农电发展重点应用技术

国家电网公司

农网科技进步支撑框架

农网发展重点应用技术

2011年8月

目录

1电网规划.............................................................3

1.1农网优化规划技术...............................................3

1.2输变电工程通用设计.............................................3

1.3典型供电模式...................................................6

1.4单三相混合配电方式.............................................8

1.535kV配电化....................................................10

1.6农网规划技术支持平台...........................................12

2农网装备............................................................14

2.1紧凑型组合式箱式变电站.........................................14

2.2智能配电台区..................................................15

2.3组合电器......................................................19

2.4环网柜.......................................................22

2.5永磁操动机构智能开关...........................................24

2.6分布式能源装备................................................26

3电能质量与综合节能..................................................29

3.1节能型变压器..................................................29

3.2无功优化补偿技术..............................................31

3.3变压器经济运行技术............................................33

3.4电能质量监测与治理技术........................................35

3.5农网综合节能评估与辅助决策技术................................37

3.6线损分析与管理技术............................................39

4.1县级电网调度自动化............................................42

4.2配电自动化.....................................................43

4.3调配控一体化..................................................45

4.4信息交互集成技术..............................................47

4.5分布式电源及微电网接入控制技术................................49

5通信技术............................................................51

5.1光纤通信...........................................................51

5.2无源光网络通信技术................................................54

5.3低压电力线载波通信技术............................................59

5.4无线通信技术......................................................64

6农网生产运行管理.........................................................68

6.1带电作业技术......................................................68

6.2状态检修技术.......................................................70

6.3现场标准化作业支撑技术............................................72

6.410kV线路故障检测技术..............................................74

6.5输变电设备智能巡检技术............................................76

6.6电力设施防盗报警技术..............................................79

6.7防雷技术...........................................................81

6.8剩余电流动作保护装置应用技术.....................................83

6.9农网生产运行管理技术..............................................85

7营销服务与用电技术......................................................88

7.1用电信息采集技术..................................................88

7.2营销服务与用电技术................................................90

7.3防窃电技术.........................................................91

7.4多元化收缴费技术..................................................93

7.5电力营销信息管理技术..............................................95

8信息化技术...............................................................97

8.1农电综合管理系统..................................................97

8.2SG-ERP信息化平台..................................................98

8.3电网地理信息（GIS）技术..........................................101

8.4网络信息安全技术.................................................103

1电网规划

1.1农网优化规划技术

一、技术研究水平

目前，电网规划主要方法是采用计算机辅助规划，计算机辅助规划是在建立规

划数学模型的基础上，采用多目标、多约束的非线性优化算法和计算机技术进行辅

助规划，可弥补经验型规划的不足，为电网规划提供理论和科学依据。计算机辅助

规划软件主要功能包括负荷预测、网络评估、可靠性评估、潮流计算、短路计算、

基于地理信息系统（GIS）的变电站布点优化和网络优化等。在实际规划中，将计算

机辅助规划与实际规划经验有效结合起来，可取得较为科学合理的结果。拓展农网

定量分析手段，研究农网分析评估方法，开展农网优化规划，是当前为农网规划、

建设、运行和管理提供辅助决策的有效途径。

传统的配电系统中一般不存在纯电源，只通过变电站接受上级电网的电力。分

布式电源、微电网、电动汽车等的接入及并网运行，将对配电系统产生深刻影响，

使之成为与传统单侧电源、辐射型配电网有较大区别的系统，给配电网的运行带来

了巨大的影响，同时也给传统的配电网规划带来了实质性的挑战。为提高电网资产

的利用率、自愈能力以及接纳分布式电源、微电网和电动汽车的能力，实现电网智

能化，有必要研究和提出优化的智能配电网规划方法。

二、技术内容

农网规划是指llOkV及以下县域电网规划，其主要内容为：在综合考虑设备可用

性、使用年限、故障率、供电区负荷特性等因素，分层次、分区域进行各级电网现

状分析的基础上，进行各电压等级、功能分区的短期、中期及长期负荷预测，以可

靠性、年运行费用、线损率综合最优为规划目标，以电压损耗、供电能力及电网安

全性等条件为约束，对农网各规划水平年的变电站分布、网架结构等进行合理规划

并提出过渡方案。

农网优化规划技术是指利用优化规划理论、数据库技术、地理信息系统等先进

的优化算法、计算机工具和网络技术实现规划数据管理、统计计算、优化规划功能,

提供先进的辅助分析决策手段，并结合规划经验，高效制定较为科学合理的优化的

农网规划。优化过程和方法主要体现于以下几点：

3

（1）采用数据处理技术进行规划基础数据自动筛选，保证数据的可用性和有效

性；选择合理的优化方法并结合规划和建设经验进行负荷预测、电压等级选择和网

架规划，提供充足的论证依据。

（2）结合区域发展规划，制定多套规划方案及其过渡方案，使其具有较强的可

操作性。

（3）采用规划评价技术对规划方案进行安全性、可靠性、经济性等方面评估，

提供辅助决策依据。

（4）提出主动智能配电网规划流程和方法，能很好地接纳分布式电源、微电网

及电动汽车等的接入和并网。

三、应用参考标准

DL/T5118农村电力网规划设计导则

DL/T5119农村小型化无人值班变电所设计规程

Q/GDW156-2006城市电力网规划设计导则

国家电网公司“十二五”配电网规划（技术原则）指导意见

四、应用原则

适用于农村地区电网规划，应结合各地实际情况因地制宜进行规划。

五、建议

（1）对农网规划数据进行科学管理，不断积累历史数据。

（2）制定农网规划数据的技术规范，加快农网规划辅助分析平台的研究。

（3）对农网负荷性质、分布和特性进行深入全面的研究。

（4）分析分布式电源、微电网及电动汽车等接入对配电网规划的影响。

1.2输变电工程通用设计

一、技术研究水平

近年来，为深入推进“两个转变”，实施集团化运作、集约化发展、精益化管理

和标准化建设，公司组织有关研究机构、设计单位，在充分调研、精心比选、反复

论证的基础上，编制了《国家电网公司输变电工程通用设计》（简称《通用设计》）。

《通用设计》坚持全寿命周期管理理念，采用模块化设计手段，形成了包括各电压

4

等级变电站、输配电线路、电能计量装置等方面内容的通用工程设计，在电网建设

和改造工程中推广应用，统一建设标准，统一设备规范，方便运行维护，方便施工

招标，提高工作效率，降低建设和运行成本，发展规模优势，提高整体效益，支撑

新一轮农网改造升级工程和农网智能化建设，服务社会主义新农村建设。

公司在通用设计的基础上，组织实施了“两型一化”(资源节约型、环境友好型,

工业化)变电站和“两型三新”(资源节约型、环境友好型，新技术、新材料、新工

艺)线路设计及建设工作。

二、技术内容

《通用设计》llOkV及以下输、变、配电部分具体技术内容参见如下文献:

