智能化開關柜的發展與應用

牛萬宇，姜鵬飛

（許繼集團有限公司，河南 許昌 461000）

0 引 言

配電自動化的快速發展，使得智能配電網成為我國配電網的主要發展趨勢。在配電網中，一個主要的工作形態就是開關柜。一個開關柜集多種設施于一體，如斷路器、負荷開關、熔斷器、互感器、避雷器和電容器等。開關柜自身還具有多種功能，可以有效實現一些智能化操作。

1 智能化開關柜的發展

我國的開關柜從發展到現在經歷了多個階段，從最初的固定式結構發展到現階段的落地手車式結構和中置結構。傳統的開關柜設計制造時，起初仿造的是蘇聯的開關柜，即固定式結構，配合使用的是現階段已經被淘汰的斷路器。雖然我國早期的開關柜具有價格低廉的特點，但是這種開關柜逐漸落后，不僅形式上非常簡陋，而且需要頻繁檢查和維修，維修難度高且防護性能差，無法確保電網安全順利運行[1]。

我國的科技快速發展，開關柜的相關技術也取得了巨大發展。從技術方面看，開關柜中的斷路器設備被有效改造。過去的開關柜運行時處于一種燃燒狀態，現在的斷路器已經成為一種真空狀態。顯然，開關柜的性能得到了有效提升。此外，開關柜的體積也發生了變化。以往開關柜的體積較大，所以在一些較小的空間中無法使用。因此，體積大的開關柜被逐漸淘汰，新型開關柜在慢慢發展。開關柜的制作水平得益于社會生產力的提高，并且還應用了一些新型技術，如拼裝技術、數控鈑金加工技術等，為開關柜的制作生產提供了重要保障。

調查研究發現，智能化開關柜的安裝和應用簡單、普遍，即在普通的開關柜上安裝一個控制單元即可。安裝時還可以使用計算機信息技術、網絡通信技術和現代化傳感技術，使得智能化開關柜實現了在線控制、安全防控等多種功能。

智能化電器的構成基本類似，智能化的開關柜也是如此，主要構成是智能化的控制單元和一次開關的本體。中置式結構的開關柜主要具有以下優勢。第一，能夠滿足室內多設備和多功能的需求。現階段，傳統陳舊的電磁式互感器無法滿足使用的種種需求，但是中置式開關柜能夠滿足要求。比如，一些比較復雜的電器保護裝置，不僅能夠反映出短路電流的大小，還會顯示電流突變率。另外，智能化開關柜中的微機處理技術也具有十分突出的優點，有效促進了智能化開關柜的發展。例如，測量、計算、保護和遙控可以在這一項技術應用中得到實現，且應用于開關柜內部還可以縮小開關柜設備的體積。第二，結構模塊化和標準化。智能化的開關柜相對于其他智能化電器來說，組合形態更加靈活。遵循以軟帶硬的原則，智能化開關柜的適應能力更強，有效提高了耐用性。智能化開關柜還可以根據控制對象的差異，保障硬件形式的不變，實現軟件的互換，從而形成不同的測控單元，同時減少備件數量，降低檢修難度。智能化開關柜相較于以往的開關柜，從設計方面上來說設計更加簡單，維修也更加方便。在進行通信設施安裝時，只需要少量的電纜就可以完成全部的安裝環節，有效簡化了檢驗的工作環節。第三，智能化開關柜有效提高了自身能力，如判斷能力、感知能力以及控制能力，從而提高了其工作效率和安全性能[2]。

智能化的開關柜的發展不僅需要較高的科學技術，還需要一定的管理技術。電力系統的安全性和可靠性會受到智能化開關柜的影響，且其效率可以控制。所以，想要提高電力系統的運行效率，有效提高其經濟效益，需要加強對智能化開關柜管理的研究。有關技術人員需要進一步提高對智能化開關柜的研究力度和管理水平，通過多種高效的改革措施，將電力系統和智能化開關柜連接起來，從而使得智能化開關柜的價值達到最大化。新材料是智能化電器使用中最具價值的一個方面，因此未來的智能化開關柜需要新材料給予支持。技術人員也應該積極主動進行創新，有效保障智能化開關柜緊跟時代步伐得到有效利用。另外，任何技術與設備均不可安于現狀，要積極采用新材料研制性能更加穩定、工作環境更加安全的電氣元件，并將其應用到智能化開關柜中，有效延長其使用時間，同時提高智能化開關柜的可靠性。

智能化開關柜的研發離不開技術的進步。因此，在技術不斷發展進步的背景下，智能化開關柜的相關研究技術要隨之發展。所以，在計算機技術的配合下，電力技術和智能化開關柜兩者逐漸實現了融合配置。在這種情況下，未來的智能化開關柜將向著一體化、網絡化和模塊化方向發展進步，以有效降低智能化開關柜的運營成本和維修成本。

