智能電網(wǎng)中電力開關(guān)設(shè)備智能化發(fā)展研究

趙丹

摘要：隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，電力系統(tǒng)中電力開關(guān)設(shè)備的智能化不容忽視。闡述電力開關(guān)智能化的基本概念、要求及特征，詳細(xì)介紹開關(guān)設(shè)備智能化關(guān)鍵技術(shù)，提出電力開關(guān)設(shè)備智能化發(fā)展的建議，以期為電網(wǎng)智能化運(yùn)行提供參考。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng);開關(guān)設(shè)備;技術(shù);發(fā)展

中圖分類號：TM564 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ?文章編號：1674-1161（2020）01-0064-02

智能電網(wǎng)即電力網(wǎng)絡(luò)的智能化，是指在集成高速通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，運(yùn)用先進(jìn)的傳感、測量技術(shù)與設(shè)備以及控制方法和決策，實現(xiàn)多電網(wǎng)的智能化運(yùn)行。電力開關(guān)設(shè)備智能化以智能電網(wǎng)為依托，實現(xiàn)其堅強(qiáng)、自愈、兼容、經(jīng)濟(jì)、集成等特征。堅強(qiáng)性是指防范極端環(huán)境條件，抵御人為破壞，保障信息安全;自愈性是指連續(xù)的在線評估，預(yù)防控制，自動隔離和恢復(fù);兼容性是指分布式監(jiān)測，遠(yuǎn)距離調(diào)節(jié)和控制;集成性是指流程化、規(guī)范化、精細(xì)化和綜合監(jiān)測與控制，海量信息再處理和簡潔顯示;經(jīng)濟(jì)性是指降低運(yùn)行和維護(hù)總費(fèi)用，提高供電可靠性。

1 智能電網(wǎng)中電力開關(guān)設(shè)備要求

智能電網(wǎng)中的電力開關(guān)應(yīng)達(dá)到一定要求：1） 可觀測，全面反映系統(tǒng)宏觀和微觀信息;2） 可控制，對觀測到的狀態(tài)可進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制;3） 分布式，集中與分散相結(jié)合，大范圍統(tǒng)一監(jiān)測和控制智能分析、狀態(tài)評估及主動預(yù)警。此外，智能化的電力開關(guān)設(shè)備至少應(yīng)具備多個參數(shù)的在線監(jiān)測、診斷和調(diào)節(jié)功能，并且具備標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)通信接口，支持遠(yuǎn)程功能調(diào)用和數(shù)據(jù)召喚。

2 智能化電力開關(guān)設(shè)備設(shè)計原則

1） 數(shù)字化、功能集成化、結(jié)構(gòu)緊湊化、狀態(tài)可視化，符合易擴(kuò)展、易升級、易維護(hù)的工業(yè)應(yīng)用要求。2） 支持無人值守，一次元件和可移開部件可電氣操作。3） 具備可靠的狀態(tài)監(jiān)測，可實現(xiàn)狀態(tài)檢修、預(yù)測性檢修及故障檢修。4） 支持IEC61850為核心的數(shù)字通信接口。

3 電力開關(guān)設(shè)備智能化關(guān)鍵技術(shù)

3.1 視頻監(jiān)視技術(shù)

開關(guān)設(shè)備可視化既要發(fā)展本地視頻化技術(shù)，又要發(fā)展遠(yuǎn)程視頻監(jiān)視技術(shù)。其作用在于監(jiān)視運(yùn)動部件、重要連接部件的實時狀態(tài)，以及為遠(yuǎn)程和本地操作提供可靠和直接的視頻反饋。在線監(jiān)測圖像如圖1所示。

可將微型、高可靠紅外攝像裝置和嵌入式視頻壓縮與傳輸技術(shù)等應(yīng)用到帶電設(shè)備上，實時監(jiān)視設(shè)備內(nèi)部不易觀測部位的詳細(xì)狀況;也可在設(shè)備內(nèi)部嵌入視頻服務(wù)器，將視頻圖像通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸，實現(xiàn)視頻點播，開發(fā)視頻圖像的智能分析和處理算法，對特定結(jié)構(gòu)和運(yùn)動過程進(jìn)行智能診斷。

3.2 溫度測量技術(shù)

溫度測量技術(shù)主要包括紅外溫度測量技術(shù)和光纖溫度測量技術(shù)。前者使用比較普遍，后者依靠光纖直接測量溫度或通過懸浮電源+光纖信號傳輸測量溫度。目前，與斷路器相關(guān)的溫度測量功能逐漸融入智能斷路器中，成為標(biāo)準(zhǔn)可選配置;測溫系統(tǒng)與斷路器一起通過絕緣、開斷和EMC試驗。開關(guān)設(shè)備上的一次溫度測量單元實現(xiàn)模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化，成為智能電力開關(guān)設(shè)備體系中的標(biāo)準(zhǔn)模塊之一。