(1)《国家电网公司输变电工程通用设计》110(66)〜500kV变电站分册

(2)《国家电网公司输变电工程通用设计》西藏电网llOkV变电站分册

(3)《国家电网公司输变电工程通用设计》110(66)kV输电线路分册

(4)《国家电网公司输变电工程通用设计》西藏电网llOkV输电线路分册

(5)《国家电网公司输变电工程典型设计》35kV变电站分册

(6)《国家电网公司输变电工程通用设计》西藏电网35kV变电站分册

(7)《国家电网公司输变电工程典型设计》35kV输电线路分册

(8)《国家电网公司输变电工程通用设计》西藏电网35kV输电线路分册

(9)《国家电网公司输变电工程典型设计》10kV配电工程分册

(10)《国家电网公司输变电工程典型设计》10kV和380/220V架空配电线路分

册

(11)《国家电网公司输变电工程通用设计》农网10kV及以下工程补充方案分

册

(12)《国家电网公司输变电工程典型设计》电缆敷设分册

(13)《国家电网公司输变电工程通用设计》llOkV电能计量装置分册

(14)《国家电网公司输变电工程通用设计》66kV电能计量装置分册

(15)《国家电网公司输变电工程通用设计》35kV电能计量装置分册

(16)《国家电网公司输变电工程通用设计》10kV电能计量装置分册

(17)《国家电网公司输变电工程通用设计》400V电能计量装置分册

5

三、应用原则

在今后的农村电网建设和改造过程中，全面采用公司通用设计，将通用设计纳

入工程建设管理全过程。

四、建议

在通用设计推广过程中，加强仿真和辅助设计平台的深化研究及应用。

1.3典型供电模式

一、技术研究水平

典型供电模式理论研究是在电网结构研究的基础上，把供电单元（如变电站、

开闭所等）及设备选型纳入供电模式的研究范围，结合工程实践经验总结，针对供

电区域社会经济发展特点、地域环境特征和负荷特性，加以系统性整理和论证，提

出适合不同区域的典型供电模式。应用典型供电模式研究成果，公司陆续制定并发

布了《新农村电气化村典型供电模式（试行）》（农技[2007]35号）和《小城镇典型

供电模式》（国家电网农（2010）1591号），指导和规范新农村电气化村及小城镇电

网建设，提高农网建设水平。

国外农网供电模式主要有两类：一类是以欧美为代表的国家，采用双电源单辐

射供电模式，变电站建设模式主要靠设计较大备用容量电源，满足N-1要求，出线

基本为单辐射线，供电半径较长，采用可靠的重合器分段，结线简单，供电可靠，

适用于负荷密度相对较低的区域；另一类是以日本为代表的国家，采用环网供电模

式，线路采用自动配电开关分段，实现配电自动化，满足供电要求，适用于负荷密

度相对较高的区域。

二、技术内容

《新农村电气化村典型供电模式》根据电气化村的经济发展水平、用电水平及

建筑布局等特点进行归类，按照电气化村电网规划、配电变压器、无功补偿、低压

线路和户表等方面的技术要求，制定各类电气化村的典型供电模式，明确各种典型

供电模式的适用条件、设施配置、主要特征、预期目标和结构示意图。具体情况如

下：

（1）根据《新农村电气化标准体系》将新农村电气化村划分为A、B、C三类，

6

电气化村的典型供电模式相应分为A、B、C三类，在此基础上有针对性地提出10种

典型供电模式，其中：A类3种，B类3种，C类4种。

（2）明确上述10种典型供电模式的适用条件和设施配置。其中：适用条件包

括全村人均年生活用电量和建筑布局两项内容，设施配置包括配电变压器的布置和

安装方式，低压线路的导线选型和线路结构，无功补偿的类型和位置，计量装置的

类型和安装地点，剩余电流保护的级数等。

在小城镇特征及分类研究为基础，以小城镇用电需求为参考条件，提出了《小

城镇典型供电模式》。小城镇典型供电模式以中压（电网）典型供电模式为主，兼顾

低压（电网）典型供电模式。小城镇按年人均GDP分为A、B、C三类，各类又按负

荷性质分为工业主导型、商业主导型和综合型三种，共分为A1〜C3九种。

（1）中压（电网）典型供电模式按小城镇分类方式相应地分为A1〜C3共9种。

模式配置侧重于中压系统组成的主要部分，着重界定线路、配变、无功补偿和自动

化等4个要素，包括线路型式、线路结构、供电半径、分段设备、分接设备、公变、

用户变、配电变压器、中压线路、监测装置、配网自动化等11个要点。

（2）低压（电网）典型供电模式与《新农村电气化村典型供电模式》•致，按

建筑形态分为多层建筑区、联排建筑区及散居区3类，其中多层和联排建筑区按区

域功能分为以商业为主、以居住为主2种，散居区设置1种，共5种。低压供电模

式着重界定低压线路、无功补偿和计量、自动化等4个要素，主要包括线路型式、

线路结构、低压侧、配变计量、用户计量、接户线、用电信息采集等7个要点。

三、应用参考标准

DL/T5118-2010农村电力网规划设计导则

