智能配電網(wǎng)中智能中壓開(kāi)關(guān)柜關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì)研究

袁 剛

湖北省華網(wǎng)電力工程有限公司 湖北 武漢 430040

引言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各領(lǐng)域配電網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)展進(jìn)程與供電穩(wěn)定性要求不斷提高，推動(dòng)著開(kāi)關(guān)柜技術(shù)的發(fā)展，開(kāi)關(guān)柜裝置運(yùn)行監(jiān)控有了新的要求。開(kāi)關(guān)柜屬于基礎(chǔ)的成套設(shè)備，中低壓開(kāi)關(guān)裝置屬于其中較為基礎(chǔ)的形態(tài)。在當(dāng)前不斷的發(fā)展中，智能開(kāi)關(guān)不斷引入到配網(wǎng)中，將計(jì)算機(jī)以及數(shù)字處理技術(shù)等，融入到智能配電網(wǎng)中，進(jìn)行智能測(cè)量、可編程邏輯控制以及多種通信功能。

1、智能中壓開(kāi)關(guān)柜優(yōu)勢(shì)分析

對(duì)于智能變電站來(lái)說(shuō)，開(kāi)關(guān)柜設(shè)備意義非常重大，需要保證精準(zhǔn)運(yùn)行，同時(shí)還要保證實(shí)際的結(jié)果進(jìn)行智能電網(wǎng)的交互，這樣電網(wǎng)在實(shí)際的運(yùn)行中有更為堅(jiān)強(qiáng)的安全后盾以及運(yùn)行基礎(chǔ)，智能開(kāi)關(guān)有效的進(jìn)行電網(wǎng)調(diào)控，因而智能配電網(wǎng)中，智能開(kāi)關(guān)柜優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)為：可實(shí)時(shí)嚴(yán)格監(jiān)控電氣回路電壓、電流、觸頭與每一開(kāi)關(guān)位置參數(shù)。同時(shí)，智能開(kāi)關(guān)柜還能實(shí)時(shí)檢測(cè)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)工作環(huán)境，開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部溫度與濕度是主要檢測(cè)內(nèi)容。如果開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部溫濕度不正常，就會(huì)發(fā)出相應(yīng)的警報(bào)信號(hào)。與此同時(shí)，智能開(kāi)關(guān)柜還會(huì)檢測(cè)內(nèi)部是否出現(xiàn)局部放電問(wèn)題，檢測(cè)觸頭絕緣水平，如果觸頭絕緣水平超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)，就會(huì)發(fā)出警報(bào)。配電網(wǎng)系統(tǒng)中，智能開(kāi)關(guān)柜具有自動(dòng)設(shè)定檢修與維護(hù)功能，以此實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)斷路器預(yù)期電氣特性參數(shù)。

智能電網(wǎng)建設(shè)中，智能開(kāi)關(guān)柜只有充分發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢(shì)，才能有效降低原有開(kāi)關(guān)柜出現(xiàn)各種機(jī)械問(wèn)題與絕緣事故的幾率。

2、智能配電網(wǎng)中智能中壓開(kāi)關(guān)柜關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì)分析

2.1 開(kāi)關(guān)柜關(guān)傳感器技術(shù)

以往電力系統(tǒng)運(yùn)行中，互感器發(fā)揮著測(cè)量與保護(hù)功能，一般以電磁式為主。但部分繼電保護(hù)裝置有復(fù)雜的系統(tǒng)，必須要能夠很好的反應(yīng)電流突變率，還要能反應(yīng)其相位與波形，所以現(xiàn)階段，對(duì)于以往用到的電磁式互感器無(wú)法滿(mǎn)足高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備運(yùn)行需求，此種情況下傳感器技術(shù)發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)不斷提高。當(dāng)前，光纖技術(shù)發(fā)展水平不斷提高，以法拉第旋光效應(yīng)為核心，光電互感器與光電傳感器（OCT）逐漸問(wèn)世。目前，因光學(xué)電流互感器自身有較強(qiáng)的抗電磁干擾能力、測(cè)量范圍廣泛、絕緣性能簡(jiǎn)單而可靠等優(yōu)勢(shì)，自身質(zhì)量輕且體積小，運(yùn)輸方便，因而在中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備中應(yīng)用日益廣泛。

2.2 智能中壓開(kāi)關(guān)柜控制關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)柜處理部分電氣參數(shù)與狀態(tài)量時(shí)，可將電流與電壓有效融合起來(lái)，并準(zhǔn)確發(fā)布分閘與合閘等指令。比如中壓開(kāi)關(guān)柜保護(hù)，因其內(nèi)部安裝了很多的傳感器，及時(shí)處理內(nèi)部傳感器搜集到的相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合處理結(jié)果分析診斷設(shè)備故障。從本質(zhì)上來(lái)講，智能化微系統(tǒng)中中壓開(kāi)關(guān)柜是一種比較常見(jiàn)的設(shè)備類(lèi)型，其主要包含前置機(jī)、后臺(tái)機(jī)與傳感器等幾部分。以往系統(tǒng)運(yùn)行中，對(duì)于單元與數(shù)據(jù)收集等方面的處理工作，前置機(jī)處理方式簡(jiǎn)單，而中壓開(kāi)關(guān)柜前置機(jī)要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、處理與長(zhǎng)傳等方面的工作，還要嚴(yán)格執(zhí)行后臺(tái)下達(dá)的指令，此外還要協(xié)調(diào)各設(shè)備運(yùn)行。除此之外，為了確保管理界面清晰可見(jiàn)，嘗試將專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)處理終端暗轉(zhuǎn)到斷路器上，利用RS-485通信網(wǎng)絡(luò)與前置機(jī)連接起來(lái)。與此同時(shí)智能中壓開(kāi)關(guān)柜還能分析數(shù)據(jù)與管理系統(tǒng)，診斷系統(tǒng)故障的同時(shí)發(fā)出控制指令。相較之傳統(tǒng)保護(hù)裝置，柜與柜間還能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換與通信。其中，采用電力載波通訊可以有效降低維護(hù)費(fèi)用以及制造成本，載波信號(hào)通過(guò)中壓線(xiàn)路傳播，從各個(gè)節(jié)點(diǎn)處的耦合設(shè)備傳到各個(gè)載波機(jī)上，載波機(jī)接收信號(hào)之后，進(jìn)行信號(hào)的解碼，變成數(shù)字信號(hào)，然后對(duì)數(shù)據(jù)中從載波機(jī)地址的驗(yàn)證來(lái)確認(rèn)該數(shù)據(jù)是否是發(fā)送給該從節(jié)點(diǎn)。中壓載波技術(shù)結(jié)合自身特點(diǎn)和GPRS、光纖通信方式配合使用，其傳輸距離以及速率不斷提升，在開(kāi)關(guān)柜中應(yīng)用已經(jīng)十分普遍。

