KYN28型手车式开关柜智能化的探究与分析

2017-05-15李耀杰

电气传动自动化 2017年4期

李耀杰，张辉

1 引言

我国已进入全面建设小康社会的决胜阶段，社会主义经济高速发展，电力资源得高效合理利用对我国经济发展发挥着及其重要的作用，其中高中压开关在输配电领域及整个电力行业中十分重要。国内外许多有实力的高中压开关柜厂家都开发了自己特有的、具有竞争力的产品，高中压开关柜制造水平及技术含量在逐年提高，产品质量和工艺要求都得到了空前的发展；高中压开关柜正向着智能化、自动化、高可靠性、高稳定性、自动诊断和维护简易的方向发展，本文主要从KYN28型智能化开关柜的智能单元、机械结构组件、电动控制进出车及接地开关、五防联锁等方面进行探究与分析。

1.1 智能化开关柜应用前景

智能化开关柜在一些条件恶劣、偏远、无人值守的地方发挥了它的独特性与优越性，诸如煤矿、工矿等复杂用电场所的安全及合理运行上起着至关重要的作用。智能化开关柜通过网络通讯接口与中央调度中心的计算机系统联网，利用微机处理器的人工智能和超级运算能力，提升测量的准确度和综合控制性能，实现无人值守和远程监控。智能化开关柜着重将数字技术、网络技术、在线监测技术、通讯技术、自动化技术、远动技术和总线技术等集于一身，使其运行智能化，操作简便化，从而节省了人力、物力，大大减少了工作人员的劳动强度，是一项性价比高、技术全，涉及诸多学科领域的综合技术。

目前，KYN28型智能化开关柜主要体现在运行过程中对电流电压参数、状态参数、环境参数以及时间常数等数据的集中处理，这主要通过开关柜上的智能单元实现。智能单元可以对开关柜运行状态进行监测、诊断分析和故障处理，并对故障进行预警、定位、记录事件等功能。

2 智能单元的原理及运行

智能单元实现对开关柜可操控元件的逻辑控制功能，完成对开关柜可操控元件的状态监测以及部分在线监测，变定期检修为状态检修，从而提高开关柜的智能化水平。

智能单元按照五防操作流程，完成开关柜主要元器件的操作，并具有机构操作超时保护、电机启动保护和电机堵转保护功能；根据断路器的运行状态接入开入量进行逻辑判断，如手车既不在工作位也不在试验位时，装置发出报警，同时闭锁除手车出车命令外的所有操作指令，工作人员可根据报警输出情况对相应元器件进行检查或检修处理。

在进行各项实际操作的过程中，如果不符合五防操作条件，智能单元将显示某一环节的错误提示信息和告警信息，并进行语音提示，要求操作人员对错误环节进行处理，如果报警信息没有消除，程序将不再继续运行。其智能单元自动控制手车进车流程如图1所示。

图1 手车进车流程图

（1）当装置上电时，如果手车既不在试验位也不在工作位，则强制手车至试验位。

（2）当手车进车时，到达工作位置，若动静触头搭接不可靠，装置发出报警，并要求退出至试验位。该位置的检测主要靠预先设定的手车行程值、时间设定值和工作位置信号来判断，如有可视探头将会更加直观显示出动静触头的插入深度。

（3）当手车进出车超时，则取消电动操作指令，并发出进出车信号报警。手车进出车超时报警有可能是手车被卡滞的原因，故工作人员要求及时处理。

图2 智能单元自动控制出车流程图

断路器手车进出车控制逻辑输入，信号同步判断，只有在满足地刀分闸、手车联锁，且处于非手动状态，智能装置无故障时，才允许操作。

接地开关分合闸逻辑控制，开关柜单元检修时，主回路必须接地，但接地操作必须符合五防操作要求，即只有断路器分闸、手车推出至试验位、接地侧不带电的情况下才可合接地刀闸。逻辑流程图如图3所示。

图3 接地开关合闸流程图

对手车、接地开关电机具有启动保护和堵转保护功能。

开关柜内部及周围环境状况的监测，具备加热和除湿功能，当温度过高时，自动启动排风输出装置。

根据开关设备正常的运行状况，对弹簧的储能时间、手车进出车时间、断路器合分闸时间、接地开关合分闸时间、工作位间隔时间、电动启动保护、电机堵转保护等参数进行采集，并对参数进行校正设为定值。当开关柜实际投入运行时，所采集到的实际运行时间参数不在正常整定范围之内时，装置异常告警，其时间参数反馈逻辑图如图4所示。

图4 时间参数反馈逻辑图

3 机械结构主要技术要求

可靠的自动化操作是KYN28型智能化开关柜的机械联动不可或缺的一部分，主要体现在断路器手车、负荷开关、接地开关的电动操作，不仅能电动合分闸，电动进出车，而且能有效地实行五防联锁，由中央控制中心发出指令，实现系统指定的操作步骤，自动完成操作顺序，高效地完成供配电过程，提高供电质量。当前智能化开关柜实现机械自动化操作的关键技术主要在于：①传感器技术对高压开关柜运行状态的监测及反应。传感器应具有高灵敏性及高可靠性，以及抗干扰能力强、体积小、容易与保护装置匹配和接口的特点。②电动操作过程的自动适应，通过电机电流大小来反映手车进出车和接地开关分合闸过程中的机械受力情况，自动调整电机的扭矩和转动速率，防止电机发生堵转，当发生堵转时能自动退回原位。③躲过电机的最大启动电流，避免电机受到启动冲击电流的损坏，消除对电动机构的机械惯性影响。保护设备的使用寿命和提高机械操作的可靠性。④有效的机械闭锁，防止电动地刀误动。⑤手车及接地开关合分闸到位后停止可靠，并能反转适宜的时间（一般可反转0.5s），防止电机堵转及机械装置卡滞，以提高机械机构的使用寿命和满足操作的频繁性。

4 KYN28智能化开关柜电动底盘车技术要求

4.1 电动底盘车结构

电动底盘车的工作行程、安装尺寸、外形尺寸、接地排和连锁板应与同规格通用底盘车保持一致，如图5所示。

图5 电动底盘车结构示意图

4.2 机械联锁

（1）仅当断路器手车位于工作位或试验位时，断路器能进行合闸操作。

（2）当断路器处于合闸位置时，手车不能进车、出车操作

（3）仅当断路器手车位于试验位时，与接地开关联锁的连锁板才能解锁。

4.3 机械强度和机械动作

电动底盘车的安装框架应有足够的机械强度，前框应有足够的抗弯强度；电动底盘车与断路器形成断路器小车后，柜内进出车操作，手动操作力矩不大于30N.m，电动操作应能可靠到位。

5 KYN28智能开关柜电动进出车二次原理

图6 电机回路示意图

如图6所示，将断路器内部的常闭接点和试验位置接点引入，保证了只有断路器在分闸的情况下才可进出车，手车在试验位时才能合接地刀，形成一定的闭锁关联，有效的提高了供电的可靠性及安全性。

6 可视化技术的应用

数字式远方视频遥控监视系统和摄像技术的引用将是智能化开关柜的发展的主要前景，在一些关键部位，手车室、母线室、电缆室、电动操作部位、动静触头咬合处等采用360°全方位视频监控系统和红外监测系统，自动调节焦距扩大视觉范围；高清视图，使远方控制人员能直观清析的观察到断路器、负荷开关、接地开关等机械部件自动操作的整个运行过程及故障发生的方位；红外监测视频同时能监察到开关柜内相关设备的温度变化，及时反映现场的实际运行状况，以便控制人员提前预警并及时解除故障，从而提高供电的可靠性。