DL/T5131-2001农村电网建设与改造技术导则

Q/GDW156-2006城市电力网规划设计导则

国家电网农［2003］35号国家电网公司系统县城电网建设与改造技术导则

国家电网办［2006］266号国家电网公司服务社会主义新农村建设工作的指导

意见

国家电网农［200刀326号新农村电气化标准体系

国家电网农［2007］326号新农村电气化建设实施纲要

国家电网发展［2010］492号国家电网公司“十二五”配电网规划（技术原则）

7

指导意见

输变电工程通用设计（10kV及以下配电相关分册）

四、应用原则

（1）注重工程建设实效，坚持因地制宜的原则，防止盲目追求高标准。

（2）积极应用四新技术，提高农网技术含量。

五、建议

（1）做好运行和效益分析数据的收集工作，不断进行典型供电模式的修订和完

善。

（2）加强对低压网络和配电装置的研究应用。

1.4单三相混合配电方式

一、技术研究水平

在北美、日本、英国、澳大利亚等国单相配电方式应用较多，多用在负荷密度

比较低、单户负荷较大、用户分散的地区，通常采用中压到户、柱上安装的方式，

应用效果良好。

单相变在我国的实用性研究始于90年代，近年来随着单相变的研制和应用，单

相变在我国的应用得到越来越多的重视。国网公司组织开展了单三相配电方式的专

题研究，研究人员定性和定量分析了单三相配电方式的线损影响因素；建立了低压

线路、配电站以及中压线路投资费用的数学计算模型，全面分析了一台或多台单相

变置换一台三相变情况下各种供电制式的技术经济性；分析了单三相配电方式对电

力系统线损、三相平衡、供电可靠性、安全性等方面的影响；提出了用于低压系统

安全保护的分布式剩余电流保护方法，解决了农网零线重复接地系统的剩余电流保

护难题；制定了单三相混合配电方式设计、运行维护与管理领域技术规范；研制出

高效率、高性能的小容量单相转三相配电装置和智能型单相变压器。

综合考虑负荷、技术经济、环境社会因素、对供电系统影响，提出了单三相混

合配电方式的适用条件和应用范围，结合我国农网负荷特点，提出了A、B、C三类

共14种典型区域的单三相混合供电模式，设计了单相配电方式典型方案。

8

二、技术内容

单三相混合配电方式，是指一个区域内采用单相变与三相变共同进行供电的配

电方式，或者说一个区域内单相配电与三相配电共存的配电方式。具体来说，对特

定供电区域，针对不同用电性质、负荷大小、用户/区块分情况采用单相、三相配电

变压器供电，从整个供电区域看，单相变与三相变结合应用。

单相变是单相配电的核心。单相变具有工艺简单、重量轻、体积小的特点，便

于安装且占地面积少，易于深入负荷中心，缩短了低压供电半径，符合“密布点、

短半径”的要求；与同容量三相变相比，单相变负载损耗有明显下降；在负荷较小

的地区，单相配电的低压线路用量比三相配电可节约50%以上，有效降低了金属消

耗，有助于资源节约。

单相变供电有两种制式：单相两线制和单相三线制。单相两线制是指由一根相

线和一根中性线向用户供电；单相三线制由两根相线和一根中性线组成，两根相线

间的电压是相线与中性线电压的2倍，中性线与其中一根相线向单相用户供电。

单三相配电方式的选择需要考虑以下因素：（1）负荷性质。供电区域内有无三

相负荷、三相负荷所占比重及负荷发展潜力，在三相负荷较多、负荷发展潜力较大

的区域，不宜采用单相配电方式，可采用三相配电方式。（2）技术经济指标。主要

考虑线损、工程造价、年费用等指标。从线损看-，单相二线配电方式不具优势，而

从工程造价、年费用看，负荷较小、供电区面积较小时，单相二线配电方式优于三

相配电方式；单相三线配电方式在线损、工程造价、年费用等方面均优于单相二线

配电方式。（3）占地面积、景观及噪音等因素。在农村，对占地面积、景观及噪音

等指标要求相对较低，但在城镇，在单、三相配电方式选择中考虑这些指标的影响

是必要的。（4）对供用电系统的影响。包括安全性、三相不平衡、二次保护、供电

质量（电压、谐波、可靠性）、接地方式等。

单三相配电方式原理简单，应用灵活、适合农网负荷特点，科学合理选用单三

相配电方式，可起到节约投资、降低损耗、节约资源的目的。

三、应用参考标准

DL/T5118-2000农村电力网规划设计导则

DL/T5131-2001农村电网建设与改造技术导则

DL/T499-2001农村低压电力技术规程

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Q/GDW156-2006城市电力网规划设计导则

GB1094.1-1996电力变压器第1部分：总则

DL/T1102-2009配电变压器运行规程

JB/T10317-2002单相油浸式配电变压器技术参数和要求

JB501-2006电力变压器试验导则

四、应用原则

