新一代智能化断路器与物联网技术的融合

新一代智能化断路器与物联网技术的融合

摘要：智能变电站相关新技术的大量应用，改变了常规变电站信息交互的方式----以光缆和软件逻辑代替继电保护二次回路，以二次系统配置文件描述二次设备连接关系。这样的改变使得智能变电站对从业人员的缺陷分析处理能力提出了更多

样化的要求，改变了原有的缺陷分析处理思路和工作习惯。随着物联网技术的逐

渐成熟以及智能断路器功能的进一步完善，融合物联网技术使得传统配电系统得

到进一步的革新。本文主要分析了新一代智能化断路器与物联网技术的融合策略。

关键字：智能化；断路器；物联网技术；融合

新一代智能化变电站三大突破主要表现在集成优化设计技术突破，智能设备

制造与检测技术突破和模块化建设技术突破。随着互联网的普及和通信技术的发展，在互联网基础上延伸和扩展的物联网开始应用。在新一代智能化断路器推出后，促进了断路器与物联网的融合，使其智能功能得到进一步的拓展。新一代智

能化断路器与物联网的融合既体现了智能化断路器数字化全新功能的优势，又为

用户提供了极具高性价比和功能优越的整体解决方案，为智能化配电系统的发展

趋势开辟了全新的思路。

1新一代智能化变电站三大突破

1.1集成优化设计技术突破

首先，考虑整体集成设计，引领设备制造厂家实现功能集成和技术创新。其次，优化电气主接线、总平面布局、结构紧凑和减少占地面积。最后，优化电气

设备选型和配置，形成“智能化和集成化”选型原则。

1.2智能设备制造与检测技术突破

2013 年底，6 座变电站投运前期，国家电网公司完成了19类107种型号设备的研制和单机检测工作。研制完成了“传感器 + 智能组件”的智能一次设备、集成

式隔离断路器、高度精密电子式互感器、集成式无功补偿设备。实现了一次设备

与智能组件一体化设计制造和集成联调；二次设备制定了新一代信息流方案，研

制了通用一体化业务平台，提高了系统可扩展性，增加工程集成调试环节，减少

现场接线与调试工作，提高了工程建设效率。

1.3模块化建设技术突破

新一代智能变电站采用工厂预制结构的建筑物结构，预制舱式二次设备，实

现最大化工厂加工，最小化现场施工，预制舱采用双列屏柜布局、单列屏柜布局

和二次前接线装置，实现了结构紧凑；采用预制电缆盒预制光缆，实现设备之间

标准化连接和一、二次设备连接的“即插即用”的原则。

2新一代智能化变电站核心技术

新一代智能变电站涉及多个学科理论和多领域技术，是一项系统工程、一项

重大集成创新工作，决定了必须采用“顶层设计”的方法构建规划与实践之间的蓝图。通过顶层设计制定了变电站的战略规划，顶层设计是以需求为导向，根据需

求确定总体目标；然后需要找到实现总体目标的关键环节及突破点，分析影响关

键环节的敏感因素；最终落实到实现总体目标的近远期概念设计方案。新一代智

能变电站总体思路坚持“设计为龙头、科研为支撑、设备为关键、建设为基础”

的工作思路，高效推进新一代智能变电站建设工作。

2.1变压器智能化技术

使用智能组件与变压器本体结合，电子式互感器与套管成套安装，实现测量

数字化和功能一体化特征。尤其是传感器应运在检测方面，如：油中溶解气体传

感器采用色谱柱和光声光谱原理的光谱诊断技术；变压器油箱局部压力采用压力

传感器来采集。

2.2集成式隔离断路器

ABB 公司研制出具有隔离开关功能的断路器（DCB），当触头在分闸位置时，DCB 断路器可以具备隔离开关的功能。隔离断路器是将断路器和出线地刀集成。

当前实现了电子式电流互感器集成与隔离断路器。

2.3金属封闭式开关设备

在 35 kV 及其以下的设备利用真空度在线监测和绝缘状态监测等相关先进技

术实现开关柜智能化，利用氮气环保气体替代SF 6 气体有害气体，即满足环保条件，又降低运行成本，有效节约建筑用地。

2.4集成式无功设备

新一代智能变电站采用串联电抗器和并联电容器结合设备，有效降低了故障

概率，同时减少运行维护量，整体型式美观，实现了紧凑型布置，节约了原来一

半的占地面积。

2.5电子互感器

电子式互感器经过两年多的技术发展，其关键技术得到了大幅提升，其可靠

性与稳定性已达到实用的条件。尤其是基于低功率线圈、空心线圈和分压结构的

有源式电子式互感器，研制厂家较多、产品种类齐全，可满足 110 kV 和 220 kV

变电站的需求，一些厂家的电子式互感器的性能检测得到了承认。但对于基于光

学原理的无源电子式互感器，在选择时需慎重。

3配电监控系统融合物联网技术的优势

3.1断路器设备实时掌控。原本底层断路器数据上传至云服务器并存储记录下来。用户掌握不再限于传统单机系统的主机侧，在能够联网的地方都可以对断路

器进行实时掌控。当发生报警或故障时可通过微信方式即时送给指定用户，整个

流程可靠方便。

3.2成本低、部署时间短。使用物联网方案，用户无需购买主机、铺设专用现场总线网络及定制专用监控软件，可节省大笔开支。由于监控平台软件集中在云

服务器上，现场只需将所有断路器联网即可。不需调试，安装过程大大缩短，人

工费用相应降低。

3.3高可靠性、便于维护。传统单机系统中计算机24h开机，即便用工业级电脑也会导致其部件寿命降低，无论主板、电源、硬盘等都可能损坏。此外在工程

维护过程中用户误删软件或计算机中毒导致瘫痪等人为因素均可能影响可靠性，

以后的维护也需不少费用。物联网的监控端集中在云服务器上，在云服务器技术

成熟的今天，基本上不存在硬件损坏的问题。传统单机系统的主机都在各个用户

现场。项目越多，维护压力越大。物联网的主机维护可以在远程完成，无论用户

要求的更改或功能升级，均无需前往现场。

3.4提升服务。利用云服务器数据库提供全方位多功能的能耗分析数据展示、建议及决策，从而提升和优化配电系统。通过对断路器内部运维参数的精准分析，规划预防性维护及周期性维护，并提供服务支付，提高可靠性。

4断路器与物联网的融合系统

4.1底层设备———新一代智能化断路器

传统配电监控连接示意图如图 1所示。

目前，企业提供两种物联网接入方案:

（1）新购全系列CW3断路器均可选配内置式wifi 通信模块，在现场具备可