一二次融合技术(环网柜).pdf

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1、 环网柜环网柜一二次融合技一二次融合技 术方案术方案 二零一九年十二月 目 录 1 前言. . 3 1 . 1 总体思路和目标. . 3 1 . 1 . 1 总体推进思路. . 3 1 . 1 . 2 总体目标. . 3 3 环网柜一二次成套技术方案. . 4 3 . 1 一二次成套化方案. . 4 3 . 2 一二次成套技术要求. . 5 3 . 2 . 1 开关柜典型分类和组成. . 5 3 . 2 . 2 成套设备应用技术要求. . 6 3 . 2 . 2 . 1 3 . 2 . 2 . 1 成套设备整体要求成套设备整体要求. . 6 3 . 2 . 2 . 2 3 . 2 . 2 .

2、2 抗凝露要求抗凝露要求. . 7 3 . 2 . 3 开关柜技术要求. . 7 3 . 2 . 4 互感器及D T U 技术要求. . 9 3 . 2 . 4 . 1 3 . 2 . 4 . 1 互感器技术要求互感器技术要求. . 9 3 . 2 . 4 . 2 3 . 2 . 4 . 2 控制单元技术要求控制单元技术要求 . 10 3 . 2 . 5 接口要求 . 12 3 . 2 . 5 . 1 3 . 2 . 5 . 1 操作电源的配置操作电源的配置 . 12 3 . 2 . 5 . 2 3 . 2 . 5 . 2 电缆及接线端子电缆及接线端子 . 12 3 . 2 . 6 通信 .

3、13 1 前言 1 . 1 1 . 1 总体思路和目标总体思路和目标 1 .1 . 11 . 1. 1 总体总体推进推进思路思路 通过提高配电一、二次设备的标准化、集成化水平，提 升配电设备运行水平、运维质量与效率，满足线损管理的技 术要求，服务配电网建设改造行动计划。 为了稳妥推进一、二次融合技术，协调传统成熟技术的 可靠性与新技术不确定性之间矛盾，本技术方案分两个阶段 推进：第一阶段为配电设备的一二次成套阶段，主要工作为 将常规电磁式互感器 （零序电压除外） 与一次本体设备组合， 并采用标准化航空插接头与终端设备进行测量、计量、控制 信息交互，实现一二次成套设备招标采购与检测。第二阶段 为

4、配电设备的一二次融合阶段，结合一次设备标准化设计工 作同步开展，主要工作为将一次本体设备、高精度传感器与 二次终端设备融合，实现“可靠性、小型化、平台化、通用 性、经济性”目标。 1 .1 . 11 . 2. 2 总体目标总体目标 （1 ）一二次成套阶段方案（第一阶段） 该阶段目标为实现一二次设备接口标准化和成套化招 标采购与检测，满足线损采集、就地型馈线自动化、单相接 地故障检测的要求。 （2 ）一二次融合阶段方案（第二阶段） 该阶段与一次设备标准化工作同步推进，目标为实现一 二次设备高度融合， 满足分段线损管理、 就地型馈线自动化、 单相接地故障检测、装置级互换、工厂化维修、即插即用及 自

5、动化检测的要求，解决成套设备绝缘配合、电磁兼容、寿 命匹配等问题。 根据第一阶段的应用情况，配电一二次设备采用一体化 设计理念，终端产品设计遵循小型化、标准化、即插即用的 原则，满足不同厂家装置互换的要求。 3 环网柜一二次成套技术方案 3 . 1 3 . 1 一二次成套化方案一二次成套化方案 1 ) 环网柜由环进环出单元、 馈线单元、 母线设备( P T ) 单元、 集中式 D T U 单元组成； 2 ) 所有环进环出单元、馈线单元的电源、电流、遥信、遥 控等回路采用标准化接口设计，通过二次航空插头汇总 于 D T U单元的航插室；母线设备单元的电源、电压等回 路通过二次航空插头汇总于 D