由于三相负荷的普遍存在性，通常没有纯单相供电区，因而单三相配电方式的

应用原则主要针对单相配电方式。单相配电方式适用于以下区域：

1、城镇低压供电系统需改造的老旧居住区。

2、农村分散或团簇式居住区，地域狭长、狭窄居住区。

3、单相供电的公共设施负荷，如路灯。

4、纯单相负荷的临时、过渡性用电。

五、建议

按照单三相配电方式的适用条件和应用范围，在符合条件的地区，在专家和有

经验的技术人员的指导下依据典型区域的单三相混合供电模式开展应用。

1.535kV配电化

一、技术研究水平

目前我国中西部部分地区因地处偏远地区，35kV电源布点不足，10kV线路供电

半径过长，线路损耗大，致使当地无法用电或供电电压偏低，常规的35kV变电站、

线路和台区建设，选址难、造价高、施工周期长，又由于负荷增长缓慢，输配电设

备利用率低，造成了大量的资源浪费。农网通过35kV配电化建设可以解决负荷小而

分散的中西部偏远农村、山区或半山区等无电地区的农村居民用电，以及35kV线路

沿线区域因10kV线路供电半径过长或迂回供电造成的居民端供电电压质量偏低等问

题，对于有效缓解农网资金紧张、增加布点难、建设工程期长等难题，具有重要的

现实意义。

二、技术内容

农网35kV配电化关键技术的内容主要包括：

10

(1)农网35kV配电化变电站关键技术。箱式和车载式配电化变电站优化设计

(包括绝缘连接和整体布局)；适用于配电化变电站的新型设备；偏远地区农网35kV

配电化智能变电站及其通信技术。

(2)农网35kV配电化线路关键技术。包括农网35kV配电化线路绝缘、杆型设

计关键技术；适用于农网35kV配电化线路的绝缘子选型方法；适用于农网35kV配

电化线路的新型复合绝缘子及金具；基于农网区域负荷特性和不同负荷密度的导线

配置及计算方法等。

(3)农网35kV直配台区关键技术。35kV直配台区设备的选型配置；35kV直配

台区不同接入位置与接入方式的保护配置；偏远地区农网35kV智能化直配台区及适

用通信技术等。

三、应用参考标准

GB50061—201066kV及以下架空电力线路设计规范

GB50060—199235kV~110kV高压配电装置设计规范

GB50062—1992电气装置继电保护和自动装置技术规范

DL/T5103—199935-110kV无人值班变电站设计规程

DL/T620—1997交流电气装置的过电压保护及绝缘配合

DL/T5137-2001电测量及电能计量装置设计技术规程

Q/GDW435—2010农村电网无功优化补偿技术导则

Q/GDW354—2009智能电能表功能规范

四、应用原则

35kV配电化技术适用于负荷密度较低，中压线路迂回供电或供电半径过长，电

网建设资金缺乏的地区。深入开展农网35kV配电化各相关关键技术研究和试点建设，

应该遵循模块化、智能化、紧凑型、造价低、占地少、建设周期短等目标和原则。

五、建议

该项技术的重点在于突破农网35kV配电化变电站、35kV配电化线路以及直配台

区相关关键技术，形成35kV配电化典型建设模式和技术方法，制定相应的技术标准

规范，为农网35kV配电化建设提供技术支撑和实践验证。建议在农村负荷密度较低，

中压线路迂回供电或供电半径过长，用户末端电压过低，电网建设资金缺乏的地区

推广应用，充分发挥35kV配电化建设的作用，在推广应用过程中要结合实际情况，

11

确保实现安全、高效、经济的35kV配电化建设原则。

1.6农网规划技术支持平台

一、技术研究水平

“农网规划技术支持平台”针对我国农网规划需要，以配电网规划理论、方法

为基础，集成农网规划数据库、农网规划技术规程/规范、农网优化规划以及农网规

划管理等各项应用，实现农网规划的计算机辅助规划，可有效提高农网规划水平及

规划效率。

在利用计算机辅助规划研究方面，虽已开发了一些辅助规划软件，如天津大学

的配电网规划辅助决策系统等，但是尚没有方便农村电网规划的统一的实用规划平

台。

二、技术内容

农网规划技术支持平台以农网优化规划技术等理论研究为基础，依托数学优化

规划方法，利用数据库管理功能管理规划所需的数据，利用计算机开发软件开发实

现。主要包括以下几个方面的功能：

（1）农网规划数据分析与管理。如配电网基本信息的录入及分析，供电电源容

载比分析，及现有电源容量是否能够满足该地区未来负荷的要求，分析出是否需新

建电源点的电源规划方案；

（2）农村电网电量及负荷的预测。如全区电量总量预测和电力最大负荷预测、

分区电量总量预测和电力最大负荷预测、各变电站、线路负荷预测等各种负荷预测；

（3）农网结构优化、电压等级配置优化选择；

（4）配电网各电压等级变电站的选址定容，中压线路路径优化和导线截面选择-

（5）规划方案形成。可形成计及可靠性的多电压等级农村电网的优化规划方案，

