一、引言

随着智能电网建设的不断推进，对配电网的供电可靠性、自动化水平以及智能化程度提出了更高要求。环网配电单元作为配电网中电能传输与分配的关键设备，其性能直接影响着配电网的运行质量。传统的环网箱存在设备分散、功能单一、运维复杂等问题，难以满足现代电力系统发展的需求。在此背景下，集成一次与二次系统融合技术的环网配电单元应运而生，通过将一次设备与二次设备进行深度融合，整合测量、控制、保护和通信等功能，实现了设备的高度集成化与智能化，成为推动电力系统智能化改造的重要方向。本文将对集成一次与二次系统融合技术的环网配电单元进行全面研究，分析其设计原理、功能特点、应用效果及检测维护策略，为该技术在电力系统中的广泛应用提供理论与实践参考。

二、一二次融合成套环网箱的设计原理

（一）结构组成

一二次融合成套环网箱的结构设计是其功能实现的基础，通常由箱体、环进环出单元、馈线单元、母线设备（TV）单元、集中式DTU单元以及连接电缆等构成。箱体作为环网箱的外壳，承担着保护内部设备的重要作用，多采用厚度达2-3mm的304不锈钢等高强度、耐腐蚀材料制造，其屈服强度约205-310MPa，这种材料能够有效抵御恶劣环境对箱体的侵蚀，如在盐雾腐蚀环境（盐雾浓度3.5%，试验周期1000h）下无明显腐蚀，且可适应-25-55℃的环境温度范围，保证环网箱在各种复杂气候条件下稳定运行。箱体内部布局经过精心设计，空间利用率可达70%-80%，使得各设备能够紧凑有序地安装，既节省了占地面积，又便于设备的安装、调试与维护^[1]。

环进环出单元是环网箱实现电能环网传输的关键部分，其额定电流常为630-1250A，在该电流范围内能够长期稳定运行，电能传输效率可达98%以上，故障发生率低于0.5%，确保了电能的可靠传输。馈线单元主要负责向用户分配电能，其短路耐受电流多在16-25kA，当短路故障发生时，能在50-100ms内可靠切断故障电流，保障系统安全，避免故障范围的扩大。母线设备（TV）单元的电压变比为10kV/0.1kV，测量精度达0.5级，可准确测量母线电压，为电力系统的监控与分析提供精确数据。集中式DTU单元集成的电流传感器精度0.2级、电压传感器精度0.2级，能够实现每1-5min采集一次设备运行数据，数据传输成功率达到99%以上，大大提升了环网箱的智能化水平，同时使运维成本相比传统设备降低约30%-40%。

（二）设计理念

在一二次融合成套环网箱的设计过程中，始终贯彻紧凑性和可靠性的设计理念。紧凑性体现在通过优化设备结构与布局，将原本分散的一次设备和二次设备进行有机整合，减少设备之间的连接线缆和接口，降低设备的占地面积和空间需求，使其更适合在城市空间有限的环境中应用。例如，在城市配电网改造中，由于城市土地资源紧张，传统环网箱因体积较大难以找到合适的安装位置，而一二次融合成套环网箱凭借其紧凑的结构设计，能够灵活地安装在城市街道、小区等场所，满足城市供电需求。

三、一二次融合成套环网箱的主要功能与技术特点

（一）高度集成化与智能化

一二次融合成套环网箱实现了传统一次设备与二次设备的深度融合，是配电设备技术的重大革新。这种高度集成化设计带来了诸多优势，显著减少了设备的占地面积，以某城市配电网改造项目为例，采用一二次融合成套环网箱后，相比传统环网箱，设备占地面积减少了约30%，使得环网箱在城市配电系统中的布局更加灵活，能够更好地适应城市空间有限的特点。同时，集成化设计降低了设备的复杂性，减少了设备之间的连接环节，简化了运维流程。传统环网箱由于设备分散，在进行维护和检修时，需要分别对一次设备和二次设备进行检查和调试，工作量大且效率低；而一二次融合成套环网箱将多种功能集成于一体，运维人员只需对整体设备进行检测和维护，大大降低了运维难度和工作量，进一步降低了运维成本。在智能化方面，环网箱内置了先进的控制系统，该系统能够实时采集、处理和分析设备的各种数据，包括电能、电流、电压、温度等关键参数。通过高精度的传感器，如电流传感器精度达0.2级、电压传感器精度达0.2级，确保采集数据的准确性。采集到的数据经过智能算法处理后，为运维人员提供全面、准确的设备运行状态信息^[2]。

