一、配电设备一二次融合的重要意义配电一二次融合设备是当前配电自动化全面建设以及配电物联网示范建设条件下的关键设备，是实现故障就地化处理的重要途径和手段，是配电设备标准化、设备小型化、装置集成化与运维智能化的必由之路；技术标准和新产品的形成，有效地指导国内电力市场12KV配电设备一二次融合设计与检测，将进一步推进一二次融合工作的健康开展和推广应用。

有利于引导和规范我国配电设备市场的优胜劣汰、良性竞争的机制，一二次融合产品将大幅度提高我国配电设备的技术水平和运行水平，大幅度缩短我国配电装备与国外先进技术和设备的差距，在有些方面甚至赶超国际先进水平。

二、智能柱上开关演进的三个阶段1、一二次设备成套化：表现为配电柱上开关和控制终端（FTU）预先成套化。

由开关本体、控制终端、取电PT、绝缘信号电缆等成套组成。

开关本体、控制终端、PT之间规范信号接口并采用军用品级航空接插件（26芯），通过户外型全绝缘电缆连接，同时航空插头接口采用密封材料，提高整体的抗凝露性能。

柱上开关采用常规电磁式电压和电流互感器，增加电子式零序电压互感器（CVT），以支持二次终端对接地故障的判别，另外，二次终端在功能上配置了配电线损采集模块。

2、一二次设备初步融合：采用交流电压/电流传感器代替传统电压/电流互感器（包括相序和零序）交流传感器具有体积小的特点，有利于将其由外置改为内置于开关本体中（如安放于共箱式开关的箱体内）。

针对小信号传输易受干扰问题，有的企业尝试将A/D转换器融合进开关中，实现采集信号就地数字化，大幅度地缩短输出模拟量传输距离。

但这种方式存在一二次寿命不匹配，且运维方式较为麻烦等问题。

采用多种方式取电，如太阳能取电、电子式CT取电、电容取电等更安全的非PT取电方式。

3、一二次设备深度融合：电压/电流传感器封装于极柱内（支柱式）或者安装在箱体内（共箱式），开关的一体化程度进一步提高，非电量传感器（温度、压力、局放等）的有选择融入；随着二次终端低功耗、小型化和模块化，二次终端贴近一次设备，形成整体上更和谐完美，同时也有利于小型化接口和传输，二次终端用专用工具安装和拆卸更换。

一二次深度融合阶段基础上仍需解决：1）电容取电装置与开关融合一体，即封装在极柱内或布置在开关本体内部，但由于受到体积的空间的限制，取电功率一般只能在2W～15W左右。

2）开关整体结构设计上需进一步优化，减小对二次设备的干扰影响；3）完全满足设备级即插即用，实现设备的智能化运维和全寿命周期管理。

三、智能柱上开关的性能优势常规开关一二次融合智能开关短路故障选择性隔离需整条线路的不同开关进行多次配合跳闸和重合，才能隔离故障实现短路故障最小故障区域自动隔离，无故障区段的供电不受影响，不需要变电站开关重合配合，有效地防止越级跳闸线损采集功能无高精度线损分段式管理，可采集ABC三相电流（精度0.5S级），ABC三相电压（精度0.5S），实现最小线路区域的电量准确线损数据采集功能单相接地故障判断无实现80%以上单相接地故障的故障判断，并可自动选择性隔离是否采用新型PT、CT 传统PT易产生铁磁谐振、二次侧短路产生大电流问题；CT动态范围小、有磁饱和以及二次输出不能开路的问题采用电压传感器替代PT；采用电流传感器替代CT，解决了相应问题取电方式电磁式取电PT，易被雷击损坏、电压二次侧短路产生过电流以及铁磁谐振等安全问题采用开关极柱内置取电传感器+太阳能取电方式，替代电磁式取电PT，解决了相应问题一二次设备接口一二次设备接口和线缆繁多，接口不匹配，可靠性差只需一条控制电缆甚至可以不用电缆，可靠性高调试与维护需专业人员调试和维护免调试和免维护防水防尘等级IP54开关本体IP66控制终端IP67结构和重量结构松散，重量约110-150kg结构紧凑，重量约95kg 机械寿命≥10000次≥20000次使用寿命＞20年＞20年四、智能柱上开关的关键技术突破1、配电设备一体化小型化技术1）交流传感器技术电子式电压传感器技术（1）电阻分压式（2）电容分压式电子式电流传感器技术（1）空心线圈（2）LPCT线圈2）保护测控一体化技术实现保护、测量、故障录波、线路损耗等一体化，需要对终端进行高度集成设计，保证满足保护，测量等技术指标的要求。

