科技创新与应用ｌ ２０１５年第２４ 电力科技 柱上配变智能配电箱的研究与应用 李洪涛 王兴越 刘志荣 王汝云 （１、北京市电力科学研究院，北京１０００７５ ２、北京潞电电气设备有限公司，北京１０１１０６） 摘要：良好的智能综合配电箱设计对于加强设备联系、降低区域占用空间、提高设备精准度、采集数据及时性、完成数据和电能 的采集测量、故障判断、无功补偿等功能意义重大。随着国家对智能电网的不断建设，农村电网要求低压配电装置向着标准化、小 型化、智能化的方向发展。为实现智能化管理和人们对于电网的要求，必须通过对传统配电箱进行有效的整合，集电能分配、计 量、测量、控制、保护、无功补偿和滤波、通讯等功能于一体。 关键词：农村电网；智能；配电箱；滤波 引言 随着国家对智能电网的不断建设，农村电网也在向智能化方向 压三相共补与分相补偿相结合的补偿装置，对三相无功功率先进行 三相共补，然后根据各相负荷情况进行分相补偿，提高了供电的可 发展。也开始对供电的质量、可靠性提出更高的要求。农村对低压配 电装置向着标准化、小型化、户外式的要求发展，集配电、计量、保 护、电容无功补偿于一体。智能配电箱增加了剩余电流动作保护器， 可实现远程遥控，具备出线短路、缺相、电源侧断零等保护功能。具 有自动重合闸、数据显示、状态指示、故障信息记录、历史数据查询 等功能。箱体结构分为智能配变终端单元、进出线单元、计量表计单 元、电容器／滤波器单元；各组成单元相对封闭，二次接线灵活连接， 安装板可快速拆卸与安装，方便调试；同容量等级智能配电箱的相 同功能单元具备互换性，方便维护、检修。ＪＰ柜还能有效的对低压系 统的运行维护进行管理，减少停电范围，缩短停电时间，为提高计量 管理和力率管理水平、降低线损起到积极作用。 １配电箱在农网的现状 农网采用的漏电保护开关还很落后，经常投不上，有的退掉了 漏电保护功能。而且有的在配置剩余电流保护器时，额定电流通常 都比较大。这意味着对于农网运行的大部分配电变压器来说，剩余 电流动作保护器的过载保护功能形同虚设，对配电变压器的安全运 行存在很大隐患。根据目前农网的普遍特点，负载率在大多数时间 内为３０％～４０％，但在高峰时，会经常超负荷运行，有许多不确定因 素，例如，春节期间加热器、空调、厨用、照明使用频繁，负荷大。夏天 连续高温，空调负荷猛增，农忙或抗旱期间，农网负荷骤增，都有可 能使配电变压器短时过载。配电变压器过载保护装置配置不合理， 这是变压器过载烧毁事故频发的根本原因。因此对所安装的剩余电 流保护器的过载保护功能要求较高。配电柜虽然大量应用，但是它 存在投运不上、接地不动作、烧坏接触器吸合线圈等现象，无法对现 场运行的数据进行处理和诊断，无法保证供电的可靠性。如今农村 电网存在的主要缺陷有： （１）农村低压配电网配电变压器的负荷不平衡。配电变压器空 载运行时间长，固定损耗大。夏天和春节期间负荷大，其他时间经常 轻载。（２）农村缺相断线的事故也时有发生，只有当设备烧毁，才意 识到缺相断线的产生，总是后知后觉。（３）缺乏抑制谐波设备，引起 电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器 等设备烧毁。（４）传统的计量和生产用的表不在一个隔室内，不便于 管理。（５）传统配电箱使用指针式仪表或者数显式仪表，只能有限的 监测配电箱参数，只能满足基本的需要，不具备监控、保护和通讯等 功能。（６）传统配电箱不能远程遥控分合闸，增加了人员的现场工作 量。（７）传统配电箱采用三相共补的补偿方式，并不能使电网大多数 存在三相负荷不平衡现象得到改善。 ２配电箱要解决的问题及实现方案 柱上配变智能配电箱是为适应农村低压配电装置而设计的，主 要解决的技术问题及现实方案如下： （１）为减少现场维护操作的工作量。节省大量的人力成本，提高 了供电的经济性。进线开关选用电动操作机构，可远程遥控分合闸。 当发生跳闸后，一定时间间隔后自动重新合闸通电。减少了人工合 闸，保证用电的连续性，提高了运行率，使用户更加方便。