KYN系列高壓開關柜智能化前景

【摘 要】KYN系列高壓開關柜因其結構先進、合理、緊湊，性能優越，安全可靠，同時具有“五防”聯鎖功能，應用非常廣泛。近年來，高壓開關設備智能化發展迅速，KYN系列高壓開關柜必須在智能化發展方面不斷創新，才能立于不敗之地。

【關鍵詞】高壓；開關；智能化；傳感；光電電流互感器；光纖

高壓開關設備智能化提高了技術性能，增強了快速性、穩定性、可靠性，縮小了設備體積。當前，隨著微電子技術、傳感器技術、信息處理技術和計算機技術強力發展，以及新的電力設備通訊規約制定，智能化開關設備得到了空前發展。在發電、輸配電系統中，KYN系列高壓開關柜因其結構先進、合理、緊湊，性能優越，安全可靠，同時具有“五防”聯鎖功能，應用非常廣泛。KYN系列高壓開關柜要想實現其先進性并長期占領市場，必須從以下幾個方面不斷進行技術創新。

1.繼續推進智能化技術的提高

智能化開關柜是在普通開關柜基礎上，充分利用傳感技術、計算機技術、數字信號處理技術、網絡通信技術的最新成果，通過智能保護裝置、斷路器、智能儀器儀表、智能監控裝置等設備，實現了對電流、電壓、功率、頻率、功率因數、計量等電氣參數的采集，對斷路器和接地刀的分合閘狀態、手車位置、斷路器的分合閘狀態和開關柜的溫濕度等進行控制；通過網絡通訊接口與計算機后臺系統聯網，實現遠程監視和控制功能。

現在，先進的電力設備制造企業都看好在電力系統中智能化高壓電器的發展前景和潛在效益，比較典型的有ABB公司推出的CAT，具有人工智能技術的斷路器，在一定程度上實現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備中傳感技術的問題。目前，已經大量應用的信號數字化傳輸技術大大緩解了信號傳播中干擾的影響程度等，這些高新技術的應用都為智能化斷路器技術的發展創造了良好的條件。

斷路器智能化是一項推陳出新的工作，它關系到很多領域的技術進步和創新發展，如傳感技術、微電子技術、計算機技術、信息技術以及斷路器本身及操動機構等方面。但是，可以展望，隨著智能化進程不斷發展，性能優越的智能化斷路器終將會不斷創新，更加實用化和人性化。

2.淘汰占用空間大的元器件，縮小設備體積

縮小設備體積，減少變電站的占地面積和建筑空間是以后設備制造的要求，近年來高壓開關設備不斷更新，體積不斷縮小。電流互感器是成套開關設備的主要元件，其本身體積碩大，加上兩側引線，占據了很大空間。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設備發展方向。

光電式互感器優點是結構簡單，且完全不采用傳統的電磁感應元件，無飽和問題，充分發揮了光電式電流互感器的特點，尤其是高壓側無源電子器件，無溫度穩定問題，互感器運行壽命容易保證。現在設計的電流互感器必須滿足“數字化、光纖化、智能化、一體化”的要求。智能化是指加大微機和網絡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及在軟件上的優化。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備。

光電式電流互感器有著傳統電磁式電流互感器無法比擬的優點，是電磁式電流互感器理想的替代品。在不久的將來，傳統的電流互感器將逐步地淡出電力系統，新型實用的產品將取而代之，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中，大力提倡光纖的使用，減小電磁場對測量結果的影響。在傳統的開關設備二次回路中主要采用了電磁式電器技術，各種電器功能單一，為完成復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線。

以后的開關設備，數字繼電器將取代傳統的繼電器，加上自監視程序的采用，其可靠性得到了提高。二次回路不斷改進，在間隔之間以及間隔與變電站控制計算機之間的通信聯絡使用了串行光纖技術，使器件數大大減少；完成控制、保護和測量等功能。使用光纖通信總線簡化了設備之間的聯接，并解決了電磁干擾問題；控制柜內電子器件的自動控制和自監視功能提高了設備的自動化程度。 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，完全淘汰了傳統的硬導線連接方式。每個一次裝置（互感器）配備了稱為PISA（傳感器和執行器處理接口）的電子接口，其主要任務有：作A/D變換、測量信號的預處理、通過總線以及經過串接總線執行控制和保護命令。由于采用了PISA技術，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等操作的判斷，使保護和監控更為及時、可靠。

4.狀態監測和信號處理技術

電力設備的狀態檢修是當前電力系統的幾大前沿課題之一。對開關設備而言，狀態檢修的基礎是利用現代傳感器技術和計算機技術對運行中的開關進行實時狀態監測，并對其健康水平進行評估或診斷。因此，研究可靠的檢測裝置和檢測方法，包括監測絕緣以及電氣參數的劣化與故障，機械參數與物理參數的診斷等，是開關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，構成了集監視、通信、控制和保護為一體的智能單元，從而強化了斷路器的功能，提高了可靠性。 對有些技術來說，獲得監測信號只是第一步，必須進行故障診斷才能作出判斷、決策。如局部放電監測所得復雜信號需要進行故障診斷才能實現故障分類、故障定位、預期壽命估計等；用機械振動法監測斷路器機械狀態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的研究，也是從電弧電壓入手，通過軟件的處理實現對電弧狀態的診斷。目前在國際上處于領先地位的高壓開關柜產品均具有：脫扣回路斷線監測、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視等功能，綜合這些功能就構成了智能化高壓開關柜。

國家十二五規劃明確指出：堅持走中國特色新型工業化道路，適應市場需求變化，根據科技進步新趨勢，發揮我國產業在全球經濟中的比較優勢，發展結構優化、技術先進、清潔安全、附加值高、吸納就業能力強的現代產業體系。

優化結構、改善品種質量，在高壓開關行業發展的大好形勢下，生產廠家紛紛加大新型高壓開關的研發力度，注重產品性能、質量方面的提升，努力進行產業的橫向拓展與縱向延伸，積極發展高端產品。而在這一過程中，智能化將是其主要發展方向。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視等。智能設備的可靠性、穩定性、整體技術性能還需要時間驗證。

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

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