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智能变电站中压开关柜智能化解决方案张晔

发表时间：2020/3/3 来源：《电力设备》2019年第20期作者：张晔

[导读] 摘要：中压开关柜的功能性主要体现在可以关闭或者是断开电力连接线路，从而使电力系统的整体运行稳定性得到提升。

        （深圳新能电力开发设计院有限公司广东深圳 518052）
        摘要：中压开关柜的功能性主要体现在可以关闭或者是断开电力连接线路，从而使电力系统的整体运行稳定性得到提升。为了可以保证输电线的整体平稳运行，应该配备好维修人员，并且定期对系统的运行状态进行检测，这样可以起到延长设备使用寿命的作用。开关柜的高度数字化以及集成化是以计算机技术为核心来实现的，这种智能化技术可以根据电网运行的实际情况来选择状态，从而更好地对电力系统进行保护。
        关键词：变电站；开关柜；智能化
        引言
        在我国电力系统智能化的发展，在智能变电站中，中压开关柜的智能化是一项重要措施。中压开关柜在变电站中发挥重要作用，并亦是极其易发生故障的设备，智能化中压开关柜对故障发生可及时预防。在开关柜中安装各种传感器，可随时了解各处开关柜情况，实现精确化管理开关柜，实现更高智能化变电站。
        1.传统中压开关柜不足
        随着我国智能电网建设水平在不断提升智能化开关设备经过多年的研究，其工艺水平也已经达到了一个新的高度，并且部分设备已经开始逐渐在智能变电站中进行应用，取得了较为理想的效果。但是，随着智能化开关设备应用深度提升，其在高级骨干电网中进行应用的时候，由于技术成本较高，并且技术工艺往往有具有一定的复杂性，这样导致了其很难实现大规模的推广应用。开关柜是电力系统中主要设备之一，主要是连接与断开线路，可关闭电力系统中故障设备及电力线路，以确保电力系统正常运行，中压开关逐渐驶向智能化发展，推动我国智能电力系统的发展。传统中压开关柜主要由二次设备、互感器、断路器、隔离刀闸等组成，完成电力系统中电流与电压的采集工作，当发生故障时，继而进行继电保护，保护电力系统正常运行。断路器和二次设备通过监控信号与传输信号，监控及保护电缆工作，断电器根据断电信号完成分开与闭合闸口操作，在操作结束后，将状态信号传送给主体控制室。在进行传统中压开关柜维修时，通常需大规模停电，往往影响用户正常用电，降低了电网供电的可靠性及售电量，目前，社会对供电要求越来越高，对供电可靠性及稳定性也愈发严格，传统中压开关柜已不能满足人们日常需求。
        2.智能化中压开关柜优势
        伴随社会不断发展进步，电力系统智能化将成为必然趋势，因此，建立智能化中压开关柜是发展电力系统首要工作，利用先进互联网技术、传感器技术、计算机应用技术等加快中压开关柜智能化步伐。中压开关柜智能化，即指在传统开关柜中添加温度传感器设备、湿度传感器设备、真空传感器、安装智能监控、图像传感器、带点指示器以及自动除湿装置等。（1）在中压开关柜智能监控装置采用TTF真彩LCD显示屏，在显示各种开关量、数字量及模拟器等各种信息同时，还可动态同步模拟显示开关状态及一次接线图，并可用不同颜色、模拟显示来区分模拟显示是否处于开关动作下是否带电、接地状态，将各种断路器与开关机械位置通过模拟显示的方法进行显示信息。

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（2）将智能型永磁驱动控制器与智能监控装置相结合，进行对断路器机械结构实施监控，进而完成对断路器状态的检测，通过正常以及故障开端次数的数据统计，检测断路器触头寿命，通过对IGBT电流、电压波形图，进行对电流幅值及峰值时间的判断，完成检测机构是否卡滞，进而完成低功耗电源管理、断路器机构异常分析、基本状态在线检测以及回路检测等功能。通过RS485或以太网将分析结果上传至智能监控装备。（3）智能监控装置将无线温度、湿度传感器与433M无线信号相连接，通过智能监控装置可实时显示各点温度曲线及温度值，通过温度报警限制，提供温度预警信息，并记录数据，可有效预防因温度过高而发生起火事故。（4）通过在开关柜中安装真空传感器，可随时对断路器内真空度情况进行在线监测，无论其处于合闸还是分闸状态[1]。（5）中压智能开关柜可通过连接二路无线温度、湿度传感器，实现开关柜内温度与湿度的自动控制，并可实现二路自动加热及除湿的控制。（6）为实现中压开关柜功能集成化，提高智能化水平，可集成红外人体感应、带电指示、验电核相等功能于一体。（7）智能开关柜以IEC61580与新型通信网络为基础，对数据记性储存与分析，并结合设备运行现况，对设备能评估、故障分析提供数据，了解设备故障原因，做出及时应对措施，实施设备运行状态进行远程监控，提高设备使用效率及安全性，减少作业人员工作量，适应智能变电站发展的需求。
        3.智能化中压开关柜的典型应用
        智能化中压开关柜的组成主要包括开关柜以及智能监控装置、传感器、通信网络等。该种智能柜所采用的传感器主要包括电磁传感器、真空传感器以及温湿度传感器等，这些传感器在实际应用的过程中都起到了理想的效果，使自身的作用得到了充分发挥。开关柜互感器采用的是屏蔽双绞线和航空插头综保一体化的方式进行单元连接，将单元信号转化为数字信号，在进行合并单元操作的时候，应该保证其电压、电流数据的整体准确性，同时还应该保证其满足间隔电压以及电流的需求。通过光纤引入之后，系统的运行以及计量装置的应用质量都得到了很大的提升。智能监控装置所采用的传感器信号主要包括温度、湿度以及图像传感信号，在应用开关设备对电力系统运行质量进行检测的时候，可以实现全面程序化的操作，从而使设备输出格式更加明确，通过光纤的运行使开关柜的状态监测参量传到后台系统[2]。
        结论
        简而言之，在智能变电站中发展智能中压开关柜，可促进我国智能电力系统的发展。智能中压开关柜的应用，可远程对变电站设备运行状态进行监控，降低设备故障发生频率，对频率较高的故障，可进行数据储存与分析，通过数据处理，分析故障发生原因，并对故障进行预防，智能开关柜的运用可减少作业人员数量，还可降低设备维护、检修过程中的危险性，对我国智能变电站起至关重要的作用，将我国电力系统推向智能化的发展，有利于提升我国供电量的稳定性及可靠性，增长我国电力收入，并使我国在电力系统的安全性大大提升。
        参考文献：
        [1]刘先恒.智能变电站中压开关柜智能化及改进[J].中国科技投资，2017，18（33）：139.
        [2]朱志伟，姜万东，高庆雨，等.DM-100开关柜智能测显保护装置[Z].珠海万力达电气股份有限公司，2015.