一二次融合柱上开关控制可靠性模型与优化设计

随着信息物理融合系统在电网中的应用，一次设备和二次设备的融合（简称“一二次融合”）已成为柱上开关的重要研究方向和发展趋势，其主要目的是提升开关设备的可靠性和智能化水平。鉴于此，文中重点研究了一二次融合柱上开关的控制可靠性模型并提出了优化设计方案。根据柱上开关一二次融合后的新特性，建立其信息物理融合模型、柱上开关控制可靠性的单参量评估模型，评估模型涵盖真空度、电参量信息、分合闸线圈电流和通信方式4个维度，通过历史数据统计与专家法相结合的方式对柱上开关控制可靠性进行综合评估。提出了柱上开关一二次融合的优化设计方案，基于所建可靠性模型对新型柱上开关与传统开关的控制可靠性水平进行对比分析。评估结果验证了所建柱上开关控制可靠性模型的有效性，证明了所设计的一二次融合方案可有效提升柱上开关的控制可靠性。     

穿越森林草原配电线路的一二次融合成套柱上开关优化布置研究

目前供电公司10 kV配电线路的一二次融合成套柱上开关仅凭经验进行安装布置,其安装数量和安装位置会直接影响穿越森林草原配电线路的故障处置效果。为了科学地开展一二次融合成套柱上开关安装选址,文中提出基于改进DBPSO优化的穿越森林草原配电线路一二次融合成套柱上开关优化布置算法。实验结果表明,该算法能通过较少的迭代次数实现最优一二次融合成套柱上开关位置组合的获得,为配电网一二次融合成套柱上开关安装选址提供科学参考,充分发挥其故障处置的实际效果。     

一二次深度融合柱上开关用EVT就地采集模块的研究北大核心CSCD

文中针对电容分压电子式电压互感器(EVT)模拟小信号采用长线直接传输到馈线自动化终端(FTU)时信号衰减严重且容易受到外部电磁干扰导致系统电压测量不准的问题,设计了一个适用于一二次深度融合柱上开关的就地采集模块。文中首先阐述了EVT小信号就地采集传输模块的整体设计架构,详细介绍小信号防护与隔离、信号采集与调理、EVT相位补偿方法、数字化信号传输硬件电路设计及软件流程。最后进行了一二次融合精度测试,并随一二次深度融合柱上开关通过第三方型式试验验证。试验结果表明:该就地采集模块能满足0.2级测量精度且适用于一二次深度融合柱上开关的应用需求。     

一二次融合柱上开关组合加权模糊状态评价

信息物理融合技术增强了配电网一二次设备间相互耦合和影响,为全面反映柱上开关一、二次部分整体的运行状态,在当前的柱上开关运行状态在线监测指标体系基础上,针对柱上开关一二次融合的特性提出了二次部分与非运行状态评价指标,采用组合加权法确定指标权重并结合模糊综合评价法对一二次融合柱上开关状态进行评估。在权重设置上,采用熵权法分析柱上开关设备在一个巡检周期内的状态量变化趋势,以突出其在具体阶段各指标的数据劣化变值权重。进而综合数据劣化变值权重与指标重要度定值权重对指标赋权。最后,采用柱上开关的实际运行监测数据进行综合评估分析,算例结果验证了该方法相比于定权法更能准确评估柱上开关运行状态。     

配电网一二次融合开关传导电磁干扰试验方法研究

一二次融合开关是智能配电网建设的关键设备,其二次控制回路(FTU)安装在一次设备附近,处于电磁干扰环境中,但目前研究指出现行标准中的电磁兼容要求与实际电磁环境不符,在设备的运行中存在二次侧控制回路受电磁干扰严重的问题。为推动一二次融合设备试验标准化的改进,文中针对一二次融合设备电磁干扰抗扰度性能提出一种基于球隙放电的模拟电磁干扰试验方法,搭建试验平台开展一二次融合柱上开关传导干扰抗扰度试验并对互感器传递特性进行了分析。该方法可用于模拟系统中开关操作、击穿放电等工况中产生的放电干扰信号,可产生频率在1 MHz左右稳定的高频干扰信号,并通过调整回路参数对放电信号的脉冲强度以及作用时间进行连续调节。实验中在互感器二次侧输出端检测到了明显的高频信号,频谱与主回路放电信号相似。通过分析互感器的传递特性,得出高频干扰信号可经过电容耦合进入二次回路。此试验方法可为一二次设备电磁兼容标准的修订提供参考以及数据支持。     

配电开关一二次融合影响因素分析与试验研究北大核心CSCD

随着柱式开关、环网柜等一二次融合配电开关设备的推广应用,对配电开关设备入网检测方案和关键影响因素分析需求迫切。文中根据一二次融合配电开关设备的结构组成原理,分析环境温度、电磁干扰和局部放电等因素对一二次融合设备可靠性和准确性的影响原因。利用高低温环境模拟箱、雷电冲击发生装置和局放测试仪等设备实验研究上述因素对配电开关一二次融合影响规律,提出串联滤波电路用于提高设备的抗强电磁干扰能力,降低了互感器输入端高频干扰的影响,为配电开关一二次融合入网检测和关键指标考核提供参考。     