2.3 中壓開(kāi)關(guān)柜狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)

智能化配電網(wǎng)運(yùn)行中，其智能化主要表現(xiàn)為在線(xiàn)檢測(cè)設(shè)備運(yùn)行與診斷故障。實(shí)際運(yùn)行中，如同檢測(cè)功率與功率因素、電流電壓與電網(wǎng)頻率、斷路器合/分等工作狀態(tài)等，有效保護(hù)短路、過(guò)電流、電機(jī)起動(dòng)、欠電壓、不平衡運(yùn)行及接地等情況；有效控制遠(yuǎn)方斷路器操作等。采取有效的通信手段，將其有效融合融為一體，以此促使微機(jī)有效控制變電站。此外，數(shù)據(jù)采集與處理、信號(hào)變送及故障分析診斷，是中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重要構(gòu)成部分，其中絕緣性能、機(jī)械性能及電氣性能監(jiān)測(cè)是應(yīng)用最為廣泛的。

2.4 智能中壓開(kāi)關(guān)柜真空度監(jiān)測(cè)

智能配電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行中，對(duì)于所使用的真空斷路器，定期檢查其真空度，以防發(fā)生安全事故?，F(xiàn)階段，真空度檢測(cè)過(guò)程中，離線(xiàn)與在線(xiàn)監(jiān)測(cè)是兩種主要檢測(cè)方法。在線(xiàn)監(jiān)測(cè)過(guò)程中，真空斷路器真空度實(shí)時(shí)性更強(qiáng)，其要求檢測(cè)設(shè)備、運(yùn)行與采集不會(huì)對(duì)斷路器設(shè)備正常運(yùn)行造成影響。真空度在線(xiàn)監(jiān)測(cè)方法有很多，比如電光變換、耦合電容法等檢測(cè)方法。

2.5 中壓開(kāi)關(guān)柜數(shù)據(jù)檢測(cè)技術(shù)設(shè)計(jì)

當(dāng)今時(shí)代，現(xiàn)代科技發(fā)展水平不斷提高，電力測(cè)量與保護(hù)工作中，電子式互感器裝置發(fā)揮著重要的作用。所以，選用電子式互感裝置時(shí)，開(kāi)關(guān)柜智能性的突出是十分重要的。一般情況下，各類(lèi)型開(kāi)關(guān)柜都可選用電子式互感裝置，但必須要根據(jù)實(shí)際情況合理選用。比如，10KV智能開(kāi)關(guān)柜要選用信號(hào)模擬輸出量小的電流電壓一體化電子互感裝置。智能配電網(wǎng)運(yùn)行中，檢測(cè)電流是否出現(xiàn)泄漏時(shí)，因絕緣特性參量是多元化的，因而從經(jīng)濟(jì)性層面來(lái)看，選擇絕緣件泄漏電流檢測(cè)是最為適宜的。

2.6 中壓開(kāi)關(guān)柜溫度檢測(cè)技術(shù)設(shè)計(jì)

現(xiàn)階段，智能配電網(wǎng)系統(tǒng)中，智能開(kāi)關(guān)柜溫度檢測(cè)激素主要包含熱紅線(xiàn)、色片、光纖光柵與無(wú)線(xiàn)測(cè)溫等方法。根據(jù)科學(xué)技術(shù)實(shí)際發(fā)展趨勢(shì)，色片、光纖光柵與無(wú)線(xiàn)測(cè)溫方法符合開(kāi)關(guān)柜技術(shù)設(shè)計(jì)要求。大量實(shí)踐表明，高壓無(wú)線(xiàn)測(cè)溫技術(shù)更加契合于智能開(kāi)關(guān)柜系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，因而選用無(wú)線(xiàn)測(cè)溫技術(shù)進(jìn)行智能開(kāi)關(guān)柜方案設(shè)計(jì)。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著配電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展運(yùn)行，智能開(kāi)關(guān)柜應(yīng)用日益廣泛，盡管當(dāng)前智能開(kāi)關(guān)柜取得了一定的發(fā)展成就，但依然存在很多問(wèn)題，例如一二次元件由不同廠家負(fù)責(zé)生產(chǎn)，因而考慮問(wèn)題的角度有所差異，所以實(shí)際應(yīng)用中需要花費(fèi)很多時(shí)間磨合并改善，后期運(yùn)行中依然需要投入大量人力與資金進(jìn)行研究，在此基礎(chǔ)上為國(guó)家電力系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行奠定良好的基礎(chǔ)。