基于智能开关柜在变电站工程设计中的应用探讨

杨义学

摘要：近年来，我国加大了对科学技术的支持力度，更多高科技的产品进入人们的视线中，智能开关柜就是其中之一。在变电站工程设计中，电网和变电站也逐步智能化，而智能开关柜也是其重要的组成部分。本文详细分析了智能开关设备的结构特点，介绍了智能开关柜在变电站工程设计中的应用，为后续智能开关柜的应用提供了经验。

关键词：智能开关柜;变电站;工程设计;应用探讨

引言

智能开关柜一直处于不断的变化更新状态中，已经经历了固定式、落地式、中置式等多种形式上的变化。与智能开关柜相比较，传统的开关柜的成本比较低，但保护水平相对较差，增加了国家电网运行的风险。因此，需要不断提升智能开关技术。近年来，我国智能开关技术正在不断地发展，已经得到了有关人员的重视。

1智能开关设备的特点

1.1智能开关柜的结构特点

传统的开关柜主要通过断路器、接触器、变压器、继电器、电气仪表等一次开关设备的组合来实现配电、控制、保护和监测功能。智能开关柜是在传统开关柜的基础上，配备先进的传感设备和控制保护设备，通过开放式网络结构联网进行链接。智能开关柜主要由低压锌钢板、数控机床加工、铆接螺母和高强度螺栓组装而成，主要分为两大部分：智能控制单元和开关主体。智能开关柜有许多独立的隔间，并配有一个泄压装置，隔室采用IP2x和IP4x，整体精度很高，结构紧凑，不仅在外观上得到了很大的改进，而且还具有抗氧化和耐腐蚀的作用，机械水平也得到了很大的提升。智能开关柜的断路器布置在中间，尺寸也能在一定程度上减小，能有效提高电缆维护的方便性和可靠性。

1.2智能开关柜二次回路结构特点

智能开关柜二次回路具有非常显著的优点，能够实时进行测量和充电，在发生危险的时候，可以起到保护和显示的作用。利用智能保护测控单元取代传统的继电器和显示仪器，充分发挥了智能开关柜二次回路的功能，使原有二次接线更加紧凑方便，极大地简化了传统的开关柜存在的不便，为智能化开关柜的再发展提供了重要的基础和宝贵的经验。

1.3智能开关柜网络结构特点

在智能开关设备应用于变电站网络结构的过程中，最重要的特点之一是智能开关设备变电站网络结构能够有效地处理和采集数据信息，及时处理和控制电力数据信息。智能开关柜可以直接利用智能控制單元采集的动态数据信息，直接监测电流、电压状态，充分发挥智能控制的功能单元，实现功能保护、测量，通过对数据信息的独立处理，实现对灯光的控制和显示。此外，智能开关站网络还可以充分利用网络和计算机设备，通过对信息的采集，通过标准的计算机接口进行上传，最终达到保护计算机、数据采集和报表打印等目的。

2智能开关柜在变电站工程设计中的应用

随着经济的不断发展，虽然智能开关柜得到了广泛的研究，但缺乏相对成熟的技术和可应用设备的现象比较普遍，在各种设备的实际分散安装中，很多设备会出现不兼容的现象，设备的兼容性有待于进一步提高。此外，在智能开关设备的功能和配置上，缺乏统一的标准，生产的产品规格多样化，致使智能开关设备仍然没有得到广泛的应用。在技术相对较好的智能开关柜系统中，一般采用双冗余配置，可有效地提高系统的稳定性和可靠性。同时，智能控制装置还可以测试真空断路器和接地开关的自动化操作，并结合各部件的实际情况对柜内进行显示或报警，通过总线人工柜内的实际情况，实现实时监控。同时，对运行异常的部件随时发出跳闸指令，保护与之相连的变电站能够顺利运行。另外，利用电弧传感器，可以及时检测到柜内的孤光放电现象。若检测到单灯放电异常现象，可快速采取相应保护母线的措施，有效提高柜内安全性。为了确保智能开关柜监控的有效性和准确性，可以采用微型红外摄像机进行实时监测。

2.1智能设备

我国对智能开关设备的研究由来已久，但目前还没有成熟的安装技术。另外，在目前国内智能开关柜的安装方案中，很多设备仍处于相对分散的状态，无法顺利的实现兼容，缺乏相应的标准，给智能开关柜的普及带来了很大的麻烦。因此，迫切需要可以实现兼容的智能设备。

2.2断路器状态

断路器作为智能开关设备的核心设备，对其特性和状态的监测非常重要。断路器的状态监测主要包括以下五个方面：一是断路器的机械特性，二是真空度监测，三是断路器的真空气泡，四是温升机理，五是二次回路的故障监测。断路器的特性主要包括合分闸时间和开距等，设备在出厂前都会准确的标记在相应的位置。真空断路器机械特性的测试：在驱动轴上安装高精度光电编码器，通过对角速度、角位移、角加速度的测量，间接反映了真空气泡动、静态接触条件下的启停旋转，进而得到工厂安装断路器的特性曲线数，当计算值与参考值相差较大时，应采取相应的保护措施，例如限值、报警。

2.3绝缘监测

变电站发生的故障中绝缘故障占比例最大，主要是由于母线对地或者母线与开关柜内电气绝缘泄漏，导致电流过大或者泄漏引起的。电气事故引起的绝缘会产生不同程度的放电，导致电晕、电弧，甚至火花。通过测量电子、光、声、热等信号和绝缘事故，收集了不同的监测方法，例如超声波法、暂态对地电压（TEV）法、超高频法、紫外监测法等。在开关柜中需要安装相应的传感器，实时采集到相应的信息，及时传递给后台进行处理，从而可以实现相应问题的及时准确监测。

2.4操作机构自动化

操作机构主要分为三个部分：一是合分电动操作机构，二是电动小车，三是电动接地开关。自动断路器的操作机构可就地操作，通过后台的综合保护装置或显控装置安装在开关柜内，随着智能电网“无人值守”的要求越来越高，逐渐增加了电动小车和电气接地开关的应用，这大大提升了自动化的程度。

3结束语

为了充分发挥智能开关设备的实际功能，相关的电力研究人员需要肩负重任，为了智能开关柜应用技术的提高不懈努力，尽力提高变电站的设计水平，将智能开关设备应用于变电站的发展，从而推动我国电力工作向高质量方向发展。目前，智能化已经成为电力技术发展的方向，但我国的智能开关设备还没有统一的标准配置，本文通过对智能开关柜结构的介绍，综合先进的监控技术、数据分析技术和智能通信等技术，期望可以更好地实现变电站的功能。