基于智能化的中壓開關(guān)柜技術(shù)探析

顧倩,范曉清（上海城投原水有限公司,上海200949）

基于智能化的中壓開關(guān)柜技術(shù)探析

顧倩,范曉清
（上海城投原水有限公司,上海200949）

摘要：作為智能配電網(wǎng)的關(guān)鍵構(gòu)成環(huán)節(jié)，智能化中壓開關(guān)柜的應(yīng)用對于確保變電系統(tǒng)的正常運(yùn)行具有重要作用。本文首先介紹了智能化中壓開關(guān)柜的技術(shù)優(yōu)勢，然后具體探討了智能化中壓開關(guān)柜系統(tǒng)構(gòu)成，以期為相關(guān)技術(shù)與研究人員提供參考。

關(guān)鍵詞：智能化;中壓開關(guān)柜;技術(shù)

對于中壓配電網(wǎng)而言，中壓開關(guān)柜的主要功能是對電能實(shí)施分配、傳輸及控制，其智能化技術(shù)應(yīng)用水平與中壓智能電網(wǎng)的建立息息相關(guān)。中壓智能開關(guān)柜是以傳統(tǒng)中壓開關(guān)柜為基礎(chǔ)，利用數(shù)字信號處理技術(shù)、傳感技術(shù)等高新技術(shù)，采用智能保護(hù)裝置、開關(guān)柜監(jiān)控裝置、智能斷路器等設(shè)備裝置，完成對功率因數(shù)、電流等電氣參數(shù)及開關(guān)柜溫濕度信息的監(jiān)控及智能控制，以實(shí)現(xiàn)開關(guān)柜的遠(yuǎn)程監(jiān)控。因此，加強(qiáng)有關(guān)智能化中壓開關(guān)柜技術(shù)的探討，對于改善中壓開關(guān)柜的運(yùn)行質(zhì)量具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1智能化中壓開關(guān)柜技術(shù)優(yōu)勢

中壓開關(guān)柜是中壓智能變電站的關(guān)鍵改造設(shè)備，在實(shí)際應(yīng)用中其應(yīng)能準(zhǔn)確檢測及評估自身及電網(wǎng)的工作狀態(tài)，且能依據(jù)評估結(jié)果同智能電網(wǎng)的運(yùn)行進(jìn)行交互，以此對智能電網(wǎng)的調(diào)控過程進(jìn)行優(yōu)化并支撐智能電網(wǎng)的運(yùn)行。中壓智能開關(guān)柜的技術(shù)優(yōu)勢主要表現(xiàn)為：（1）實(shí)時監(jiān)測電氣回路參數(shù)，如監(jiān)測功率因素、電壓、無功功率、有功功率、電流，監(jiān)測接地開關(guān)、開關(guān)和觸頭位置信息等；（2）監(jiān)測開關(guān)柜內(nèi)工作環(huán)境，重點(diǎn)是探測柜內(nèi)溫度及濕度，在溫度或濕度超高設(shè)定值時能實(shí)施自行調(diào)整和控制；（3）設(shè)備本身常發(fā)故障的自動監(jiān)測、診斷和處理及一些參數(shù)的限值設(shè)定及超限報(bào)警等；（4）對開關(guān)柜觸頭絕緣水平及溫度等進(jìn)行監(jiān)測及超限報(bào)警，監(jiān)測開關(guān)柜局部放電狀態(tài)等；（5）系統(tǒng)設(shè)定、檢修記錄及動作日志等狀態(tài)檢修及設(shè)備維護(hù)功能；（6）監(jiān)測斷路器性能參數(shù)，重點(diǎn)對操動機(jī)構(gòu)的機(jī)械、電氣特性參數(shù)和斷路器自身的機(jī)械、電氣參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測[1]。

具有以上技術(shù)優(yōu)勢的中壓智能化開關(guān)柜，可有效避免原有中壓開關(guān)柜中常見的絕緣事故、機(jī)械故障、載流故障等缺陷，可完成對故障隱患的實(shí)施檢測及提前報(bào)警，由此可最小化降低設(shè)備故障引發(fā)的效益損失。

2智能化中壓開關(guān)柜系統(tǒng)構(gòu)成

2.1狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)

原有的開關(guān)柜通常是以機(jī)械制造為重點(diǎn)，以保證開關(guān)機(jī)械動作穩(wěn)定可靠，同時輔助采用二次保護(hù)功能。此種開關(guān)柜僅能確保機(jī)械特性而難以進(jìn)行自身狀態(tài)檢測，需進(jìn)行大量的人工檢查、巡視來判別其狀態(tài)。??而狀態(tài)檢修可利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)對工作中的開關(guān)實(shí)施同步狀態(tài)監(jiān)測，且能判斷或評定其健康水平。依據(jù)智能化要求及具體運(yùn)行狀況，開關(guān)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測主要包括設(shè)備性能監(jiān)測和運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測兩部分。設(shè)備性能監(jiān)測內(nèi)容有絕緣件絕緣狀態(tài)、斷路器特征參數(shù)及部分加熱設(shè)備、輔助電機(jī)工作狀態(tài)等；運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測內(nèi)容有接地開關(guān)分合閘與帶電狀態(tài)、斷路器分合閘與儲能狀態(tài)，濕度、溫度等環(huán)境信息，母線溫度、電壓、電流等參數(shù)，工作過程中發(fā)生的氣體泄漏、局部放電等信息[2]。