（二）标准化与模块化设计

标准化和模块化设计理念是一二次融合成套环网箱的重要特点。在标准化设计方面，环网箱的一次设备如断路器、负荷开关等，其接口尺寸、电气性能参数严格遵循国际电工委员会（IEC）标准或国内相关的GB/T标准。例如，断路器的额定电压统一为12kV，额定电流设定为630A、1250A等标准规格，开断电流达到20kA或25kA；二次设备的通信接口采用标准的RS-485接口或以太网接口，通信协议遵循DL/T634.5104-2009标准。这种标准化设计使得不同厂家生产的设备在接口尺寸、电气性能、通信协议等方面实现了高度兼容，设备之间的互换性误差控制在±1%以内。标准化设计带来了显著的经济效益，据统计，采用标准化设计后，设备的采购成本可降低约15%-20%，这是因为标准化生产使得设备的生产规模得以扩大，生产成本降低；同时，运维成本由于减少了设备适配性检测等工作，可降低约20%-30%。

四、一二次融合技术在环网箱中的应用

（一）智能监测与故障诊断方面

一二次融合技术在环网箱的智能监测与故障诊断中发挥着核心作用。通过将精度高达±0.2%的传感器融入环形结构中，实现了对电压（测量范围为0-15kV，精度达到±0.5%）、电流（测量范围为0-1000A，精度为±0.5%）、温度（测量范围-40-120℃，精度为±1℃）等关键电学参数的精确测量。在获取这些参数后，采用智能化的计算方法对数据进行深入分析和处理。当电流变化幅度超过正常波动范围的20%时（正常波动范围设定为±5%），系统能够迅速判断出负荷突然变化的原因，如是否存在设备启动、故障短路等情况。在温度监控中，一旦发现某一个接头的温度高于周围环境温度30℃以上（正常温差在10℃以内），则可判断可能存在接触不良或是超载等问题，并及时发出预警。同时，利用一二次融合技术还能实现对环网箱中各开关装置的分合闸状态、动作次数（动作次数统计误差不超过1次）等状态的实时监控，通过对这些数据的综合分析，实现对可能发生的各种故障的预警，提前采取措施，保证环网箱的安全、平稳运行。例如，在某实际应用案例中，通过智能监测系统及时发现了环网箱内某开关的异常动作次数，运维人员迅速进行检查，发现是开关内部零件磨损导致，及时进行了更换，避免了故障的扩大^[3]。

（二）保护功能优化方面

传统环网箱的防护方法存在响应速度慢（通常响应时间在秒级）和精度低（电流检测精度约为±5%，电压检测精度约为±3%）等问题，而一二次融合技术有效解决了这些问题，显著优化了环网箱的保护功能。在短路保护中，一次侧的电流互感器可准确地检测到短路电流的大小（测量范围为0-50kA，精度达到±1%），并将其迅速地传输给二次保护设备，传输时间可控制在1ms以内。二次保护设备基于准确的电流数据，能够快速地确定故障部位（故障定位精度可达±0.5m），并发出跳闸命令，使开关操作的速度达到毫秒级（一般在10ms以内），相比传统保护装置，大大缩短了故障切除时间，减少了故障对电力系统的影响。

