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10kV智能分界开关控制器的研究与开发

日期:2018-03-29 10:27:27

1.1背景及研究意义

自从人类大规模使用电能以来,电能就不断影响着人们的生产和生活,其应用程度是一个国家发展水平的重要标志之一,它不仅是维持国民经济正常发展的重要保证,而且还为现代工矿企业、现代农业和现代国防提供必不可少的动力。现代电力系统主要由发电、输电、变电、配电和用电这五个环节组成,而在这些环节中,和用户关系最为密切的环节是配电,因为它直接关系着向用户安全可靠地供电。随着我国改革开放不断深入,国民经济不断发展,人们的生活质量越来越好,各行各业对电能质量的要求也越来越高,特别是供电可靠性,有些行业甚至连瞬间断电都不能容忍。在我国,近些年电力系统的主要工作集中在电力系统主干网的建设,但是随着科学技术的发展,智能化必然是未来电网的发展方向,配电自动化是电网智能化的主要表现,本文中主要是指10kV配电网馈线自动化。但是10kV馈电出线结构复杂多变,事故频发,维护检修困难,特别在城镇郊区和农村还大量存在着分支多、结构复杂的架空输电线路,这些线路由于没有统筹规划,管理混乱,因此安全可靠性较差,每当遇到刮风、下雨等恶劣天气,就会频发接地和短路故障,严重影响了电网的安全可靠供电

随着10kV配电网的不断改良,主干网事故率逐渐趋于稳定,但在各用户支线入口处还大量存在着手动操作的柱上开关和隔离开关,它们主要用于线路的正常分合闸,不具有自动处理、隔离用户侧事故和自动拉闸限电的功能。一旦支线的用户侧发生电力故障(主要是接地故障)就会波及到主干网,继而造成全线路停电。由于每条支线存在多个用户,所以事故定位和责任界定困难,不利于故障排除,同时,由于使用同一供电线路的其它用户也被迫停电,往往会引起供电部门和用户以及用户和用户之间的责任纠纷;随着每年新用户的不断增加,对支线用户的管理工作量也与日俱增,如何智能化管理各支线用户也是电力部门长期探讨的课题。因此如何提高10kV线路供电的可靠性和可管理性,成为供电部门巫需解决的大问题。在此背景下,本文研制了10kV馈线自动化所必须的分界开关智能控制器,巧妙地利用技术手段解决了管理上的难题,提高了供电可靠性.分界开关智能控制器是用于真空断路器的智能控制,具有继电保护、自动控制和无线通信等功能,控制器与真空断路器之间通过控制电缆进行电气连接,实现其保护和自动监控功能。根据用户侧线路的特点,分界开关一般装设在10kV架空配电线路或电缆的责任分界点处,可以实现自动判断、处理和隔离单相接地故障和相间短路故障的功能,保证相邻线路和主干线路非故障用户的安全可靠供电不受影响。

1.2国内外研究现状

在我国配电自动化技术研究起步较晚,相应的设备及技术较之国外落后许多,特别是对应用于责任分界点处的分界开关的研究和使用没有得到有关部门足够的重视,而在一些发达国家,配电自动化己受到了广泛的重视,在日本,配电自动化技术主要是针对架空线路发展起来的,电网运行以中性点不接地为主,主要特色是故障处理,而在欧美国家,配电自动化技术主要应用在电缆线路上,电网运行以中性点接地为主,提倡设备可靠性原则

分界开关是实现配电自动化的基本设备,在发达国家,一般把分界开关称为责任分界点自动配电开关,并且用于配电网中,他们对自动化配电开关设备研究起步较早,国外著名电力系统设备制造厂商均涉足配电自动化领域,如ABB公司,法国SchneiderElectric公司,德国Siemens公司,日本TOSHIBA公司、美国Motorola公司等都推出了各具特色、功能大体相同的配电自动化产品。我国对分界开关设备的研究起步较晚,四方华能公司在2003年率先开始了架空线路分界负荷开关的研究,并制定颁布了相关的技术条件,国内许多科研单位和电力系统设备厂家也积极开展此类产品的研究工作,直到2005年,国内的一些电力自动化设备公司才相继推出了我国第一代适用于架空线路的分界开关.

我国电力系统配电网自动化的改造与建设,推动了配电自动化技术快速发展,也得到了国家的大力支持和积极关注。在各种技术日新月异的今天,对自动化装置的要求从最初的单一功能逐渐向多功能集成化发展,通信技术的发展也推动了配电网智能化的发展,配电网保护更强调依赖通信技术实现与变电站协同动作。因此,研制既适合架空线路,又适用于城市电缆线路,同时在功能实现上要顺应电网智能化发展趋势的智能分界开关控制器,对于解决目前配电网面临的问题,显得极为重要和具有很大意义。

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