环网柜电缆线路合环检测装置的研制与应用

环网柜电缆线路合环检测装置的研制与应用

梁永昌 蒙禄丰 李娟

（广西电网公司贵港供电局，广西 贵港 537100 ）

摘要：本文依据电网调度规程中有关合环操作的相关规定，应用嵌入式电子技术研制一种使用方便、操作简便的手持式环网柜电缆线路合环检测装置，合环操作前先同时检测待连接支路两侧各相的电压幅值、相角并进行比较是否符合合环条件，再进行合环操作，为合环操作人员现场作业提供了简便有效的检测判别技术手段。

关键词：环网，合环检测，研制

一、引言

城市电网在负荷密度日益增大的用电环境下为了能够安全可靠地运行，广泛采用闭环设计、开环运行的环网型供电方式，即具有双电源供电甚至多电源供电的结构。环网供电模式通过环网柜合环操作，可以将一条母线、开关或馈线上的负荷不停电转供转移到另一条母线、开关或馈线上，进一步提高了供电的灵活性和可靠性。但是，在合环操作时，由于环网柜联接两侧支路存在负荷不均衡、电压及相角差异等情况，均会导致参与合环的两侧线路产生冲击电流及循环电流，若合环电流过大超过线路最大容许载流量，将引起保护装置动作跳闸，影响到配电网的安全运行。因此为了防止合环对电网造成影响，合环操作前需充分预估环流大小、电压幅值、相角差异，判断是否具备合环条件。

本文依据电网调度规程中有关合环操作两侧线路相序相位、电压与相角差的相关规定，应用嵌入式电子技术研制一种使用方便、操作简便的手持式环网柜电缆线路合环检测装置，合环操作前先通过开闭所二次测量带电指示孔同时检测待连接支路两侧各相的电压幅值、相角并进行比较是否符合合环条件，再进行合环操作，为合环操作人员现场作业提供了简便有效的检测判别技术手段。

二、合环检测装置功能结构

合环检测装置主要由微处理器测控电路、电压信号采样电路、液晶显示模块、按键电路等结构功能模块组成。

图1 合环检测装置基本功能结构示意图

图2 手持式合环检测装置

微处理器测控电路 ：采用高度兼容ST公司STM32F系列、具有ARM CortexTM-M3 32 位 RISC 内核的HK32F103CBT6芯片，芯片特点：主频 96 MHz，内置两个12位 SAR ADC 转换器，完成装置的电压采样信号AD转换、数据检测分析、液晶显示控制、按键电路接口功能。

电压信号采样电路 ：通过LM358运算放大器、电压信号预处理电路将从开闭所二次测量带电指示孔输入的两路电压信号转换为标准5V模拟电压信号，连接到微处理器HK32F103CBT6芯片AD信号输入管脚，供微处理器对电压信号进行A/D转换高速采样处理后变换成数字信号存入数据存储单元，由微处理器系统进行分析处理。

液晶显示模块 ：采用JHD160160-G36BFWZ型LCM液晶模块，该型号液晶模块是一款基于驱动芯片 UC1698u液晶控制器设计的160×160 黑白图形点阵液晶屏，分辨率:160X160（显示16X16点阵中文每行10个汉字、 10行），通过14条管脚外接微处理器测控电路进行命令和数据交互控制，实现两侧电压波形、电压幅值和相角差值的实时显示。

按键电路:设置上、下、左、右、回车、回退6个按键，按键电路的轻触开关按钮一端接地，另一端通过接触电阻连接到高电平，在接触电阻与轻触开关按钮之间分别和微处理器的输入管脚连接，通过微处理器电路接收按键信号并执行按键操作功能。

三、合环检测装置工作技术原理

装置依次按A、B、C相同时检测工频工况下的两侧待合环线路电压，以左侧线路为参考基准，将两侧电压波形进行比较，得出两侧线路的电压幅值 ，相位 ，计算得出：

电压幅值差值

相位差值 。

然后在装置的液晶屏上按键显示电压波形和两侧线路电压幅值差值、相位差值。当两侧线路各相电压幅值差值、相位差值均在合环设定值范围内时，显示电压幅值与相角差值符合合环设定值，给操作人员提供合环条件参考。装置检测显示样例如图3所示。

图3装置检测显示样例

四、应用案例及效果

根据相关调度规程规定，合环操作相序相位必须相同，电压差一般不超过20％，相角差不超过25°。笔者所在的供电部门，于2021年在环网柜维护管理作业班组配置了多台自研的手持式环网柜电缆线路合环检测装置，用于10kv中压配电网环网柜进行合环作业或维护时使用该装置进行相序相位和电压幅值差值检测，取得了较好的应用效果。

表1合环操作检测的部分实例

可见，环网柜使用自研的合环检测装置检测，凡是两侧各相的相位差值、电压幅值差值在合环设定值范围内的，进行合环操作均取得成功，无合环跳闸现象出现，运行效果比较显著。

五、结语

本文按照环网柜合环操作的基本规则分析了合环操作前应考虑的因素，给出了应用嵌入式电子技术研制合环检测装置的基本设计方案，并使用自研的检测装置进行了环网柜合环操作前的检测应用。使用情况表明，在合环操作前应用自研检测装置检测环网柜各相相序和相位是否相同，相角差值和电压差值是否在合环设定值范围内，可以快速高效地判定环网柜是否具备合环条件，最大限度地避免了出现合环失败影响电力供应可靠性的现象，不失为一种值得推广应用的技术方案。

作者简介：梁永昌，1973-，高级工程师，主要从事配电检修等技术工作。

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