要挑選器件;普通電容溫度穩定性差，難以滿足全溫度范圍內的精度要求;穩定性高的電容體積大、成本高等問題。

（3）多個裝置充分集成：保護裝置、合并單元、永磁/彈操控制器、IEC61850協議轉換器、機械、無線測溫裝置等。

（4）降低接收的信號的電流

數字化變電站還是現有變電站，都采用微機保護，需對其電流進行再轉換成為易于，盡量小于5A 電流。

（5）操作機構機械特性監測

操作機構主要包括電機、行程開關、線圈等，在配網上，對開關的監測，需要在研究開關機械特性的基礎上，提煉關鍵的參數，從一次設備、二次設備、傳感器上努力，使得操作機構機修特性能夠得到監測，提前對開關的操作情況進行預判。

（6）傳感器功能性選擇

傳感器的需求是由整體產品的功能需求確定的，與功能對應的傳感器需要進一步考慮。智能化的開關設備，適用性是最為核心的需求原則。明確按照用戶需求確定產品功能，進而確定適用的傳感器。

（7）線束電容的電磁干擾

二次回路的小電壓信號通過常見的小信號防干擾措施，是技術難題，配網自動化設備曾出現過開關、電纜、接頭絕緣不滿足要求導致誤動跳閘的問題，實現狀態監測盡量采用電容式或電阻式電壓傳感器等新技術低功耗互感器。

（8）智能化設備的不適應性

智能化設備裝置需要對設備運行狀態進行監測、對運行參數的分析、對設備故障進行預判及相應的處理，各種數據采集元件與一次設備的有機融合，及其對一次設備運行環境的良好適應性，很大程度上決定了智能化程度的高低。

（9）空間狹小安裝維護難度大

如果將電子裝置布置安裝到斷路器中，因斷路器機構箱可利用空間很小，安裝存在一定的難度。二次裝置具有保護、在線監測、現場就地操作等智能化要求，要在不影響開關設備可靠性的前提下，將各種傳感器集成到開關的一次結構件中，空間受到限制。只有在必要的情況下集成模塊的電路，盡可能將各功能單元以邏輯關系整合其中，主控制其安裝位置應易于觀察、易于操控、易于檢修。

五、提高成套一二設備質量

1、一二次融合提高了設備安全可靠性

現在一次設備與二次設備之間還是相對分開的。這是歷史遺留下來的體制性社會分工。一次設備早期歸于機械制造部門，

而未來的二次設備主要是應用互聯網信息技術，將含有部分智能單元由計算機控制，這一發展趨勢將打破現有市場格局和分工。盤柜制造為提高生產效率，在制造過程中就考慮對二次與一次設備的集成制造，所以一二次設備產業之間的界限越來越不明顯，二次設備的部分功能將轉移到一次設備之中，融合為新型的集成化的智能單元。二次設備在技術上也將實現整體突破，將更加“信息化和互動化” 互動性和關聯性也會更強，以及實現設備與用戶之間的互動。二次設備最終將發展成可即插即用的插件在數據的處理能力大幅度提高。通過一二次設備融合，才能夠為客戶提供整體的解決方案。

2、必須有所創新才能適應要求

融合和集成哪些設備元件對產品的可靠性和運維非常重要。

過多的堆積附加功能不僅增加通信負擔，而且會給設備埋下隱患。防止信號傳輸過程中的干擾，并在傳感器電信號非常微弱而周圍電磁干擾很強的環境下增強信號分辨能力；

開關設備長期運行如何確保產品的耐環境性、少維護和免維護方面，減少后期運維負擔。為適應南北氣候環境變化上宜選用一體式充氣柜，開關元件全部封閉在金屬柜體內部，制造企業、配套件廠商在工藝和設計上、在電氣性能、運行維護等方面嚴把原材料進廠檢驗關口，避免采用劣質原材料，對成品進行各項試驗，尤其是各種產品出廠老化試驗不可忽視。

