新型智能开关

坚强智能电网，使电网的
全面建设阶段，加快特高 资源配置能力、安全水平、 压电网和城乡配电网建设， 运行效率，以及电网与电 初步形成智能电网运行控 源、用户之间的互动性显 制和互动服务体系，关键 著提高。
技术和装备实现重大突破
和广泛应用。
智能开关
智能变电站是智能电网的重要基础和支撑
智能变电站目前进入试点阶段。智能变电站试点工程 包括：第一批7个试点，第二批67个试点。相关的标准 如下：
2、智能开关现 3、智能开关应
状
用
智能开关现状
基于PLC控制的智能汇控柜
用PLC取代原有繁琐的二次接线及逻辑电路，通过简单的接线即可达到要求， 大大简化了二次接线，减少了断路器的操动机构的辅助开关数目，变电站的维 护和检修工作量也相应减少。 相关试点工程有：
220kV：广西乐滩变 云南大关变
智能开关现状
智能隔离开关
电机电流、行程，温湿 度环境等进行监测
智能开关现状
智能控制装置（智能终端）
开关设备智能控制装置主要特点如下： 开关设备控制功能的数字化； 集成开关设备的状态监测和故障诊断 功能的能力。 开关设备控制装置具有符合IEC61850 的数字通讯接口；
智能开关现状
开关设备分合闸操作时所产生的涌 流和过电压等电磁暂态现象，不仅对 开关设备本身产生危害，还会引起继 电保护装置误动，甚至危及电力系统 正常运行，其严重程度与分合闸时电 流或电压的相角有关。 灵宝、德阳、宝鸡换流站2009年投 运。
无
智能开关应用
智能开关应用
西安华伟，罗氏线 南瑞航天，法拉第
圈和LPCT
效应，光纤型
北京许继，法拉第 效应，玻璃型
智能开关应用
传感器及采集器机械操作试验
智能开关应用 传感器及IED联调
智能开关应用
电流传感器的电磁兼容试验
辐射电磁场抗扰度
工频磁场抗扰度
静电放电
快速瞬变抗扰度
浪涌抗扰度
射频传导抗扰度
1ms 幅值：1.5% 油压和电机电流 幅值：1.5%
零误差 1%F.S
5%
5pC
故障诊断
分合闸电磁铁故障
分合闸时间不合格 操动机构传动故障
储能电机故障
断路器机械寿命 低气压报警
水分超标报警 局放超标报警及局
部放电类型识别
历史趋势分析
趋势图及其分析
趋势图及其分析 趋势图及其分析 趋势图及其分析
记录操作次数 趋势图及其分析 趋势图及其分析 趋势图及其分析
智能开关
智能开关设备的含义
整体结构：开关设备本体+智能组件， 如右图所示。 基本功能：测量，控制和监测，可集成 保护和计量。 技术特征：测量数字化，控制网络化， 状态可视化，功能一体化，信息互动化。
IEC61850
智能组件
传感器
机构
开关设备本体
智能开关设备
智能开关
延安变总体布置
智能开关
设备
测量参量
功能一体化
a）将传感器与高压设备或部件进行一体 化设计； b）将互感器与高压设备进行一体化设计， 以减少变电站占地； c）在智能组件中，将相关测量、控制、 计量、监测、保护进行一体化融合设计。
智能开关
信息互动化
a） 与调度系统交互 智能化高压设备将其自诊断结果报送（包
括主动和应约）到调度系统，使其成为调度决策和 高压设备事故预案制定的基础信息之一；
智能开关现状
用电机直接驱动断路器进行操作的技术。操动机构只有一个转动的电机转子 部件，用电容器代替弹簧或压缩空气来存储控制操动机构的能量；电动机在DSP控 制下，直接驱动断路器动触头，进行分合闸操作；电动机操动机构的操动速度和 操作时间都是可以控制的，很容 易实现对操动机构和断路器进行 连续的自检、监测及智能控制等 功能。
SCD色谱图
主要内容
1、智能开关
2、智能开关现 3、智能开关应
状
用
智能开关应用 延安变的总体方案
智能开关应用
主要监测项目
分合闸电流波形
CB分合闸时间 CB行程-时间曲线 储能电机工作状态（包 括电机电流和油压）
触头机械寿命 SF6气体压力 SF6气体水分
局部放电 电寿命
测量不确定度 幅值：1.5% 时间： 1ms
智能开关
状态监测应用策略
智能开关
智能化高压设备的试验
智能化高压设备的型式试验和出厂试验应在智能组件（包括传 感器、控制单元等）安装完毕后进行。在进行高压试验时，智能组 件应处于工作状态。试验中和试验后，整个智能化高压设备，包括 高压设备、传感器和控制单元、智能组件等，应无异常。
