配网自动化开关万能模拟断路器设计及应用

陈晓枫

广东电网有限责任公司湛江吴川供电局   邮编：524500

摘要：为了减轻日益繁重电网配电自动化终端设备FTU的调试工作，针对传统的配电自动化终端设备调试一次设备开关不便移动、不同制造厂家控制电缆的航空插头型号不一致、频繁分合一次设备开关易造成损坏等现象，提出一种配网自动化开关万能模拟断路器，替代一次设备进行调试，该装置通过是集成化回路与多模块连接的组合设计，为不同制造厂家的配电自动化终端设备提供安全、可靠的模拟断路器，无需更换随终端配套控制电缆，降低了调试难度。

关键词：配电自动化终端设备；控制电缆；一次设备；开关；调试

0引言

随着数字电网的大力推进，配电网线路中智能终端设备投入使用程度逐年提升，为进一步减少配电网故障跳闸造成的停电事件发生，提升配电网供电线路的供电可靠性，保证电力的正常供应，因此迫切需要能自主进行逻辑判断并准确输出模拟信号的智能终端，为配电网提供数字化赋能效果。配电智能终端FTU，具有遥控、遥测、遥信、遥调和故障检测功能，并与配电自动化主站通信，提供配电系统运行情况和各种参数及监测控制所需信息，包括开关状态、电能参数、相间故障、接地故障以及故障时的参数,并执行配电主站下发的命令，对配电设备进行调节和控制，实现故障定位、故障隔离和非故障区域快速恢复供电等功能。

现有的配电自动化终端设备FTU维护调试工作一般包括配电自动化终端设备FTU、配套的控制电缆、10kV柱上断路器，均由电子元器件组合而成。当前的调试方法需要利用的10kV柱上断路器属于一次开关设备，体积较大，运送不便，同时由于配电自动化终端设备FTU的制造厂家种类繁多，当前电网企业根据经营需要会选择不同厂家的配电自动化终端设备FTU，容易造成配套的控制电缆型号不一，导致无法对需要调试的配电自动化终端设备FTU进行正确有效的连接，从而无法测试其终端FTU的四遥功能准确度，因此容易造成诸多问题。对此提出一种配网自动化开关万能模拟断路器的方案，即设计一款能适应不同型号的配电自动化终端设备FTU，并能模拟一次开关设备的动作效果，从而达到准确调试配电自动化终端设备FTU的效果。

1研究现状

目前，现存的[1]配电自动化终端设备FTU的调试过程中，大多需要搬运10kV一次开关设备本体作为调试的响应侧，将配电自动化终端设备FTU通过终端配套的控制电缆与10kV一次开关设备本体进行连接，对配电自动化终端设备FTU进行[2]遥控、遥测、遥信、遥调和故障检测功能的测试，通过10kV一次开关设备本体的动作反馈，以此作为配电自动化终端设备FTU能否正确动作的依据。但目前市面上配电自动化终端设备FTU厂家种类繁多，且在当前的自动化终端出厂调试中，需要使用实际的一次断路器进行成套调试。但是实际的电力一次开关设备，体积庞大，质量超过200公斤，非常笨重，在与配电自动化终端联合调试过程中，消耗大量能源，造成企业支出额外的生产成本费用。而且调试过程中噪音巨大，会对操作人员造成听觉损伤和精神刺激。

目前部分厂家也生产了模拟断路器，但是在日常的使用中还存在不足。而厂家生产的模拟断路器只能对应单个型号的产品，对模拟开关的使用率不高，存在很大的局限性。目前的模拟断路器没有开关储能回路模拟测试功能。在出厂调试中只能在装置加模拟量测试，不能有效地检测储能二次回路的合格，对出厂调试不能完整地完成。

本项目针对现有技术存在的不足，提供一种配网自动化终端检测用万能模拟断路器，不受配电自动化终端厂家的限制、能反馈储能信号，且方便移动携带。产品适用于目前10kV配网自动化终端检测情况，操作方便，实用性强，应用前景广。

2设计方案

配网自动化开关万能模拟断路器的研制，如图1所示，其内部结构包括连接端子排，连接端子排包括跳闸控制端子、合闸控制端子、储能控制端子、跳闸反馈端子、合闸反馈端子、储能反馈端子、控制电源负极端子和公共端子。万能模拟断路器通过储能控制端子和储能反馈端子的组合使用，可根据配网自动化终端FTU的输出控制信号，及时模拟并反馈断路器的储能信号，方便测试人员查看响应信号。

而万能模拟断路器与FTU之间的连接，采用设计的转换开关。按各不同制造厂家配网自动化终端FTU的航空插头型号要求，通过机械组合的方式组成不同接法的开关，以适应不同电路的要求，可以进行电路的转换。

图1配网自动化开关万能模拟断路器结构设计图

万能模拟断路器可代替实际的一次电力开关对配网自动化终端进行测试，并且打破一厂家一模拟开关调试的局限。根据不同厂家配电自动化终端FTU的航空插头的特性，机械组合适合其插头的连接插座，适配不同型号的终端。

3配网自动化开关万能模拟断路器的结构设计

为了满足户外调试电网运行中的配电自动化终端FTU，配网自动化开关万能模拟断路器采用自保持继电器+储能输出回路的巧妙结合方式，形成自供电循环回路，装置无需外接电源也可满足使用需求。

图2配网自动化开关万能模拟断路器自供电循环回路的电路图

为了可对储能出口回路及遥信采样回路进行检测，万能模拟断路器对配电自动化终端储能回路进行电压电流及功率进行采样检测看是否满足储能要求，同时设计了数个无源接点用于测试配电自动化终端的遥信采样回路。

图3配网自动化开关万能模拟断路器调试遥信采样回路无源接点的电路图

4配网自动化开关万能模拟断路器转换开关的结构设计

为了方便使用，转换开关采用配套控制器航插底座的航空插头设计，即插即用，简单快捷即可接入控制器。无需复杂接线。同时为了匹配各种厂家配电终端，转换开关内部匹配了不同航插电缆的组合，可以应用于不同厂家配电终端调试检测。

图4配网自动化开关万能模拟断路器转换开关的结构设计图

5技术创新

本款配网自动化开关万能模拟断路器采用机械组合方式配套配置多种配电终端FTU航插底座的航空插头设计，可以满足不同FTU检测需求；同时使用自保持继电器及利用储能输出回路结合的方式，使万能模拟断路器无需外接电源，方便户外使用无需担心电源限制；万能模拟断路器测试储能回路电压电流及功率进行采样及遥信回路检测，可对配电终端FTU的储能及遥信回路进行检测，使得FTU功能检测更完整。

6结束语

对配网自动化开关万能模拟断路器的研制，本款万能模拟断路器适配市面上配电自动化终端常用不同厂家的航空插头，做到设计标准化模块化，同时减轻搬运一次开关设备本体的工序，提高效率，且通过储能控制端子和储能反馈端子的组合使用，模拟断路器的储能信号，方便测试人员查看响应信号。其突出的安全效益、工作效益和经济效益，适用于现行的配电自动化终端调试的工作要求，实用性较高，通用性较强，在性价比及功能满足实际需要的前提下提升了项目的创新性，应用前景较高。

参考文献

[1] 周其欣.配电自动化在10kV供电系统中的应用[J].现代工业经济和信息化,2022(10)

[2] 钱彬彬.配电自动化技术与安全管理分析[J]. 电子技术,2022(12)