2、配电设备接口防护技术1）开关结构防护主导电回路及机构等关键零部件均密封于密闭空间。

采用高性能的军品级接插件，箱体密封可达到IP67。

2）电气连接防护采用军品级接插件和户外测量信号屏蔽防护电缆，防开路保护电路。

3）配电终端结构防护馈线终端（罩式）外壳采用非金属材料模压成型，防护等级IP67，可浸水；站所终端（箱式）：双层结构色剂，空气对流防太阳直晒，耐高温，箱体IP66防护等级。

3、一次设备与传感器深度融合将交流传感器及取电模块与一次本体深度融合，以集交流传感器/电容取电/真空灭弧室一体化固封于极柱，解决馈线终端的电磁式取电PT的铁磁谐振和易被雷击损坏；以下内容来自江苏省电力有限公司电力科学研究院：后备电源采用蓄电池供电，满足掉电后维持终端8小时的数据通信及3次以上开关分合闸操作；采用超级电容方式，维持终端15min的通信。

利用电力物联网中先进的智能感知和边缘计算技术，支持电量采集、就地型馈线自动化、单相接地故障就地检测和隔离功能，解决配电自动化故障隔离、接地故障查找等问题；超低功耗控制终端，有效解决了目前馈线自动化中馈线终端功耗大的问题。

五、关于交流传感器1、传感器检测中出现的问题检测过程中一些共性问题：防火阻燃试验出现问题较多（材料配比问题，阻燃剂不够），委托单位应加强对供货商管控。

电压传感器：高低温实验（超限值1/2），雷击冲击（复试误差超限值1/2）；电流传感器：动热稳定与复合误差实验（电阻损坏，误差超差），20型电流传感器工作磁场实验（超限值），零序电流传感器误差实验（超限值）。

截止到2020年07月，共计有14个制造厂21个型号产品依据团标T/CES-018取得交流互感器型式试验报告，按照应用类型分为6种，ZW20型电压传感器有5个厂家，ZW20型零序电压传感器有4个厂家，ZW20型电流传感器有2个厂家，ZW32型外置式电压传感器有2个厂家，ZW32型一体化电流传感器有4个厂家，环网柜用电压传感器有1个厂家。

应用类型ZW20型电压ZW20型零序电压ZW20型电流ZW32型外置式电压ZW32型一体化电流电压环网柜用电压委托单位浙江华采大连一互浙江华采和信瑞通上海固缘上海宏力达（无零序）上海置信大连华亿上海置信浙江水和上海宏力达（无零序）浙江深华颖江苏华网上海置信大连北方湖北网安数邦电力江苏宏达2、传感器检测的三点建议配网用电磁式互感器依据GB/T 20840.1-2010、GB/T 20840.2-2014、GB/T 20840.3-2013开展检测。

