Краткий анализ цифровых первичных и вторичных интегрированных столбовых автоматических выключателей и их инженерное применение

С непрерывным развитием и модернизацией первичной и вторичной технологии интегрированного распределительного выключателя внутренние первичные и вторичные низковольтные столбовые выключатели также открыли широкий спектр инженерных приложений. В этой статье обсуждаются технические решения типичных цифровых столбовых выключателей, включая технические маршруты конкретного оборудования, структурный состав, технические требования к цифровому модулю и т. д., проводится анализ надежности оборудования и инженерный анализ применения, а также подчеркиваются преимущества применения цифровых столбовых выключателей по сравнению с традиционными электромагнитными или электронными столбовыми выключателями. Она играет определенную руководящую роль в инженерном применении цифровых столбовых выключателей.

Введение

На фоне продвижения страной пика углерода и углеродной нейтральности, строительство новой энергосистемы с новой энергией в качестве основного тела стало важной тенденцией развития, а цифровая электросеть станет новой формой переноса новых энергосистем. В настоящее время строительство цифровых электросетей вступило в период быстрого развития, и строительство цифровых распределительных сетей также стало важной его частью. Как важное распределительное устройство для воздушных линий внутренних распределительных сетей, полюсные выключатели являются оборудованием для автоматизации распределения воздушных линий, а цифровые полюсные выключатели также стали основным оборудованием цифровых распределительных сетей. В этой статье представлено техническое решение цифровых столбовых выключателей, обсуждается его технический маршрут, структурный состав и технические требования ADMU, проводится анализ надежности оборудования и анализ инженерного применения, а также обобщаются технические характеристики применения цифровых столбовых выключателей.

1 Техническое решение цифровых столбовых выключателей

1.1 Технический маршрут

По сравнению с традиционными электромагнитными или электронными переключателями, цифровые переключатели в основном реализуют локальную оцифровку аналоговых величин переключателя, а затем передают их на терминальное устройство в виде цифровых величин для завершения обработки сигнала. В настоящее время существует два основных технических пути для завершения локальной оцифровки аналоговых величин. Первый заключается в том, что датчик тока использует катушку Роговского для преобразования первичного тока во вторичный малый сигнал, а затем преобразует его в цифровую величину через интегратор, в то время как датчик напряжения преобразует вторичный малый сигнал напряжения в цифровую величину через аналого-цифровой (АЦ) преобразователь; второй заключается в том, чтобы ввести вторичный аналоговый малый сигнал традиционного электронного датчика напряжения и тока на корпусе переключателя в модуль ADMU поблизости, завершить аналого-цифровое преобразование сигнала через ADMU, а затем передать цифровой сигнал на терминальное устройство через первичные и вторичные соединительные кабели, а терминальное устройство реализует питание ADMU через первичные и вторичные соединительные кабели. В настоящее время, в связи с тем, что технология катушки Роговского в первом решении недостаточно зрела для применения в распределительных сетевых выключателях, оборудование имеет большие размеры, а точность измерения относительно низкая, ее нельзя расширить в выключателе, монтируемом на столбе. Поэтому цифровой выключатель, монтируемый на столбе, в основном использует второй технический путь.

1.2 Структурный состав

В настоящее время основным цифровым выключателем на столбе в Китае является пружинный цифровой выключатель, который использует пружинный рабочий механизм, трехфазную дискретную конструкцию полюса с твердым уплотнением и внешний датчик напряжения и тока или полюс с твердым уплотнением глубокого слияния для завершения измерения малых аналоговых сигналов напряжения и тока. Цифровой модуль (ADMU) интегрируется в распределительную коробку с помощью встроенного или внешнего способа для завершения локальной оцифровки малых аналоговых сигналов напряжения и тока, а затем передача сигнала между первичным и вторичным устройствами выполняется через экранированный кабель витой пары с помощью метода связи 485. Таким образом, цифровой выключатель на столбе в основном состоит из корпуса выключателя со встроенным цифровым модулем (ADMU), цифрового терминального блока и первичного и вторичного соединительного кабеля.

1.3 Основные технические требования к оцифровке

Переключатель, монтируемый на столбе, реализует оцифровку аналоговой величины на месте путем интеграции ADMU. Однако ADMU является активным электронным устройством, и его срок службы трудно сопоставить со сроком службы корпуса переключателя. Поэтому основная плата модуля ADMU должна быть с возможностью горячей замены и замены в режиме онлайн. Поэтому конструкция конструкции с возможностью горячей замены, конструкция защиты входного и выходного интерфейсов и конструкция защиты от помех цифровой передачи сигнала модуля ADMU стали ключевыми техническими требованиями для надежного применения модуля ADMU.

(1) Структурная конструкция с возможностью горячей замены: модуль ADMU должен включать оболочку и основную плату. Оболочка подключается к распределительной коробке для завершения преобразования интерфейса между аналоговым сигналом внутреннего датчика переключателя и внешней основной платой; основная плата и оболочка имеют функцию подключения и отключения в режиме онлайн. Плата автоматически блокируется после вставки в оболочку и может быть отстегнута и вытащена с помощью ручки инструмента, реализуя функцию подключения в режиме онлайн и замены платы модуля после отказа.

