配電智能開關(guān)設(shè)備的集成設(shè)計研究

余家榮

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，使得如今的配電網(wǎng)設(shè)備亦獲得了更多先進技術(shù)的支撐。而基于一次設(shè)備與二次設(shè)備之間的有效融合，使得傳統(tǒng)的配電網(wǎng)設(shè)備如此也逐步具備了檢測、監(jiān)控、通信、遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測等功能，除此之外，諸如感知、記憶、自動診斷與修復(fù)等智能化操作功能的加入，使得開關(guān)設(shè)備的性能也較之早前有了明顯提升，這對配電開關(guān)設(shè)備的智能化發(fā)展而言無疑起到了絕佳的促進作用。

關(guān)鍵詞：智能配電;開關(guān)設(shè)備;集成設(shè)計

隨著我國社會與經(jīng)濟的不斷發(fā)展，使得社會大眾對供電的可靠性也產(chǎn)生了更高的需求。對此，為切實降低停電事故的發(fā)生概率并縮短停電的持續(xù)時間，除了要對配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)予以合理優(yōu)化，以提升供電的可靠性之外，尚需對配網(wǎng)設(shè)備產(chǎn)品的質(zhì)量予以高度關(guān)注。與此同時，基于時下這種高新技術(shù)時代，傳統(tǒng)配電開關(guān)設(shè)備亦需積極借助時下先進的，諸如感知、記憶、自動診斷與修復(fù)等智能化操作功能，以此方能有效促進傳統(tǒng)配電開關(guān)設(shè)備逐步往智能化、自動化的方向發(fā)展。

配電智能開關(guān)設(shè)備技術(shù)

當(dāng)前，國內(nèi)許多開關(guān)柜生產(chǎn)廠商正積極嘗試將智能化的開關(guān)設(shè)備運用到開關(guān)柜之中，也提出了諸多的設(shè)備應(yīng)用方案。諸如在實際產(chǎn)生過程中，廠商便通過對獨立的溫度、機械特性以及泄漏電流等在線監(jiān)測智能組件的運用而開發(fā)除了電動接地開關(guān)、控制器以及電動底盤車等新時代高智能產(chǎn)品。除此之外，就智能化的開關(guān)柜而言，國內(nèi)目前所開發(fā)的智能化開關(guān)柜主要有三種：

第一種是非一體化的集成型智能開關(guān)設(shè)備，此類設(shè)備類似于積木憑借，將具有檢測、監(jiān)控、通信、遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測等眾多功能的組建以憑借的方式集中到一個密閉的開關(guān)設(shè)備之內(nèi)，由此實現(xiàn)了智能化。雖然，堆積木式的組裝確實增加了金屬封閉開關(guān)設(shè)備功能，但也應(yīng)一體化設(shè)計的缺失加之大量的二次接線而降低金屬封閉式開關(guān)設(shè)備的電氣可靠性及機械可靠性。當(dāng)然，此集成方式亦有其優(yōu)勢，那便是能借助IEC61850控制指令接收、執(zhí)行、智能終端的統(tǒng)一上位機和后臺智能化重要功能，且也正是基于此方面優(yōu)勢，方使得該方式目前在智能開關(guān)設(shè)備上有著十分普遍的運用，接借助與智能終端、智能化組件以及后臺系統(tǒng)之間的結(jié)合，還能構(gòu)建出一套完整的型式試驗，這種方式的型式試驗十分重要。至于該智能開關(guān)設(shè)備的主要技術(shù)與技術(shù)經(jīng)濟問題則包含如下幾方面：一是諸如電源、處理單元、輸出與通訊單元等裝置均需基于一個獨立的智能裝置，故將導(dǎo)致智能化成本的大幅提升;二是支持對多位置電流及控制指令等諸多信息的重復(fù)采集與處理;三是應(yīng)各設(shè)備之間的信息交互均是基于通信的方式來完成，而鑒于信息流本身便較為龐大，加之接線方式的繁雜，故使得產(chǎn)品不僅在抗干擾能力方式十分低下，且在查找問題時亦將受到嚴(yán)重干擾;四是成本比之一體化設(shè)計要高出許多。