配网用交流互感器依据T/CES 018-2018《配电网10KV 及20KV 交流传感器技术条件》开展检测。

将上述互感器/传感器的检测通过作为配电一二次融合开关的专项检测的前提，即一二次融合专检送检时应出具其采用的互感器/传感器的检测报告。

3、小信号传输方式上海固缘传感器六、关于操作机构对比表格弹簧操作机构涡流斥力机构永磁操作机构磁控操作机构部件数量最多少较少最少结构复杂度复杂复杂较复杂简单部件可靠性差较差较好好手动分合闸易不能难易精密可控性不能较好差好开关速度慢快较快快受外部环境影响大大较大小分合闸功率大大较大小尺寸大大较大小重量重重较重轻造价低高较高低1、磁控开关的特点利用新型磁控材料的记忆特性，通过内置线圈励磁和退磁，并辅以弹簧，构成垂直运动分合机构，如下图。

以此直动机构合分运动核心部件的开关称为新型磁控开关。

2、磁控开关的优点机构完全垂直运动，效率最高。

运动部件少，质量最小，运动提速快。

因磁材料硬度高，动铁芯与静铁芯可直接碰撞，无需接触缓冲，机构最简单，方便调整超行程和触头压力，可以做到合闸零弹跳。

磁材料退磁温度高，适应环境强，所需能量小，线圈电流三相之和不超过25A，用普通IGBT即可完成线圈驱动，全控管子方便设计自检和冗余。

方便设计电池或超级电容储能便携驱动，充满后可动作200次以上。

由于机构简单且线圈基本不发热，可重复性好，因此控制精度高，开关寿命长。

七、技术标准的编制1、配电网10KV及20KV交流传感器技术条件（T/CES018-2018）2、12KV智能配电柱上开关通用技术条件（T/CES033-2019）3、12KV智能配电柱上开关通用技术规范（T/CES034-2019）其中，《配电网10KV和20KV交流互感器技术条件》适用于配电柱上开关和环网柜安装使用的基于电磁感应原理的电流传感器和基于阻抗分压原理的电压传感器的设计、制造和试验。

中国电科院武汉检测中心已于2018年起以此标准为依据对交流传感器进行试验和检测。

另外两部标准的大部分内容也被国网即将发布的最新版一二次融合技术方案和检测规范所借鉴和参考。

4、6～12KV电容分压自取电装置技术规范（T/CES XXX-2020）本标准规定了6～12KV电容分压自取电装置的使用条件、技术要求、结构要求、试验项目和实验方法、检验规范、包装、运输、安装及运维的要求。

本标准适用于6～12KV电容分压自取电装置的设计、生产、试验和验收。

团标与GB/T20840.7-2007、GB/T20840.8-2007相比：1）团标T/CES018-2018补充了三相传感器及零序传感器技术要求及试验方法。

2）根据实际应用情况，将测量与保护功能集成一体、提高产品局部放电水平要求（50pC提高到20pC）、绝缘试验后复试误差不超出初试误差一半。

3）按照实际运行情况，电流传感器增加工作磁场影响试验，以及零序电流传感器增加误差试验；电压传感器增加临近效应影响试验、电充对电压影响试验。

4）户外型产品增加盐雾试验、日照辐射试验、交变湿热试验等考核要求，对所有产品外壳增加防火阻燃考核要求。

八、智能开关应用特色与现状当前国网公司所属相关省公司通过租赁、采购的配电柱上一二次深度融合智能开关规模已达4万多套，主要是上海宏力达、西安兴汇和东方威思顿等三家公司生产的产品。

大多数地区安装的一二次融合智能开关主要应用是“二遥+就地保护”功能，而遥控及线损功能应用不多。

规模应用地区主要采用在架空线路分支出口及联络处装设一二次融合智能开关，智能开关投入过流、接地及重合闸等就地保护，采用级差保护与变电站出口保护延时配合进行分级故障隔离的应用，实现分支及主干线短路、接地故障的快速隔离。

对瞬时故障，采用一二次融合智能开关就地重合闸动作，实现配电故障的隔离及恢复供电。

江苏公司已明确在配电网格化改造中，分批次采取租赁的方式大规模使用一二次融合的智能开关设备。