智能配電網 一二次融合智能化成套環網柜集成化設計規范

智能配電網一二次融合智能化成套環網柜集成化設計規范ICS29.240.01CCSK45T/TMACXXXX—2025團體標準智能配電網一二次融合智能化成套環網柜集成化設計規范Integrateddesignspecificationforintelligentcompletesetofringmainunitsofprimaryandsecondaryintegrationinsmartdistributionnetworks提示：在提交反饋意見時，請將您知道的相關專利連同支持性文件一并附上。已授權的專利證明材料為專利證書復印件或扉頁，已公開但尚未授權的專利申請證明材料為專利公開通知書復印件或扉頁，未公開的專利申請的證明材料為專利申請號和申請日期。2025-XX-XX發布2025-XX-XX實施中國技術市場協會發布前言本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規則》的規定起草。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發布機構不承擔識別專利的責任。本文件由________提出。本文件由中國技術市場協會歸口。本文件起草單位：________。本文件主要起草人：________。1范圍本文件規定了智能配電網中一二次融合智能化成套環網柜（以下簡稱“環網柜”）集成化設計的設計原則、設計架構、技術要求、試驗方法及驗收標準。本文件適用于額定電壓12kV及以下智能配電網用一二次融合智能化成套環網柜的集成化設計、研發、生產及驗收，不適用于20kV及以上等級設備，可作為相關工程設計、設備選型和質量評估的依據。2規范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T11022高壓交流開關設備和控制設備標準的共用技術要求GB/T17626電磁兼容試驗和測量技術GB/T20641低壓成套開關設備和控制設備空殼體的一般要求GB/T4208外殼防護等級(IP代碼)GB/T20840.1互感器第1部分：通用技術要求GB/T20840.2互感器第2部分：電流互感器的補充技術要求GB/T20840.3互感器第3部分：電磁式電壓互感器的補充技術要求GB/T20840.6互感器第6部分：低功率互感器的補充通用技術要求GB/T20840.8互感器第8部分：電子式電流互感器DL/T593高壓開關設備和控制設備標準的共用技術要求DL/T634.5104遠動設備及系統第5-104部分：傳輸規約采用標準傳輸協議集的IEC60870-5-101網絡訪問DL/T721配電自動化終端的技術規范DL/T1529配電自動化終端設備檢測規程DL/T1910配電網分布式饋線自動化技術規范3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。3.1智能化成套環網柜通過一次設備與二次設備深度融合，形成的集成一體化、多功能、智能化的電氣開關設備，具備實時監測、故障定位、遠程操作及數據上傳等核心功能，可直接接入智能配電網管控系統。3.2一二次融合將環網柜一次設備（高壓開關、母線、絕緣部件等）與二次設備（智能終端、傳感器、保護模塊等）進行一體化設計、集成裝配，實現機械接口、電氣接口、通信接口的標準化統一，消除設備間兼容性隱患，提升設備集成度和智能化水平。3.3數字式傳感單元安裝在環網柜二次室的單元模塊，可將間隔柜內的線路電壓、電流、模擬量、狀態量就地數字轉換，并能執行數字式主控單元下發的控制指令。3.4數字式主控單元安裝在環網柜母線PT柜二次室的單元模塊，用于采集母線電壓模擬量、柜內狀態量，接收數字式傳感單元上傳的數字量，下發控制指令，并實現與主站的信息交互。3.5測供一體化電壓互感器由電磁式電壓互感器與交流電壓傳感器組成，其中電磁式電壓互感器為裝置提供供電電源，電子式電壓傳感器用于測量母線電壓與零序電壓。4設計原則4.1安全性環網柜集成設計應優先滿足高壓絕緣、機械強度、短路耐受等安全要求，嚴格防范電磁式互感器二次側開路、高壓漏電等安全隱患，所有電氣連接、絕緣部件需符合相關標準規定，確保設備運行及運維人員人身安全。4.2可靠性設備平均無故障時間（MTBF）不應小于1×10?h，具備抗惡劣環境（高溫、低溫、潮濕、污穢）的能力，關鍵部件采用冗余設計，確保長期穩定運行，滿足智能配電網連續供電需求。