配网零电位带电作业装置的研制

熊永鹏

摘要：在配电网中开展带电作业不仅可以提髙供电可靠性、减少停电范围和时间，还具有明显的经济效益，故配电网的带电作业在世界各国得到了广泛的开展。例如日本的带电作业已逐步向机械化、自动化方向发展。基于此，本文章对配网零电位带电作业装置的研制进行探讨，以供相关从业人员参考。

关键词：配网；零电位；带电作业装置；研制

引言

随着用电客户优质服务和维权意识不断增强，供电可靠性要求不断提高，供电企业一直在不断探索新技术和新方法以更好地为客户提供优质的电力供应。不停电作业是以实现用户不停电或短时停电为目的，采用多种方式对设备进行检修的技术，其作业方式包括了带电和停电检修。

1带电作业

带电作业能有效减少配电线路停电检修带来的损失，是保证配电线路稳定、持续供电的重要技术手段。为避免带电作业中作业人员发生触电事故，需采用绝缘遮蔽罩遮蔽带电体。导线遮蔽罩具有质地轻、安装方便等优点，但其内部散热不足易引起过热问题。根据《带电作业用遮蔽罩》GB/T12168-2006，耐高温导线遮蔽罩的工作环境温度应低于７０℃，过热会影响导线遮蔽罩的绝缘性能、加速材料老化，给配电线路带电作业带来严重安全隐患。因此，有必要研究高温重负荷条件下导线遮蔽罩的温升特性。常见的温升计算方法包括经验公式、热路模型、有限元法等。其中，经验公式法计算简单，但适应范围有限；热路模型法计算量小、能反应暂态温升过程，在架空导线动态增容方面应用广泛；通过有限元法建立温度－流体场计算模型，可得到自然对流和强制对流条件下的暂态、稳态温升分布。目前，关于钢芯铝绞线温升计算的研究成果较丰富，但关于导线遮蔽罩温升特性的研究成果较少。

2常规带电作业组织管理

作为常规项目的一、二、三类带电作业因其作业现场通常不涉及配电检修和运维操作专业的配合，不存在工作界面交叉，职责界面清晰，现场工作流程一般在调度部门和带电作业部门间流转。作业前通常由带电作业班向调度发起作业申请，由调度下达许可并根据情况退出线路重合闸后即可开展工作。也可由带电作业班向设备运维部门发起作业申请，再由运维部门向调度申请开工并根据情况退出重合闸。

3配网零电位带电作业装置的研制

3.1装置硬件设计

装置信号采集电路对系统的中性点电压、各相电压、装置的输出电流、电压等参数进行实时采样，采得的数据经ＤＳＰ处理和分析后，判断系统状态并设定控制目标，控制脉冲驱动电路为逆变器提供ＩＧＢＴ驱动脉冲，向配电网中性点注入电流，实现对配电网零序电压（作业相电压）的控制；装置配置了相关保护电路，针对结束作业及装置故障时能及时发出信号和闭锁装置，避免干扰系统正常运行；通过装置触摸屏显示系统可实现对状态量的监视、参数修改、显示装置运行状况等功育。

3.2参数及模型

采用三维有限元计算方法，计算点根据作业人员进入作业位置一般路径、杆塔结构等特点进行选取。首先在地面选取若干典型的地电位测试点，再当作业人员攀登到离开地面一定高度时选取塔身地电位测试点，以及考虑到绝缘子串支撑处是带电作业人员在塔上的经常工作位置，故选择绝缘子串支撑点处为计算点，为了从严考虑，还将直线绝缘子导线侧等电位作业处作为计算点，校核其作业安全性。考虑到线路作业带电作业人员常常站立于横担、塔身或绝缘平台上开展操作，人体体表电场的最大值一般出现在头部、手部、脚部等尖端处。

3.3装置的硬件电路

装置的硬件电路主要包括：DSP附属电路及电源，电机功率驱动电路，电流、温度检测采样电路，电机转子位置和速度检测电路，CAN总线通讯电路和输入输出信号电路等。其中DSP附属电路及电源主要包括外部晶振和供电电源变换电路；电机驱动电路包括PWM自举电路和三相桥式逆变电路；电流、温度检测采样电路主要包括电流、温度采样，信号处理、滤波电路；速度及电机转子位置检测电路主要包括电机光电编码器信号处理电路、DSP的QEP信号前置处理电路；CAN总线通讯电路主要是CAN通讯接口电路；输入输出信号电路包括电机转子位置的霍尔信号输入和关节制动信号、信号指示灯输出电路。

3.4最短l计算方法

最短l计算方法由于配电网线路结构复杂及分支线路较多，l缺乏直接有效的测量手段，影响调压效果与带电作业人员工作效率。①将变电站及配电网线路分支节点视为节点，以变电站为中心对线路分支节点进行编号（１，２，……，ｎ），节点总数为ｎ；②通过实际测量得到各节点间相邻距离，得到各个节点间的距离矩阵Ｄ，若两线路分支节点ｉ和k相邻存在直接相连导线，若两节点之间无直接相连导线，则令D＞（ｉ，k）＝∞；③定义最短路径矩阵Dmin，令Dmin=D；④对于任意两分支节点ｉ和k间的最短路径，无外乎两种情况，一种是从i直接到达k；另一种是ｉ经若干节点到达k；⑤输出该矩阵任意元素Dmin（ｉ，k）即为分支节点；至分支节点的最短距离。在近端人机互换模块的键盘或可触屏显示器输入任意两分支节点编号，近端人机互换模块的显示器上即可以显示出两分支节点的电气距离。通过前期工程施工数据及后期测量校准得到线路分支节点距离后，可方便快捷地得到任意分支节点至线路出口端的最短电气距离，在程序设计完成后只需输入离带电作业点最近的线路分支节点的编号，实测作业点至该分支节点的电气距离，得到电气距离后根据式（１）￣（４）即可得到实现作业点零电位所需注入电流的数值，中央运算模块再将其转换为脉宽调制信号，将其输入至有源逆变装置后即可实现精确调压钳制作业点电位为零。

3.5新作业方式

通常来讲，配电网线路迁改或改造工程往往涉及新的线路敷设，以将原线路通道腾出，完成配合市政改造等任务。在采用旁路作业法实施该类工程时，若充分利用新建部分线路(架空线路或者电缆网)，首先，通过带电作业方式完成新建部分两端带电搭火;再通过新装柱上隔离开关(或断路器)实现新建部分并入系统带电运行，即可与原线路形成旁路;最后，通过带电作业方式对待迁改部分线路进行解头断电，并配合检修部门完成杆塔和导线拆除工作。

3.6配网开关柜进行科学的设计

配网开关柜的设计是否符合要求影响着后期开关柜设备的运行状态，应重视对开关柜的合理设计。在设计中，需要考虑开关柜的位置、施工及功能三方面内容，使设计能够顺利开展，为之后的施工提供便捷的条件。还应根据开关柜相关绝缘标准进行设计工作，保证开关柜零配件的质量，并且合理控制开关柜之间的距离，使开关柜设备的稳定性能够得到保障，提升开关柜运行性能水平。

结束语

装置补偿速度快，采用预调试消弧线圈对作业点电压实现无延时补偿，延时为毫秒级；独有的零序电压柔性控制技术，当进行带电作业时，可灵活调整三相对地电压，对电力电缆绝缘受损控制尤为突出，可提高供电可靠性。随着配电网带电作业重要性的提升，装置减少了配电网带电作业难度，提高了作业安全，对于实际生产具有重大意义，可进行有效推广。

参考文献

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