高低壓成套開關設備智能化控制系統的設計

魏益松 林婷艷

（中檢質技檢驗檢測科學研究院有限公司 浙江省杭州市 310022）

開關設備作為配電網核心構成，其實際運行質量安全性影響配電網的運行水平，一經開關設備產生故障問題，增加火災及斷電事故。高低壓成套開關設備智能化控制，作為時代發展需求，更是保證配電網運行可靠強有力支撐。此種背景下，需積極開發設計高低壓成套開關設備智能化控制系統，通過該控制系統對開關設備進行在線監測、狀態評估及綜合診斷，為集成監測和開關設備統一管控做以支撐。

1 高低壓成套開關設備現狀

電力輸送網和配電網中，高低壓成套開關設備發揮關鍵性功能，將高低壓成套開關設備及其相聯動控制設備，可從本質層面實現整個系統及網絡有效控制，并通過開關設備和自身控制功能對電力網絡做以保證。高低壓成套開關設備自身運行質量水平，直接關乎電力系統運行成效，若高低壓設備產生質量或性能指標問題，不利于電力系統正常運行，所以保證高低壓成套開關應用性能優良，可促進電力系統運行可靠性及安全性。我國工業水平持續性提高，我國發電裝機容量不斷增長，但相較于發達國家存在一定差距，需掌握生產生活對高低壓成套開關設備應用需求，并采取有效措施不斷優化智能化控制系統，促使其發揮自身能效，真正實現電力系統運行智能化、高效化。

2 高低壓成套開關設備智能化控制系統組成及功能

2.1 高低壓成套開關設備智能化控制系統組成

高低壓成套開關設備智能化控制，主要是由三大模塊構成，不同模塊承擔的任務目標不盡相同，需積極掌握其基本構成，為后續優化設計提供保證。圖1 為高低壓成套開關設備智能化控制系統結構圖。其實際模塊單元如下：

圖1：高低壓成套開關設備智能化控制系統結構

（1）高低壓成套開關柜布設傳感器，對各類參數進行監測，主要包含溫濕度裝置，對環境進行綜合性監控及采集；溫度掃描裝置主要對開關柜中設備工作狀況下溫度進行動態化監測，實時收集開關柜自身溫度及設備關鍵點溫度；開關柜中布設大量互感器，利用互感器和采集電氣參數信息。

（2）依托上述傳感器匯總采集各類數據后，需通過相應的介質完成傳輸工作，通常使用頻次較高的便為RS485 通信傳輸平臺，將信息傳輸至監測裝置內，監測裝置通過對信息數據進行匯總分析，并將其動態化傳輸至分析軟件中。

（3）后臺分析軟件接收此類數據信息之后，可采取一系列處理方式將此類數據進行加工，并通過顯示設備生成相應的報表，利用特定算法及故障報表數據處理，結合軟件功能實現故障檢測、狀態評估等更深層次功能。

2.2 高低壓成套開關設備智能化控制系統功能

2.2.1 實時數據

依托傳感器、互感器等多個模塊單元完成數據實時采集，并在采集基礎上完成此類數據匯總和統一管理。相關人員及運維人員可動態化查詢此類有效數據及其參數，現下多選用直接成像參數方式呈現參數，選用實時表格等形式，為人員后續系統維護工作提供便捷。

2.2.2 故障檢測

傳感器內動態化監測各項數據，可將其與系統初期設定數據以及正常數據比對，現下多選用改進拉普斯分值法對此類參數故障特征進行有效提取，對其進行逐步辨識和分類，實現開關柜故障綜合性診斷。

2.2.3 故障警告

故障警告方式多元化，如聲音提示等，隨著信息技術引入，積極引入可視化界面技術，將警告相關信息完整、直觀呈現，其中主要涉及故障問題、報警時間等，對其信息進行存儲，為后續追溯查詢奠定基礎。

2.2.4 狀態評估

針對采集匯總數據而言，主要包含電能質量指標、環境裝填指標，高低壓成套開關設備智能化控制中引入各類算法，以此為核心基礎對各類指標進行綜合性分析及評估，按照最終客觀評估結果以雷達圖方式顯示[1]。

3 高低壓成套開關設備智能化控制系統的設計

3.1 電路設計方案

高低壓成套開關設備實際運行成效，與整個配電網運行可靠性密切相關，其智能化控制系統設計過程中，需綜合考量用電設備時間周期，盡可能吻合設備正常工作運轉需求，保證用電設施有序開展。設計人員需考量接地、短路電流是否對設備造成一定影響，其中部分用戶使用設備功率較大，產生較強過載量，需基于設備和用戶實際需求層面進行合理化配置。同時，電力系統運行過程中需依附于外部環境，但因環境具備不確定性、多元化特征，直接關乎最終電力設備實際運行質量。所以高低壓成套開關設備智能化控制系統設計中，需高度重視環境因素，保證高低壓成套開關設備運行處于正常狀態。

3.2 智能化控制系統互感器和母線設計

高低壓成套開關設備智能化控制系統中，互感器主要具備電流相互感應的作用，作為一個關鍵性的元件，互感器自身種類較多，實際設計過程中建議選取與之吻合的優質互感器。正式設計過程中，因其中部分專業人員自身經驗不足，忽視互感器設計，促使控制系統功率大幅度降低，設備正式運行過程中電流回路突發性增大，促使控制系統運行中電流失衡操作不穩現象。設計人員設計母線過程中，需充分考量合理控制電壓與電流，正式裝配之前需對其綜合性測試，確保電流和電壓數值處于合理范圍內，以免對母線產生損傷。設計人員設計高低壓開關設備開關元件時，為保證安全可增設開關斷路器，其核心作用在于工作人員處于現場操作之后，若發現電流過大或控制系統失穩異常狀況，可第一時間中斷電流，以免對設備產生嚴重的損傷[2]。