6、T U 单元的航插室； 3 ) 可实现 D T U 单元柜、一次开关本体的整体可更换； 4 ) D T U 实现三遥、线损采集、 相间及接地故障处理、 通信、 二次供电等功能；线损采集采用独立模块，D T U核心单 元与其通信采集电能量数据。 3 . 2 3 . 2 一二次成套技术要求一二次成套技术要求 3 . 2 . 1 3 . 2 . 1 开关柜典型分类和组成开关柜典型分类和组成 环网柜分全绝缘型（共箱式）和半绝缘型（间隔式） ， 箱式开闭所等应用于户外时宜采用全绝缘型。 典型单元分类和组成如下： 1 ) 负荷开关单元： 由负荷/ 接地开关、 避雷器、 电流互感器、 带电显示器，适用于环进

7、环出单元； 2 ) 负荷开关- 熔断器( 组合电器) 单元：由负荷/ 接地开关、 熔断器、避雷器、电流互感器、带电显示器组成，适用 于变压器馈线单元； 3 ) 断路器单元：由断路器、隔离/ 接地开关、避雷器、电流 互感器、带电显示器组成，适用于馈线单元； 4 ) 母线设备单元：由负荷开关或隔离开关、熔断器、避雷 器、电压互感器、带电显示器组成，适用于电压计量、 保护和取电。 图3-1 负荷开关单元 图3-2 组合电器单元 图3-3 断路器单元 图3-4 母线设备单元 3 . 2 . 2 3 . 2 . 2 成套设备应用技术要求成套设备应用技术要求 3 . 2 . 2 . 1 3 . 2 . 2

8、 . 1 成套设备整体要求成套设备整体要求 D T U 柜集成线损采集功能，D T U 具备分支/ 分界的相间故 障检测与跳闸、接地故障检测功能。 D T U实现环进环出的零序电流、零序电压快速录波，采 样速度不低于 8 0 点/ 周波，实现单相接地检测功能。 采用独立的 P T 间隔，电压/ 电流互感器采用如下配置方 案： 互感器配置如表 3 - 1 所示。 表 3-1 环网柜开关电磁式互感器配置方案 设备名称 数量 描述 进出线开关间隔进出线开关间隔 电磁式电流互感器 3 支 提供三相序电流信号 电磁式电流互感器 1 支 提供零序电流信号 母线母线 PT 间隔间隔 电磁式三相（五柱）电压互

9、感 器 1 套 提供供电电源、三相序（测量、计量合一）电 压信号和零序电压信号 D T U单元柜与开关的连接电缆双端预制，全部采用航空 插头，设备支持热插拔, 不同厂家航空插头可互换；D T U 单元 柜与开关柜成套供货，单元柜可整体更换。 D T U 屏柜技术要求如下： 1 ）D T U 屏柜采用遮蔽立式结构； 2 ）D T U屏柜外形尺寸不大于 6 0 0 4 0 0 1 7 0 0 m m （宽 深高，含预留的 4 0 0 m m 通信箱高度） ； 3 ） 环网箱预留 D T U 安装空间统一尺寸， 8 0 0 6 0 0 1 8 0 0 （宽深高） 。 3 . 2 . 2 . 2 3

10、. 2 . 2 . 2 抗凝露要求抗凝露要求 （1 ）防凝露 a ）规定环网柜基础距离地面不得低于 5 0 0 m m , 同时应设 置不得小于 4 5 0 m m * 2 5 0 m m 的通风口，通风口应有钢丝网防小 动物进入，旁边应无其它阻碍物并根据周围环境适当增加数 量，合理调整角度，确保空气对流畅通。 b ）对环网柜地基连接处进行大面积严密封堵，安装防 水隔离挡板再次形成隔断层，在其底部配合使用具有吸湿功 能的封堵板料，有效吸附柜内空气水分，降低空气湿度，破 坏凝露生成条件。 c ）在环网柜二次室内安装加热除湿装置，在温度低于 设定温度时启用加热器加热室内空气。 d ）凝露较严重的地

11、区，可通过风机将柜内湿气抽送到 柜外。 （2 ）抗凝露 核心单元板件进行三防处理。 3 . 2 . 3 3 . 2 . 3 开关柜技术要求开关柜技术要求 1 ）环网柜的设计应能在允许的基础误差和热胀冷缩的 热效应下不致影响设备所保证的性能，并满足与其他设备连 接的要求，与结构相同的所有可移开部件和元件在机械和电 气上应有互换性。 2 ）环进环出单元、馈线单元应装有能反映进出线侧有 无电压，并具有联锁信号输出功能的带电显示装置。当线路 侧带电时，应有闭锁操作接地开关及电缆室门的装置。 3 ）操作电源采用 D C 4 8 V ，储能电机功耗不大于 8 0 W , 合 闸线圈瞬时功耗不大于 3 0

