基于智能化的中壓開關柜技術探析

顧倩,范曉清（上海城投原水有限公司,上海200949）

基于智能化的中壓開關柜技術探析

顧倩,范曉清
（上海城投原水有限公司,上海200949）

摘要：作為智能配電網的關鍵構成環(huán)節(jié)，智能化中壓開關柜的應用對于確保變電系統(tǒng)的正常運行具有重要作用。本文首先介紹了智能化中壓開關柜的技術優(yōu)勢，然后具體探討了智能化中壓開關柜系統(tǒng)構成，以期為相關技術與研究人員提供參考。

關鍵詞：智能化;中壓開關柜;技術

對于中壓配電網而言，中壓開關柜的主要功能是對電能實施分配、傳輸及控制，其智能化技術應用水平與中壓智能電網的建立息息相關。中壓智能開關柜是以傳統(tǒng)中壓開關柜為基礎，利用數(shù)字信號處理技術、傳感技術等高新技術，采用智能保護裝置、開關柜監(jiān)控裝置、智能斷路器等設備裝置，完成對功率因數(shù)、電流等電氣參數(shù)及開關柜溫濕度信息的監(jiān)控及智能控制，以實現(xiàn)開關柜的遠程監(jiān)控。因此，加強有關智能化中壓開關柜技術的探討，對于改善中壓開關柜的運行質量具有重要的現(xiàn)實意義。

1智能化中壓開關柜技術優(yōu)勢

中壓開關柜是中壓智能變電站的關鍵改造設備，在實際應用中其應能準確檢測及評估自身及電網的工作狀態(tài)，且能依據(jù)評估結果同智能電網的運行進行交互，以此對智能電網的調控過程進行優(yōu)化并支撐智能電網的運行。中壓智能開關柜的技術優(yōu)勢主要表現(xiàn)為：（1）實時監(jiān)測電氣回路參數(shù)，如監(jiān)測功率因素、電壓、無功功率、有功功率、電流，監(jiān)測接地開關、開關和觸頭位置信息等；（2）監(jiān)測開關柜內工作環(huán)境，重點是探測柜內溫度及濕度，在溫度或濕度超高設定值時能實施自行調整和控制；（3）設備本身常發(fā)故障的自動監(jiān)測、診斷和處理及一些參數(shù)的限值設定及超限報警等；（4）對開關柜觸頭絕緣水平及溫度等進行監(jiān)測及超限報警，監(jiān)測開關柜局部放電狀態(tài)等；（5）系統(tǒng)設定、檢修記錄及動作日志等狀態(tài)檢修及設備維護功能；（6）監(jiān)測斷路器性能參數(shù)，重點對操動機構的機械、電氣特性參數(shù)和斷路器自身的機械、電氣參數(shù)進行監(jiān)測[1]。

具有以上技術優(yōu)勢的中壓智能化開關柜，可有效避免原有中壓開關柜中常見的絕緣事故、機械故障、載流故障等缺陷，可完成對故障隱患的實施檢測及提前報警，由此可最小化降低設備故障引發(fā)的效益損失。

2智能化中壓開關柜系統(tǒng)構成

2.1狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)

原有的開關柜通常是以機械制造為重點，以保證開關機械動作穩(wěn)定可靠，同時輔助采用二次保護功能。此種開關柜僅能確保機械特性而難以進行自身狀態(tài)檢測，需進行大量的人工檢查、巡視來判別其狀態(tài)。??而狀態(tài)檢修可利用計算機技術和傳感器技術對工作中的開關實施同步狀態(tài)監(jiān)測，且能判斷或評定其健康水平。依據(jù)智能化要求及具體運行狀況，開關設備狀態(tài)監(jiān)測主要包括設備性能監(jiān)測和運行狀態(tài)監(jiān)測兩部分。設備性能監(jiān)測內容有絕緣件絕緣狀態(tài)、斷路器特征參數(shù)及部分加熱設備、輔助電機工作狀態(tài)等；運行狀態(tài)監(jiān)測內容有接地開關分合閘與帶電狀態(tài)、斷路器分合閘與儲能狀態(tài)，濕度、溫度等環(huán)境信息，母線溫度、電壓、電流等參數(shù)，工作過程中發(fā)生的氣體泄漏、局部放電等信息[2]。