如各电压等级电网短期（5年）规划方案，中长期（10）规划方案等。在农村电网规

划模型中计及可靠性，具体实现方法是，在农村电网规划的费用模型中，以双电源

供电为约束，并计及双电源供电的费用。

（6）综合评估。对所得的规划方案，利用综合评价支持平台进行评估。农网综

合评价支持平台的核心功能是综合评价；农网综合评价包括三部分，分别为农网现

12

状评价、农网规划评价和农网项目建设后评价。农网规划评价包括专项评价及综合

评价两部分，专项评价有供电能力评价、可靠性评价、财务评价及灵敏度分析；综

合评价有技术性评价、电网安全性评价、规划的深度及广度评价、财务评价和国民

经济评价；

（7）基本计算和管理功能。包括潮流计算功能、规划项目概算及项目管理；

（8）其它高级应用功能，如分布式电源、微网及电动汽车等的接入策略、可靠

性计算与分析等。

三、应用参考标准

DL/T5118-2000农村电力网规划设计导则

Q/GDW156-2006城市电力网规划设计导则

国家电网公司“十二五”配电网规划（技术原则）指导意见

国家电网农[2007]326号新农村电气化标准体系

国家电网农技[2007]35号新农村电气化典型供电模式（试行）

四、应用原则

（1）采用的农网规划数据应当符合当地实际情况。

（2）应用中应加强规划人员与平台的互动。

五、建议

（1）加强农网规划数据的收集与分析。

（2）加强农网规划管理。

13

2农网装备

2.1紧凑型组合式箱式变电站

一、技术研究水平

随着主元件设备的技术进步，40.5kV.12kV紧凑型箱式变电站技术在国内外得

到普遍应用。我国自1985年第一台组合式变电站投入应用以来，产品综合技术已有

了突飞猛进的发展，其中12kV箱式变电站以功能单元组合为主，操作功能达到了

相当高的水平，在智能小型化方面有必要做进一步研究。40.5kV箱式变电站由于核

心元件选择性小，其技术发展仍有很大潜力。

40.5kV、12kV组合式箱式变电站的方案设计、高低压开关技术、变压器技术、

电缆绝缘技术、壳体成型和加工技术已经成熟，并得到广泛应用。

二、技术内容

40.5kV、12kV紧凑型组合式箱式变电站的核心技术创新，主要体现在对供电方

案的优化设计上，其供电可靠性、结构合理性、安装操作灵活性等方面还需完善。

在防尘与通风、隔热与凝露、满载运行与体积小型化、智能操作与环保运行等方面

开展技术研究是箱式变电站在电力系统中可靠应用的主要研究方向。紧凑型组合式

箱式变电站的主要技术特点如下：

（1）外壳防护：注重新材料的应用，体现环境友好的特点，采用新型隔热阻燃

材料壳体，实现产品小型化、免维护，突出与环境的协调适应能力。

（2）箱体结构：壳体具有抗辐射:通风、防尘功能，以自然排风为主，避免内

部凝露产生，为内部电气部件提供安全可靠的绝缘裕度，便于内部电器安装与起吊。

鉴于金属外壳存在油漆层容易剥落导致外壳锈蚀及易产生内部凝露等问题，也可采

用环保型水泥纤维外壳结构。

（3）高压单元：采用紧凑型共箱式机构，智能化开关设备，绝缘性能好，维护

工作量小，安全可靠。

（4）变压器单元：采用低损耗全封闭变压器，高压侧连接采用全绝缘电缆分线

头；或根据使用场所采用干式变压器结构，该结构具有阻燃、防爆、低污染、防火

等级高的特点。

14

（5）低压单元：低压开关可根据用户要求选择进U或国产断路器，按用户要求

提供无功补偿计量单元，兼容多种方案。低压布置可实现面板安装或模块组合方案,

排布简洁，安装检修方便。

三、应用参考标准

GB14048.1-2006低压成套开关设备和控制设备.总则

GB4208-1993外壳防护等级

GB15166.2-1994交流高压熔断器：限流熔断器

GB/T17467-1998高压/低压预装式变电站

GB/T11022-1999高压开关设备和控制设备标准的共同技术要求

四、应用原则

40.5kV、12kV紧凑型组合式箱式变电站是集高压开关技术、变压器技术、低压

开关技术、补偿技术、计量技术、控制技术和结构设计于一体的综合技术，需要从

技术可行性、价值工程以及安全与环保上综合考虑。

（1）根据实际使用地点负荷性质、用电容量、地区特点符合“小容量、密布

点、短半径”的建设原则进行设计。

（2）组合设备采用免维护设备。

（3）坚持安全可靠、技术先进、经济实用、因地制宜。

五、建议

（1）要根据当地电网构架特点、经济水平、地区发展规模、使用场所等进行方

案的优化设计和设备的选型。

（2）加强紧凑型箱式变电站相关运行和检修规程的编制，规范组合式箱式变电

站的运行与管理工作。

2.2智能配电台区

一、技术研究水平

智能配电台区能够实现配电台区信息模型的标准化和台区的智能化综合管理，

实现配电台区设备（变压器、开关）状态监测与保护、计量管理、负荷管理、电能

质量管理、线损管理、经济运行管理等功能，提高供电质量和可靠性，满足建设智

