彭文树

摘要：低压开关柜是配电网中的关键控制设备，其内部集成了大量线路和电力电子元器件，一旦出现故障将造成严重的經济损失。因此，智能电网开始走进人们的视野。在电力系统中，要加强开关柜智能化建设，保证中压开关柜功能稳定，这样才能更好地开展智能电网建设。

关键词：智能变电站;中压开关柜;智能化

智能电网即电力网络的智能化，是指在集成高速通信网络基础上，运用先进的传感、测量技术与设备以及控制方法和决策，实现多电网的智能化运行。电力开关设备智能化以智能电网为依托，实现其坚强、自愈、兼容、经济、集成等特征。坚强性是指防范极端环境条件，抵御人为破坏，保障信息安全;自愈性是指连续的在线评估，预防控制，自动隔离和恢复;兼容性是指分布式监测，远距离调节和控制;集成性是指流程化、规范化、精细化和综合监测与控制，海量信息再处理和简洁显示;经济性是指降低运行和维护总费用，提高供电可靠性。

一、低压开关柜概述

低压开关柜是一种在柜式封装空间内集成电力电子元器件的复合式设备，它主要工作于配电系统中，可以完成数据的采集、传输和控制等功能，是电力配电的重要环节。在物联网技术日益发达的今天，智能型开关柜正在逐步取代传统的非智能开关柜。智能化的开关柜充分利用了现场总线、数字传输、通信网络、无线传统等技术的优势，集遥测、遥调、遥控、遥信等功能于一身，只需在上位机进行简单操作即可掌握远程开关柜设备的实时工作状态。一旦智能开关柜中有设备出现故障，控制器会快速控制断路器将故障源断开，同时将故障详细信息发送到远程监控中心，以便快速安排技术人员前往现场维修，不仅提高了维护效率，也降低了电力系统的安全风险。

二、传统中压开关柜存在的问题

在电力系统中，开关柜是重要的电气设备之一。开关柜可以有效保证电力系统安全，通过切断故障的方式对系统形成有效保护。开关柜的外部电线会进入到内部主控开关，经由主控开关再传送到其他开关。开关柜可以连接线路，也可以及时关闭存在故障的设备，及时隔离故障线路。传统的中压开关柜主要是由避雷装置、二次设备、互感器、断路器以及隔离刀闸组成。中压开关柜利用这些设备可以保证数据得到有效的采集和处理，一旦电力系统有故障，就可以利用中压开关柜的继电保护装置保证电力系统安全。通常要对电缆形成监控，避免电缆遭到损伤，这就需要二次设备与断路器的支持，这两个部分分别要通过监控、保护等方式确保信号得到有效传输，还要提高电缆的安全性。对信号进行控制时，可通过相应的保护装置或者工作人员进行操作，而且会有特定的指令，断电器会根据指令分别完成相应的操作。主体控制室会在一系列操作结束后收到相应的信号，了解系统的状态。要传统定期检查和维修中压开关柜，确认其工作状态，一旦发生问题就要及时解决。对传统中压开关柜进行检修时，通常需要采取大范围停电的方式，这样虽然可以保证开关柜的问题得到解决，但却影响用户用电，因此，传统开关柜造成的一系列问题不容忽视，迫切需要更加先进的技术予以改进。因电力系统不断发展，开关柜需不断走向智能化，因此，加强中压开关柜智能化建设，积极改进现有问题，充分利用智能化技术保证电网稳定运行。

三、智能化电力开关设备作用

1.对设备资产管理全面支持。能够维护和存储自身各部件、元器件的详细资产信息;保存设备内部元件、结构变更记录;支持设备资产管理系统的调用和编辑;支持本地资产（物料）信息的显示。

2.对设备档案管理系统支持。能够完整保存设备从制造到报废全过程的档案信息（原理图、接线图、检验测试报告、证书、凭证）;远程监控终端实时查阅存储在设备内的各种设备档案信息，并可编辑、打印，犹如在本地计算机磁盘一样方便。