主要内容
1、智能开关
安徽望江路变，安徽杨公路变，安徽磨店变，海南狮子岭变 ，海南海棠湾变，海南杨浦港变，广西铁西变，山海关船厂 变，牡丹江热电变，岳阳新长炼变，神华新疆米东变，新疆 红雁池发电，河北唐山三农产变，广东华润热电二期，惠州
大亚湾变，
江苏如东东凌风电厂 乌江思林变
福州连江港区变
1000kV晋东南变电站
装置名称
测量方法
应用
技术要求
断路器 近控/远控位置
转换开关
近控/远控信号
0差错
联锁/解锁位置
转换开关
联锁/解锁位置信号
0差错
位置状态
辅助开关
分合闸状态信号
0差错
测 量
SF6气体密度 非全相状态 电源故障状态
气体密度继电器 低气压报警及闭锁信号
时间继电器
非全相报警信号
微型断路器或断 电源故障报警信号，包括
0差错 0差错 0差错
智能开关现状
电子式互感器解决了传统互感器 的绝缘、饱和、谐振问题，同时体 积小，重量轻。以其这些优点目前 在数字化变电站中广泛应用。 研制样机并完成全套型式试验， 包括精度、高低温、振动、电磁兼 容等。
智能开关现状
目前正在开发基于UHF（特高频）传感的GIS局放检测装置，能实现 局部放电的检测，定位和诊断，是绝缘状态监测的一个重要方面。
智能开关现状
序号 1 2 3
4
5 6 7
应用站名
河北红旗楼变，唐山京塘港变，唐山三农场变，唐山北营变 ，唐山税东变，唐山扣庄变，黑龙江佳木斯，华能威海发电 厂及扩建工程，华能营口热电，海拉尔热电厂，新疆华泰热 力电厂，沈阳金山热电，江西湖口变电站，惠州大亚湾变
鹤岗棚户区变
开封固门变，开封阎寨变，巩义南河渡变，安阳林州北变， 华润热电二期，新疆红雁池发电，牡丹江热电变
数字化变电站是由电子式互感器、智能化开关等智能化一次设备、网络 化二次设备分层构建，建立在IEC61850通信规范基础上，能够实现变电站 内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。2008年投运的云南 吴家营变，郑州吴河变等使用ห้องสมุดไป่ตู้电子式CT、PT，开关设备智能控制装置等， 实现了数字化变电站功能。
智能开关应用
12 3
4
5
图1、2、3为各试品外形，图4为密封试验，图5为传感器比对试验。
智能开关应用
智能组件柜技术要求
雨雪
电磁干扰
太阳辐射 1120w/m2
内部设备 最大热功耗250w
适宜运行温度 -10～50℃
湿度 90%以下
沙尘
环境温度 -40～70℃
智能开关应用
智能开关应用
智能开关应用
智能开关应用
操作员主站
GPS
站控层交换机
MMS
MMS
保护
测控
SV SV
SV GOOSE
过程层交换机
MMS
电子装置
传感器
智能电子装 置（IED） 各种传感器
光纤/缆 硬接线电缆 485通讯双绞线
GOOSE
智 能
合并单元
组
件
GOOSE 智能终端
智能开关
智能化应用策略
功能组 测量
控制
监测 保护 计量
智能化项目
电压等级
参见测量一览表
110kV及以上
分合闸控制
110kV及以上
合闸选相控制
110kV及以上
自诊断监测（参见监测量一览表） 110kV及以上
集成继电保护功能
110kV及以上
电子式互感器
110kV及以上
应用建议 应采用 应采用 可采用 应采用 可采用 宜采用
油泵失压报警信号
0差错
电机打压时间
时间继电器
电机打压超时信号
0差错
电机电流
热继电器
电机电流过载
0差错
储能状态
接触器
监视是否正在储能
0差错
隔离开
位置状态
辅助开关
分合闸状态信号
0差错
关/接
分合次数
累计计算
机械寿命
0差错
地开关
SF6气体密度
气体密度继电器 低气压报警及闭锁信号
0差错
智能开关
控制网络化
智能开关
智能开关现状
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
变电站名称 云南吴家营 郑州叠彩变 开封固门 商丘宋城 青岛四方机车变 浙江温州浔北变 郑州河芦变 平顶山文化宫变 许昌魏都变 广州阳江核电 福建先农霞胡变
