如今,随着具有间歇性和波动性特点的新能源大量接入,电网的稳定性和可靠性正面临着更大挑战,与此同时,用户侧对于配电网供电可靠性的要求也越来越高。本文研究的主题是当配电网末端发生故障后,如何满足高压开关设备弹簧操动机构对保护动作时间的要求,实现快速切除故障的目标;以及如何提高高压开关设备的检修效率、自动判别设备的运行状态,集成一键顺控功能,满足智能变电站的要求。首先,本文对快速保护软件算法进行了研究。保护算法的数据窗既反映了相量特征,也影响了保护动作时间,本文运用经差分滤波后的快速数据窗算法从采集的故障电流中提取出工频基波相量,计算出故障电流分量作为保护动作的判据。为了判断故障后电压电流的变化情况、检验算法的可靠性和计算速度,进行了MATLAB/Simulink仿真测试,结果显示算法响应的最短数据窗为5ms,可以满足快速保护的要求。将算法的计算过程编写成程序代码嵌入到装置中,与突变量启动元件、方向元件、低压闭锁元件配合实现快速保护功能。其次,本文设计了装置的硬件模块。常规继电器回路的动作时间在3-5ms,而IGBT将动作时间控制在100微秒以内,在满足可靠性、经济性和环境适应性的前提下,利用IGBT开关频率高和动作时间短的特性设计IGBT动作回路,满足保护快速动作的要求。在主要硬件模块中,交流及开入模块用于采集电压、电流信号和高压开关设备闭锁等运行状态信号,并转换为供保护、控制之用的弱电信号;主处理及开出模块用于收集和处理电压电流互感器数据、高压开关设备五防联锁信号,满足保护高速采样的要求。最后,本文提出了高压开关设备一键顺控的具体操作方案,包括电机驱动接地开关合分闸、电机驱动手车摇进摇出、断路器合分闸等,绘制了倒闸操作时的停送电操作逻辑、电机驱动手车操作逻辑、遥控断路器及手车操作逻辑图,集成了高压开关设备一键顺控功能,实现了设备的就地操控。经试验验证,当配电网末端发生相间短路故障后,本装置可以实现8ms内保护动作,与弹操机构的断路器配合可在30ms内快速切除故障,实现了高压开关设备的一键顺控功能。适用于开关柜、环网柜、柱上开关等高压开关设备,具有一定的经济和社会价值。