中国建设信息化2023年5期

智能开关柜在变电站工程设计中的应用

徐懿

镇江大全智能电气有限公司  江苏 扬中 212200

摘要：近些年来，国内对科学技术的发展提供了更多的支持，因此，很多高科技产品逐渐得到普及，其中，智能开关柜就得到了较大的应用。当前，在变电站工程设计中的智能化电网及变电站均已有了更多的发展，而在此之中，智能开关柜成为了一个关键部分。本文先对智能开关柜的结构特点展开了分析，并分析了其在变电站工程设计中的具体应用，基于此来为智能开关柜的后续应用提供有效参考。

关键词：变电站；智能开关柜；监控

引言：

当前，智能开关柜始终都在持续的变化与更新中，现已有许多形式上的变化，比如固定式和中置式等。相较于智能开关柜而言，传统开关柜的投入成本较低，不过其保护水平也比较差，让国家电网的运行风险有所增加，故而，我们要持续地优化与提高智能开关技术，基于此，本文将着重分析探讨智能开关柜在变电站工程设计中的应用，以利于其后续发展及研究，同时，为变电站工程的整体设计质量的提升提供一定的基础。

1、智能开关柜的特点分析

电力系统作为电能供给及安全保障主体，对生产建设、生活工作尤为重要，高压开关柜为电力系统关键电气设备，其结构设计及选择的合理性会影响整个电力系统运行。在智能化电网环节中，其核心目标就是建立智能化变电站，智能化变电站的最基本、首要条件就是智能型开关设备和控制设备。开发智能型高压开关设备，符合当前高压电器设备的发展方向，要对其结构要点、重点进行明确，便于日后诸多工作开展。市场对中高档智能型开关柜的需求也呈现出迅猛发展的态势，智能化电网应运而生。在智能开关柜中包含了智能化控制单元部分及一体开关本体，实际上往往采用中置式开关。一般而言，智能开关柜均采用敷铝锌钢板，以CNC机床加工技术，用铆螺母以及高强螺栓的有效运用来将其连接并组装起来。其外观极为精美，并具有多重优势，比如抗氧化以及抗腐蚀、装置精度较高、机械化程度较高等；基本上能够确定的是，机械联锁装置现已切合“五防”要求。在整个智能开关柜中，会设置一些独立的隔室，并且它们的等级为IP2X以及IP4X，并且均配置了泄压装置。而伴随着技术上的突飞猛进，在智能开关柜上，它的手车装卸工作现已可在轨道上达成，这就让手车推拉动作变得更为稳定。此外，在手车操作过程中一定要保持着柜门封闭的状态，这将确保操作人员的个人人身安全。通常来说，为了使得智能开关尺寸缩小，并确保电缆维修的简便性，提高其避雷功能，因此，智能开关柜中的断路器基本都应用中置式的设计。

2、智能开关柜功能分析
2.1 微机保护、测控及电能质量

在智能开关柜内部早已装有综合保护装置以及电质检测装置，而且它们的作用是，要实现微机安全保障以及实时化的测控，并完成电能质量测试。目前，其已被应用到现代的变电站中，其技术也已得到较大的发展，具体来说包含了DSP高集成的信号处理模块，能够运用数字化的方式来达成断路器的有效控制，并实现信号报警以及通信功能。

2.2开关柜内部环境的监控

开关柜内部环境的监控就是要基于传感器来对其内部温湿度、压力展开实时化的监测，在碰到异常状况时就能及时报警，然后启动各大设备，比如加热器及风扇，继而让柜内环境始终保持稳定性。温湿度监测装置根据传感器检测到所处环境温湿度超出设定值，控制电路接通加热器，提高环境温度，降低环境湿度，当温湿度升至预定值时，控制加热器自动停止加热，保护开关设备的电器性能。

2.3 断路器状态

在智能开关柜中还有断路器部分，在选择时应以功率、电功和电能公式等来确定。对于断路器的状态监测，应当要针对其断路器的机械特性来开展监测，其包含的监测参数为分闸时间和开距、速度、同期、行程及弹跳等。绝大部分的生产厂家均会在出厂之前先对断路器设备展开必要的机械特性的检测。一般均会使用在线检测方式。但是，因其实现难度过大，故而其推广难度也相当之大。现如今比较常用的一种检测手段是要在其传动主轴上装配若干高精度的光电编码器，就此，可针对其角速度以及加速度、位移、旋转起止等种种数据展开收集以及分析，继而明确静触头以及内动真空泡的情况。最后则是要使其设定值能够和检测值相互匹配。在工作之前需要先对其出场数据与分闸特性曲线间的对比结果有所考量，从而明确解决问题的方式。