(2) Конструкция защиты интерфейса: в приложении модуля ADMU есть два интерфейса: один — это интерфейс соединения между оболочкой и коробкой, который должен соответствовать требованиям защиты IP65, чтобы предотвратить попадание водяного пара в распределительную коробку, вызывая ржавчину на внутреннем механизме и электрическое короткое замыкание интерфейса; другой — это электрический интерфейс между оболочкой и основной платой, который должен соответствовать как минимум требованиям защиты IP55. При использовании на открытом воздухе следует убедиться, что водяной пар не может попасть в интерфейс, чтобы избежать окисления или короткого замыкания интерфейсных контактов.

(3) Противопомеховая конструкция цифровой передачи сигнала: После того, как модуль ADMU завершает локальную оцифровку аналоговой величины, он передает ее на терминал через цифровой сигнал 485. На передачу цифрового сигнала легко влияет электромагнитная среда. Поэтому для передачи цифрового сигнала от основной платы к терминальному блоку требуется экранированный кабель с витой парой. Экранирующий слой кабеля заземлен в одной точке для надежного экранирования внешних электромагнитных помех; в то же время необходимо разумно выбрать коммуникационный чип 485, чтобы обеспечить стабильность передачи и приема сигнала.

2 Анализ надежности цифровых полюсных выключателей

По сравнению с традиционными электромагнитными или электронными полюсными переключателями, основное отличие цифровых полюсных переключателей заключается в том, что они имеют внешний интегрированный модуль ADMU, а первичные и вторичные устройства передают сигналы телесигнализации и телеметрии посредством цифровых сигналов. Традиционные электромагнитные или электронные полюсные переключатели являются пассивными устройствами и широко используются на рынке с высокой надежностью применения. После того, как цифровой полюсный переключатель вводит активные устройства модуля ADMU, это несет риски для надежности применения переключателя. Основными влияющими факторами являются:

(1) В распределительной коробке добавлены отверстия для установки модуля ADMU и повышена герметичность конструкции коробки;

(2) Вторичная цепь датчика добавляет интерфейсы подключения, что увеличивает риск ошибок вторичной проводки;

(3) Модуль ADMU требует конструкции с возможностью горячей замены в режиме онлайн, что повышает требования к защите внешнего интерфейса и надежности соединения;

(4) Модуль ADMU является активным устройством, и его срок службы не может сравниться со сроком службы традиционных пассивных устройств переключателя, монтируемых на столбе. Необходимо повысить надежность компонентов модуля и объединить замену модулей в режиме онлайн для увеличения срока службы переключателя;

(5) Модуль ADMU передает цифровые сигналы посредством 485 сигналов, что повышает помехозащищенность цифровой передачи сигналов.

Подводя итог, можно сказать, что для повышения надежности применения цифровых столбовых коммутаторов необходимо сосредоточиться на обеспечении оптимального выбора компонентов модуля ADMU, повышении стабильности применения и срока службы модуля, а также на обеспечении герметизации и надежности соединения каждого интерфейса модуля за счет оптимизации конструкции.

3 Анализ инженерного применения на основе цифровых выключателей, монтируемых на столбах

Инженерное применение цифровых столбовых переключателей имеет ряд преимуществ, таких как:

(1) Точность измерения телеметрии напряжения и тока выше, что обычно соответствует точности измерения всего оборудования 0,5 уровня, что лучше, чем точность 1 уровня традиционных выключателей, устанавливаемых на столбах;

(2) На основе высокоточного телеметрического зондирования можно добиться более точного определения и изоляции неисправностей линии, а также повысить стабильность электроснабжения линии;

(3) Количество телеметрических кабелей между первичным и вторичным оборудованием сокращено, и для обеспечения трехканальной передачи сигналов всего оборудования оставлен только один 10-жильный кабель дистанционного управления;

(4) Без увеличения количества вилок переключателей можно удовлетворить расширение телеметрии переключателя и телесигнализации, а также трехфазное напряжение, напряжение нулевой последовательности, трехфазное измерение и ток защиты, измерение нулевой последовательности и ток защиты на стороне источника питания и стороне нагрузки можно собирать в режиме реального времени. Он может удовлетворить сбор сигналов дистанционной сигнализации открытого положения, закрытого положения, положения несохраненной энергии, низкого давления и т. д., и даже в будущем можно расширить передачу сигналов дистанционной сигнализации, таких как мониторинг температуры переключателя и мониторинг частичного разряда. Он гибок в применении и может адаптироваться к большему количеству режимов применения защиты.

(5) В процессе передачи слабого сигнала аналоговая передача легко подвергается помехам со стороны факторов окружающей среды цепи передачи, в то время как цифровая передача в значительной степени избегает помех со стороны факторов окружающей среды и не подвержена влиянию нагрузки цепи передачи, что имеет очевидные преимущества передачи сигнала без потерь.

Цифровые полюсные переключатели — это инновационные продукты, которые за последние два года трансформировались из первичных и вторичных полюсных переключателей в цифровые переключатели. Благодаря масштабному инженерному применению цифровых полюсных переключателей можно точнее контролировать мощность линии распределения электроэнергии, точнее определять и изолировать неисправности линии, а также более полно контролировать состояние коммутационного оборудования.

4 Заключение

В данной статье кратко анализируются текущие технические решения цифровых полюсных переключателей, особое внимание уделяется анализу ключевых цифровых технических требований, а также обсуждаются факторы, влияющие на надежность применения цифровых полюсных переключателей. В то же время анализируются преимущества применения цифровых полюсных переключателей, что играет определенную направляющую роль в проектировании продукта и инженерном применении цифровых полюсных переключателей.