智能配电网 一二次融合智能化成套环网柜集成化设计规范

智能配电网一二次融合智能化成套环网柜集成化设计规范ICS29.240.01CCSK45T/TMACXXXX—2025团体标准智能配电网一二次融合智能化成套环网柜集成化设计规范Integrateddesignspecificationforintelligentcompletesetofringmainunitsofprimaryandsecondaryintegrationinsmartdistributionnetworks提示：在提交反馈意见时，请将您知道的相关专利连同支持性文件一并附上。已授权的专利证明材料为专利证书复印件或扉页，已公开但尚未授权的专利申请证明材料为专利公开通知书复印件或扉页，未公开的专利申请的证明材料为专利申请号和申请日期。2025-XX-XX发布2025-XX-XX实施中国技术市场协会发布前言本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由________提出。本文件由中国技术市场协会归口。本文件起草单位：________。本文件主要起草人：________。1范围本文件规定了智能配电网中一二次融合智能化成套环网柜（以下简称“环网柜”）集成化设计的设计原则、设计架构、技术要求、试验方法及验收标准。本文件适用于额定电压12kV及以下智能配电网用一二次融合智能化成套环网柜的集成化设计、研发、生产及验收，不适用于20kV及以上等级设备，可作为相关工程设计、设备选型和质量评估的依据。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T11022高压交流开关设备和控制设备标准的共用技术要求GB/T17626电磁兼容试验和测量技术GB/T20641低压成套开关设备和控制设备空壳体的一般要求GB/T4208外壳防护等级(IP代码)GB/T20840.1互感器第1部分：通用技术要求GB/T20840.2互感器第2部分：电流互感器的补充技术要求GB/T20840.3互感器第3部分：电磁式电压互感器的补充技术要求GB/T20840.6互感器第6部分：低功率互感器的补充通用技术要求GB/T20840.8互感器第8部分：电子式电流互感器DL/T593高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求DL/T634.5104远动设备及系统第5-104部分：传输规约采用标准传输协议集的IEC60870-5-101网络访问DL/T721配电自动化终端的技术规范DL/T1529配电自动化终端设备检测规程DL/T1910配电网分布式馈线自动化技术规范3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1智能化成套环网柜通过一次设备与二次设备深度融合，形成的集成一体化、多功能、智能化的电气开关设备，具备实时监测、故障定位、远程操作及数据上传等核心功能，可直接接入智能配电网管控系统。3.2一二次融合将环网柜一次设备（高压开关、母线、绝缘部件等）与二次设备（智能终端、传感器、保护模块等）进行一体化设计、集成装配，实现机械接口、电气接口、通信接口的标准化统一，消除设备间兼容性隐患，提升设备集成度和智能化水平。3.3数字式传感单元安装在环网柜二次室的单元模块，可将间隔柜内的线路电压、电流、模拟量、状态量就地数字转换，并能执行数字式主控单元下发的控制指令。3.4数字式主控单元安装在环网柜母线PT柜二次室的单元模块，用于采集母线电压模拟量、柜内状态量，接收数字式传感单元上传的数字量，下发控制指令，并实现与主站的信息交互。3.5测供一体化电压互感器由电磁式电压互感器与交流电压传感器组成，其中电磁式电压互感器为装置提供供电电源，电子式电压传感器用于测量母线电压与零序电压。4设计原则4.1安全性环网柜集成设计应优先满足高压绝缘、机械强度、短路耐受等安全要求，严格防范电磁式互感器二次侧开路、高压漏电等安全隐患，所有电气连接、绝缘部件需符合相关标准规定，确保设备运行及运维人员人身安全。4.2可靠性设备平均无故障时间（MTBF）不应小于1×10⁵h，具备抗恶劣环境（高温、低温、潮湿、污秽）的能力，关键部件采用冗余设计，确保长期稳定运行，满足智能配电网连续供电需求。