12、0 W , 分闸线圈瞬时功耗不大于 5 0 0 W 。 4 ）采用气体灭弧的环网单元应装设气体监测设备（包 括密度继电器，压力表） ，且该设备应设有阀门，以便在不 拆卸的情况下进行校验。气体压力监测装置应配置状态信号 输出接点。 5 ) 气箱防护等级应满足 G B 4 2 0 8规定的 I P 6 7要求。气 体灭弧设备的气箱应能耐受正常工作和瞬态故障的压力，而 不破损。 6 ）环网柜应具有防污秽、防凝露功能，柜体采用百叶 窗等利用通风的散热设计。 7 ）遥信。环网柜应提供开关位置信号、未储能信号， 满足遥信要求。 8 ）遥测 整体满足保护、测量、线损采集等功能要求。环进环出 单元和馈线单元装

13、设高精度、宽范围的电流采样装置，采集 三相电流、零序电流；母线设备单元装设高精度、宽范围的 电压采样装置和取电装置，采集三相电压、零序电压。 9 ）遥控：开关设备应配置电动操作机构，电操模块采 用灌胶方式，可实现远方/ 就地操作；同时也具备手动操作 功能，配置就地操作按钮和指示灯，D T U 可不配置。 1 0 ） 柜间联络： 各间隔单元出口采用军品级航空接插件， 与 D T U 对接； 1 1 ）环网柜采用电磁式互感器，应配置电流、电压表。 1 2 ）断路器柜相间故障整组动作时间不大于 1 0 0 m s 。 1 3 ）开关柜选用的负荷开关、断路器等设备功能和性能 应满足 G B 1 9 8

14、 4 、G B 1 9 8 5 、G B 3 8 0 4 、G B 1 6 9 2 6 及 G B / T 1 1 0 2 2 标准的规定。 3 . 2 . 4 3 . 2 . 4 互感器互感器及及 D T UD T U 技术要求技术要求 3 . 2 . 4 . 1 3 . 2 . 4 . 1 互感器互感器技术要求技术要求 1 ）电磁式电压互感器 满足 G B 1 2 0 7电压互感器标准要求，其中重要参数如下 表： 表 3-3 电磁式电压互感器参数 电磁式电压互感器参数 额定电压比 相电压：(10kV/3)/(0.1 kV /3) 零序电压 ：(10kV/3)/( 0.1 kV /3) 供电

15、：10kV/0.22kV 准确级 相电压：0.5 级 零序电压：3P 供电：3 级 实现方式 三相五柱式，提供电压采集与供电线圈 单相输出容量 30VA 零序输出容量 30VA 单相供电容量 300VA，短时容量3000VA/1s 局部放电 pC 1.2Um50pC，1.2Um/320Pc 温度范围 -2550或-4070 2 ) 电磁式电流互感器 满足 G B 1 2 0 8 电流互感器要求，其中重要参数如下表： 表 3-4 电磁式电流互感器参数 电磁式电流互感器参数 额定电流比 相电流：300/1A 或 600/1A 零序电流：20/1A 准确级 相电流：0.5 级、5P10 零序电流：5

16、P10 实现方式 保护绕组 保护输出容量 2.5VA 计量输出容量 2.5VA 零序输出容量 1VA 温度范围 -2550或-4070 防开路要求 开关柜内部加装防开路装置 负荷电流重叠特性 零序： 一次侧施加 600A 三相平衡负荷电流时， 输出不大于 5mA 注：从环网柜的母线指向线路为正方向。 3 . 2 . 4 . 2 3 . 2 . 4 . 2 控制单元技术要求控制单元技术要求 （1 ）线损采集功能要求 D T U 采用配电线损采集模块实现电能量采集功能。 a ) 间隔电能量计算功能，包括：正反向有功电量计 算和四象限无功电量计算；功率因数计算。 b ) 间隔电能量数据冻结功能：包括

