配電智能開關設備的集成設計研究

余家榮

摘要：隨著科學技術的不斷進步，使得如今的配電網設備亦獲得了更多先進技術的支撐。而基于一次設備與二次設備之間的有效融合，使得傳統的配電網設備如此也逐步具備了檢測、監控、通信、遠程網絡監測等功能，除此之外，諸如感知、記憶、自動診斷與修復等智能化操作功能的加入，使得開關設備的性能也較之早前有了明顯提升，這對配電開關設備的智能化發展而言無疑起到了絕佳的促進作用。

關鍵詞：智能配電;開關設備;集成設計

隨著我國社會與經濟的不斷發展，使得社會大眾對供電的可靠性也產生了更高的需求。對此，為切實降低停電事故的發生概率并縮短停電的持續時間，除了要對配電網結構予以合理優化，以提升供電的可靠性之外，尚需對配網設備產品的質量予以高度關注。與此同時，基于時下這種高新技術時代，傳統配電開關設備亦需積極借助時下先進的，諸如感知、記憶、自動診斷與修復等智能化操作功能，以此方能有效促進傳統配電開關設備逐步往智能化、自動化的方向發展。

配電智能開關設備技術

當前，國內許多開關柜生產廠商正積極嘗試將智能化的開關設備運用到開關柜之中，也提出了諸多的設備應用方案。諸如在實際產生過程中，廠商便通過對獨立的溫度、機械特性以及泄漏電流等在線監測智能組件的運用而開發除了電動接地開關、控制器以及電動底盤車等新時代高智能產品。除此之外，就智能化的開關柜而言，國內目前所開發的智能化開關柜主要有三種：

第一種是非一體化的集成型智能開關設備，此類設備類似于積木憑借，將具有檢測、監控、通信、遠程網絡監測等眾多功能的組建以憑借的方式集中到一個密閉的開關設備之內，由此實現了智能化。雖然，堆積木式的組裝確實增加了金屬封閉開關設備功能，但也應一體化設計的缺失加之大量的二次接線而降低金屬封閉式開關設備的電氣可靠性及機械可靠性。當然，此集成方式亦有其優勢，那便是能借助IEC61850控制指令接收、執行、智能終端的統一上位機和后臺智能化重要功能，且也正是基于此方面優勢，方使得該方式目前在智能開關設備上有著十分普遍的運用，接借助與智能終端、智能化組件以及后臺系統之間的結合，還能構建出一套完整的型式試驗，這種方式的型式試驗十分重要。至于該智能開關設備的主要技術與技術經濟問題則包含如下幾方面：一是諸如電源、處理單元、輸出與通訊單元等裝置均需基于一個獨立的智能裝置，故將導致智能化成本的大幅提升;二是支持對多位置電流及控制指令等諸多信息的重復采集與處理;三是應各設備之間的信息交互均是基于通信的方式來完成，而鑒于信息流本身便較為龐大，加之接線方式的繁雜，故使得產品不僅在抗干擾能力方式十分低下，且在查找問題時亦將受到嚴重干擾;四是成本比之一體化設計要高出許多。

第二種，是功能一體化設計與開關柜體集成的智能開關設備。此方案是以整合的方式來展開一體化設計，具體則是將智能組件與開關柜整合到一起，并在設備制造之初便做好整體的規范，以此將能有效提升一次強電設備與二次弱電設備的集成程度。如此做的優點在于：一是通過對設備所需實現的各項功能及其具體的實施方式的合理規劃，將能對設備的功能需求方案予以進一步優化。如針對斷路器手車則需要具備對金屬封閉開關的控制與檢測功能，而固定式則需要搭配控制與檢測隔離開關等;二是通過對傳感器安裝位置的合理控制來進一步提升傳感器的監測效力。諸如在移開式設備中添置溫度監測傳感器，便可時刻監測電聯結文職的溫度變化。但鑒于傳感器安裝位置本身較為敏感，故可能會對產品的絕緣及散熱性能帶來影響;三是因該技術實現了對智能化功能的優化組合，故可最大限度避免通訊顯示重復。通訊信息重復采集的問題，這也是功能一體化設計與拼接方式最明顯的區別。

第三種，邏輯功能、裝置結構與斷路器一體化集成設計的智能開關設備。此種方式是將斷路器與傳感器結合到一起，以此讓斷路器同時具有了檢測、監控、通信、遠程網絡監測以及感知、記憶、自動診斷與修復等智能化操作功能，繼而可對開關儀表室的柜體結構起到有效的簡化作用。與此同時，于智能開關設備內部，因所安裝的直線位移傳感器能可直接應用于對絕緣拉桿的運動測量，而后再借由互感器的安裝使斷路器的梅花觸頭根部能與觸臂直接接觸，繼而將所獲取信息直接顯示在帶有觸摸功能的液晶顯示屏之上，以此將能對整套開關設備起到優化作用，并切實提升開關設備的智能化水平。

配電智能開關設備的集成設計策略

當前，國內廠商雖積極致力于兩款智能開關柜的研制，分別為12kv之鞥呢開關柜以及12kv智能環網柜。但真正進行了試驗考核驗證的廠商卻只有極少數。截至2013年底，針對12kv智能開關柜與環網柜，也僅有西高院開展過相關的型式試驗，而就此次實驗結果而言，結合邏輯功能、裝置結構與斷路器一體化集成設計的智能開關設備主要呈現出以下幾方面特點：

基于中置、前后的布局方式，使得設備占用空間被極具壓縮，也因此而實現了小型化。

在設備的絕緣可靠性方面，應采用了雙屏蔽環穿墻套管和帶屏蔽環的觸頭盒，故可確保設備的絕緣可靠性。

采用柜體通流與自然通風散熱相結合的方式，能進一步提升智能開關設備的散熱性能。

除了以上有點外，邏輯功能、裝置結構與斷路器一體化集成設計的智能開關設備的智能化內容則主要包含如下幾方面：（1）應電動執行單元的加入，故可同時檢測斷路器的可移開部件，并可同時將所檢測數據傳輸至通訊組建。（2）基于光纖在線監測技術，可及時獲取開關柜內主回路的溫度變化，以便操作人員及時采取有效促使來合理控制設備溫度（3）基于斷路器在線檢測技術的支持，可在線監測斷路器的運動狀態及機械特性等內容。（4）基于通訊管理及的輔助，將可制成對多種數學信息的內部匯眾及對外傳輸。

總之，基于如今這種高新技術發展日新月異的時代，使得配電開關設備的智能化需求也變得越來越迫切。對此，國內廠商更需致力于設備及產品性能對提升，并通過對功能與裝置集成技術的研究來強化配電開關設備的信息獲取與處理等能力，以此方能在提升配電開關的集成性同時我國配電開關設備的智能化發展。

參考文獻

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