15

能配电网自动化、信息化、互动化的发展要求。该技术处于国内先进水平，已在天

津静海、浙江蜀，州、陕西蒲城和河北任丘等农网智能化试点项目以及河北景县等工

程项目中成功应用。可广泛应用于农网智能化建设中。

二、技术内容

技术原理：

在台区所辖范围内，以智能低压配电箱（柜）为中心。智能低压配电箱（柜）

采用间隔单元的标准化、规范化设计，各间隔单元按照功能模块进行划分，纵横分

区布置，相互独立，实现“即插即用”，各间隔单元配置内面板有明显标识。在智能低

压配电箱（柜）中配备智能配变监控终端，对配电变压器运行信息进行采集，实现

配变监测与保护、电能计量设备管理、用电负荷管理、电能质量管理、台区经济运

行管理、互动化管理、接入公用电网的用户侧分布式能源监测与控制，并对采集数

据进行管理和双向传输。在台区安装居民用电信息采集装置，采用智能配变监控终

端、低压无线采集器（载波采集器）的方式进行用电信息采集。同时在公变配电室

中安装温度、湿度、烟雾感应装置，室外安装监控摄像头。通过智能配变采集终端

实现对配电室内外进行温度、湿度、视频等监测。主站与智能配变监控终端通信采

用Q/GDW376.1-2009《电力用户用电信息采集系统通信协议：主站与采集终端通信

协议》，低压无线采集器（载波采集器）与智能电表之间通讯支持《DL/T645-2007电

能表通讯协议》。

16

lOKv

摄像义

火灾报警器

统次集与型中流控平台

（紫开关

台区总表

RS48S

总开关

智能用变终端n1

I口摩丁

公用电表公用电&r-r・r

分支开关分支开关

漏电保护（功也保护）

电能履城保合治理设

条（无功补偿、:相

不平密，谐•波油理）

二相留能及

RS48S

RS485

小相智能&

图27智能配电台区示意图

技术特点：

智能配电台区能够在台区所辖范围内，通过信息化手段，使配电、供电、售电

及用电的各个环节，进行智能交流，实现精确供电、互补供电、提高能源利用率、

供电安全，节省用电成本。

（1）实现配电台区建设的标准化和规范化；

（2）有效监控配电台区的运行状态和运行参数，可以及时采集各类实时运行数

据；

（3）综合治理配电台区的电能质量问题，包括电压、无功、谐波和三相不平衡

等；

（4）实现三级剩余电流动作保护的监测；

（5）智能配变采集终端实现对配电室内外进行温度、湿度、视频等监测；

（6）智能配变监控终端具有丰富的通信功能。通信接U有Wifi、GPRS、3G、以

太网、RS232或RS485、小无线和电力载波通信等。

（7）具有便捷的人机交互功能。

主要功能：

实现配电变压器基本的监测、保护和通信功能，实现配电台区状态监测、计量

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管理、负荷管理、广义无功补偿（动态谐波抑制、无功补偿、三相不平衡治理）、用

电信息管理和互动化管理功能，并可选配配电台区线损管理、经济运行分析、分布

式能源监测与控制等高级应用功能。

技术指标：

符合智能低压配电箱/柜标准中，面向间隔分层分布式结构统一标准设计模式。

各间隔单元配置内面板并有明显标识，纵横分区布置，实现"即插即用"。

智能配电终端符合Q/GDW615-2011农网智能配电终端功能规范和技术条件。

进出线端配置带有电动操作机构，且具备明显断开标识的开关设备。

计量和测量表计遵循Q/GDW354-2009《智能电能表功能规范》具备防窃电功

能的多功能智能电表。

配置一体化的与智能配变监控终端配套的电能质量管理设备，主要包括无功补

偿单元、有源滤波单元。

三、应用参考标准

GB/T13729远动终端设备

GB/T15153远动设备及系统

GB/T17626电磁兼容试验和测量技术

GB/T12747自愈式低压并联电容器

GB/T13730-92地区电网数据采集与监控系统通用技术条件

GB7251低压成套开关设备和控制设备

DL/T499农村低压电力技术规程

DL/T630交流采样远动终端技术条件

DL/T736剩余电流动作保护器农村安装运行规程

DL/T721配电网自动化系统远方终端

DL/T620交流电气装置的过电压保护和绝缘配合

Q/GDW615-2011农网智能配电终端功能规范和技术条件

Q/GDW614-2011农网智能型低压配电箱功能规范和技术条件

Q/GDW126农村电网自动化及通信系统技术导则

Q/GDW127农村电网电压质量和无功电力管理办法

Q/GDW374.1电力用户用电信息采集系统技术规范：专变采集终端技术规范

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Q/GDW374.2电力用户用电信息采集系统技术规范：集中抄表终端技术规范

