高低压成套开关设备智能化控制系统的设计与应用

高低压成套开关设备智能化控制系统的设计与应用

发表时间：2017-12-29T15:28:59.503Z 来源：《防护工程》2017年第22期作者：金文

[导读] 本文将结合目前我电力系统当中高低压成套开关设备的设计及应用现状，对高低压成套开关设备智能化控制系统进行深入的研究。科润电力科技股份有限公司浙江江山 324100

摘要：本文将结合目前我电力系统当中高低压成套开关设备的设计及应用现状，对高低压成套开关设备智能化控制系统进行深入的研究，并简要介绍了10KV高压成套开关设备在线测温技术在智能化变电站中的应用及控制系统的设计。

关键词：高低压成套开关设备；智能化；控制系统；设计；应用

高低压成套开关设备以及相关的的控制设备作为电力输电系统当中的重要组成部分，其在电力系统当中具有非常重要的地位。高低压成套开关设备在系统的稳定运行当中能够发挥出积极的功能，比如对输配电系统的控制、保护、测量、信号传输以及数据转换等等。并且，这些数据还具有量大、面广的优势，为输电系统调试与改造提供了真实、可靠的数据基础。同时，由于高低压成套开关设备的技术水平能直接决定各项设备的性能指标的高低，也就能在很大程度上直接影响到电力系统供电性能的高低和电力系统的供电效益。随着我国智能化水平的不断提升，在电力系统运用的范围越来越广，在适用的同时也需要技术人员加强对高低压成套开关设备控制系统智能化设计的研究，以期提高我国电力系统的智能化控制水平，保证我国电力网的供电质量。

一、目前我国高低压成套开关设备的发展现状及趋势

二十一世纪以后，我国的工业生产行业得到了迅猛的发展，离不开国内强大的电力设备及电力企业的支撑。据有关数据显示，目前我国每年新增的发电机容量增长速度一直都保持在百分之八以上，预计到2020年，我国电力产业的装机容量将能达到800000000KW。但是，由于我国人口基数较大、电力技术水平比较低等相关因素的综合影响，我国的电容量人均占有量仍比欧美国家存在一定的差距。随着我国国民经济的不断增长，工业行业的稳定发展，使得我国电力行业迎来了发展的春天，国内的工业领域对高低压设备的需求也逐年递增。随着经济全球化的紧密性越来越高，众多国外设备生产厂家纷纷加入到我国市场当中来，仅高低压成套开关设备的生产企业产值5000万元/年以上规模水平的，我国就已经超过了2000家。这种巨大的市场需求力间接的带动了我国高低压成套开关设备技术的进步和发展。而在当今这个信息化时代，计算机技术的快速发展提高了高低压成套开关设备的智能化水平。逐渐，一种新型的高低压开关设备智能化的控制系统被研究出台，并得到了广泛的运用。

二、10KV高压开关柜在线测温技术的特点

首先，非接触式的测温记住无法充分满足10KV高压开关柜在线测温和控制系统的基本要求。在目前我国的电力行业当中，输配电系统应用较多的是XGN型、KYN型以及SF6型的开关柜。这些类型的开关柜内部一般都睡包含断路器、CT、电缆头以及隔离开关等必须的电气元件。在具体的运用过程中，为了避免相关的设备发生故障，技术人员应对设备中可能积污或者受潮问题而引发的污闪现象。同时，也大大避免了外界杂质给电气设备造成的电线短路故障。因此，技术人员会在XGN型的开关柜内部中的导电部分进行绝缘热缩包封。

其次，在10KV高压开关柜的内部，技术人员还应该对所设置的测温装置进行高压绝缘处理，进而保证10KV高压开关柜在在线测温和控制操作当中保持良好的工作性能，这也是10KV高压开关柜测温技术在运用过程中需要重点关注的问题。

第三，在10KV高压开关柜在线测温技术安装设计过程当中，技术人员应该保证测温装置不能对电压开关内的电气元件基本工作性能造成影响，在进行10KV高压开关柜在线测温技术设备的安装和设置过程当中，技术人员应尽量保证开关柜内部环境的干净和整洁。

三、光纤测温技术的优点

相对于目前使用最广泛的非直接接触测量方法，以及无线监测控制系统的无线测温法，光纤测温技术是一种新型的测温技术，在10KV 的高压环境下，其是一种非直接接触式的测量方法，并不能完全满足新时期高压成套开关智能化控制系统的性能要求和设计要求。虽然非直接接触测量方法在我国运用的范围较为宽广，但也仅仅使用在全封闭式金属开关柜设备当中。而无线测温技术则具备一些非直接接触测量方法当中所不具备的优点，其主要由分散式的测温装置、温度信息接受装置以及数据处理系统这几个部分组成。其中，分散式测温装置可以直接在每一个测温点进行装设。虽然电压开关柜设备与温度信息接受装置之间保持着一定的距离，但是可以通过无线传播技术来避免高压环境产生的隔离与绝缘作用。需要注意的是，无线测温技术自身也存在诸多不足之处，最明显的就是分散式测温装置的稳定性。在实践过程当中，一旦供电设备出现了断电、缺电现象，就会给整个电力系统造成非常大的负面影响。这个时候，光纤测温技术就可以对高压开关柜内部的电气元件予以全方位的温度监测了，比如母排的监测和动力电缆结构的控制作业。另外，光纤测温技术还具有非常大抗电磁干扰和防腐蚀性特点，即便是在强辐射等恶劣环境之下，一样可以实现连续测温的作业操作。因此，光纤测温技术是当前性能最优、效益最好的测温技术，也是最为适合我国电力系统高压开关设备温度测量的智能化控制技术。

四、工业以太网的高压开关柜光纤温度智能监控系统设计

在进行高压开关柜光纤温度智能监控系统设计时，技术人员应充分考虑到实施监测、故障诊断、安全可靠等设备性能要求。目前我国高压开关柜光纤温度智能监控系统的基本构架主要有四层：应用层、数据层、传输层和感知层。应用层主要包括了开关柜运行的状态监测、开关柜故障的诊断预警、开关柜定期检查的管理、远程在线监测以及系统集成接口这五个部分，以此为整个监测系统提供监测应用的服务。

数据层包括了现场状态库、元件生命周期信息库以及故障知识库，为监测系统的稳定运行提供数据基础和信息支撑；传输层包括了服务器端口、开关柜端口这个设备系统，为高压开关柜光纤温度智能监控系统提供数据采集和有线传感、无线传感的功能。而高压开关柜光纤温度智能监控系统结构体系中的感知层则包括了温湿度传感器、超声波传感器、电压传感器、电流传感器以及智能化设备这五个部分，以此来实现开关柜运行状态的信息感知和收集。

在设计工业以太网高压开关柜光纤温度智能监控系统时应实行主机集中管理、现场监控节点分散控制的基本原则。主机通过对工业以太网和监控节点的实施通信，对以太网的接入Internet实现远程上网和现场集中监控。现场监控应基于以太网的交换结构来形成星型的拓扑结构，实现网络的分段控制，防止信息的冲突的发生，也提高了网络的实时性。其次，使用TMS320LF2407A的DSP处理器，满足嵌入时