4.3智能化應支持實時監測、故障定位、遠程操作、數據上傳及邊緣計算等智能化功能，適配配電自動化管控要求，實現設備狀態可視化、故障快速處置，提升配電網運維效率。4.4集成化優化柜體結構，實現一次設備、二次設備、通信模塊、電源模塊的一體化集成，減少設備占地面積，簡化安裝調試流程，實現各模塊的快速拼接與更換。4.5標準化機械接口、電氣接口、通信協議應采用標準化設計，確保設備與配電網主站、其他智能配電設備的兼容性與互操作性，推動行業從分散設計向一體化規范轉型。5設計架構環網柜集成化設計采用分層模塊化架構，由一次系統、二次系統、通信系統、電源系統四大子系統組成，各子系統協同工作，實現一二次融合的智能化管控功能，架構示意圖可參照相關技術規范執行。5.1一次系統作為環網柜的核心承載部分，主要包括高壓開關、母線、絕緣部件、互感器等，負責電能的傳輸與分配，是二次系統采集信號、執行控制指令的基礎。5.2二次系統負責信號采集、數據處理、保護控制及指令下發，主要包括智能終端、數字式傳感單元、數字式主控單元、保護模塊等，實現對一次系統的實時監測與精準控制。5.3通信系統承擔設備與配電網主站、設備內部各模塊間的數據傳輸任務，支持光纖、無線（5G等）多種通信方式，具備數據加密、身份認證等安全防護能力。5.4電源系統為整個環網柜提供穩定供電，采用市電與后備電源相結合的設計，后備電源可選用超級電容或鋰電池，確保市電中斷后設備仍能正常運行一定時間。6設計要求6.1結構設計6.1.1模塊化設計一次設備與二次設備應采用插拔式接口，實現各功能模塊的快速更換與維護；柜體結構采用模塊化拼接設計，可根據實際需求靈活組合間隔單元，適配不同配電網場景。6.1.2防護等級外殼防護等級不應低于IP65，內部隔室防護等級不應低于IP4X；柜門關閉時防護等級不應低于IP4X，柜內隔室間防護等級不應低于IP2X；控制回路密封連接器防護等級不應低于IP64。6.1.3電磁兼容應符合GB/T17626的規定，抗干擾等級不應低于III級，有效抵御電磁干擾，確保二次系統信號采集、數據傳輸的準確性，避免誤動作。6.1.4其他要求柜體應采用耐腐蝕、高強度材料，表面進行防腐處理，適應戶外惡劣環境；柜體內部布局合理，便于運維人員操作、檢修，設置明顯的安全警示標識；連鎖結構需滿足“五防”要求，確保操作安全。6.2一次系統設計6.2.1高壓開關6.2.1.1額定電壓不應低于12kV，額定短路開斷電流不應小于25kA，額定頻率為50Hz。6.2.1.2應采用真空或SF?滅弧技術，機械壽命不應低于1萬次，操作機構可選用彈簧操作機構或永磁操作機構，其中彈簧操作機構相間故障整組固有動作時間不應大于100ms，永磁操作機構不應大于70ms。6.2.1.3觸頭材料應符合GB/T11022規定的耐電弧燒蝕要求，接觸電阻穩定，確保導電性能良好。6.2.1.4配置帶電顯示器，滿足驗電、核相要求，具備明顯的開關位置指示功能。6.2.2母線系統6.2.2.1導體材料選用T2銅或等效導電材料，截面載流量應滿足1.2倍額定電流長期運行要求，確保電能傳輸效率。6.2.2.2絕緣支撐件耐壓等級不應低于42kV（工頻耐壓1min），局部放電量不應超過1×10?12C，確保絕緣性能可靠。6.2.2.3母線室應設置溫度監測接口，支持紅外或光纖測溫，實時監測母線運行溫度，及時發現過熱隱患。6.2.3絕緣部件6.2.3.1環氧樹脂澆注件應符合GB/T20641中不小于120MPa抗彎強度和耐候性要求，表面無裂紋、氣泡等缺陷。6.2.3.2若采用SF?作為絕緣或滅弧介質，氣室密封性能應滿足年泄漏率不超過0.1%，并提供SF?告警信號并上傳。6.2.3.3絕緣套管爬電比距不應小于25mm/kV，適應不同污穢等級環境，防止絕緣閃絡。6.2.4互感器6.2.4.1電流互感器精度等級：測量用為0.2S級，保護用為5P20級；電磁式電流互感器相關連接器宜具備CT端子自短路功能，避免二次側開路引發安全事故。6.2.4.2電壓傳感器線性誤差不應大于±0.5%，頻率響應范圍（40～200）kHz；可采用測供一體化電壓互感器，兼顧供電與測量功能。6.2.4.3局放傳感器靈敏度不應大于5×10?12C，支持超聲波與特高頻雙模式檢測，實時監測設備局部放電情況。6.3二次系統設計6.3.1智能終端6.3.1.1支持IEC101、IEC104、IEC61850等標準化通信協議，具備邊緣計算能力，可實現數據就地處理與分析。