開關柜在智能電網系統中的應用

宋海英 鄭雄飛

摘要：隨著社會科技化水平的快速發展和提高，加上全球資源匱乏和環境惡化等眾多問題的突現，人類智能技術在社會生活中的作用越來越重要。文章主要針對一些應用于智能電網中的技術，特別是開關柜在智能電網系統中的應用做了相關探討。

關鍵詞：智能電網；智能開關；開關柜；電器設計

中圖分類號：TM591文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2012）15-0040-03

1智能電網概述

智能電網即電網的智能化，這一趨勢在當今世界已成為必然趨勢。這一趨勢是伴隨著現代科學技術和計算機技術的快速發展而興起的。在現代通信網絡技術的帶領下，電力工業企業應用先進的技術設備，集合高端專家與人才，在計算機普及的情況下，將先進的通訊傳感技術、信息分析決策技術和先進的能源電力技術相結合而形成的新型現代化電網。這種智能化主要是網絡，將或分散或集中的電力用戶聯系起來，以便能夠最大限度、最全面、最快捷地獲取所需電網系統數據，有利于對電力應用狀況的檢測與控制。

智能電網系統的具體主要優勢表現在：（1）通過網絡監控電力狀況，能夠防患于未然，將電力故障的發生率降至最低；在處理故障時，也能夠集合網絡優勢，搜集各方意見，及時清除電力故障；（2）在電力故障出現時，能夠快速隔離故障，避免出現大面積的停電現象，減少由此造成的人力財力消耗，避免社會動蕩；（3）能夠及時應對自然災害，一旦發現外力破壞，通過阻止其他計算機網絡的惡意攻擊，用以保證電力用戶的安全用電，電力設備和電網系統的的正常運行；（4）優化能源資源和人力資源的配置，根據當地電力的實際情況，結合各個時間段用電需求的不同，合理調配電力資源；（5）能夠合理調配資源在不同地區的分配，根據各地的經濟社會發展狀況，使得電力供用達到最優化配置，以平衡地區間的用電需求；（6）比較有力的支持了電力市場的競爭，避免電力資源的浪費，實現整個電力系統優化運行；（7）最大限度的利用各種社會技術和社會資源，是的電力工業的發展和自然環境、社會經濟和諧發展的要求相協調；（8）能夠真正理解客戶所需，根據客戶的實際情況，提供優質的服務，合理配置電力資源；（9）實現網絡信息系統與電力市場之間的銜接，通過網絡的數據分析優勢，使得參與電力經濟交易的企業更好地參與電網安全管理工作，開拓電力企業和事業的發展前景。

2傳統開關與智能開關的區別

由于傳統的配電方式是通過斷路器、熔斷器、主令電器、控制繼電器等各種電工儀表組合成的一種能夠在高低壓控制柜來實現開關配電及監視保護等措施，這種開關控制柜，在必要的情況下需要配有多種模擬指針儀表，為了方便給生產及維修帶來方便，這種以人工直接進行控制而不是通過計算機智能管理是很難完成復雜的開關控制。

智能化開關柜則主要是采用了計算機智能監控模塊技術，結合相應的管理系統軟件的開關設備。之所以這種開關柜的應用成為現代電力系統的發展應用趨勢，主要是其與現代技術的密切結合，其所展現的高端科學技術，再輔之以計算機的數據處理技術等相關技術的快速發展，它的迅速發展和廣泛應用也就無可厚非了。同時智由于智能監控模塊的功能與開關柜的智能化程度密切相關，這種開關柜在簡化了傳統開關柜二次接線程序的同時，也提高了電力設備的安全性和可靠性；與此同時，智能開關柜在性能方面更加易于維護，控制功能更強，并且可以通過通信接口，最大程度的推動實現電力站綜合自動化無人值班。這些都是開關柜智能化技術的關鍵所在。

在普通開關柜的基礎上，智能電力配電系統在配合新型的智能儀表（網絡電力儀表、智能配電監控/保護模塊等、網絡I/O）的同時，通過電力網絡通信接口，能夠與中央控制室的計算機系統聯網，從而實現對供配電回路的電壓、電流等電參數的監測，同時也能對斷路器的分合狀態進行調制，在各種完善的遠程監控軟件的輔助下，實現遙調、遙信、遙測和遙控操作。

智能電網系統的信息測量主要由計算機智能現場數據監控模塊完成：通過現場總線接口，將系統顯示的數據傳輸到后臺機，這樣便于全時監控現場狀況，實現網絡集成式控制系統，滿足電力系統安全運行的要求。智能化信息處理系統的主要功用在于：通過檢驗開關柜及其溫度，及早發現故障，及時清除開關柜安全隱患；檢測母線、斷路器的性能及狀況，對其功能實行全時監控；在線監視電力系統的人員及任務分配實施情況；在電力設備中主要是警示預警，比如線路老化，積雪擠壓等狀況，提醒電力部門及早處理；檢測系統針對開關柜的各項命令的實施情況，檢測其正確與否；對開關柜的智能化應用；記錄下電網的故障，為以后的處理方式提供經驗；通過專業的故障分析軟件，細致分析故障的前因后果，提出較好地解決辦法。

