孙巍巍， 王 宁

(天津市中力神盾电子科技有限公司，天津 300384)

1 低压配电系统现状及发展趋势

(1)低压配电系统自身安全性问题：在现有的低压配电系统模式中，各种保护机制均以器件为主体，这些器件本身受限于物理特性、保护机制、配置情况等条件，经常出现不报警、不动作甚至是误动作，最终导致低压配电系统整体安全受到威胁。

(2)低压配电系统自身的可靠性问题：主要表现为故障频发，影响对用电负荷的连续供电，在一些关键场合中可能导致严重的后果。究其根源，主要是因为低压配电系统配电及用电管理结合不足、配电设备生产制造粗放、子系统林立、强弱电交叉等。

(3)系统功能单一：目前的低压配电系统无法满足用户的管理需求。解决该问题的常用手段是植入各种二次系统，但会因为复杂二次回路的引入降低系统整体可靠性。

(4)能耗管理能力低：目前，低压供配电系统体系对节能有着迫切的需求，但现有能耗管理子系统很难在能耗数据精度、数据分析模式、具体节能措施等方面给出满意的答案，甚至经常出现数据严重错误、报表无人查看等情况。

(5)人机交互困难：当前进行低压配电系统运营、维护和管理的工作多由具备基本电气知识的人员负责，但工作开展较为困难，主要原因在于赖以使用的低压配电系统自身交互媒介过于简陋，功能发挥空间有限；或过于复杂，人员自身难以熟练掌握使用方法，因此在人员和低压配电系统之间存在着明显的隔阂。

2 基于数字化技术的智慧配电系统模式及功能特点

2.1 总体结构形式

基于数字化技术的智慧配电系统分为两种模式：智能终端模式和智慧电柜模式。前者通过智能终端自身的数字化功能进行本回路的监控管理，实现精细化保护；后者通过一体化智慧电柜实现配电回路的构建以及系统的全面管理。在此基础上，各智能终端及智慧电柜均能通过系统组网构成三层网络化结构，实现集中管理控制，简化运维工作。

2.2 系统功能特点

(1)连续稳定：为用电负荷提供连续的电能供应是低压配电系统的基本任务，智慧配电系统在这一方面通过各种具体的功能措施加以保证，包括自动化电源切换、级间联锁防止事故扩大化等。这些功能、动作完全由智能低压电气系统自动完成，显著缩短故障停电时间，甚至能够最大程度上避免故障停电事故的发生；且连续供电的各种功能逻辑完全基于系统智慧化的特点来实现，以更高的可靠性、更简洁的硬件配置实现了更加严谨和丰富的逻辑功能。

(2)安全可靠：系统运行期间，借助多项创新性的功能保证自身安全。特别是对于可能引发电气火灾的因素，系统将其作为考虑内容的重中之重，综合利用数字化保护、异常电流识别保护等新型技术，切实保障系统安全。

(3)绿色节能：系统配置智慧化能耗管理子功能，在硬件层面上实现高精度的能耗数据采集，在软件层面上将分析结果以直观的形式提供给用户，相比于传统系统仅提供简单能耗数据报表而言，该系统重点通过能耗规律分析功能自动找出能耗异常点，为用户的节能方案提供针对性指导，同时具备节能控制功能，可根据用户设定的条件进行供电，减少负荷的无效运行。这一特性使得智慧配电系统不仅符合国家对于绿建、节能的相关标准规范，还具备切实降低用户能耗投入的效果。

(4)系统高效交互：考虑到设备现场、集中平台均有与人进行交互的需求，因此智电系统在这两个场景均设置了相应的交互媒介。本地媒介与一体化电柜架构融合，负责进行现场告警和异常提示，满足现场查看和控制的基本需求；平台媒介则以相对集中的角度与人进行信息交流，满足整个智电体系在不同层面上对于交互功能的具体需求。

(5)智慧化电力监控：相对于传统低压配电系统单纯通过监测电参量及通断状态实现的电力监控而言，基于数字化技术的智慧配电系统的电力监控运用了专家诊断的功能，对自身运行状态进行实时监控的同时，判断系统异常状态，查找安全隐患，实现故障的早期预警。

3 基于数字化技术的智慧配电系统参数指标

(1)智能终端的指标详见表1。

(2)智慧电柜参数指标详见表2。

智能终端指标 表1

4 系统设计

4.1 智电系统设计选用场合

基于数字化技术的新型智慧配电系统能够代替以往的低压配电系统，并实现功能特性方面的全面提升，因此，在民用建筑、铁路、石化、空管等行业中均能够发挥作用，具体而言，主要是应用于变电站、低压配电室、各级配电箱等层面。

4.2 设计方法

对于智能终端模式，其主要实现方式是在已经确定的配电回路上加装智能终端及专用电流互感器，并对各终端进行组网通信，完成系统构建。在设计过程中应根据需求确定系统涵盖范围，在相应的回路上添加终端，完成配电箱柜的设计，之后根据设备层的配置情况进行通信网络系统设计，得出组网及拓扑图。

对于智慧电柜模式，需要综合考虑智慧电柜各柜型的规格和回路数量，将其与负荷容量分布情况进行双向匹配，确定柜型选择、各回路的用途和参数配置，之后完成组网设计。

智慧电柜参数指标 表2

4.3 注意事项

(1)断路器的设计：断路器型号及脱扣值由设计人员选择，需要带2对辅助接点及分励脱扣器。

(2)电动操作机构的设计：对主进线断路器、母联断路器、油机切换断路器及要求具备电动分合闸功能的其他回路断路器，需加装电动操作机构。

(3)智能终端设计：智能终端的选择需根据回路性质及功能需求进行，在进线回路、母联回路补偿回路及较大规格出线回路需选择一级智能终端，在普通规格出线回路选择二级智能终端，在配电箱回路选择三级智能终端。

(4)互感器选择：在智能终端模式下，需要选择保护、测量二合一的专用电流互感器，在进行其参数设计时，需结合回路规格及终端型号进行综合选择。

(5)柜型设计：在智慧电柜模式下，需要从标准化柜型列表中进行选择，完成负载与柜型之间的双向匹配，不能对回路数量及规格做随意性改动。

5 应用现状及前景

5.1 应用现状

基于数字化技术的新型智慧配电系统目前已在多个行业内投入实际运行，包括雄安新区市民服务中心项目等，并且在安全运行、节约电能、高效管理等方面取得了优异的表现。

在安全运行方面，由于该系统能够对异常状态进行及时的保护，并实现预警，特别是在电气火灾防护方面，具备完整的电气火灾监控功能，有效提高了安全运行时间、降低故障发生几率，避免电气火灾等安全事故的发生。截至目前，在各应用项目中，系统一直保持良好的运行。

在节约电能方面，该系统依托先进的能耗管理功能，对各用电设备的无效运行进行精细管理。由系统运行模拟测算结果以及在十三届全运会体育馆项目中调研所得的数据来看，在该智慧配电系统节能控制作用下，总体电能消耗减少约20%。对于用户而言能够显著减少能耗方面的成本投入。

在高效管理方面，系统提供本地、远程等多种交互途径，各项目运维人员均采取了集中管理的模式，减少约三分之二的人力需求，降低人力成本的同时，使各部分的管理效率大幅提升。

5.2 应用前景