2.4 绝缘监察

绝缘是变电站中更常见的故障问题，通常是因为电子绝缘子其电流泄露明显过度、母线对地放电等各类原因所致，而在发生绝缘事故时就会放电，从而带来火花或电弧、电晕等，运用超声波以及紫外线监测方法、超高频方法和TEV方法，则可针对以上现象所生成的信号作出测量。绝缘监测采集的泄漏电流为触头盒表面对地产生的泄漏电流，经传感器产生的电信号通过放大、滤波、采样、量化等一系列处理，最终将处理分析好的数据通过RS485通信接口传输到人机界面，实现实时的显示监测，泄漏电流的预报警值和极限值应可设置，对绝缘度降低的绝缘件及时进行多种方式预警、报警，指导维修。目前，声光监测方法在工程中获得了较多的应用，该方法的做法是，在开关柜内直接装入弧光传感器，同时动态地采集生成的火花信息以及电弧信息、电晕信息，并且在将其分析出来后，再上传至系统的后台，而后再开始绝缘事故的在线检测。

2.5 操作机构自动化

操作机构具体有手车以及接地开关、断路器以及接触器等。运用综合装置以及显示装置即可做到现地操作及后台操作。装置装在开关柜仪表箱继电板上，既能通过人机界面就地操作，也能接收远程站控层指令，基于联锁和顺序控制程序要求的逻辑判断，对接地开关和断路器手车发出分/合、进车/退车操作指令，或发出告警信息，并对相关参量进行监测，也能根据预设的状态监测控制条件和程序，对相应装置发出启动或停止运行的指令。另外，无人值守就是操作机构的自动化的一大体现。

2.6开关柜的视频图像监控

“遥视”是开关柜所具有的视频图像监控功能，具体而言，因变电站基本会安装摄像头，故而此功能现已得到了很广泛的应用，能够发挥出巡视作用与安防作用。同时，在技术升级的情形下，部分变电站当前也已设有微型或高清的摄像头，不但能够对变电站以及开关柜内部展开实时化的监测，同时也可捕捉其中的放电现象，基于此来提升整体的工作效率，并将工作人员的工作强度降低到一定程度。

3、智能开关柜在变电站工程设计中的应用

目前，我国的智能开关安装技术依然不是很成熟，还存在着种种问题，比如设备仍然较为分散、不兼容，并且无统一性等。但其功能依然比较独特，在部分专业变电站工程中可得到应用，而且智能开关柜安装问题也能得到有效解决。具体而言，在变电站工程设计中若应用智能开关柜，那么就会把它应用到这两层，即监控层及现地层。而在此之中，其监控层内主要包含的是主体及组合监控屏、保护屏及监控后台；其现地层则主要包含变压器以及智能开关柜，它的结构图则请见图1。因而可知，开关柜一次设备包含了接地开关和互感器、断路器、避雷器等；此外，在二次设备中具体包含的是：智能仪表以及综合保护装置、消弧消谐装置、电弧光保护装置以及操控装置、微型摄像头等。而在一次以及二次的设备中，可用综合保护装置及智能仪表来确保保护机的检测作用的发挥。另外，其过流保护以及速断保护、对各类参数的收集分析、上传功能，都对智能开关柜的各类作用的有效发挥极具意义。而智能操控装置的作用则是，可令真空断路器以及接地开关等统统达成自动化操作，并且因为风扇以及加热器等带来的辅助作用，因而，在柜内的整体的检测环境有任何异常的情形下，则可确保柜内环境的稳定。再则是，无线装置可对柜内的关键部位其触点温度作出实时化的监控。另外，消弧消音装置也可起到一定的作用，其将保证动态监控系统的效能的发挥，在接地故障发生或电网谐振，或存在PT断线等问题时，则消弧消谐装置就能即刻报警、然后跳闸。并且，电弧光保护装置将使得监测柜内出现弧光放电的情况，从而保护母线。该装置的组成有：弧光传感器以及电弧光主机，在各开关母线室内和电缆接头处装配。在各开关柜中，还装有3个左右的红外摄像头，将能够对其内部做出实时化监控，如此一来，不但可对变电站及其开关柜内的情况展开实时监测，而且也可捕捉放电现象，并基于此来提高总体的工作效率，将工作人员的工作强度减轻。

图1变电站监控系统的结构图

4、结语

总之，智能开关柜的结构及其工艺一直备受诸多学者关注。本文探讨了智能开关柜在变电站的设计中的具体应用，对智能开关柜所具有的各项优势作用及其研究意义都进行了阐述。尽管当前国内的智能开关柜已取得了较大的发展，但是依然存在很多问题，因此，需要电力系统不断发展，以提升其应用水平，推进国内的电力系统的可持续化发展。

参考文献：

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