3.3 斷路器智能化技術(shù)

斷路器逐漸向智能化、集成化方向發(fā)展，具有標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場總線接口，支持遠(yuǎn)程功能調(diào)用;其狀態(tài)監(jiān)測和控制功能更強(qiáng)，除分合、儲能操作外，還有電動手車控制、觸頭溫度測量、分合閘控制回路監(jiān)測、機(jī)械特性參數(shù)在線測量等附加功能;嵌入式實時診斷和報警功能也是智能斷路器必不可少的功能，并且能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備全生命周期數(shù)據(jù)的管理。斷路器智能化需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題主要有特種機(jī)械位移、溫度等傳感器研制，嵌入式診斷算法設(shè)計，以及控制回路連續(xù)性不間斷監(jiān)測等。

4 智能化電力開關(guān)設(shè)備作用

1） 對設(shè)備資產(chǎn)管理全面支持。能夠維護(hù)和存儲自身各部件、元器件的詳細(xì)資產(chǎn)信息;保存設(shè)備內(nèi)部元件、結(jié)構(gòu)變更記錄;支持設(shè)備資產(chǎn)管理系統(tǒng)的調(diào)用和編輯;支持本地資產(chǎn)（物料）信息的顯示。

2） 對設(shè)備檔案管理系統(tǒng)支持。能夠完整保存設(shè)備從制造到報廢全過程的檔案信息（原理圖、接線圖、檢驗測試報告、證書、憑證）;遠(yuǎn)程監(jiān)控終端實時查閱存儲在設(shè)備內(nèi)的各種設(shè)備檔案信息，并可編輯、打印，猶如在本地計算機(jī)磁盤一樣方便。

3） 日志管理。日志管理更加全面和詳細(xì)，本地不間斷存儲;完整重現(xiàn)設(shè)備一生所經(jīng)歷的各種事件（如分閘、合閘、儲能、地刀分/合、系統(tǒng)上電/掉電等）。

4） 通信技術(shù)。至少支持以IEC61850為核心的通信協(xié)議，完整傳輸設(shè)備信息。

5） 檢修維護(hù)向?qū)АＤ軌蚋鶕?jù)設(shè)備自身狀況提出檢修、維護(hù)建議;為檢修、維護(hù)操作提供明確而具體的操作指導(dǎo)，即使操作人員對設(shè)備毫無經(jīng)驗也可以立即開展工作。

5 智能化電力開關(guān)設(shè)備發(fā)展建議

目前智能化電力開關(guān)設(shè)備存在一些問題需要進(jìn)行深入研究。一是狀態(tài)監(jiān)測和診斷系統(tǒng)與一次設(shè)備緊密結(jié)合，在一次設(shè)備設(shè)計、制造和測試過程中均需考慮狀態(tài)監(jiān)測和診斷的需要;不能對出廠的一次設(shè)備加以改裝和二次加工以增添某些功能。二是帶有智能系統(tǒng)的開關(guān)設(shè)備應(yīng)和傳統(tǒng)一次設(shè)備一樣經(jīng)過嚴(yán)格的型式試驗，以考察完整系統(tǒng)的絕緣、局放、溫升、通信、EMC、機(jī)械壽命等問題。三是要制定智能電力開關(guān)設(shè)備、元件的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)，制定智能化系統(tǒng)傳感器、智能分析處理單元的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一的測試流程及測試方法，以應(yīng)對電力開關(guān)設(shè)備智能化發(fā)展的需要。四是要制定電力開關(guān)設(shè)備智能化系統(tǒng)規(guī)范，實現(xiàn)電力開關(guān)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、診斷、控制、測量、通信各部分的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化，符合統(tǒng)一規(guī)范的不同廠家功能模塊可以組合構(gòu)成智能系統(tǒng)，具有完全的互換性。五是要在功能和成本間合理平衡，以控制智能化系統(tǒng)的附加成本。

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Abstract： With the development of smart grid， the intelligence of power switch gear in power system cannot be ignored. This paper expounds the basic concept， requirements and characteristics of intelligent power switch， introduces the key technology of intelligent switch gear in detail， and puts forward some suggestions for intelligent development of power switch gear， in order to provide reference for intelligent operation of power grid.

Key words： smart grid; switch gear; technology; development