产品型号 ZF12-126（L） ZF12-126（L） ZF12-126（L） ZF12-126（L） ZF12-126（L） ZF12-126（L） ZF12-126（L） ZF12-126（L） ZF12-126（L） ZF11-252（L） ZF11-252（L）
智能开关现状
开关设备在操作过程会产生振动，通过振动传感器提取振动 信号，经过信号处理，能分析出开关设备的某些运行参数，进 而能够判断出开关设备的健康状态。
智能开关现状
对于故障和存在缺陷的SF6电气设 备气室内，则会因大功率电弧放电、较 强的局部放电或异常局部高温产生大量 的反应产物；并且随着缺陷类型的不同 、缺陷造成的故障程度的不同以及缺陷 部位的不同，电气设备内SF6气体的分 解产物种类和数量也不相同。根据不同 缺陷程度下SF6气体反应产物的种类和 含量，可判断SF6电气设备缺陷及快速 判断SF6电气设备故障部位。
110kV：河北独山城变 河北许庄变 河北祝村变 河北豫让变
智能开关现状
状态监测是对高压开关设备的重要参数能进行实时 持续的监测，为状态检修提供重要的数据。 已在三十多个变电站逐步实现了断路器机构状态、 SF6密度、微水和局放等监测。 2009年投运的1000kV晋东南变电站所采用的状态监 测系统更是实现了对断路器机械特性、触头损耗、气 体压力、局放等多种参数的综合监测，其中局放采取 的是离线检测。
b） 与设备运行管理系统互动 包括智能组件自主从设备运行管理系统获
取宿主设备其它状态信息，以及将自诊断结果报送 到设备运行管理系统两个方面。
智能开关
智能开关设备的系统结构
智能开关 智能开关设备的系统结构
智能开关
延安变系统结构图
智能开关
智能组件
由一个以上智能电子装置的集合组成， 是宿主设备的一部分；对于新造开关设备， 汇控柜和智能组件应该合并，统称为智能 组件。 智能组件的三个属性： a）是一个物理设备； b）是宿主高压设备的一部分； c）有一个以上的智能电子装置组成。
电子式互感器厂家 南京新宁 西安华伟 南京新宁 西安华伟 南京新宁 西安华伟 西安华伟 南京新宁 南京新宁 西安华伟 西安华伟
智能开关现状
状态监测技术
主要以下几个方面的状态监测技术： 断路器的机械状态监测：包括分合闸线圈电流监测，分合闸行程、 速度及时间的监测； 操动机构的储能状态的监测：包括储能状态，电机电流、电压及 储能电机打压次数； SF6气体温度、压力以及水分监测； 绝缘子的泄漏电流监测； 断路器的电寿命及机械寿命； 避雷器泄漏电流及动作次数； 隔离开关状态监测。
微水监测
断路器气室SF6气体压 力
局放在线监测
SF6环境监测
便携式避雷器泄漏电流 阻性分量监测仪 机械特性
断路器机械特性，气体 压力，局放离线监测
生产厂家 四川菲博斯 江苏帕瓦 上海思瑞
广东昊致
英国DMS
上海哈德 南京顺泰
西安中州
西安中州 日本东芝
数量 共72套
2套 30套 15套
1套 1套 1套
智能开关现状
数
线报警器
电机电源，加热器电源等
字
分合闸断线监测信号 监测回路
控制回路断线故障检测
0差错
化
分合次数 智能组件柜温度
累计计算 温度传感器
机械寿命
0差错
监测智能组件柜的温度 温度：±1℃
智能组件柜湿度
湿度传感器
监测智能组件柜的湿度 湿度：5%RH
液压机构油压
油压开关
低油压闭锁报警信号
0差错
油泵失压状态
行程开关
1）智能变电站技术导则（已发布） 2）高压设备智能化技术导则（已发布） 3）智能变电站设计规范（共2项）（已发布） 4）变电站智能化改造技术规范（已发布） 5）智能变电站站内设备技术规范 (已发布） 6）智能变电站继电保护技术规范（正在报批） 7）智能变电站自动化体系规范 8）智能变电站信息模型及通信接口技术规范 9）智能变电站自动化系统现场调试导则
智能开关设备
主要内容
1、智能开关
2、智能开关现 3、智能开关应
状
用
智能开关
坚强智能电网规划
2009年～2010年
规划试点阶段，重点开 展坚强智能电网发展规 划工作，制定技术和管 理标准，开展关键技术 研发和设备研制，开展 各环节的试点工作。
2016年～2020年
引领提升阶段，基本建成
2011年～2015年