4.3智能化应支持实时监测、故障定位、远程操作、数据上传及边缘计算等智能化功能，适配配电自动化管控要求，实现设备状态可视化、故障快速处置，提升配电网运维效率。4.4集成化优化柜体结构，实现一次设备、二次设备、通信模块、电源模块的一体化集成，减少设备占地面积，简化安装调试流程，实现各模块的快速拼接与更换。4.5标准化机械接口、电气接口、通信协议应采用标准化设计，确保设备与配电网主站、其他智能配电设备的兼容性与互操作性，推动行业从分散设计向一体化规范转型。5设计架构环网柜集成化设计采用分层模块化架构，由一次系统、二次系统、通信系统、电源系统四大子系统组成，各子系统协同工作，实现一二次融合的智能化管控功能，架构示意图可参照相关技术规范执行。5.1一次系统作为环网柜的核心承载部分，主要包括高压开关、母线、绝缘部件、互感器等，负责电能的传输与分配，是二次系统采集信号、执行控制指令的基础。5.2二次系统负责信号采集、数据处理、保护控制及指令下发，主要包括智能终端、数字式传感单元、数字式主控单元、保护模块等，实现对一次系统的实时监测与精准控制。5.3通信系统承担设备与配电网主站、设备内部各模块间的数据传输任务，支持光纤、无线（5G等）多种通信方式，具备数据加密、身份认证等安全防护能力。5.4电源系统为整个环网柜提供稳定供电，采用市电与后备电源相结合的设计，后备电源可选用超级电容或锂电池，确保市电中断后设备仍能正常运行一定时间。6设计要求6.1结构设计6.1.1模块化设计一次设备与二次设备应采用插拔式接口，实现各功能模块的快速更换与维护；柜体结构采用模块化拼接设计，可根据实际需求灵活组合间隔单元，适配不同配电网场景。6.1.2防护等级外壳防护等级不应低于IP65，内部隔室防护等级不应低于IP4X；柜门关闭时防护等级不应低于IP4X，柜内隔室间防护等级不应低于IP2X；控制回路密封连接器防护等级不应低于IP64。6.1.3电磁兼容应符合GB/T17626的规定，抗干扰等级不应低于III级，有效抵御电磁干扰，确保二次系统信号采集、数据传输的准确性，避免误动作。6.1.4其他要求柜体应采用耐腐蚀、高强度材料，表面进行防腐处理，适应户外恶劣环境；柜体内部布局合理，便于运维人员操作、检修，设置明显的安全警示标识；连锁结构需满足“五防”要求，确保操作安全。6.2一次系统设计6.2.1高压开关6.2.1.1额定电压不应低于12kV，额定短路开断电流不应小于25kA，额定频率为50Hz。6.2.1.2应采用真空或SF₆灭弧技术，机械寿命不应低于1万次，操作机构可选用弹簧操作机构或永磁操作机构，其中弹簧操作机构相间故障整组固有动作时间不应大于100ms，永磁操作机构不应大于70ms。6.2.1.3触头材料应符合GB/T11022规定的耐电弧烧蚀要求，接触电阻稳定，确保导电性能良好。6.2.1.4配置带电显示器，满足验电、核相要求，具备明显的开关位置指示功能。6.2.2母线系统6.2.2.1导体材料选用T2铜或等效导电材料，截面载流量应满足1.2倍额定电流长期运行要求，确保电能传输效率。6.2.2.2绝缘支撑件耐压等级不应低于42kV（工频耐压1min），局部放电量不应超过1×10⁻¹²C，确保绝缘性能可靠。6.2.2.3母线室应设置温度监测接口，支持红外或光纤测温，实时监测母线运行温度，及时发现过热隐患。6.2.3绝缘部件6.2.3.1环氧树脂浇注件应符合GB/T20641中不小于120MPa抗弯强度和耐候性要求，表面无裂纹、气泡等缺陷。6.2.3.2若采用SF₆作为绝缘或灭弧介质，气室密封性能应满足年泄漏率不超过0.1%，并提供SF₆告警信号并上传。6.2.3.3绝缘套管爬电比距不应小于25mm/kV，适应不同污秽等级环境，防止绝缘闪络。6.2.4互感器6.2.4.1电流互感器精度等级：测量用为0.2S级，保护用为5P20级；电磁式电流互感器相关连接器宜具备CT端子自短路功能，避免二次侧开路引发安全事故。6.2.4.2电压传感器线性误差不应大于±0.5%，频率响应范围（40～200）kHz；可采用测供一体化电压互感器，兼顾供电与测量功能。6.2.4.3局放传感器灵敏度不应大于5×10⁻¹²C，支持超声波与特高频双模式检测，实时监测设备局部放电情况。6.3二次系统设计6.3.1智能终端6.3.1.1支持IEC101、IEC104、IEC61850等标准化通信协议，具备边缘计算能力，可实现数据就地处理与分析。6.3.1.2内置至少4路模拟量采集通道（精度±0.5%）和8路开关量输入/输出接口，满足信号采集与控制需求。