3、滿足配電自動化的要求

配網領域的開關設備的智能化主要是滿足配電自動化的要求。一次配電開關設備，除具備自動化功能外，還應具備一些在線檢測和專家診斷系統的功能，通過嵌入式工控軟件完成監控、保護、數據傳輸。智能化設計和功能配置不當，反而有可能會降低設備的可靠性。智能電網ABB、西門子、GE 這樣的跨國企業，也要進行一二次設備企業的大融合。實現一二次設備企業的大融合，為國內一二次設備制造企業，提供機會實現優勢互補，避免各廠商做重復的研究，分工合作取長補短，融合創新發展中實現多方共贏。

六、立絡電氣創新技術解決方案

1、設備小型化

智能環網柜設備是將先進的傳感量測技術、信息通信技術、分析決策技術、自動控制技術和能源電力技術相結合，并與電網基礎設施高度集成而形成的新型現代化電網設備。”一體化“設備實現了小型化、模塊化、綜合設備性能目前在國內處于先進水平。

環網柜的每個單元的寬×深×高 均為325×750×1350mm（手動操控）四回路寬1350mm。二次機箱應該同樣是1350mm 的寬度。上下柜體寬度一致協調外形美觀。

電纜室門板與負荷開關之間設有可靠的機械聯鎖，杜絕了開關合閘時打開電纜間隔門板。負荷開關和接地開關為同軸三工位開關，且有可靠的機械和電氣聯鎖裝置，杜絕了開關合閘時的帶電合接地刀閘的可能。sf6氣箱具有可靠的泄壓通道，內部故障時不會危及人身安全。

2、高質量

環網柜基本要滿足以下技術要求：

環網柜有4-6回路負荷開關，共箱式SF6 氣體密封滅弧和絕緣。額定電流 630A。電纜連接在電纜頭上回路不區分進出線。負荷開關只能切斷額定負荷電流。故障電流經過時開關不應分斷。開關在合閘狀態時應與接地開關具有可靠的機械聯鎖。開關柜在滿足電氣參數的同時，其整體結構達到了最優化的設計要求。手動分合閘操作：環網柜要進行分合閘操作時，先插入手柄，向箭頭所示開關方向旋轉，環網柜分、合閘操作完成。

3、環境適應性強

智能設備適應12／24KV--級配電網絡

設備完整的解決方案，柜體采用SIEMENS/ABB/Schneider中壓開關柜，其所有帶電部件以及開關均封閉在不銹鋼的殼體里面。具有恒定氣體條件的不銹鋼殼體，并且實現了免維護。作為可選擇的護展母線，可以實現全模塊化。擴展母線為插拔式，完全絕緣和屏蔽,確保了高可靠性并且不受天氣條件的影響。接地開關;集成的機械式連鎖操作機構;操作手柄;各開關功能均提供可裝掛鎖的裝置; 監測SF6密度帶有觸點傳感器的壓力表計。環網柜有負荷開關單元、熔斷器組合單元、斷路器單元、母線分段單元及其它特殊功能單元，可以多個開關單元集中安裝在一個公共氣箱內，形成共箱式環網柜，且各個環網柜之間可以利用母線連接器進行連接，可以根據線路結構的實際需要自由擴展。

4、定制研發二次控制器

完成開關柜基本二次回路測量和信號上傳

（1）、線路帶電指示器

電容式電壓指示器

線路帶電時電壓指示器顯示套管是否帶電，其上的插口可用于核相。該系統帶有集成的電壓指示器（發光二極管）。對于正常的操作環境，帶電顯示裝置是推薦選擇。相位識別必須以推鑒的核相器進行。

（2）、手動核相器

核相器顯示兩個模塊間的相位平衡性。要在電容性耦合系統中使用，請遵守IEC1-和／或IEC1的規定。核相器必須與推薦的電壓指示器配合使用。核相器的作用是在線路完成前確認線路連接無誤。