（２）配合调 容调压变压器实现在变压器不停电状态的下，对运行过程中变压器 容量大小自动调整，从而实现额定容量运行方式自动转换。（３）利用 剩余电流动作保护器，可实现远程遥控，出线短路、缺相、电源侧断 零等保护功能。并且具有自动重合闸、数据显示、状态指示、故障信 息记录、历史数据查询等功能。（４）城区电网大多数存在三相负荷不 平衡现象，如采用这种单一的同投同切的交流接触器式装置，只要 有一相负荷达到动作条件，接触器就动作，必然会造成接触器的频 繁投切；再者投切过程中涌流大，操作过电压高，接触器触头很容易 严重烧毁，影响了电容器的使用寿命和装置的安全可靠性。为此，低 一１８２一 靠性。（５）为解决电力电子装置和其他谐波源的谐波污染问题，通过 在电容器回路中串联电抗，既不影响电容器的无功补偿作用，又能 抑制高次谐波。但串联电抗器必须考虑电容器接入处电网的谐波背 景，绝不可任意组合。只有合理选择串联电抗器的电抗率，使之与电 容器进行合理匹配，才能有效地起到抑制谐波的作用，并有合 闸涌流的效果。（６）通过对终端参数设置，实现过压保护、过流保护、 过负荷保护、欠压保护。终端根据变压器工况的电压、电流越限值， 可实现自动跳闸，实现各种保护功能。主站通过ＧＰＲＳ通讯给终端 发命令，可实现遥控进线断路器的分合闸。（７）智能配电箱由进出线 间隔、计量间隔、智能配变终端间隔、电容器／滤波器间隔四个间隔 单元组成。四个间隔单元相对封闭，三个间隔单元到智能配变终端 间隔单元的二次连接灵活连接，快速拆卸与安装；各间隔单元安装 板可整体拆装更换，自由拆装，即插即用。（８）智能配电箱高度集成， 可实现对低压配电台区负荷的智能管理、电压的智能调节、谐波的 智能治理、设备及人员的智能保护、运行环境的智能调节、信息的智 能交互；可极大提高配电台区的安全性、可靠性、负载能力，提高供 电质量、降低线损。支持多种通信方式与配电系统、营销系统等主站 通讯。 柱上配变智能配电箱通过远程调试功能可实现对配电变压器 调容、调压。通过箱内剩余电流动作保护器，可实现远程遥控，具备 出线短路、缺相、电源侧断零等保护功能。为解决电力电子装置和其 他谐波源的谐波污染问题，通过在电容器回路中串联电抗，既不影 响电容器的无功补偿作用，又能抑制高次谐波。将计量和生产用的 表放置在同一个隔室内，便于计量部门管理。 ３柱上配变智能配电箱关键技术 智能配电箱作为实现智能配电台区功能的关键设备，进线开关 具备电动操作机构，可远程遥控分合闸。出线开关是剩余电流动作 保护器，可实现远程遥控，具备出线短路、缺相、电源侧断零等保护 功能。具有自动重合闸、数据显示、状态指示、故障信息记录、历史数 据查询等功能。根据用户负载类型、功率、性质等情况灵活配置电抗 器来减少谐波。终端根据参数设置，可实现过压保护、过流保护、过 负荷保护、欠压保护。终端接进线断路器的电动操作机构，终端根据 变压器工况的电压、电流越限值，可实现自动跳闸，实现各种保护功 能。主站通过ＧＰＲＳ通讯给终端发命令，可实现遥控进线断路器的 分合闸。 ４柱上配变智能配电箱的应用推广 柱上配变智能配电箱已经在国网北京平谷供电公司运行，运行 期间安全可靠。柱上配变智能配电箱应用在农村电力线路及各个台 区中配电网终端。可以为客户提供更优的选择方案，符合电力公司 对配电自动化以及智能电网建设的要求，并为电网后台运营提供重 要的信息，为智能配电网的建设贡献一份力量。 ５结束语 研制柱上配变智能配电箱，集成状态监测、台区计量、负荷监 控、自动无功补偿、用电信息管理等功能，完成柱上配变智能配电箱 的示范应用。减少故障和检修造成的影响，提高配电网运营的经济 效益。促进国家配电自动化、智能电网产业发展，扩展智能配电网平 台，促进配电自动化后台运营事业发展，促进形成电网公司新兴利 润增长点。 参考文献 ｆ１］ＧＢ７２５１．１．低压成套开关设备和控制设备第１部分：型式试验和 部分型式试验成套［Ｓ］． 【２］Ｑ／ＧＤＷ６１４．农网智能型低压配电箱功能规范和技术条件『Ｓ１． ｆ３］Ｑ／ＧＤＷ６１５．农网智能配变终端功能规范和技术条件『Ｓ］．