第二種，是功能一體化設(shè)計與開關(guān)柜體集成的智能開關(guān)設(shè)備。此方案是以整合的方式來展開一體化設(shè)計，具體則是將智能組件與開關(guān)柜整合到一起，并在設(shè)備制造之初便做好整體的規(guī)范，以此將能有效提升一次強電設(shè)備與二次弱電設(shè)備的集成程度。如此做的優(yōu)點在于：一是通過對設(shè)備所需實現(xiàn)的各項功能及其具體的實施方式的合理規(guī)劃，將能對設(shè)備的功能需求方案予以進一步優(yōu)化。如針對斷路器手車則需要具備對金屬封閉開關(guān)的控制與檢測功能，而固定式則需要搭配控制與檢測隔離開關(guān)等;二是通過對傳感器安裝位置的合理控制來進一步提升傳感器的監(jiān)測效力。諸如在移開式設(shè)備中添置溫度監(jiān)測傳感器，便可時刻監(jiān)測電聯(lián)結(jié)文職的溫度變化。但鑒于傳感器安裝位置本身較為敏感，故可能會對產(chǎn)品的絕緣及散熱性能帶來影響;三是因該技術(shù)實現(xiàn)了對智能化功能的優(yōu)化組合，故可最大限度避免通訊顯示重復(fù)。通訊信息重復(fù)采集的問題，這也是功能一體化設(shè)計與拼接方式最明顯的區(qū)別。

第三種，邏輯功能、裝置結(jié)構(gòu)與斷路器一體化集成設(shè)計的智能開關(guān)設(shè)備。此種方式是將斷路器與傳感器結(jié)合到一起，以此讓斷路器同時具有了檢測、監(jiān)控、通信、遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測以及感知、記憶、自動診斷與修復(fù)等智能化操作功能，繼而可對開關(guān)儀表室的柜體結(jié)構(gòu)起到有效的簡化作用。與此同時，于智能開關(guān)設(shè)備內(nèi)部，因所安裝的直線位移傳感器能可直接應(yīng)用于對絕緣拉桿的運動測量，而后再借由互感器的安裝使斷路器的梅花觸頭根部能與觸臂直接接觸，繼而將所獲取信息直接顯示在帶有觸摸功能的液晶顯示屏之上，以此將能對整套開關(guān)設(shè)備起到優(yōu)化作用，并切實提升開關(guān)設(shè)備的智能化水平。

配電智能開關(guān)設(shè)備的集成設(shè)計策略

當(dāng)前，國內(nèi)廠商雖積極致力于兩款智能開關(guān)柜的研制，分別為12kv之鞥呢開關(guān)柜以及12kv智能環(huán)網(wǎng)柜。但真正進行了試驗考核驗證的廠商卻只有極少數(shù)。截至2013年底，針對12kv智能開關(guān)柜與環(huán)網(wǎng)柜，也僅有西高院開展過相關(guān)的型式試驗，而就此次實驗結(jié)果而言，結(jié)合邏輯功能、裝置結(jié)構(gòu)與斷路器一體化集成設(shè)計的智能開關(guān)設(shè)備主要呈現(xiàn)出以下幾方面特點：

基于中置、前后的布局方式，使得設(shè)備占用空間被極具壓縮，也因此而實現(xiàn)了小型化。

在設(shè)備的絕緣可靠性方面，應(yīng)采用了雙屏蔽環(huán)穿墻套管和帶屏蔽環(huán)的觸頭盒，故可確保設(shè)備的絕緣可靠性。

采用柜體通流與自然通風(fēng)散熱相結(jié)合的方式，能進一步提升智能開關(guān)設(shè)備的散熱性能。

除了以上有點外，邏輯功能、裝置結(jié)構(gòu)與斷路器一體化集成設(shè)計的智能開關(guān)設(shè)備的智能化內(nèi)容則主要包含如下幾方面：（1）應(yīng)電動執(zhí)行單元的加入，故可同時檢測斷路器的可移開部件，并可同時將所檢測數(shù)據(jù)傳輸至通訊組建。（2）基于光纖在線監(jiān)測技術(shù)，可及時獲取開關(guān)柜內(nèi)主回路的溫度變化，以便操作人員及時采取有效促使來合理控制設(shè)備溫度（3）基于斷路器在線檢測技術(shù)的支持，可在線監(jiān)測斷路器的運動狀態(tài)及機械特性等內(nèi)容。（4）基于通訊管理及的輔助，將可制成對多種數(shù)學(xué)信息的內(nèi)部匯眾及對外傳輸。

總之，基于如今這種高新技術(shù)發(fā)展日新月異的時代，使得配電開關(guān)設(shè)備的智能化需求也變得越來越迫切。對此，國內(nèi)廠商更需致力于設(shè)備及產(chǎn)品性能對提升，并通過對功能與裝置集成技術(shù)的研究來強化配電開關(guān)設(shè)備的信息獲取與處理等能力，以此方能在提升配電開關(guān)的集成性同時我國配電開關(guān)設(shè)備的智能化發(fā)展。

參考文獻

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