柱上真空断路器的保护功能一二次融合试验研究

柱上真空断路器是配网的重要设备之一,目前相关标准缺少保护功能一二次融合试验的方法,不能全面检查物资抽检样品的质量。在分析柱上真空断路器故障数据的基础上,提出了单相接地故障和相间故障的保护功能一二次融合试验方法,给出了试验接线图、试验步骤及判定标准,最后给出了实例。试验方法简单方便,可以有效检测出故障条件下柱上真空断路器动作的正确性,具有广泛的应用性。     

一二次融合成套柱上断路器保护整组动作时间测量方法研究

一二次融合成套柱上断路器是新兴的配网设备,整组动作时间是衡量其性能的重要指标,相关标准只对断路器的脱扣器规定了动作要求,没有给出一二次融合成套柱上断路器整组动作时间测量方法。通过介绍一二次融合技术现状和一二次融合成套柱上断路器的分类及结构,给出了一二次融合成套柱上断路器整组动作时间的技术要求,提出了整组动作时间的测量方法,包括测量接线、测量过程、结果判断。测量方法过程严谨,简单方便,具有广泛的应用性。     

一二次融合成套断路器单相接地故障处置真型试验技术研究

目前一二次融合成套化柱上断路器的单相接地故障处置准确率低,亟需开展单相接地故障处置考核验证。在运行现场开展单相接地试验受制于安全风险和用户供电可靠性的影响,不易多次开展。通过建立10 kV真型配电网试验平台,实现了被试品快速接入,灵活复现配电网单相接地故障。提出了一二次融合成套柱上断路器单相接地故障处置真型试验方法,有效验证了一二次融合成套柱上断路器单相接地故障处置功能与处置准确率,发现了9项不合格原因。通过真型配电网试验平台的建立,提高了配电网设备入网质量,有效支撑配电网供电可靠性进一步提升。     

基于时域有限积分法的一二次融合配电开关雷击磁场分析

一二次融合配电开关屡次出现因各种电磁干扰导致的二次回路信号误差,甚至开关误动或拒动的现象,而目前仅考虑了设备正常运行状态下电磁干扰。文中首先阐述一二次融合配电开关的电磁干扰机理,选择时域有限积分法进行开关电磁场分析;搭建大电流暂态发生装置模拟配电网雷电冲击下的电磁干扰,获取稳定的干扰信号;这些干扰信号用于电磁仿真软件CST MWS建模,分析某型号10 k V户外配电开关在电磁干扰下柱上开关和二次回路周围的磁场分布。仿真结果表明,在所提出的冲击干扰下,配电开关互感器侧瞬时磁场强度可达1 300 A/m,FTU附近的瞬时磁场强度可达108.5 A/m,远超相关行业标准的规定值,在实际中极有可能造成二次设备出现故障。     

一二次融合设备成套化检测及其自动切换技术

随着一二次融合设备的快速发展,传统的一二次设备测试方法的检测效率很低,已经不再适用于新型的融合开关设备检测中。鉴于此,提出了一种一二次融合设备的成套化测试方案,其既能独立完成终端测试和互感器测试,也能完成一二次成套化测试。设计了综合切换装置,其在测试过程中无需改接线,可实现一次接线自动完成所有测试项目,并且该测试系统能同时兼容电磁式互感器和电子式互感器信号的检测。与传统检测方案相比,节省了两个检测工位,减少了检测占用场地面积。以智能柱上开关为例,检测效率提升了60%以上,每套智能开关的检测时间减少了80 min,提高了一二次融合设备的检测效率。     

一二次融合成套开关测试平台设计与实现

长期以来配电开关类设备在设计、制造和测试过程中相对独立,直接导致了配电一二次设备功能不匹配、责任划分不明确等问题.随着一二次融合技术的不断发展,设备厂家在一二次设备设计、制造环节开展了深入的交流和融合,但在测试环节依旧采用传统一次、二次独立测试方式,其原因主要在于缺乏有效的一二次融合成套开关一体化测试手段.因此,研究了一二次融合成套开关的一体化全自动测试技术,梳理总结一二次融合成套开关测试需求,提出了一体化全自动测试内容及方法,构建了包含一次控制柜、二次控制柜和测试连接柜在内的一体化全自动测试平台,实现了成套开关的一体化联合测试,其测试环境更符合现场运行情况,与传统测试方式相比,在测试效率和测试结果可靠性方面均更具优势.     

