基于智能開關柜在變電站工程設計中的應用探討

楊義學

摘要：近年來，我國加大了對科學技術的支持力度，更多高科技的產品進入人們的視線中，智能開關柜就是其中之一。在變電站工程設計中，電網和變電站也逐步智能化，而智能開關柜也是其重要的組成部分。本文詳細分析了智能開關設備的結構特點，介紹了智能開關柜在變電站工程設計中的應用，為后續智能開關柜的應用提供了經驗。

關鍵詞：智能開關柜;變電站;工程設計;應用探討

引言

智能開關柜一直處于不斷的變化更新狀態中，已經經歷了固定式、落地式、中置式等多種形式上的變化。與智能開關柜相比較，傳統的開關柜的成本比較低，但保護水平相對較差，增加了國家電網運行的風險。因此，需要不斷提升智能開關技術。近年來，我國智能開關技術正在不斷地發展，已經得到了有關人員的重視。

1智能開關設備的特點

1.1智能開關柜的結構特點

傳統的開關柜主要通過斷路器、接觸器、變壓器、繼電器、電氣儀表等一次開關設備的組合來實現配電、控制、保護和監測功能。智能開關柜是在傳統開關柜的基礎上，配備先進的傳感設備和控制保護設備，通過開放式網絡結構聯網進行鏈接。智能開關柜主要由低壓鋅鋼板、數控機床加工、鉚接螺母和高強度螺栓組裝而成，主要分為兩大部分：智能控制單元和開關主體。智能開關柜有許多獨立的隔間，并配有一個泄壓裝置，隔室采用IP2x和IP4x，整體精度很高，結構緊湊，不僅在外觀上得到了很大的改進，而且還具有抗氧化和耐腐蝕的作用，機械水平也得到了很大的提升。智能開關柜的斷路器布置在中間，尺寸也能在一定程度上減小，能有效提高電纜維護的方便性和可靠性。

1.2智能開關柜二次回路結構特點

智能開關柜二次回路具有非常顯著的優點，能夠實時進行測量和充電，在發生危險的時候，可以起到保護和顯示的作用。利用智能保護測控單元取代傳統的繼電器和顯示儀器，充分發揮了智能開關柜二次回路的功能，使原有二次接線更加緊湊方便，極大地簡化了傳統的開關柜存在的不便，為智能化開關柜的再發展提供了重要的基礎和寶貴的經驗。

1.3智能開關柜網絡結構特點

在智能開關設備應用于變電站網絡結構的過程中，最重要的特點之一是智能開關設備變電站網絡結構能夠有效地處理和采集數據信息，及時處理和控制電力數據信息。智能開關柜可以直接利用智能控制單元采集的動態數據信息，直接監測電流、電壓狀態，充分發揮智能控制的功能單元，實現功能保護、測量，通過對數據信息的獨立處理，實現對燈光的控制和顯示。此外，智能開關站網絡還可以充分利用網絡和計算機設備，通過對信息的采集，通過標準的計算機接口進行上傳，最終達到保護計算機、數據采集和報表打印等目的。

2智能開關柜在變電站工程設計中的應用

隨著經濟的不斷發展，雖然智能開關柜得到了廣泛的研究，但缺乏相對成熟的技術和可應用設備的現象比較普遍，在各種設備的實際分散安裝中，很多設備會出現不兼容的現象，設備的兼容性有待于進一步提高。此外，在智能開關設備的功能和配置上，缺乏統一的標準，生產的產品規格多樣化，致使智能開關設備仍然沒有得到廣泛的應用。在技術相對較好的智能開關柜系統中，一般采用雙冗余配置，可有效地提高系統的穩定性和可靠性。同時，智能控制裝置還可以測試真空斷路器和接地開關的自動化操作，并結合各部件的實際情況對柜內進行顯示或報警，通過總線人工柜內的實際情況，實現實時監控。同時，對運行異常的部件隨時發出跳閘指令，保護與之相連的變電站能夠順利運行。另外，利用電弧傳感器，可以及時檢測到柜內的孤光放電現象。若檢測到單燈放電異常現象，可快速采取相應保護母線的措施，有效提高柜內安全性。為了確保智能開關柜監控的有效性和準確性，可以采用微型紅外攝像機進行實時監測。

2.1智能設備

我國對智能開關設備的研究由來已久，但目前還沒有成熟的安裝技術。另外，在目前國內智能開關柜的安裝方案中，很多設備仍處于相對分散的狀態，無法順利的實現兼容，缺乏相應的標準，給智能開關柜的普及帶來了很大的麻煩。因此，迫切需要可以實現兼容的智能設備。

2.2斷路器狀態

斷路器作為智能開關設備的核心設備，對其特性和狀態的監測非常重要。斷路器的狀態監測主要包括以下五個方面：一是斷路器的機械特性，二是真空度監測，三是斷路器的真空氣泡，四是溫升機理，五是二次回路的故障監測。斷路器的特性主要包括合分閘時間和開距等，設備在出廠前都會準確的標記在相應的位置。真空斷路器機械特性的測試：在驅動軸上安裝高精度光電編碼器，通過對角速度、角位移、角加速度的測量，間接反映了真空氣泡動、靜態接觸條件下的啟停旋轉，進而得到工廠安裝斷路器的特性曲線數，當計算值與參考值相差較大時，應采取相應的保護措施，例如限值、報警。

2.3絕緣監測

變電站發生的故障中絕緣故障占比例最大，主要是由于母線對地或者母線與開關柜內電氣絕緣泄漏，導致電流過大或者泄漏引起的。電氣事故引起的絕緣會產生不同程度的放電，導致電暈、電弧，甚至火花。通過測量電子、光、聲、熱等信號和絕緣事故，收集了不同的監測方法，例如超聲波法、暫態對地電壓（TEV）法、超高頻法、紫外監測法等。在開關柜中需要安裝相應的傳感器，實時采集到相應的信息，及時傳遞給后臺進行處理，從而可以實現相應問題的及時準確監測。

2.4操作機構自動化

操作機構主要分為三個部分：一是合分電動操作機構，二是電動小車，三是電動接地開關。自動斷路器的操作機構可就地操作，通過后臺的綜合保護裝置或顯控裝置安裝在開關柜內，隨著智能電網“無人值守”的要求越來越高，逐漸增加了電動小車和電氣接地開關的應用，這大大提升了自動化的程度。

3結束語

為了充分發揮智能開關設備的實際功能，相關的電力研究人員需要肩負重任，為了智能開關柜應用技術的提高不懈努力，盡力提高變電站的設計水平，將智能開關設備應用于變電站的發展，從而推動我國電力工作向高質量方向發展。目前，智能化已經成為電力技術發展的方向，但我國的智能開關設備還沒有統一的標準配置，本文通過對智能開關柜結構的介紹，綜合先進的監控技術、數據分析技術和智能通信等技術，期望可以更好地實現變電站的功能。