（3）、線路故障指示器

當短路電流或零序電流高于預先設定的電流值時，裝置面板上的發光二極管會閃爍，同時有一個節點動作，供遠方遙信使用。當故障消失，經過設定的延時之后，裝置會復位（或通過節點信號輸入復位）

5、設備集成度高。

解決了手動開關柜“一體化”設計和制造等五大關鍵技術、集成度高，性能優良的一體化智能環網柜設備。

一體化設備設計制造技術是通過運用了電壓復合傳感器技術、負荷調度報警控制技術、機械和電氣安全控制技術、控制總線的分組布線技術、中央集成監控平臺技術等五大核心關鍵技術，實現了一體化控制的安全可靠性需求。

6、創新技術優勢

新型開關柜自動化成套配設備特點

（1）、設備集成度高。

解決了手動開關柜“一體化”設計和制造等五大關鍵技術、集成度高，性能優良的一體化智能環網柜設備。

一體化設備設計制造技術是通過運用了電壓復合傳感器技術、負荷調度報警控制技術、機械和電氣安全控制技術、控制總線的分組布線技術、中央集成監控平臺技術等五大核心關鍵技術，實現了一體化控制的安全可靠性需求。

（2）、開關柜體積小、安裝操作方便：

改裝后的智能一體化柜整體設備體積小，地基工程建設形成了占地面積小、路基設計施工技術標準化。電氣安裝總線是開放式，大跨度金屬框架結構。安裝操作方便，綜合設備性能配套適應性強。

（3）. 結構緊湊布局合理：

智能裝置是進行整體結構設計、結構選型、材料等方面技術攻關，確保現場安裝時有足夠的強度和穩定。

最大的特點是通過單一多芯電纜替代了傳統分離的控制電纜和電力電纜，并確保各開關可以互傳控制指令，因此總線電纜可以以線型、樹型或星型鋪設，方便擴容與改裝。

（4）. 外觀比例協調：

采取前后開門結構，增加了高度，優化了外箱體，有利于后期的設備維修的方便的技術要求。外觀精致美觀：外觀設計新穎獨特，做工精致美觀，簡化、美化了開關柜操作面板；

（5）. 自控系統技術完善：

對驅動電機實行開環控制系統。控制系統的抗干擾能力強，采用數字式脈沖過濾的抗干擾技術。在開關位置上加裝了位置反饋器件，所以控制回路簡單，容易檢修。克服了傳統上位置控制精度較差，線路結構復雜的弊端。應用數控脈沖編碼器技術，采用DC24V直流電機作為驅動部件，用延時速度檢測器件構成位置檢測，組成了精準的開環控制閉環檢測的定位控制系統。

（6）. 驅動電機供電安全可靠：

由于采用了數控脈沖和檢測定位一些創新技術，對電機的供電可靠性有很大的幫助，實現了一個脈沖過來只會有一次動作，有效的避免分合閘操作機構的誤動和拒動。使其具備了電氣設備組成聯網防誤監控系統，能夠使開關柜進一步智能化操控。

在對直流電機控制時，電流的方向直接決定了分合閘的準確性，機械傳動機構因電機旋轉的方向錯誤,造成機械傳動機構的卡死，負荷過重會引起電機過流，仍然會使機械和功率器件損壞。在驅動電路上加裝了功率保護器件,控制了驅動電路過載保護能力。

（7）. 分合閘定位記憶存儲：

采用非遺失記憶存儲器新技術，對開關的狀態位置進行了永久性的記憶存儲，極大的方便了遠程控制。不會再因信號的取反出錯影響遠動操作。分合閘狀態記憶線路完善了帶電顯示功能，在特殊的條件下智能終端裝置具有解鎖閉鎖自動化操作功能。

（8）. 創新的設備改造技術使復雜變為簡單，把原來的電路改造后，把復雜的線路集成在芯片里，使線路大大簡化，減少了故障率，操作起來更快捷準確。