6.3.1.2內置至少4路模擬量采集通道（精度±0.5%）和8路開關量輸入/輸出接口，滿足信號采集與控制需求。6.3.1.3工作溫度范圍：（-40～85）℃，防護等級不低于IP67，適應戶外極端溫度環境。6.3.1.4具備遙信防誤報功能，避免初始化、運行中、斷電等情況下產生誤報遙信；具有明顯的運行狀態、通信狀態、線路故障等就地狀態指示信號。6.3.1.5具備對時功能，支持主站規約、北斗/GPS等對時方式，優先北斗/GPS對時，對時精度不應大于5ms；主站規約對時，光纖通道對時精度不應大于1s，守時精度不應大于2秒/天。6.3.2保護模塊6.3.2.1過流保護動作時間不應大于20ms，級差配合誤差應小于5%，具備快速故障響應能力。6.3.2.2接地故障檢測靈敏度不應大于10A，具備小電流選線功能，可精準定位接地故障點。6.3.2.3支持故障錄波，存儲容量不應小于16GB，采樣率不應低于10kS/s，可響應主站對錄波數據的召喚，為故障分析提供依據。6.3.2.4宜具備低頻、低壓、高頻、過壓、頻率突變解列功能及低電壓穿越功能，適配分布式能源接入需求。6.3.2.5保護出口和控制出口宜獨立，具備就地維護時就地切除故障能力，配備保護出口和控制出口硬壓板。6.3.3計量功能具備電能量計算功能，包括每個間隔的正向、反向有功電能量，正向、反向無功電能量和四象限無功電能量，以及電能量凍結功能；支持異步采集同步計算功能，實現有功功率和無功功率精準計算，誤差≤2%。6.4通信系統設計6.4.1一般要求6.4.1.1通信協議：采用標準化、開放式協議，如MODBUS、DNP3、IEC61850等，確保與配電網主站及其他智能設備的兼容性。6.4.1.2網絡架構：采用層次化網絡架構，確保核心層、匯聚層與接入層的有效連接，支持局域網（LAN）及廣域網（WAN）多種連接方式。6.4.1.3數據傳輸方式：優先采用光纖通信和以太網技術，確保高速、高穩定性傳輸；可采用5G等無線通信技術作為備選方案，同時支持光纖和無線兩種通信方式。6.4.1.4帶寬與時延：通信帶寬不應小于1Mbps，最大時延不應大于100ms，滿足實時監控和控制需求；故障錄波采樣率≥4000Hz，保障數據傳輸實時性。6.4.1.5冗余設計：通信網絡具備冗余設計，避免單點故障導致通信中斷；主站通信異常時，終端應保存未確認及未上送的事件順序記錄（SOE）信息，通信恢復后及時傳送。6.4.1.6接口要求：至少具備2路以太網口、4路串行通信口等接口，滿足不同設備的連接需求；具備北斗/GPS定位功能，定位精度不應大于10m。6.4.2通信安全6.4.2.1數據加密：通信過程中采用TLS/SSL等加密技術，避免數據被竊聽、篡改或泄露，確保數據完整性。6.4.2.2身份認證：具備基于用戶名密碼、數字證書等多層身份認證機制，確保只有授權人員可訪問和操作系統。6.4.2.3網絡安全：采用防火墻、VPN等網絡安全技術，防范網絡攻擊和非法訪問，滿足國家相關信息安全防護要求。6.5電源系統設計6.5.1一般要求6.5.1.1電源類型：采用市電和后備電源相結合的設計，市電作為主電源，后備電源選用超級電容或鋰電池，市電中斷時自動無縫切換至后備電源供電，并給出告警信號。6.5.1.2后備電源要求：斷電后維持設備正常運行不應低于4h，滿足故障處置和數據上傳需求。6.5.1.3輸出要求：電源模塊至少具備兩路輸出電源，一路為24V直流輸出，供給智能終端和通信設備；另一路為操作電源，可根據操作機構類型選擇電壓等級，為開關提供操作和儲能電源，輸出參數符合DL/T721規定。6.5.1.4操作電源適配：宜采用直流48V、110V或交流220V，滿足不同電網場景供電需求。6.5.2低功耗設計整機功耗控制在1W-15W區間，采用低功耗微控制器與優化算法，降低能耗；取能單元可采用電容取電方式，集成于本體極柱中，同時控制局部放電量，平衡供能與安全。7試驗方法7.1型式試驗型式試驗應包括以下核心項目，試驗方法符合相關標準規定：7.1.1絕緣試驗：包括工頻耐壓試驗、局部放電試驗，工頻試驗后誤差變差≤50%限值，局部放電量符合6.2.2.2、6.2.3.2規定。7.1.2短路耐受試驗：短時耐受電流需達25kA/3s，驗證設備抗短路能力。7.1.3機械壽命試驗：高壓開關機械操作壽命滿足1萬次以上操作要求。7.1.4電磁兼容試驗：按照GB/T17626規定進行，驗證抗干擾能力。7.1.5智能化功能試驗：測試信號采集精度、故障定位準確性、遠程操作可靠性、數據上傳穩定性等。7.