Q/GDW377电力用户用电信息采集系统安全防护技术规范

Q/GDW376.1电力用户用电信息采集系统通信协议：主站与采集终端通信

Q/GDW435农村电网无功优化补偿技术导则

Q/GDW462农网建设与改造技术导则

Q/GDW3580.5S级三相智能电能表技术规范

IEEEstd.519IEEE对电功率系统中谐波控制的要求和推荐标准

IEC60439低压开关设备和控制设备组合装置

四、应用原则

可广泛应用于城网、农网的各类公变、专变，安装形式可以采用配电室、箱变、

柱上等多种方式。各类配电台区或者配电箱结构设计未实现标准化和规范化的台区

均适用智能配电台区技术。

五、建议

应用单位协调相关部门进行基础数据管理及维护，以实现台区建设的规范化、

科学化。

2.3组合电器

一、技术研究水平

组合电器是将断路器、隔离开关、接地开关、母线、电流互感器、电压互感器、

高压熔断器及避雷器等设备（或其中的一部分）按照变电站电气主接线的要求组合

在一起承担电能传递和切换任务的整体成套装置。组合电器按照型式不同可分为敞

开式组合电器和气体绝缘金属封闭式组合电器。

在35kV及以下电力系统中，常用的有敞开式组合电器既我们常说的开关柜，有

气体绝缘金属封闭式组合电器，及常说的充气式开关柜。前者以空气为绝缘介质，

将几种常规的高压电器按照系统主接线的要求组成一个整体，合理放置在一定空间

的金属柜体中，各电器元件仍保持原有产品的技术性能和结构特点。后者是以$居或

M或两种气体的混合体为绝缘介质，将各组成电器元件的高压带电部位密封于充有

绝缘介质的接地金属筒体或焊接箱体内，在结构型式和内部绝缘介质方面与常规电

19

器相比有重大变革，采用模块化结构并将各设备相互联接组合成一个整体。其外部

箱体为可触摸的全绝缘结构，安全系数高；其绝缘特性可不受外界环境污秽和湿度

等因素的影响，维护成本低。

在66kV及以上电力系统中，组合电器基本全部为气体绝缘金属封闭开关设备，

既我们所说的GIS。

气体绝缘金属封闭式组合电器因具有体积小、可靠性高、免维护等优点而得到

迅速发展。GIS制造技术仍在不断进步和发展，30多年来，各GIS生产厂家围绕

着提高经济性和可靠性这2个主要目标，在元件结构、组合形式、制造工艺以及使

用和维护方面进行了大量研究开发。随着大容量单压式SF6断路器的研制成功和氧

化锌避雷器的应用，GIS的技术性能与参数已超过常规开关设备，并且使结构大大简

化，可靠性大大提高，为GIS进一步小型化创造了十分有利的条件。

二、技术内容

在66kV及以上电力系统中，GIS是将母线、断路器、隔离开关、接地开关、电

压互感器、电流互感器、避雷器等全部封闭在充有SF6气体的接地金属密闭容器内

的成套装置。

在35kV及以下电力系统中，GIS则是将母线、断路器、隔离开关、接地开关封

闭在充有SF6气体的接地金属密闭容器内；电压互感器为环氧浇注不锈钢金属外壳

接地，通过插拔式外绝缘电缆终端跟密闭气室内部的断路器或母线相连；避雷器为

全绝缘无间隙氧化锌避雷器，同样通过插拔式外绝缘电缆终端跟密闭气室内部的断

路器或母线相连；进出线电缆也通过插拔式外绝缘电缆终端跟密闭气室内部的断路

器等高压元件相连，而穿心式电流互感器则穿在密闭的断路器筒体或母线筒体外面，

或者穿在进出线电缆外面进行工作。

与常规开关设备相比，GIS优点是：安全系数高，受环境影响小，维护成本低，

可以大幅度缩小占地面积。例如，220kV电压等级的GIS占地面积仅为相同规模常

规变电所占地面积的15%左右；设备带电部分全部封闭在金属外壳内，可避免高电

压对环境的污染；可防止人员触电伤亡；设备检修周期长，一般可在10〜20年内无

需解体大修；设备绝缘性能不受周围大气条件影响，抗震性强，可靠性高。

GIS按内部结构不同分为三相共箱型及分箱型。三相共箱型是将三相高压开关安

装在同一箱体内，通过绝缘气体将其三相绝缘开来，用绝缘子或支架等将其跟金属

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外壳隔开。这种结构可节约金属外壳材料并可节省占地。此外，当三相电流同时流

过母线时，磁力线在外壳中相互抵消，可减少涡流损失。分箱型GIS是将各相电器

元件单独安装在各自独立的金属箱体内，其结构简单，相间绝缘性能更高，使用更

加安全可靠。

GIS新技术主要有：

（1）小型化

采用自能灭弧室和弹簧操动机构；采用断路器、隔离开关和接地开关组合元件;