一二次融合成套开关测试平台设计与实现

长期以来配电开关类设备在设计、制造和测试过程中相对独立,直接导致了配电一二次设备功能不匹配、责任划分不明确等问题.随着一二次融合技术的不断发展,设备厂家在一二次设备设计、制造环节开展了深入的交流和融合,但在测试环节依旧采用传统一次、二次独立测试方式,其原因主要在于缺乏有效的一二次融合成套开关一体化测试手段.因此,研究了一二次融合成套开关的一体化全自动测试技术,梳理总结一二次融合成套开关测试需求,提出了一体化全自动测试内容及方法,构建了包含一次控制柜、二次控制柜和测试连接柜在内的一体化全自动测试平台,实现了成套开关的一体化联合测试,其测试环境更符合现场运行情况,与传统测试方式相比,在测试效率和测试结果可靠性方面均更具优势.     

配电一二次融合设备的电磁干扰及防护研究

配电一二次融合是未来配电网的重要发展方向,而一二次融合设备产生的电磁干扰问题对配电网的运行状态有着不容忽视的影响。针对产生的电磁干扰问题,从开关操作和高频开关电源两个方面分析了配电一二次融合设备中的电磁干扰来源,并对其产生的电磁干扰机理进行分析,提出了滤波等常用的电磁干扰抑制措施,为配电一二次融合设备电磁兼容技术的研究提供参考。     

基于配电网一次侧故障的就地式FA测试技术研究

一二次融合智能开关具备故障就地化处理高级功能,是智能配电网的典型特征,但如何测试其故障处理功能是一个难题,因此提出了高精度故障反演测试系统,为一二次融合智能开关故障测试奠定基础。通过分析目前传统的各种馈线自动化测试方法的不足,提出了基于一次侧故障注入的测试方法,解决了一二次智能开关全要素参与FA测试的问题。为实现就地式FA系统级测试,提出了基于HIL的一次侧故障注入就地式FA测试方法,采用仿真节点与实际测试台融合的虚实结合的技术,实现就地式FA系统级测试。     

一二次深度融合用电子传感器的工程应用

本文阐述了一种用于一二次深度融合的电子传感器在工程实际应用中遇到的若干问题,分析原因,并提出相应的解决方案。结合实际测量数据对比分析,验证方案适用于10kV柱上断路器内置电子传感器输出信号的采样,对一二次深度融合设备的工程应用也有一定的参考意义。     

基于改进层次分析法的柱上开关成套设备状态评估研究

柱上开关运行状态关系到配电线路的区间分段投切、控制、保护,科学评估其状态是电力系统安全稳定运行的关键,为此对一二次融合的柱上开关成套设备提出了基于改进层次分析法的状态评估方法。首先,根据成套设备的物理结构以及故障特点,建立包含开关本体、控制器、开关与控制器连接的指标评估体系;然后针对层次分析法缺少量化分析、主观性强等缺点,引入设备历史运行状况对指标评估体系中的二级指标进行定性和定量分析,确定指标权重,根据设备状态评价指标处理结果和权重计算状态评估值得出评估结果;最后通过算例验证所提评估方法的有效性与实用性。     

智能柱上开关在线监测技术分析

正作为配电网广泛分布的神经单元和配网自动化的终端设备,大量的智能柱上开关是配电网建设和改造的关键环节,传统的柱上开关由于一次部分和二次部分的分离,存在运行和保护动作不稳定、设备兼容性、扩展性差等问题。鉴于此,国内的电网公司、研究机构和设备厂商相继开展了柱上开关一、二次融合的研究工作。2019年8月21日,《12kV智能柱上开关通用技术条件》和《12kV智能柱上开关试验技术规范》发布,并于2019年8月24日开始实施,这标志着智能柱上开关产品标准的形成,这将进一步推动智能柱上开关在配电网中的应用,对于应用前景看好的智能柱上开关设备来说,实现其运行状态在线监测具有重要意义。     

10 kV系统电容取能方式电源特性分析

电容取能电源由于体积小、装置成本低和取能稳定等优势,成为10 kV一二次融合柱上开关的就地取能电源。为了在取电电流限制下提高最大取能功率,基于简化取能模型进行了输出电压和取能功率的电源特性研究,给出了不同补偿关系下的电源特性;通过影响取能功率上限的设计参数分析,得到了最大取能功率下的设计原则;考虑到典型负载如柱上开关的动态特性,进行了负载等效为储能电容器、恒功率负载及瞬时大功率负载下的仿真,其结果表明了不同动态负载下的电源特性,验证了理论计算的电源特性。     

一二次融合252kV智能组合电器的设计与实现北大核心CSCD

针对高压开关组合电器设备智能监测手段不足、传感器接口和监测装置接口不统一、数据就地分析能力不强及设备缺陷难以及时发现等问题,文中从一二次深入融合的角度,完成了252 kV组合电器智能感知系统及就地边缘智能分析单元的设计,统一了传感器与开关本体的机械接口、传感器与监测装置的电气接口,开关就地边缘计算终端将采集的各状态数据进行多参量融合分析,实现了开关设备状态的就地分析及缺陷诊断及故障预警。开关通过试验验证,文中设计的252 kV智能组合电器感知系统数据测量准确率为100%,故障诊断分析准确率为98%,具有较高的运行可靠性和智能化水平,提高了运维便捷性。