配电一二次融合的最新进展和应用现状

一、配电设备一二次融合的重要意义

配电一二次融合设备是当前配电自动化全面建设以及配电物联网示范建设条件下的关键设备，是实现故障就地化处理的重要途径和手段，是配电设备标准化、设备小型化、装置集成化与运维智能化的必由之路；

技术标准和新产品的形成，有效地指导国内电力市场12KV配电设备一二次融合设计与检测，将进一步推进一二次融合工作的健康开展和推广应用。

有利于引导和规范我国配电设备市场的优胜劣汰、良性竞争的机制，一二次融合产品将大幅度提高我国配电设备的技术水平和运行水平，大幅度缩短我国配电装备与国外先进技术和设备的差距，在有些方面甚至赶超国际先进水平。

二、智能柱上开关演进的三个阶段

1、一二次设备成套化：

表现为配电柱上开关和控制终端（FTU）预先成套化。

由开关本体、控制终端、取电PT、绝缘信号电缆等成套组成。

开关本体、控制终端、PT之间规范信号接口并采用军用品级航空接插件（26芯），通过户外型全绝缘电缆连接，同时航空插头接口采用密封材料，提高整体的抗凝露性能。

柱上开关采用常规电磁式电压和电流互感器，增加电子式零序电压互感器（CVT），以支持二次终端对接地故障的判别，另外，二次终端在功能上配置了配电线损采集模块。

2、一二次设备初步融合：

采用交流电压/电流传感器代替传统电压/电流互感器（包括相序和零序）

交流传感器具有体积小的特点，有利于将其由外置改为内置于开关本体中（如安放于共箱式开关的箱体内）。

针对小信号传输易受干扰问题，有的企业尝试将A/D转换器融合进开关中，实现采集信号就地数字化，大幅度地缩短输出模拟量传输距离。但这种方式存在一二次寿命不匹配，且运维方式较为麻烦等问题。

采用多种方式取电，如太阳能取电、电子式CT取电、电容取电等更安全的非PT取电方式。

3、一二次设备深度融合：

电压/电流传感器封装于极柱内（支柱式）或者安装在箱体内（共箱式），开关的一体化程度进一步提高，非电量传感器（温度、压力、局放等）的有选择融入；

随着二次终端低功耗、小型化和模块化，二次终端贴近一次设备，形成整体上更和谐完美，同时也有利于小型化接口和传输，二次终端用专用工具安装和拆卸更换。

一二次深度融合阶段基础上仍需解决：

1）电容取电装置与开关融合一体，即封装在极柱内或布置在开关本体内部，但由于受到体积的空间的限制，取电功率一般只能在2W～15W左右。

2）开关整体结构设计上需进一步优化，减小对二次设备的干扰影响；

3）完全满足设备级即插即用，实现设备的智能化运维和全寿命周期管理。

三、智能柱上开关的性能优势

常规开关一二次融合智能开关

短路故障选择性隔离需整条线路的不同开关进行多次配

合跳闸和重合，才能隔离故障

实现短路故障最小故障区域自动隔离，无故障区段

的供电不受影响，不需要变电站开关重合配合，有

效地防止越级跳闸

线损采集功能无高精度线损分段式管理，可采集ABC三相电流（精度0.5S级），ABC三相电压（精度0.5S），实现最小线路区域的电量准确线损数据采集功能

单相接地故障判断无实现80%以上单相接地故障的故障判断，并可自动选择性隔离

是否采用新型PT、CT 传统PT易产生铁磁谐振、二次侧短

路产生大电流问题；CT动态范围小、

有磁饱和以及二次输出不能开路的

问题

采用电压传感器替代PT；采用电流传感器替代CT，

解决了相应问题

取电方式电磁式取电PT，易被雷击损坏、电

压二次侧短路产生过电流以及铁磁

谐振等安全问题

采用开关极柱内置取电传感器+太阳能取电方式，替

代电磁式取电PT，解决了相应问题

一二次设备接口一二次设备接口和线缆繁多，接口

不匹配，可靠性差

只需一条控制电缆甚至可以不用电缆，可靠性高

调试与维护需专业人员调试和维护免调试和免维护

防水防尘等级IP54开关本体IP66控制终端IP67

结构和重量结构松散，重量约110-150kg结构紧凑，重量约95kg 机械寿命≥10000次≥20000次

使用寿命＞20年＞20年

四、智能柱上开关的关键技术突破

1、配电设备一体化小型化技术

1）交流传感器技术

电子式电压传感器技术

（1）电阻分压式

（2）电容分压式

电子式电流传感器技术

（1）空心线圈

（2）LPCT线圈

2）保护测控一体化技术

实现保护、测量、故障录波、线路损耗等一体化，需要对终端进行高度

集成设计，保证满足保护，测量等技术指标的要求。

2、配电设备接口防护技术

1）开关结构防护

主导电回路及机构等关键零部件均密封于密闭空间。

采用高性能的军品级接插件，箱体密封可达到IP67。

2）电气连接防护

采用军品级接插件和户外测量信号屏蔽防护电缆，防

开路保护电路。

3）配电终端结构防护

馈线终端（罩式）外壳采用非金属材料模压成型，防

护等级IP67，可浸水；

站所终端（箱式）：双层结构色剂，空气对流防太阳直

晒，耐高温，箱体IP66防护等级。

3、一次设备与传感器深度融合

将交流传感器及取电模块与一次本体深度融合，以集交流传感器/电容取电/真空灭弧室一体化固封于极柱，解决馈线终端的电磁式取电PT的铁磁谐振和易被雷击损坏；

以下内容来自江苏省电力有限公司电力科学研究院：

后备电源采用蓄电池供电，满足掉电后维持终端8小时的数据通信及3次以上开关分合闸操作；采用超级电容方式，维持终端15min的通信。

利用电力物联网中先进的智能感知和边缘计算技术，支持电量采集、就地型馈线自动化、单相接地故障就地检测和隔离功能，解决配电自动化故障隔离、接地故障查找等问题；

超低功耗控制终端，有效解决了目前馈线自动化中馈线终端功耗大的问题。