智能配電網中智能中壓開關柜關鍵技術設計研究

袁 剛

湖北省華網電力工程有限公司 湖北 武漢 430040

引言

隨著國民經濟的快速發展，各領域配電網自動化發展進程與供電穩定性要求不斷提高，推動著開關柜技術的發展，開關柜裝置運行監控有了新的要求。開關柜屬于基礎的成套設備，中低壓開關裝置屬于其中較為基礎的形態。在當前不斷的發展中，智能開關不斷引入到配網中，將計算機以及數字處理技術等，融入到智能配電網中，進行智能測量、可編程邏輯控制以及多種通信功能。

1、智能中壓開關柜優勢分析

對于智能變電站來說，開關柜設備意義非常重大，需要保證精準運行，同時還要保證實際的結果進行智能電網的交互，這樣電網在實際的運行中有更為堅強的安全后盾以及運行基礎，智能開關有效的進行電網調控，因而智能配電網中，智能開關柜優勢主要表現為：可實時嚴格監控電氣回路電壓、電流、觸頭與每一開關位置參數。同時，智能開關柜還能實時檢測開關柜內工作環境，開關柜內部溫度與濕度是主要檢測內容。如果開關柜內部溫濕度不正常，就會發出相應的警報信號。與此同時，智能開關柜還會檢測內部是否出現局部放電問題，檢測觸頭絕緣水平，如果觸頭絕緣水平超過標準，就會發出警報。配電網系統中，智能開關柜具有自動設定檢修與維護功能，以此實時監測斷路器預期電氣特性參數。

智能電網建設中，智能開關柜只有充分發揮其技術優勢，才能有效降低原有開關柜出現各種機械問題與絕緣事故的幾率。

2、智能配電網中智能中壓開關柜關鍵技術設計分析

2.1 開關柜關傳感器技術

以往電力系統運行中，互感器發揮著測量與保護功能，一般以電磁式為主。但部分繼電保護裝置有復雜的系統，必須要能夠很好的反應電流突變率，還要能反應其相位與波形，所以現階段，對于以往用到的電磁式互感器無法滿足高壓開關設備運行需求，此種情況下傳感器技術發展標準不斷提高。當前，光纖技術發展水平不斷提高，以法拉第旋光效應為核心，光電互感器與光電傳感器（OCT）逐漸問世。目前，因光學電流互感器自身有較強的抗電磁干擾能力、測量范圍廣泛、絕緣性能簡單而可靠等優勢，自身質量輕且體積小，運輸方便，因而在中壓開關設備中應用日益廣泛。

2.2 智能中壓開關柜控制關鍵技術設計

傳統開關柜處理部分電氣參數與狀態量時，可將電流與電壓有效融合起來，并準確發布分閘與合閘等指令。比如中壓開關柜保護，因其內部安裝了很多的傳感器，及時處理內部傳感器搜集到的相關數據，結合處理結果分析診斷設備故障。從本質上來講，智能化微系統中中壓開關柜是一種比較常見的設備類型，其主要包含前置機、后臺機與傳感器等幾部分。以往系統運行中，對于單元與數據收集等方面的處理工作，前置機處理方式簡單，而中壓開關柜前置機要負責數據儲存、處理與長傳等方面的工作，還要嚴格執行后臺下達的指令，此外還要協調各設備運行。除此之外，為了確保管理界面清晰可見，嘗試將專業數據處理終端暗轉到斷路器上，利用RS-485通信網絡與前置機連接起來。與此同時智能中壓開關柜還能分析數據與管理系統，診斷系統故障的同時發出控制指令。相較之傳統保護裝置，柜與柜間還能實現數據交換與通信。其中，采用電力載波通訊可以有效降低維護費用以及制造成本，載波信號通過中壓線路傳播，從各個節點處的耦合設備傳到各個載波機上，載波機接收信號之后，進行信號的解碼，變成數字信號，然后對數據中從載波機地址的驗證來確認該數據是否是發送給該從節點。中壓載波技術結合自身特點和GPRS、光纖通信方式配合使用，其傳輸距離以及速率不斷提升，在開關柜中應用已經十分普遍。

2.3 中壓開關柜狀態監測與故障診斷技術

智能化配電網運行中，其智能化主要表現為在線檢測設備運行與診斷故障。實際運行中，如同檢測功率與功率因素、電流電壓與電網頻率、斷路器合/分等工作狀態等，有效保護短路、過電流、電機起動、欠電壓、不平衡運行及接地等情況；有效控制遠方斷路器操作等。采取有效的通信手段，將其有效融合融為一體，以此促使微機有效控制變電站。此外，數據采集與處理、信號變送及故障分析診斷，是中壓開關設備在線監測系統的重要構成部分，其中絕緣性能、機械性能及電氣性能監測是應用最為廣泛的。

2.4 智能中壓開關柜真空度監測

智能配電網系統運行中，對于所使用的真空斷路器，定期檢查其真空度，以防發生安全事故。現階段，真空度檢測過程中，離線與在線監測是兩種主要檢測方法。在線監測過程中，真空斷路器真空度實時性更強，其要求檢測設備、運行與采集不會對斷路器設備正常運行造成影響。真空度在線監測方法有很多，比如電光變換、耦合電容法等檢測方法。

2.5 中壓開關柜數據檢測技術設計

當今時代，現代科技發展水平不斷提高，電力測量與保護工作中，電子式互感器裝置發揮著重要的作用。所以，選用電子式互感裝置時，開關柜智能性的突出是十分重要的。一般情況下，各類型開關柜都可選用電子式互感裝置，但必須要根據實際情況合理選用。比如，10KV智能開關柜要選用信號模擬輸出量小的電流電壓一體化電子互感裝置。智能配電網運行中，檢測電流是否出現泄漏時，因絕緣特性參量是多元化的，因而從經濟性層面來看，選擇絕緣件泄漏電流檢測是最為適宜的。

2.6 中壓開關柜溫度檢測技術設計

現階段，智能配電網系統中，智能開關柜溫度檢測激素主要包含熱紅線、色片、光纖光柵與無線測溫等方法。根據科學技術實際發展趨勢，色片、光纖光柵與無線測溫方法符合開關柜技術設計要求。大量實踐表明，高壓無線測溫技術更加契合于智能開關柜系統設計要求，因而選用無線測溫技術進行智能開關柜方案設計。

結束語

綜上所述，隨著配電網系統的發展運行，智能開關柜應用日益廣泛，盡管當前智能開關柜取得了一定的發展成就，但依然存在很多問題，例如一二次元件由不同廠家負責生產，因而考慮問題的角度有所差異，所以實際應用中需要花費很多時間磨合并改善，后期運行中依然需要投入大量人力與資金進行研究，在此基礎上為國家電力系統長期穩定運行奠定良好的基礎。