五、一二次融合成套环网箱的检测与维护策略

（一）外观检查

外观检查是保证一二次融合成套环网箱正常运作及安全保护的重要环节。机箱外表若发生变形、腐蚀或破损，不仅会影响设备的整体美观，更重要的是会降低箱体的密封性和防护性。外部的压力可能会导致内部装置受损，腐蚀会削弱壳体的强度，外部的灰尘和水分也会趁机进入箱体中，进而降低器件的电气特性和使用寿命。因此，在日常巡检中，运维人员应仔细检查箱体表面，若发现问题，必须立即进行修理或替换。此外，还应注意检查箱门打开和关闭的灵活性以及门锁的完整性，确保箱门能够正常开关，防止外界因素进入箱内，保障设备的安全运行^[4]。

（二）电气性能检测

电气性能检测是确保一二次融合成套环网箱安全、稳定工作的关键步骤。通过专用的测试仪器对各种电器的电压、电流、功率因数等电气参数进行测试，能够精确地判断设备的运行是否在合理的范围之内。如果这些参数出现异常现象，说明设备可能存在故障或者运行不稳定，需要进一步进行检查和分析。其中，一次装置的绝缘特性检测尤为重要，绝缘特性及耐压测试是预防漏电和防止短路等事故发生的有效手段。良好的绝缘性能是确保设备及人身安全的重要保障，运维人员应定期对设备的绝缘电阻、耐压强度等进行检测，确保设备的绝缘性能符合标准要求^[5]。

六、结论

本研究对集成一次与二次系统融合技术的环网配电单元进行了全面深入的探讨，通过对一二次融合成套环网箱的设计原理、主要功能与技术特点、应用效果以及检测维护策略的分析，得出以下结论：一二次融合成套环网箱通过创新的设计理念和先进的技术手段，实现了设备的高度集成化、智能化、标准化和模块化，有效解决了传统环网箱存在的问题，提高了设备的性能和可靠性。在应用方面，该环网配电单元在智能监测与故障诊断、保护功能优化、提升自动化水平等方面表现出色，显著提升了配电网的供电可靠性、自动化水平和运维效率，为电力系统的安全稳定运行提供了有力保障。同时，合理的检测与维护策略能够及时发现设备存在的问题，保证设备的正常运行，延长设备的使用寿命。随着科学技术的不断进步，集成一次与二次系统融合技术的环网配电单元将不断发展和完善，在电力系统中发挥更加重要的作用。未来，应持续关注该技术的发展动态，加强技术研发与创新，进一步提高环网配电单元的性能和智能化水平；同时，加强应用实践，推广该技术在电力系统中的广泛应用，为我国电网的规模化改造与智能化升级做出更大的贡献。

参考文献：

[1]钏星, 张一荻, 刘泉辉. 基于解决一二次融合成套柜的航插线缆延长装置的研究[J]. 电力设备管理, 2025, (03): 269-271.

[2]陈胜义, 陈东鹏, 许福忠, 刘曦明, 王爽, 陈辉阳, 邱永涛, 陈贵滨. 一二次深度融合成套旁路负荷开关的探究[J]. 中国设备工程, 2023, (18): 106-108.

[3]郑川崎. 浅谈一二次融合成套环网箱-环保气体的三工位开关布置方案及其技术分析[J]. 电器工业, 2023, (08): 34-38.

[4]赵海洋, 滕达, 姜晓君, 侯永涛. 温度对配电一二次融合成套设备测量准确度影响[J]. 电工电气, 2023, (02): 57-62.

[5]艾达富. 一二次融合成套环网箱. 浙江省, 宇光电气有限公司, 2021-12-15.

作者简介：1.郑海（1979.5.13—）男，汉族，浙江省乐清市人，浙江工商职业技术学院机电一体化技术专业，大专，浙江绿丰电气有限公司，总经理，专注于围绕提升配电网性能与可靠性展开的一二次融合技术应用研究领域的研究。

2.郑燎（1994.12.4—）男，汉族，浙江省乐清市人，浙江理工大学机械设计制造及其自动化专业，本科生，浙江绿丰电气有限公司，助理工程师，专注于围绕提升配电网性能与可靠性展开的一二次融合技术应用研究领域的研究。