（身份证号码：4509211988XXXX0000）
摘要：随着智能化技术的快速发展，智能化中压开关柜应运而生，并在智能变电站中发挥着十分重要的作用。因此文章主要就智能化中压开关柜主要技术展开分析。
关键词：智能化；中压开关柜；技术
常规中压开关柜可直接观测外部运行状态，运行中发现开关状态恶化和缺陷时，可停机更换失效的零部件，恢复其原有功能。而对于正在运行中的开关柜内部状态（如绝缘状态、导电及灭弧元件的烧蚀状态等）的诊断和缺陷的消除十分困难，这类问题的产生和发展往往具有一定的隐蔽性。智能开关柜的诞生能够充分发挥智能化技术，对开关柜内部的状态开展更好的监测，以此确保开关柜的安全可靠运行。
1智能中压开关柜简介
智能中压开关柜是在常规中压开关柜基础上，广泛应用监测技术、传感技术、数据传输与分析、智能控制和状态评估等技术，通过网络联接电力仪表、智能检测设备、智能化断路器、微机智能保护等设备，实现对功率、功率因数、电压、电流、频率、电能计量等电气参数，以及断路器的分合闸状态、接地开关的分合状态、手车位置状态、柜内温度和湿度、温升、局放等运行状态的实时监督视、控制、诊断、处理、反馈。本文介绍的智能化中压开关柜主要由开关柜智能电子组件ＩＥＤ、工业级图像传感器、真空度传感器、无线温度传感器、环境温湿度传感器、带电指示器和加热除湿装置等组成。其中，智能电子组件（ＩＥＤ）采集包括智能断路器、图像传感器、温湿度传感器、真空度传感器、无线测温传感器等多种反馈信号，实现智能化开关柜运行中的在线状态监测。
1.1屏幕显示
采用彩色显示屏，可实时显示开关柜的模拟运行状态，如模拟母线图、断路器动作状态、手车位置状态、接地开关动作位置状态、模拟量、开关量和数字量等。通过工业交换机可连接多路工业级图像传感器，用于断路器手车进出车位置状态、接地开关分合闸位置状态等关键可动部位的实时监控。
1.2断路器状态监测
智能断路器安装有多种传感器，通过内置控制单元对传感器采集的数据进行实时监测、分析，发现异常可及时处理。控制单元主要作用：①触头开距和位移曲线的测量。通过安装在断路器机构转轴上的光电式旋转编码器，测量操作机构动作过程中的角位移量进而间接得到真空灭弧室触头的位移数据。根据角位移量推算出位移曲线和触头开距等数据即可诊断断路器机械磨损、疲劳的状况。②分（合）闸时间测量。通过测量分（合）闸动作过程中辅助开关触点切换的时间差计算出平均分（合）闸速度，根据平均分（合）闸速度可判断储能弹簧是否疲劳和蠕变。③触头温度检测。使用无线半导体测温传感器，此系统由高压侧发射端、低压侧接收端及上位机监控系统组成。
1.3温湿度监控报警及状态监测
通过４３３ＭＨｚ无线频段与无线温度、湿度传感器相连接。根据需求设置多个传感器取样点，ＩＥＤ可实时获取并显示各取样点的温度值、温度曲线、湿度状态；可自行配置各取样点的温湿度报警阈值，还可通过聚类分析、模糊判断，预警柜内触头处、母线搭接处、环境温度报警信息。
1.4通信及数据传递
基于ＩＥＣ ６１８５０通信标准，定义了统一、标准化信息和信息交换模型，可实现ＩＥＤ之间的互操作性和智能变电站站内信息的共享，使得智能化开关柜具有良好的扩展性，满足未来智能变电站自动化系统发展的需要。
1.5使用两路温湿度测量回路
一路控制风机的启停，解决温升过高问题；另一路控制加热器启停，解决湿度过高问题。
同时，引入电流与环温反馈联合控制的方式，可更准确地反映开关柜的工作状态，达到精确控制的目的。
2智能化中压开关柜的主要技术
2.1温度监控技术