6.3.1.3工作温度范围：（-40～85）℃，防护等级不低于IP67，适应户外极端温度环境。6.3.1.4具备遥信防误报功能，避免初始化、运行中、断电等情况下产生误报遥信；具有明显的运行状态、通信状态、线路故障等就地状态指示信号。6.3.1.5具备对时功能，支持主站规约、北斗/GPS等对时方式，优先北斗/GPS对时，对时精度不应大于5ms；主站规约对时，光纤通道对时精度不应大于1s，守时精度不应大于2秒/天。6.3.2保护模块6.3.2.1过流保护动作时间不应大于20ms，级差配合误差应小于5%，具备快速故障响应能力。6.3.2.2接地故障检测灵敏度不应大于10A，具备小电流选线功能，可精准定位接地故障点。6.3.2.3支持故障录波，存储容量不应小于16GB，采样率不应低于10kS/s，可响应主站对录波数据的召唤，为故障分析提供依据。6.3.2.4宜具备低频、低压、高频、过压、频率突变解列功能及低电压穿越功能，适配分布式能源接入需求。6.3.2.5保护出口和控制出口宜独立，具备就地维护时就地切除故障能力，配备保护出口和控制出口硬压板。6.3.3计量功能具备电能量计算功能，包括每个间隔的正向、反向有功电能量，正向、反向无功电能量和四象限无功电能量，以及电能量冻结功能；支持异步采集同步计算功能，实现有功功率和无功功率精准计算，误差≤2%。6.4通信系统设计6.4.1一般要求6.4.1.1通信协议：采用标准化、开放式协议，如MODBUS、DNP3、IEC61850等，确保与配电网主站及其他智能设备的兼容性。6.4.1.2网络架构：采用层次化网络架构，确保核心层、汇聚层与接入层的有效连接，支持局域网（LAN）及广域网（WAN）多种连接方式。6.4.1.3数据传输方式：优先采用光纤通信和以太网技术，确保高速、高稳定性传输；可采用5G等无线通信技术作为备选方案，同时支持光纤和无线两种通信方式。6.4.1.4带宽与时延：通信带宽不应小于1Mbps，最大时延不应大于100ms，满足实时监控和控制需求；故障录波采样率≥4000Hz，保障数据传输实时性。6.4.1.5冗余设计：通信网络具备冗余设计，避免单点故障导致通信中断；主站通信异常时，终端应保存未确认及未上送的事件顺序记录（SOE）信息，通信恢复后及时传送。6.4.1.6接口要求：至少具备2路以太网口、4路串行通信口等接口，满足不同设备的连接需求；具备北斗/GPS定位功能，定位精度不应大于10m。6.4.2通信安全6.4.2.1数据加密：通信过程中采用TLS/SSL等加密技术，避免数据被窃听、篡改或泄露，确保数据完整性。6.4.2.2身份认证：具备基于用户名密码、数字证书等多层身份认证机制，确保只有授权人员可访问和操作系统。6.4.2.3网络安全：采用防火墙、VPN等网络安全技术，防范网络攻击和非法访问，满足国家相关信息安全防护要求。6.5电源系统设计6.5.1一般要求6.5.1.1电源类型：采用市电和后备电源相结合的设计，市电作为主电源，后备电源选用超级电容或锂电池，市电中断时自动无缝切换至后备电源供电，并给出告警信号。6.5.1.2后备电源要求：断电后维持设备正常运行不应低于4h，满足故障处置和数据上传需求。6.5.1.3输出要求：电源模块至少具备两路输出电源，一路为24V直流输出，供给智能终端和通信设备；另一路为操作电源，可根据操作机构类型选择电压等级，为开关提供操作和储能电源，输出参数符合DL/T721规定。6.5.1.4操作电源适配：宜采用直流48V、110V或交流220V，满足不同电网场景供电需求。6.5.2低功耗设计整机功耗控制在1W-15W区间，采用低功耗微控制器与优化算法，降低能耗；取能单元可采用电容取电方式，集成于本体极柱中，同时控制局部放电量，平衡供能与安全。7试验方法7.1型式试验型式试验应包括以下核心项目，试验方法符合相关标准规定：7.1.1绝缘试验：包括工频耐压试验、局部放电试验，工频试验后误差变差≤50%限值，局部放电量符合6.2.2.2、6.2.3.2规定。7.1.2短路耐受试验：短时耐受电流需达25kA/3s，验证设备抗短路能力。7.1.3机械寿命试验：高压开关机械操作寿命满足1万次以上操作要求。7.1.4电磁兼容试验：按照GB/T17626规定进行，验证抗干扰能力。7.1.5智能化功能试验：测试信号采集精度、故障定位准确性、远程操作可靠性、数据上传稳定性等。7.