由于智能化開關柜技術初露端倪，發展尚不充分，有些技術難點尚有很大的爭議，比如其中所應用的傳感技術，目前尚無較大進展。當前符合應用水平的智能化裝置比較少，大部分是利用微機技術中的數字信息監控技術代替傳統的二次設備。

3智能化開關柜設計原則

3.1一次系統設計原則

第一，由于智能化開關柜采用計算機智能監測與控制，對一次系統接線并不會產生影響，一次系統接線方式及供電方案仍按相關要求與規定進行。

第二，結合計算機技術和各種人工智能，最大限度的利用現代網絡技術的模擬功能。

第三，通過計算機監控系統，檢測電力系統的運行狀況，可真正實現無人值班，減少不必要的開支，這既提高了效率，又節約了資源，是電腦系統發展的一個重要方向。

3.2二次系統設計原則

第一，開關柜內、值班室與中央信號系統信息數據設置與回路設計保持原狀，計算機監測與控制系統中加入一套重復的計量、信號與控制回路

信息。

第二，開關柜內的信息數據設置與回路設計保持原狀，值班室的中央信號系統取消，集中的保護屏應保留，計算機監測與控制系統中加入一套重復的計量、信號與控制回路信息。

第三，開關柜內的信息數據設置與回路設計保持原狀，值班室的中央信號系統中出線開關柜不進入中央信號系統。計算機監測與控制系統中加入出線開關柜的信息與數據。同時，變配電站的中央信號系統應取消，要保留集中的保護屏，同時應著重考慮第二方案。當然，針對某些特殊地的特殊情況，則需要按實事求是的原則，具體選用最優方案。但是一般情況下，應優先考慮選用第三方案，因為第一方案一般不宜選用，選用時應慎重考慮，在綜合考察和計劃的基礎上，確保采用最優方案，將消耗降到最低。

4電氣設計原則

4.1一次系統電氣設計原則

第一，應該根據電氣的系統級別來確定設計原則，因此，在一次系統中，電氣的主接線方式要保持不變，同時應該加入設計型號的說明，在說明中要詳細記錄所需的數據信息，以便于查詢，同時也可以根據數據進行故障記錄，及時發現問題，同時也有利于網絡的監控。

第二，在選擇開關時，一定要根據實際情況選擇。現代計算機人工智能的發展，使其在電力部門廣泛應用。也因此在選擇開關時，要選則與計算機技術相適應的自動開關。

第三，網絡系統對開關的監測，要通過自動開關的常開觸點，這樣才能經由獨立的出點聯通計算機與開關，才能進行遙控制導。這一要求在低壓自動開關時應重點考慮，最好是設計好有效的防范

設置。

4.2二次系統設計原則

4.2.1繼電保護原則

這需要根據供電情況和供電需求加以考慮。如果供電需求在35kV及以上的話，供電系統可以考慮選用微機保護系統，并且由于變配電站的優點，這種情況下應該優先考慮采用變配電站自動化單元。如果供電需求在10kV以上那么，根據開關柜的設計原則，供配電系統保護方式的選擇范圍則比較多一些，可以選用微機保護，也可以選用繼電保護。只是如果選用繼電保護，實際操作中可以再設計一套有監控功能的變配電站自動化單元。

4.2.2信號回路原則

對于開關柜的開關狀態來說，所有的開關都需要監視，也即每一個開關，都要有一對常開觸點，這樣比較容易建立計算機與開關系統之間的信息聯系。即使是這些開關的觸點可以共用一個地線，但是各自性能不同，并不是所有的觸點都可以連接與交流系統地線。所以，要在每一個繼電器上設計單獨的常開觸點。如果是中央信號系統，就應在此基礎上再加上一對常開觸點，以便將信息引入中央信號系統。這兩種觸點要分開地線，這主要是根是兩者所需電壓的不同來設置的。

4.2.3控制回路原則

如果要進行遠方合分閘操作，就應該在計算機監測與控制系統上加上閘的常開觸點，這樣將其并連接到開關柜的合分閘開關或按鈕上就可以了。同時應該考慮到實際的操作情況，根據實際需要，設計或是手動的或是自動轉換的。由于計算機系統的應用，最好是設計兩者兼有的，即手動與遠方遙控二者合為一式，酌情選用合適的方式。比如，若計算機監控出現漏洞，還可以手動執行命令。對于供電需求在10kV及以上的，在計算機操作遠方遙控時，對于遙控開關則要取消不對應的

接線。

參考文獻

[1]張玉泉，張小軍，任玉芳．智能化開關柜的發展與應用

[J]．電工技術，2012，（1）．

[2]卞尚云，李紅偉．智能化開關柜淺析[J]．華通技術，2000，（4）．

作者簡介：宋海英（1974-），女，浙江杭州人，杭州欣美電器制造有限公司助理工程師，研究方向：高低壓配電柜研發設計；鄭雄飛（1975-），男，浙江杭州人，杭州市蕭山供電局技師，研究方向：高壓電器設備運行維護。

（責任編輯：周加轉）