17、日冻结数据，功 率方向改变时的冻结数据。 c ) 有功电量计算为 0 . 5 S级精度、无功电量计算为 2 级精度，功率因数分辨率 0 . 0 1 。 （2 ）测量功能要求 采集各线路的三相电压、三相电流、有功功率、无功功 率、功率因数、频率、零序电流和零序电压。 （3 ）故障处理功能要求 a ) 应满足 Q / G D W - 5 1 4 配电自动化终端子站功能规范 及配电自动化终端技术规范相关要求。 b ) 具备馈线间隔的相间故障检测及跳闸功能、相间故 障信息上传功能。 c ) 具备环进环出单元接地故障的检测与接地故障信息 上传功能；具备接地故障录波与通信上传功能，接地录波 每周波 8 0

18、 点以上。 （4 ）电能量计算功能要求与互感器接口要求 保护、测量电压：采集 1组母线电压；三相额定 1 0 0 V / 3 ；测量精度 0 . 5 级。 零序电压：1 路；额定 1 0 0 V / 3 ；测量精度 0 . 5 级。 保护测量电流：按间隔配置互感器；三相额定 1 A ；测量 误差0 . 5 （1 . 2 I n ） ；保护测量误差3 % ；短期过量交流输 入电流施加标称值的 2 0 0 0 % ，持续时间小于 1 s ，配电终端应 工作正常。 零序电流( 非有效接地系统) ：按间隔配置互感器；额定 1 A ；测量误差0 . 5 。 零序电流（有效接地系统） ：按间隔配置互感器；

19、额定 1 A ；测量误差3 % 。 （5 ）功耗要求 “三遥”D T U 整机功耗不大于 5 0 V A （含配电线损采集模 块，不含通信模块、后备电源） 。 3 . 2 . 5 3 . 2 . 5 接口要求接口要求 3 . 2 . 5 . 1 3 . 2 . 5 . 1 操作电源的配置操作电源的配置 操作电源可采用 D C 4 8 V ，并配置自动化接口。要求控制 回路、辅助回路、储能回路采用同一工作电压。 供电 P T 为二次设备提供 A C 2 2 0 V 电源，操作回路统一由 二次设备提供电源，操作回路在二次设备中设置独立空开控 制，操作回路输出统一按组输出。 3 . 2 . 5 .

20、2 3 . 2 . 5 . 2 电缆及接线端子电缆及接线端子 1 ）航空插头或其他预制连接件按不同功能进行划分， 布置应考虑各插件的位置，避免接线相互交叉。 2 ）航空插头或其他预制连接件应符合标准，正/ 负极之 间应有间隔，断路器的跳闸和合闸回路、直流（+ ）电源和 跳合闸回路不能接在相邻端子上，并留有一定的备用端子等， 端子应编号。 3 ） 按照 “功能分段” 的原则， 按照如下要求分别设置： 电流互感器回路、电压互感器回路、交流电源回路、直流电 源回路、开关控制操作回路。 各单元柜之间的接口配置如下：各单元柜之间的接口配置如下： 1 ）P T 柜 采用 1根电缆、4芯航空插头引出供电电源

21、（采用电磁 式 P T 从母线取电） ，航空插头引脚定义见附表 5 。 采用 1 根电缆、 1 0 芯航空插头引出相/ 零序电压信号 （从 母线采集） ，航空插头引脚定义见附表 8 。 2 ）各开关间隔单元柜 采用1 根电缆、 2 6 芯航空插头传输各间隔相/ 零序电流、 控制信号，航空插头引脚定义见附表 9 。 3 ）D T U 单元柜 D T U 单元柜的航空插头接口包括： 供电电源接口 （4 芯， 1个） 、电压输入接口（1 0芯，1个） 、电流输入与控制信号 接口（2 6 芯，航空插头数量与开关间隔单元柜数量一致） 。 3 . 2 . 6 3 . 2 . 6 通信通信 配电终端应同时具备光纤、无线通信设备对应的网口与 串口，通信要求应满足 Q / G D W - 5 1 4 配电自动化终端子站功 能规范及配电自动化终端技术规范相关要求。 一、红苏电气一二次融合成套环网柜 二、红苏电气一二次融合箱式变电站