智能高壓開關設備的在線監測技術

王德鋒

廣東北江開關廠有限公司 廣東清遠 511500

智能高壓開關設備是一種高性能的開關及控制設備。而此設備之所以具有以上功能，端賴起所裝配的傳感器以及智能電子裝置。而除了對設備開關的控制外，該控制設備還能感知自身及電網的運行狀態，繼而可通過對自身及電網運行狀態的智能來為設備本身的優化控制以及對智能電網的優化運行提供支撐[1]。

1 智能高壓開關設備技術內涵

諸如變壓器、斷路器、互感器以及母線等一次設備以及輔助、智能和變電站自動化系統等二次設備均是智能變電站所不可或缺的重要組成部分。除此之外，智能變電站還主要由三大物理層組成，分別為過程層、間隔層以及站控層。其中，過程層的諸多設備主要是為一次設備與二次系統之間的關聯起到牽線搭橋的作用。而間隔層的主要作用則給以此設備的運行過程提供所需的各類數據。至于站隔層與站控層則具有對一次設備的調節與控制等功能。

智能高壓開關設備的運行原理主要是通過對各類感性信息的監控與測量，再借由對開關設備的運行、控制以及可靠性等狀態的綜合評估過，繼而根據評估過結果來與智能電網予以實時互動，以此既能對智能電話的控制起到花蕾的優化作用，又能對智能電網實際運行過程提供有力支撐，繼而在幫助智能電網及早發現性能隱患同時最大限度避免相關事務的發生。而就智能電網本身而言，其相較于傳統高壓開關設備主要具備幾方面優勢：

一是設計及功能集成度高。由于智能高壓開關設備使用的組建均為集成電子式，故在占地方面有了極大程度的優化。且比之傳統高壓開關設備，智能高壓開關設備還具有實施監測與評估狀態的功能，這亦是傳統高壓開發設備所不具備的。

二是接口統一。智能高壓開關設備均采用的統一規約的借口，故設備的內外部組建均具有良好的互換性與互聯性，如此設計將極大減少現場調試工作量。

三是提高設備整體運行可靠性。在智能傳感器的支撐下，使得智能高壓開關設備能可自主實現對設備運行狀態的預測和感知，以便及時獲取設備的實施運行狀態，繼而方便相關人員及時開展檢修、維護等工作。

四是優化系統運行。在想合閘控制技術的支撐下，系統的過電壓將大幅減少，以此將能進一步提高電網運行的自動化程度。

五是體現環保節約理念。在光纜通訊的支撐下，使得通信電纜的使用量將大幅減少，這也相應的降低了設備安裝與調試等環節所需的人力投入，繼而可切實縮短設備的調試與安裝周期[2]。

2 當前典型智能高壓開關設備的特點及功能

當前最典型的智能GIS不僅具有傳統GIS的基本功能，且同時還具有傳統GIS所不具備的測量、控制以及監控功能；齊總，測量功能的主要作用便是能通過測量設備主回路電流、電壓及開關設備分和位置等信息而后基于IEC61850通信網絡將相關信息傳輸至變電站的上層系統，從而方便變電商上層系統根據信息來對相關設備予以粉盒操作。至于監測則是通過對開發設備本身的機械特性、氣體密度以及局部放電狀態的監測，以獲取與設備實際運行狀態相關的各方面信息，而相關信息同樣可基于IEC61850通信網絡傳輸至變電站的上層系統。從而方便后續控制工作的開展。

2.1 智能組件的組成

組成智能高壓開關設備的智能組件主要包含了開關設備控制器、機械狀態監測 IED、選相合閘控制器、測控裝置以及合并單元等。而各智能組件之間的通信則主要依靠過程層與站控層的網絡通信來實現。于此通話四，諸如IED等組件以主要借助過程層網絡來實現對控層設備之間的信息交互。

2.2 在線監測系統的組成

2.2.1 局部放電監測

局部放電監測的主要作用便是能教師檢測到任何細微的絕緣缺陷，從而為設備的檢修提供指導，繼而可最大限度避免絕緣故障的產生。至于該監測技術為何能檢測到細微的絕緣缺陷，所仰賴的依據便是局部放電所產生的一系列物理現象及化學變化。當前，運用最廣泛的局部放電監測方法共有3種，分別為脈沖電流法、特高頻法依據超聲法。

在我國，由于局部放電監測技術尚不成熟，故此環節工作通常需要依靠國外產品來進行。雖然，國內也有相關機構與高校在對此方面的研究中取得了一定的成就，但因相關產品的價格實在過于高昂，故目前此類產品通常僅是應用在電壓等級較高的開關產品之上。

2.2.2 機械特性監測

基于操動機構本身的特性，故通過對操動機構的掌控，將能直觀化的了解到斷路器的實際運行狀況，

繼而可將之作為判斷斷路器是否健康的重要依據。與此同時，據國際大電網會議所開展的兩次世界范圍調查結果顯示，高壓端路障80%故障大多是因操作機構的問題所引發，因此，針對操作機構的監測需務必引起相關人員的足夠重視，而就國內目前爾雅，針對機械特性的監測裝置普通體用的是速度曲線，而針對機械特性的監測參數則主要包含了行政、分合閘線圈電流以及分合閘的速度與時間等。

2.3 儲能電機工作狀態監測

斷路器儲能電機亦是操動機構所不或缺的重要組成部分，該電機的作用便是能直觀反應智能系統的缺陷，以此可找出導致液壓系統發生泄漏事故的主要原因，繼而方便相關找到問題的發生源頭并有針對性的進行維修，以此可避免事故傷害的進一步擴大。

3 結語

總之，在智能高壓開關設備中，電力系統與用戶亦對研究過程有著極其重要的作用。因此，為切實維護智能高壓開關設備的有效發展，便必然要對以上諸多方面的技術與控制手段的具體運用給予高度重視，繼而積極針對系統所反饋出的不足與缺陷采取有效的彌補措施，以此方能研制出符合電力系統各方面需求的可靠產品，繼而在提升用電的穩定性同時切實維護我國電力事業的穩定發展[3]。