斷路器主要的特征參數(shù)有超行程、機械特性、輔助開關觸點、開距、觸頭電磨損、觸頭行程、分合閘線圈電流、真空度、分合閘時間、絕緣與儲能電機電流、分合閘不同期性等。對斷路器而言，可通過分析分合閘線圈電流波形，對照比較正常運行條件下的“指紋”電流波形，或依據(jù)振動信號波動來診斷機械故障；可通過測量真空度、分析動作行程及三相分合閘同期性來判別操動系統(tǒng)故障；選用離線測量接觸電阻手段對斷路器接觸點的載流狀態(tài)和劣化狀態(tài)進行評估。

2.2程序化操作系統(tǒng)

中壓智能開關柜的程序化操作是指隔離開關、斷路器和接地開關等不僅能完成電動分合閘操作和三者間的順序操作，且能依照設定程序或相關控制命令，完成規(guī)定的操作步驟。完成固定類開關柜的程序化、自動化操作相對容易，但對于手車柜而言，其主要利用手車運動來實現(xiàn)分合操作，所以固定安置的隔離開關，要開展手車移動的自動控制需關注以下要點：（1）分段變速控制：也就是軟啟動后電機按照高速方式運行，在運轉至事先預定的減速位置后按照規(guī)定的低速方式進行運轉，以防止高速運轉過程中機構受到過大阻力而損壞變形，進而縮短使用壽命；（2）自動退位控制：電動操作時可探測到接地開關或手車位置，在操作發(fā)生故障時，可依據(jù)檢測參數(shù)設定自行退回至安全位置或通過技術人員輸入動作命令使其退回至安全位置；（3）自適應控制：在電動操作過程，利用監(jiān)測獲取的電機電流大小對接地開關分合或手車進出過程的受力狀態(tài)進行評估，同時對電機的扭矩和轉速進行調控，以確保電動操作整體過程具有較高的可控性和精確性，以減小電機堵轉風險幾率；（4）釋放應力控制：也就是接地開關分合或手車進出到位后，能調整電動執(zhí)行機構進行應力釋放，以防止電動機構受損變形和電機運轉中止。

2.3智能控制系統(tǒng)

原有的開關柜所要求的保護功能僅是處理電壓、電流等部分參數(shù)和狀態(tài)量，然后依據(jù)控制結果輸出分合閘指令。相比較而言，智能開關柜則需分析處理開關柜內傳感器收集的大量數(shù)據(jù)，然后依據(jù)狀態(tài)結果實施故障排除及開關智能操作[3]。

智能化開關柜主要包含前置機、傳感器和后臺機三個部分。相比原有的僅含單個數(shù)據(jù)采集處理單元的前置機，智能開關柜的前置機不但能實時存取、上傳采集數(shù)據(jù)，且能依據(jù)后臺機輸出的控制命令進行適應性操作，完成設備控制，同時還能對設備間的工作進行協(xié)調。為提高管理界面的交互性，還可將專用數(shù)據(jù)處理終端安置在斷路器上，并使用RS-485網絡連接到開關柜前置機中。

智能開關柜的后臺機可完成故障分析、數(shù)據(jù)處理、系統(tǒng)管理、控制命令輸出等功能，其不僅能管控自身柜內設備，且能利用以太網完成不同柜間的數(shù)據(jù)傳輸及通信，以實現(xiàn)配電系統(tǒng)的智能化調控。

3結語

智能化技術的應用質量將直接關系著中壓開關柜的運行水平及經濟效益，因此，相關技術與研究人員應加強有關智能化中壓開關柜的研究，總結中壓開關柜智能化技術應用方法及關鍵實施要點，以逐步提升配電系統(tǒng)智能化水平。

參考文獻：

[1]童本羽.KYN28-12開關柜的智能化改造與研究[D].華僑大學2013,05(35):57-58.

[2]陳堅.中壓開關柜智能化技術[J].自動化應用.2012,06(10):61-62.

[3]張玉泉,張小軍,任玉芳.智能化開關柜的發(fā)展與應用[J].電工技術.2012,13(14):74-75.

作者簡介：顧倩（1987-），男，上海人，本科，研究方向：電氣工程。