温度监控是基于各种高性能温度传感器来实现的，目前市场上的温度传感器也多种多样，性能不一，适应场合各不相同。智能中压开关柜一般是根据温度传感器的测温范围来选择的，中压开关柜的温度监测需满足20℃～120℃的快速温度响应，对测温的精度反而不是重点。另外还需要考虑传感器的体积，避免大量占用柜内的宝贵空间，因此要采用紧凑型结构的温度传感器。在监测过程中，热敏电阻将温度变化转化为阻值的变化，最后通过电流变换到电压信号，再由高精度A/D转换器进行数字化，完成温度的采集。温度数字信号由无线传输单元传输到主控单元中进行处理，主控模块根据传感器地址或编码来识别传感器，并对温度信号进行实时处理，当温度超过阈值时，启动风扇进行散热；当温度低于阈值时，启动加热器进行升温，使中压开关柜的温度维持在合理的范围内。
2.2电量监控技术
中压开关柜中的电量监控主要是针对电压和电流。由于开关柜中电气设备的工作电压高，一般的主控芯片都无法对其进行直接的测量，因此采用电压互感器将高压电进行降压。电压互感器一次侧经过大电阻与高压电相连，实现毫安级的电流输出，再通过电阻器转换为电压信号。由于输出电流极小，电压互感器几乎运行在空载状态，具有很好的线性关系，达到了很高的测量精度。电流的测量则多采用分流器的方案完成电流的采集。分流器具有无磁饱和、价格低、精度高等特点，可以满足大交流电流的测量，非常适用于中压开关柜的电流监测。
2.3开关量监控技术
开关柜的核心功能就是对电网线路进行接通与断开，而这种状态是通过继电器、断路器、接触器等设备的机械动作来实现的，因而对这些设备的开合状态进行监测，是掌握当前开关柜工作状态的有效途径，也是分析电网故障有重要依据之一。在发生故障或定期停电维修期间，需要对远程开关柜进行远程分合闸，采用继电器可以实现该功能。当前用于开关量监测与控制的继电器主要采用光电耦合器，因为这种器件具有光电隔离的好处。一般的传感器通常采用低压供电，并对低压信号和小电流进行采集，而开关设备是高压设备，并且在动作过程中容易产生巨大的感应电流或电压，使普通传感器面临被击穿或烧坏的风险。而通过光电耦合，可以将电压信号转换为光信号，再由光转化为弱电信号，即可实现开关量的采用。由将继电器与IP控制设备相连，实现远程的分合闸控制。
2.4无线传输技术
状态数据采集完成后，必须向远程监控中心传输并得到相应的分析，才能实现对中压开关柜的智能化管理，因此通信系统是实现智能化的重要一步。通信技术发展到现在，大体上可分为有线及无线两种，其中前者又有电缆和光纤等不同物理载体。有线通信中无论是采用什么通信载体，都避免不了布线的麻烦，因此中压开关柜的智能应用中以无线通信为主。从技术发展来看，现代已经在不同领域形成了以GPRS、蓝牙、ZigBee、Wi-Fi等为主的无线传输技术，其中ZigBee由于其自组网而成为主流技术之一。在智能化中压开关柜的应用中，ZigBee可完成采集端、路由器与协调器之间的数据交互，使通信节点布置更加灵活，可以实现对大规模分散安装开关柜的集中监控与控制。
总之，智能化中压开关柜具有运行稳定可靠、操作维护方便、控制响应快速准确等特点，显著提升了所在配电网的安全性能，能够大大降低不必要的人力维护劳动强度和高额运维成本，可以取得更好的经济效益。随着现场总线、数字传输、通信网络等技术的快速发展，中压开关柜变得越来越智能，为智能电网和其他电气系统的建设注入了新的活力。
参考文献：
[1]范炎炎.智能变电站中压开关柜智能化及改进[J].通讯世界，2020，27（01）
[2]熊青松.智能变电站中压开关柜智能化解决方案[J].湖北农机化，2019（20）