3.日志管理。日志管理更加全面和详细，本地不间断存储;完整重现设备一生所经历的各种事件（如分闸、合闸、储能、地刀分/合、系统上电/掉电等）。

4.通信技术。至少支持以IEC61850为核心的通信协议，完整传输设备信息。

5.检修维护向导。能够根据设备自身状况提出检修、维护建议;为检修、维护操作提供明确而具体的操作指导，即使操作人员对设备毫无经验也可以立即开展工作。

四、中压开关柜智能化的改进

1.磁驱动控制器

在进行中压开关柜智能化建设的过程中，需要提高设备的通信功能，并实现智能化监控，及时对断路器进行检测，了解其实时工作状态。完成一系列通信功能的主要设备就是永磁驱动控制器，断路器的各种状态可以通过这一设备得到全面的检测，同时还可以通过这一设备对电力系统中的电流流动情况进行展示。与传统的中压开关柜相比，智能化开关柜可以及时对相应的数据进行分析，了解每一项设备的运行状态，而且信息大多是以实时监测的方式展示，具有很高的时效性。此外，断路器的使用寿命也可以得到有效的预测。通过在线智能化检测的方式，可以及时了解到中压开关柜的耗电情况，对其基础状态进行有效的检测，并保证其通信功能正常。同时，智能化监控设备还可以实现动态监测，保证中压开关柜的运行状态能够及时被工作人员所了解。一旦发现故障，就可以在第一时间内进行解决，保证电力系统稳定安全运行。

2.图像数据处理

在关键监测位置安装图像传感器，可实时监控开关柜运行时柜内的开关状态、手车位置等信息。开关柜内空间狭小，母线元件等交错干扰，照明灯覆盖存在死角，图像传感器得到观测图像不易识别，可增加关合及位置等标准标识点，以便通过比对特征点与图像传感器的相对位置来判断关合及位置是否到位，也可使用图像增强技术，使柜内成像清晰可辨。

3.温度监控模块设计

温度监控模块主要由通信接口、电源模块、信号采集单元以及开关量输出等部分组成。智能开关柜直接由主母线引出220V交流电源线，首先由变压器对高压信号进行降压，再采用LM3173芯片对输出电压进行稳压调节，最后为单片机提供最佳的工作电压和电流。这种设计无需引入外部电源，避免了重复更换和维护蓄电池的麻烦。温度采集单元采用了MF521033950型热敏电阻，该器件在常温下的电阻值约为10k，或以满足-20-120℃的快速温度响应，测量精度也比较高，同时具有非常紧凑的结构设计，不占用过多空间。热敏电阻将温度变化转化为阻值的变化，最后通过电流变换到电压信号，再由高精度A/D转换器进行数字化，完成温度的采集。单片机与传感器之间采用RS232串行通讯，单片机根据传感器地址来识别传感器，并对温度信号进行实时处理，当温度超过阈值时，启动风扇进行散热;当温度低于阈值时，启动加热器进行升温，使低压开关柜始终工作在最佳条件下。在发生故障或定期停电维修期间，需要对远程开关柜进行远程分合闸，采用继电器可以实现该功能。本系统采用TLP521型继电器，该器件是一种光电耦合器，具有光电隔离的好处。将继电器与IP控制设备相连，实现远程的分合闸控制。

小结

随着现场总线、数字传输、通信网络、无线传统等技术的快速发展，许多电力设备制造企业开始投入大量的资金对新型智能开关柜进行研发，不断采用新技术新工艺，低压开关柜变得越来越智能化，为智能电网和其它电气系统的建设注入了新的活力。所以，需要采取有效的方式进行改进，采取动态监测的方式得出实时数据，有效反映出开关柜的运行状态，保证我国电力系统运行更加稳定安全，造福更多人民。

参考文献

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