斷路器主要的特征參數(shù)有超行程、機(jī)械特性、輔助開關(guān)觸點(diǎn)、開距、觸頭電磨損、觸頭行程、分合閘線圈電流、真空度、分合閘時間、絕緣與儲能電機(jī)電流、分合閘不同期性等。對斷路器而言，可通過分析分合閘線圈電流波形，對照比較正常運(yùn)行條件下的“指紋”電流波形，或依據(jù)振動信號波動來診斷機(jī)械故障；可通過測量真空度、分析動作行程及三相分合閘同期性來判別操動系統(tǒng)故障；選用離線測量接觸電阻手段對斷路器接觸點(diǎn)的載流狀態(tài)和劣化狀態(tài)進(jìn)行評估。

2.2程序化操作系統(tǒng)

中壓智能開關(guān)柜的程序化操作是指隔離開關(guān)、斷路器和接地開關(guān)等不僅能完成電動分合閘操作和三者間的順序操作，且能依照設(shè)定程序或相關(guān)控制命令，完成規(guī)定的操作步驟。完成固定類開關(guān)柜的程序化、自動化操作相對容易，但對于手車柜而言，其主要利用手車運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)分合操作，所以固定安置的隔離開關(guān)，要開展手車移動的自動控制需關(guān)注以下要點(diǎn)：（1）分段變速控制：也就是軟啟動后電機(jī)按照高速方式運(yùn)行，在運(yùn)轉(zhuǎn)至事先預(yù)定的減速位置后按照規(guī)定的低速方式進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，以防止高速運(yùn)轉(zhuǎn)過程中機(jī)構(gòu)受到過大阻力而損壞變形，進(jìn)而縮短使用壽命；（2）自動退位控制：電動操作時可探測到接地開關(guān)或手車位置，在操作發(fā)生故障時，可依據(jù)檢測參數(shù)設(shè)定自行退回至安全位置或通過技術(shù)人員輸入動作命令使其退回至安全位置；（3）自適應(yīng)控制：在電動操作過程，利用監(jiān)測獲取的電機(jī)電流大小對接地開關(guān)分合或手車進(jìn)出過程的受力狀態(tài)進(jìn)行評估，同時對電機(jī)的扭矩和轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)控，以確保電動操作整體過程具有較高的可控性和精確性，以減小電機(jī)堵轉(zhuǎn)風(fēng)險(xiǎn)幾率；（4）釋放應(yīng)力控制：也就是接地開關(guān)分合或手車進(jìn)出到位后，能調(diào)整電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)力釋放，以防止電動機(jī)構(gòu)受損變形和電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中止。

2.3智能控制系統(tǒng)

原有的開關(guān)柜所要求的保護(hù)功能僅是處理電壓、電流等部分參數(shù)和狀態(tài)量，然后依據(jù)控制結(jié)果輸出分合閘指令。相比較而言，智能開關(guān)柜則需分析處理開關(guān)柜內(nèi)傳感器收集的大量數(shù)據(jù)，然后依據(jù)狀態(tài)結(jié)果實(shí)施故障排除及開關(guān)智能操作[3]。

智能化開關(guān)柜主要包含前置機(jī)、傳感器和后臺機(jī)三個部分。相比原有的僅含單個數(shù)據(jù)采集處理單元的前置機(jī)，智能開關(guān)柜的前置機(jī)不但能實(shí)時存取、上傳采集數(shù)據(jù)，且能依據(jù)后臺機(jī)輸出的控制命令進(jìn)行適應(yīng)性操作，完成設(shè)備控制，同時還能對設(shè)備間的工作進(jìn)行協(xié)調(diào)。為提高管理界面的交互性，還可將專用數(shù)據(jù)處理終端安置在斷路器上，并使用RS-485網(wǎng)絡(luò)連接到開關(guān)柜前置機(jī)中。

智能開關(guān)柜的后臺機(jī)可完成故障分析、數(shù)據(jù)處理、系統(tǒng)管理、控制命令輸出等功能，其不僅能管控自身柜內(nèi)設(shè)備，且能利用以太網(wǎng)完成不同柜間的數(shù)據(jù)傳輸及通信，以實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的智能化調(diào)控。

3結(jié)語

智能化技術(shù)的應(yīng)用質(zhì)量將直接關(guān)系著中壓開關(guān)柜的運(yùn)行水平及經(jīng)濟(jì)效益，因此，相關(guān)技術(shù)與研究人員應(yīng)加強(qiáng)有關(guān)智能化中壓開關(guān)柜的研究，總結(jié)中壓開關(guān)柜智能化技術(shù)應(yīng)用方法及關(guān)鍵實(shí)施要點(diǎn)，以逐步提升配電系統(tǒng)智能化水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]童本羽.KYN28-12開關(guān)柜的智能化改造與研究[D].華僑大學(xué)2013,05(35):57-58.

[2]陳堅(jiān).中壓開關(guān)柜智能化技術(shù)[J].自動化應(yīng)用.2012,06(10):61-62.

[3]張玉泉,張小軍,任玉芳.智能化開關(guān)柜的發(fā)展與應(yīng)用[J].電工技術(shù).2012,13(14):74-75.

作者簡介：顧倩（1987-），男，上海人，本科，研究方向：電氣工程。