KYN系列高壓開關(guān)柜智能化前景

【摘 要】KYN系列高壓開關(guān)柜因其結(jié)構(gòu)先進(jìn)、合理、緊湊，性能優(yōu)越，安全可靠，同時具有“五防”聯(lián)鎖功能，應(yīng)用非常廣泛。近年來，高壓開關(guān)設(shè)備智能化發(fā)展迅速，KYN系列高壓開關(guān)柜必須在智能化發(fā)展方面不斷創(chuàng)新，才能立于不敗之地。

【關(guān)鍵詞】高壓；開關(guān)；智能化；傳感；光電電流互感器；光纖

高壓開關(guān)設(shè)備智能化提高了技術(shù)性能，增強了快速性、穩(wěn)定性、可靠性，縮小了設(shè)備體積。當(dāng)前，隨著微電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、信息處理技術(shù)和計算機技術(shù)強力發(fā)展，以及新的電力設(shè)備通訊規(guī)約制定，智能化開關(guān)設(shè)備得到了空前發(fā)展。在發(fā)電、輸配電系統(tǒng)中，KYN系列高壓開關(guān)柜因其結(jié)構(gòu)先進(jìn)、合理、緊湊，性能優(yōu)越，安全可靠，同時具有“五防”聯(lián)鎖功能，應(yīng)用非常廣泛。KYN系列高壓開關(guān)柜要想實現(xiàn)其先進(jìn)性并長期占領(lǐng)市場，必須從以下幾個方面不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新。

1.繼續(xù)推進(jìn)智能化技術(shù)的提高

智能化開關(guān)柜是在普通開關(guān)柜基礎(chǔ)上，充分利用傳感技術(shù)、計算機技術(shù)、數(shù)字信號處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的最新成果，通過智能保護(hù)裝置、斷路器、智能儀器儀表、智能監(jiān)控裝置等設(shè)備，實現(xiàn)了對電流、電壓、功率、頻率、功率因數(shù)、計量等電氣參數(shù)的采集，對斷路器和接地刀的分合閘狀態(tài)、手車位置、斷路器的分合閘狀態(tài)和開關(guān)柜的溫濕度等進(jìn)行控制；通過網(wǎng)絡(luò)通訊接口與計算機后臺系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制功能。

現(xiàn)在，先進(jìn)的電力設(shè)備制造企業(yè)都看好在電力系統(tǒng)中智能化高壓電器的發(fā)展前景和潛在效益，比較典型的有ABB公司推出的CAT，具有人工智能技術(shù)的斷路器，在一定程度上實現(xiàn)了對斷路器的受控操作。 ABB公司研制的光電式電壓傳感器和電流傳感器在高壓設(shè)備中替代了電磁式電流互感器和電壓互感器，解決了智能化高壓電器設(shè)備中傳感技術(shù)的問題。目前，已經(jīng)大量應(yīng)用的信號數(shù)字化傳輸技術(shù)大大緩解了信號傳播中干擾的影響程度等，這些高新技術(shù)的應(yīng)用都為智能化斷路器技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了良好的條件。

斷路器智能化是一項推陳出新的工作，它關(guān)系到很多領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步和創(chuàng)新發(fā)展，如傳感技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)以及斷路器本身及操動機構(gòu)等方面。但是，可以展望，隨著智能化進(jìn)程不斷發(fā)展，性能優(yōu)越的智能化斷路器終將會不斷創(chuàng)新，更加實用化和人性化。

2.淘汰占用空間大的元器件，縮小設(shè)備體積

縮小設(shè)備體積，減少變電站的占地面積和建筑空間是以后設(shè)備制造的要求，近年來高壓開關(guān)設(shè)備不斷更新，體積不斷縮小。電流互感器是成套開關(guān)設(shè)備的主要元件，其本身體積碩大，加上兩側(cè)引線，占據(jù)了很大空間。因此，用光電式電流互感器替代電磁式電流互感器是以后開關(guān)設(shè)備發(fā)展方向。

光電式互感器優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，且完全不采用傳統(tǒng)的電磁感應(yīng)元件，無飽和問題，充分發(fā)揮了光電式電流互感器的特點，尤其是高壓側(cè)無源電子器件，無溫度穩(wěn)定問題，互感器運行壽命容易保證。現(xiàn)在設(shè)計的電流互感器必須滿足“數(shù)字化、光纖化、智能化、一體化”的要求。智能化是指加大微機和網(wǎng)絡(luò)在電氣測量中的運用，賦予互感器一定的自我判斷和識別能力，這主要是在外圍的電路上作一些改進(jìn)及在軟件上的優(yōu)化。一體化是指將多相電流互感器甚至是多相電流互感器和電壓互感器做成成套設(shè)備。

光電式電流互感器有著傳統(tǒng)電磁式電流互感器無法比擬的優(yōu)點，是電磁式電流互感器理想的替代品。在不久的將來，傳統(tǒng)的電流互感器將逐步地淡出電力系統(tǒng)，新型實用的產(chǎn)品將取而代之，光電式電流互感器就是其中的代表。

3.信號傳輸光纖化

光纖化是指在測量系統(tǒng)中，大力提倡光纖的使用，減小電磁場對測量結(jié)果的影響。在傳統(tǒng)的開關(guān)設(shè)備二次回路中主要采用了電磁式電器技術(shù)，各種電器功能單一，為完成復(fù)雜的功能需要大量各種不同類型的電器，同時為連接這些電器而使用了上千條硬導(dǎo)線。

