基于智能化的中压开关柜技术探析

2015-06-27范晓清上海城投原水有限公司上海200949

山东工业技术 2015年9期

关键词：智能化技术

顾倩,范晓清（上海城投原水有限公司,上海200949）

基于智能化的中压开关柜技术探析

顾倩,范晓清
（上海城投原水有限公司,上海200949）

摘要：作为智能配电网的关键构成环节，智能化中压开关柜的应用对于确保变电系统的正常运行具有重要作用。本文首先介绍了智能化中压开关柜的技术优势，然后具体探讨了智能化中压开关柜系统构成，以期为相关技术与研究人员提供参考。

关键词：智能化;中压开关柜;技术

对于中压配电网而言，中压开关柜的主要功能是对电能实施分配、传输及控制，其智能化技术应用水平与中压智能电网的建立息息相关。中压智能开关柜是以传统中压开关柜为基础，利用数字信号处理技术、传感技术等高新技术，采用智能保护装置、开关柜监控装置、智能断路器等设备装置，完成对功率因数、电流等电气参数及开关柜温湿度信息的监控及智能控制，以实现开关柜的远程监控。因此，加强有关智能化中压开关柜技术的探讨，对于改善中压开关柜的运行质量具有重要的现实意义。

1智能化中压开关柜技术优势

中压开关柜是中压智能变电站的关键改造设备，在实际应用中其应能准确检测及评估自身及电网的工作状态，且能依据评估结果同智能电网的运行进行交互，以此对智能电网的调控过程进行优化并支撑智能电网的运行。中压智能开关柜的技术优势主要表现为：（1）实时监测电气回路参数，如监测功率因素、电压、无功功率、有功功率、电流，监测接地开关、开关和触头位置信息等；（2）监测开关柜内工作环境，重点是探测柜内温度及湿度，在温度或湿度超高设定值时能实施自行调整和控制；（3）设备本身常发故障的自动监测、诊断和处理及一些参数的限值设定及超限报警等；（4）对开关柜触头绝缘水平及温度等进行监测及超限报警，监测开关柜局部放电状态等；（5）系统设定、检修记录及动作日志等状态检修及设备维护功能；（6）监测断路器性能参数，重点对操动机构的机械、电气特性参数和断路器自身的机械、电气参数进行监测[1]。

具有以上技术优势的中压智能化开关柜，可有效避免原有中压开关柜中常见的绝缘事故、机械故障、载流故障等缺陷，可完成对故障隐患的实施检测及提前报警，由此可最小化降低设备故障引发的效益损失。

2智能化中压开关柜系统构成

2.1状态监测系统

原有的开关柜通常是以机械制造为重点，以保证开关机械动作稳定可靠，同时辅助采用二次保护功能。此种开关柜仅能确保机械特性而难以进行自身状态检测，需进行大量的人工检查、巡视来判别其状态。̓̓而状态检修可利用计算机技术和传感器技术对工作中的开关实施同步状态监测，且能判断或评定其健康水平。依据智能化要求及具体运行状况，开关设备状态监测主要包括设备性能监测和运行状态监测两部分。设备性能监测内容有绝缘件绝缘状态、断路器特征参数及部分加热设备、辅助电机工作状态等；运行状态监测内容有接地开关分合闸与带电状态、断路器分合闸与储能状态，湿度、温度等环境信息，母线温度、电压、电流等参数，工作过程中发生的气体泄漏、局部放电等信息[2]。

断路器主要的特征参数有超行程、机械特性、辅助开关触点、开距、触头电磨损、触头行程、分合闸线圈电流、真空度、分合闸时间、绝缘与储能电机电流、分合闸不同期性等。对断路器而言，可通过分析分合闸线圈电流波形，对照比较正常运行条件下的“指纹”电流波形，或依据振动信号波动来诊断机械故障；可通过测量真空度、分析动作行程及三相分合闸同期性来判别操动系统故障；选用离线测量接触电阻手段对断路器接触点的载流状态和劣化状态进行评估。

2.2程序化操作系统

中压智能开关柜的程序化操作是指隔离开关、断路器和接地开关等不仅能完成电动分合闸操作和三者间的顺序操作，且能依照设定程序或相关控制命令，完成规定的操作步骤。完成固定类开关柜的程序化、自动化操作相对容易，但对于手车柜而言，其主要利用手车运动来实现分合操作，所以固定安置的隔离开关，要开展手车移动的自动控制需关注以下要点：（1）分段变速控制：也就是软启动后电机按照高速方式运行，在运转至事先预定的减速位置后按照规定的低速方式进行运转，以防止高速运转过程中机构受到过大阻力而损坏变形，进而缩短使用寿命；（2）自动退位控制：电动操作时可探测到接地开关或手车位置，在操作发生故障时，可依据检测参数设定自行退回至安全位置或通过技术人员输入动作命令使其退回至安全位置；（3）自适应控制：在电动操作过程，利用监测获取的电机电流大小对接地开关分合或手车进出过程的受力状态进行评估，同时对电机的扭矩和转速进行调控，以确保电动操作整体过程具有较高的可控性和精确性，以减小电机堵转风险几率；（4）释放应力控制：也就是接地开关分合或手车进出到位后，能调整电动执行机构进行应力释放，以防止电动机构受损变形和电机运转中止。

2.3智能控制系统

原有的开关柜所要求的保护功能仅是处理电压、电流等部分参数和状态量，然后依据控制结果输出分合闸指令。相比较而言，智能开关柜则需分析处理开关柜内传感器收集的大量数据，然后依据状态结果实施故障排除及开关智能操作[3]。

智能化开关柜主要包含前置机、传感器和后台机三个部分。相比原有的仅含单个数据采集处理单元的前置机，智能开关柜的前置机不但能实时存取、上传采集数据，且能依据后台机输出的控制命令进行适应性操作，完成设备控制，同时还能对设备间的工作进行协调。为提高管理界面的交互性，还可将专用数据处理终端安置在断路器上，并使用RS-485网络连接到开关柜前置机中。

智能开关柜的后台机可完成故障分析、数据处理、系统管理、控制命令输出等功能，其不仅能管控自身柜内设备，且能利用以太网完成不同柜间的数据传输及通信，以实现配电系统的智能化调控。