2 智能開關柜的優勢

智能開關柜的主要構成材料是一些新型材料，整個設備使用的技術也是一些新穎的技術，其中還運用了一些智能化技術，有助于縮小智能開關柜的體積，使其在有限的空間內容納更多的線回路，促進智能開關柜的發展和進步。此外，智能調控也是智能開關柜的一個重大優勢。在智能開關柜中應用的是計算機技術或者是網絡技術，所以隨著計算機技術和網絡技術的進步發展，智能開關柜也在進步和發展，功能逐漸集成化和數字化。安全優勢也是智能開關柜的一個重要優勢。智能開關柜相較于以往的傳統開關來說，安全性能大幅提高。運行時，開關柜的數字監測技術將會詳細分析數據，還存在一定的預警功能，會成為對設備不定期檢查和檢修維護計劃的一個重要參考數據，有效避免由于定期維護造成的資源方面的浪費，避免在試驗時損壞設備，還可以有效降低設備運行和維護費用，盡早發現存在的安全隱患，并且及時提出解決措施，避免進一步擴大為事故。

3 智能化開關柜的運行和監測

智能化開關柜自身具有一定的監控和診斷能力，主要是自我診斷和自動控制功能，還具有一定的網絡通信能力。它的核心構件是智能斷路器，這一核心器件可以詳細監測和分析供配電回路的電參數，同時實時監測斷路器的運行狀態、設備中出現的故障問題，并對其進行有效控制，多方面共同配合，進一步完善遠程監控軟件，有效實現配電回路遙測、遙信、遙控、遙調的功能。

開關柜的關鍵位置一般都安裝有傳感器，詳細檢測電壓電流、功率因數、電能等數據，同時實時采集智能開關柜的運行狀態，將所有監控數據信息匯總后統一進行傳送，在數據服務器中進行詳細分析和處理。對于開關柜的運行狀態，還需要進行集中監測，對于其中出現的故障，也要及時進行診斷報警。一旦出現過載或者短路現象，自動化開關柜需要能夠自行進行越限或者是跳閘報警的行為措施。開關柜和數據采集服務器之間主要通過無線通信方式聯系，還可以通過互聯網實現聯系，進一步實現遠程在線監測，將所有數據傳輸到客戶、設備維護保護公司，避免出現重大事故而給企業造成損失。

4 智能化開關柜的應用

電器設備中智能化開關柜的應用比較廣泛。很多電器設備應用智能化開關柜的目的在于實現電力系統的自動化和統一化，實時監控電器的使用狀態。同時，需要使用計算機技術有效判定智能化模式，目的在于確認電力系統的運行環境是否處于一個正常狀態，盡量減少空載運行和過負運行的情況，從而減少資源浪費，有效提高設備產生的經濟效益。

很多電器設備應用智能化開關柜設計的主要目的在于構建一個智能化控制系統，以有效促進電器功能的順利實現。

在電器設備的運行工作中，電力系統內部主要的運行設備是中央控制器。中央控制器主要通過母線實現信號的接收和傳遞，因此如果母線發生故障，信號處理器的工作效率將會受到影響，從而影響整個電力系統的正常工作。所以，想要減少對電力系統工作效率的不良影響，需要有效監測母線的發熱溫度，確保其始終能夠處于一個合理的溫度范圍內。這就需要一個持續、高效以及準確的監測系統。監測系統是設備和外部環境連接的一個橋梁。智能化開關柜有效保證了在控制系統中母線運行的溫度正常。但是，在進行母線和開關柜監測線連接時，應該考慮母線的絕緣性。測溫探頭也需要在一個較為合理科學的位置，以有效減少外界環境對監測系統的不利影響。

需要注意的是，和電力系統連接的設備如果出現電流泄露故障，會威脅設備的安全，從而對電力設備的正常使用造成一定影響。因此，從經濟化、安全化和可靠化角度來說，通過在電力系統中進行智能化開關柜的安裝，可以有效監測設備中電流的輸送情況，其中信號提取和二級上報都是向外界傳輸監測結果的有效途徑。在電氣設備引入智能化開關柜還要做好一系列維修工作，主要是日常檢修工作和維護工作。一般情況下，智能化開關柜可以自己進行故障檢測和維修，還可以檢測設備之間的運行狀態和聯系狀態，針對設備運行中出現的問題及時進行智能化開關柜的檢修和保護控制等，從而有效清除故障，保障電力系統智能化開關柜的正常運行。

5 結 論

想要進一步推動智能化開關柜的運用和發展，需要相關技術人員加大研究力度，不斷創新，優化智能化開關柜的性能，從而更好地達到現代化電力系統的運行目標。