以后的開關(guān)設(shè)備，數(shù)字繼電器將取代傳統(tǒng)的繼電器，加上自監(jiān)視程序的采用，其可靠性得到了提高。二次回路不斷改進(jìn)，在間隔之間以及間隔與變電站控制計算機之間的通信聯(lián)絡(luò)使用了串行光纖技術(shù)，使器件數(shù)大大減少；完成控制、保護(hù)和測量等功能。使用光纖通信總線簡化了設(shè)備之間的聯(lián)接，并解決了電磁干擾問題；控制柜內(nèi)電子器件的自動控制和自監(jiān)視功能提高了設(shè)備的自動化程度。 所有一次回路與二次回路之間的連接均通過串行光纖總線接到控制箱中，完全淘汰了傳統(tǒng)的硬導(dǎo)線連接方式。每個一次裝置（互感器）配備了稱為PISA（傳感器和執(zhí)行器處理接口）的電子接口，其主要任務(wù)有：作A/D變換、測量信號的預(yù)處理、通過總線以及經(jīng)過串接總線執(zhí)行控制和保護(hù)命令。由于采用了PISA技術(shù)，使脫扣、連鎖、電壓、電流等信號的傳遞時間大大減小，并能迅速作出控制或保護(hù)等操作的判斷，使保護(hù)和監(jiān)控更為及時、可靠。

4.狀態(tài)監(jiān)測和信號處理技術(shù)

電力設(shè)備的狀態(tài)檢修是當(dāng)前電力系統(tǒng)的幾大前沿課題之一。對開關(guān)設(shè)備而言，狀態(tài)檢修的基礎(chǔ)是利用現(xiàn)代傳感器技術(shù)和計算機技術(shù)對運行中的開關(guān)進(jìn)行實時狀態(tài)監(jiān)測，并對其健康水平進(jìn)行評估或診斷。因此，研究可靠的檢測裝置和檢測方法，包括監(jiān)測絕緣以及電氣參數(shù)的劣化與故障，機械參數(shù)與物理參數(shù)的診斷等，是開關(guān)智能化的重要組成部分。

日本富士公司在原來的真空斷路器上添加了過電流繼電器、檢測用電流互感器以及各種傳感器，使斷路器具備了自診斷功能及傳輸功能，構(gòu)成了集監(jiān)視、通信、控制和保護(hù)為一體的智能單元，從而強化了斷路器的功能，提高了可靠性。 對有些技術(shù)來說，獲得監(jiān)測信號只是第一步，必須進(jìn)行故障診斷才能作出判斷、決策。如局部放電監(jiān)測所得復(fù)雜信號需要進(jìn)行故障診斷才能實現(xiàn)故障分類、故障定位、預(yù)期壽命估計等；用機械振動法監(jiān)測斷路器機械狀態(tài)也需對獲取信號作處理才能正確辨識；目前對于斷路器電弧狀態(tài)的研究，也是從電弧電壓入手，通過軟件的處理實現(xiàn)對電弧狀態(tài)的診斷。目前在國際上處于領(lǐng)先地位的高壓開關(guān)柜產(chǎn)品均具有：脫扣回路斷線監(jiān)測、動作時間檢測、接觸部件檢測、彈簧的儲能時間檢測、溫度/濕度檢測和柜門的監(jiān)視等功能，綜合這些功能就構(gòu)成了智能化高壓開關(guān)柜。

國家十二五規(guī)劃明確指出：堅持走中國特色新型工業(yè)化道路，適應(yīng)市場需求變化，根據(jù)科技進(jìn)步新趨勢，發(fā)揮我國產(chǎn)業(yè)在全球經(jīng)濟中的比較優(yōu)勢，發(fā)展結(jié)構(gòu)優(yōu)化、技術(shù)先進(jìn)、清潔安全、附加值高、吸納就業(yè)能力強的現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系。

優(yōu)化結(jié)構(gòu)、改善品種質(zhì)量，在高壓開關(guān)行業(yè)發(fā)展的大好形勢下，生產(chǎn)廠家紛紛加大新型高壓開關(guān)的研發(fā)力度，注重產(chǎn)品性能、質(zhì)量方面的提升，努力進(jìn)行產(chǎn)業(yè)的橫向拓展與縱向延伸，積極發(fā)展高端產(chǎn)品。而在這一過程中，智能化將是其主要發(fā)展方向。如動作時間檢測、彈簧的儲能時間檢測、溫度/濕度檢測和柜門的監(jiān)視等。智能設(shè)備的可靠性、穩(wěn)定性、整體技術(shù)性能還需要時間驗證。

現(xiàn)代新型斷路器智能化程度空前提高，KYN系列高壓開關(guān)柜要逐步使用最新傳感器技術(shù)，微電子技術(shù)和信息傳輸技術(shù)，實現(xiàn)絕緣狀態(tài)實時監(jiān)測，局部放電傳感，高壓導(dǎo)體測溫，二次控制原件無觸點化，取消輔助開關(guān)。采用新型傳感器，開關(guān)位置和輔助接點均推廣為無觸點的臨近開關(guān)或光開關(guān)。采用光電電流互感器和光電電壓互感器，縮小設(shè)備體積。二次回路的連接可通過串行光纖總線接到控制屏，淘汰傳統(tǒng)的硬導(dǎo)線連接。實現(xiàn)這些技術(shù)的提高，KYN系列高壓開關(guān)柜才會在眾多的開關(guān)產(chǎn)品中得到更好發(fā)展。

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