3.3 智能化控制系統面板和控制回路設計

面板作為智能化控制系統“心臟”，其自身重要性不言而喻，面板可保證電子元件處于設備正常工作中進行自檢，合理配置各元件作用，充分發揮單一元件功能。設計人員設計控制系統內面板時，需不斷優化設計方案，明晰面板元件所在具體位置，若面板安裝過程中與控制柜實際安設部位缺少匹配度，便會促使面板產生摩擦現象，隨著時間推移促使元件損傷?？刂苹芈吠ǔＬ幱谥悄芑刂葡到y中多以自動合閘、手動合閘方式呈現，自動化和手動操作可實現靈活性銜接，設備處于自動狀態下可達成遠程啟動合閘，自動合閘之前控制系統可系統性對電流、電壓等狀況進行自檢，保證無故障條件下方可啟動合閘操作，進一步規避設備元件損傷。

3.4 高低壓成套設備開關柜整體設計

開關柜實際發展過程中，其實際應用范圍逐步擴大，智能化控制系統設計升級優化之后，工作整體效率會大幅度提升，開關柜需滿足設備在各領域中實際應用。設計人員設計開關柜過程中，需強調各細節化設計，綜合性考量現代化電子信息技術，與開關柜自身控制系統是否相吻合，電子系統內部元件是否與開關柜規劃發展相匹配。開關柜安裝操作規程，需嚴格依照我國標準實施，保證其布設合理性。設計人員需從智能化層面設計分析，智能化控制系統吻合現下現代化工業實際需求，積極應用各類新型材料原件，合理保證電器元件處于開關柜內布設成效，以此保證其正常運行。

4 高低壓成套開關設備智能化控制系統模塊應用

4.1 電氣運行參數監測模塊

電氣運行參數監測模塊，其核心基本原理為處于高低壓成套開關設備智能化控制監測模塊中引入主控芯片，實現各基礎電參數動態化監測，處于該系統中采樣周期保持在20ms，進一步動態化完成信息和參數實時掃描與采集，確保數據信息采集完整及精準性。該模塊中融入數據記錄、存儲及顯示功能，將初期采集匯總數據與計算機相聯動，實時傳遞至后臺系統中。監控電流信號等實時信號參數，可精準性掌握開關設備基礎參數越限、短路故障等狀況，以此完成開關設備短周期內故障監測及精準性分類，以此結合故障發生核心成因，采取針對性解決措施[3]。

4.2 電氣設備運行環境監測調控模塊

電氣設備實際運行環境監測調控模塊，其內部主要引入環境監測、環境調控技術等，實現對開關設備開關柜內溫濕度信息進行動態化采集。同時，電氣設備運行環境監測條調控模塊中，具備參數調節執行機構、控制系統等，以此調節判定環境參數和閾值進行比對，其超過實際限定數值條件下，可自行直接調節風扇或加熱器進行動態化調整，以此保證控制體系內部溫濕度始終處于正常范圍內，以此開關故障設備發生。

4.3 電氣設備運行溫度監測模塊

電氣設備運行溫度監測模塊，該模塊中引入物聯網、傳感技等，選用多視角、多層次方式對開關柜內各開關設備溫度進行動態化采集，以此為基礎可精準性定位故障易發生部位，并將其全方位進行記錄采集，為后續重點監測提供參考。該模塊中哈引入全方位控制系統，對其開關柜內各設備元件工作狀況進行動態化掃描監測。

5 開關柜智能化未來發展趨勢

5.1 智能化

針對高低壓成套開關柜設備而言，智能化發展作為未來發展主趨之一，從其興起開始多個工作活動均以智能化為核心，核心目的在于提升其智能化水平，尤其為現下各類新材料不斷涌現，以及新技術良好發展，促使高低壓開關電子設備智能化特征更具明晰化，促進高低壓開關柜電器元件發展更為迅速，促使其在我國配電系統中發揮更佳成效。

5.2 模塊化發展

智能化開關柜中實現模塊化，不僅可促使高低壓開關柜生產模式予以改善優化，而且促使成本得以降低。模塊化主要是與實際智能化開關實際應用需求融合，從而實現模塊優化設計，以此吻合多元化實際需求，該趨勢的發展對智能化開關柜生產具有促進作用。

5.3 專業化發展

智能化開關柜專業化也作為其未來發展主趨，專業化方向也是行業化方向核心內容。隨著社會分工逐步實現精細化，不同領域相互融合過程中，便發現各領域中對開關柜自身需求存在一定差異性，其實際需求均不一，所以需處于性能結構層面對其進行分配優化設計，從而滿足不同行業對開關柜實際需求，成為智能化開關柜專業化發展方向[4]。

6 結束語

高低壓成套開關設備作為配電網核心構成，其實際運行成效與電網運行可靠性密切相關，隨著網絡信息化技術高速發展，其設備智能化控制系統性能更強大，不僅具備便捷的操作流程，而且為設備良好運行提供強有力支撐。需積極結合智能化控制系統特征，系統性做好設計優化，為未來高低壓設備性能提升十分關鍵。