用电子式互感器或光电式互感器代替传统电磁式互感器；

（2）复合化

将一些元件放到大气中以降低造价，并减少SF6气体用量，与新型监测和计算

机技术相结合，演变成新一代智能开关设备，如平高集团有限公司的ZFN13系列智

能型GIS,西门子公司的8DA系列；近年来出现了将GIS的母线移到金属封闭容器

外形成的H-GIS,它不仅保留了GIS的大部分优点，同时设备的造价有很大降低；

（3）环保化

断路器采用真空灭弧室，SF6只起到绝缘作用，减少SF6气体用量，或采用更为

环保的N2作为绝缘介质。

（4）设计模块化

断路器、三位置开关、二次控制箱、插拔式端口和支撑架采用模块化设计，可

以根据一次主接线图的要求进行自由配置调换，检修更换方便，能满足各种用户的

需求。如平高集团有限公司的ZFN13系列。

三、应用参考标准

GB/T11022-1999高压开关设备和控制设备标准的共同技术要求

DL/T593高压开关设备的共用订货技术导则

DL/T596-1996电力设备预防性试验规程

DL/T617气体绝缘金属封闭开关设备技术条件

四、应用原则

组合电器的选用应注重实效，明确投入产出比，根据不同地区的经济发展水平、

气候特点及建筑布局等进行可行性论证，同时依据区域用电负荷情况，确定各电气

设备的技术要求。

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五、建议

(1)加强组合电器开关状态可视化监测和故障诊断技术的研究与应用。

(2)加强环保气体作为绝缘介质的研究与应用。

(3)推广断路器使用真空性断路器，更环保更安全。

2.4环网柜

一、技术研究水平

上世纪80年代，国外公司开始尝试将高压GIS技术向中压环网开关领域应用；

90年代中期，中压C-GIS(CubicletypeGasInsulatedSwitchgear)环网柜技术进一步

发展，以方箱形密封箱体为主，部分元件已开始外置，一次主接线开始简化，下隔

离逐渐取消，除了应用低压力SF6气体绝缘技术外，固体绝缘插接技术已开始在高

压元件上进行运用；2000年左右，中压C-GIS的发展有了一个飞跃，新的技术、工

艺、装备进入推广使用阶段，引入计算机技术、传感技术使产品进入智能化时代。

产品的技术参数、可靠性进一步得到提高，尺寸进一步小型化。固体绝缘插接技术

普遍应用，现场安装不需要抽真空、充气，一次主接线得到简化，密封箱体采用薄

不锈钢板焊接结构，并开始采用激光焊接技术。

中压C-GIS环网柜技术近几年发展速度很快，逐渐成为金属封闭开关设备的一个

重要分支，形成了自己独特设计思想和设计风格。随着技术进步，中压C-GIS环网柜

的发展趋势是高可靠性、免维护、智能化、低成本、模块化，尽可能少用或不用SF6

气体。

经过技术引进和自主摸索开发，国内中压C-GIS环网柜技术有了长足的发展，产

品质量已达到国际先进水平，由于其具备体积小巧、少维护、可靠性高、环境适应

能力强等优点，因此在国内得到了广泛应用，市场份额稳步提高。

二、技术内容

中压C-GE环网柜原理就是利用低压力的气体绝缘介质、固体绝缘材料以及特

定的绝缘结构将高压导体或高压元件密封或金属封闭，使其达到要求的绝缘水平；

利用连接导体、开关元件、电缆承载电流；利用真空开断技术或SF6灭弧技术对线

路的负荷电流、过载电流、短路电流进行控制、开断和对线路、设备进行保护；使

22

用现代的传感技术、数字技术及通讯技术进行控制、保护、监视、显示、记录等智

能化管理。

中压C-GE环网柜是各项技术进步的最终产物，涉及到多项交叉的前沿技术，

具体如下：

1、绝缘技术。绝缘技术先后经历了空气绝缘、油绝缘、大气复合绝缘、高压力

SF6气体绝缘、低压力气体（SF6、SF6/N2,N2/C02、空气等）绝缘、SF6复合绝缘,

对低压力SF6及其他混合气体的绝缘特性和固体绝缘技术的掌握使中压C—GIS环网

柜的大发展成为可能；

2、密封技术。充气气箱的现代化制造技术、激光焊接密封技术以及主开关操作

的动密封技术、熔断器压板和进出线套筒压板的静密封技术的掌握保证了中压

C—GIS环网柜的可靠性；

3、激光焊接技术。气箱的焊接是影响产品质量的关键工序，先进的机关焊接技

术不但提高了效率，还保证了气箱的变形小、气密性良好；

4、SF6气体条件下电场均匀性分析及设计技术；

5、开断和灭弧技术。主开关的开断和灭弧技术进一步发展，开断能力和电寿命

都进一步增强，可靠性大大提高，置于充气气箱中30年勿需维护；

6、装配工艺技术。在长期实践中建立了一套适用于中压C—GIS环网柜装配的

关键工艺技术，进一步保证了产品的质量；

7、固体绝缘的插接技术。利用新工艺、新结构制造的各种插接头、座，内锥电

缆终端头、外锥电缆终端头以及插接式电压互感器、插接式避雷器等新元件，使现

场安装和使用更加方便；

8、智能化技术。新型传感器和现代计算机技术与中压C—GIS环网柜相结合，

使中压C—GIS环网柜具有控制、保护、测量、通讯、监测、故障录波和事件记录等

功能，实现运行状况的实时监测和故障的预测。

三、应用参考标准

GB/T11022-1999高压开关设备和控制设备的共用技术要求

GB3906-20063.6kV〜40.5kV交流金属封闭开关设备和控制设备

GB311.1-1997高压输变电设备的绝缘配合

GB1984-2003高压交流断路器

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GB1985-2004高压交流隔离开关和接地开关

GB/T3804-20043.6kV-40.5kV高压交流负荷开关

GB4208-2008外壳防护等级（IP代码）

GB/T12022-2006工业六氟化硫

GB16926-2009交流高压负荷开关一熔断器组合电器。

四、应用原则

适用于电力配电系统地下电缆环网和辐射式电网的进出线控制和连接，以及地

下电缆和架空线混合网的进出线控制和连接，实现环网供电和辐射供电。

中压C—GIS环网柜安装使用时，应注意为其预留泄压通道和泄压空间；纯净的

SF6气体是无色无毒的，运行人员应了解SF6气体的特性，确保安全使用。

五、建议

进一步完善中压C—GIS环网柜的智能化，实现对产品运行中的状态监测，最终

为建立计算机辅助维护系统、故障诊断系