高低压成套开关设备智能化控制系统的设计及应用陈福乐

高低压成套开关设备智能化控制系统的设计及应用陈福乐

陈福乐

（桂林君泰福电气有限公司广西桂林541004）

摘要：随着社会经济不断发展，国内外交流逐渐频繁，目前国内的高低压成套开关柜电气设计以及应用发展越来越向国际化发展，。为了更好地进行高低压成套开关柜电气设计，从而满足社会需求，本文主要是针对10kV高压成套开关设备在线测温技术在智能化变电站中的应用及控制系统的设计进行了详细的讲解。

关键词：经济发展；国际化；高低压开关柜；技术；发展趋势

一、我国高低压成套开关设备发展现状及智能化趋势

高低压成套开关设备及相关联的控制设备，在电力输配电系统中起到着不可替代的重要作用，包括对输配电系统的控制、保护、测量、信号传输、数据转换等功能，并且具有量大、面广等特点。与此同时，高低压成套开关设备系统技术水平的高低及各项性能指标质量的好坏，在很大程度上将会直接影响到整个电力系统的运作与工作质量，甚至直接影响到输配电系统操作工作人员和电力设备本身的安全。进入到21世纪以来，我国工业产业领域发展迅猛，在很大程度上离不开国内强大的电力装备和电力生产工业，每年新增发电装机容量增长速度一直保持在8%以上。根据最新权威统计及测，预计到2020年，我国电力产业发展领域装机容量将达8亿kW。但是受限于相关技术等因素，再加上我国人口众多，如果按照人均占有量来划分，我国在该领域与欧美国家相比较，还存在着较大的差距。虽然形势不容乐观，但相对于国内相关工业产业巨大的发展空间及广阔的市场前景，在国内工业领域对高低压成套设备的市场需求也是越来越大，同时也带来了众多国内外厂家的纷纷加入，仅高低压成套开关设备生产企业在2010年之前，就已经达到了1000多家。这种巨大的市场需求间接地带动和推进着技术的进步和发展。在当前以知识经济为核心发展动力的互联网计算机信息化时代，一种新型的高低压开关设备智能化控制系统逐渐被大众所熟知，并在工业领域得以推广和应用。

二、10kV高压开关柜在线测温的特点

（1）非接触式的测温技术在10kV高压开关柜在线测温及控制系统中难以满足要求。当前在国内电力输配领域，应用比较多的是XGN型、KYN及SF6型开关柜，设备内部一般都包含着断路器、CT、电缆头以及隔离开关等一系列必备的电气元部件。正是基于它们在电力系统中的重要程度，因此，为了防止相关设备可能因积污或受潮等因素引发污闪事故的出现，或防止、避免外界杂质误入其中造成电线短路等情况，通常都会在XGN型开关柜内部当中的导电部位进行绝缘热缩包封。但是，红外测温技术为非直接接触式测温，各种信号、数据传输很难有效实现，无法发挥出应有（在全封闭式的金属开关柜内）的作用。

（2）在10kV高压环境下以及开关柜内部，对所装设的测温装置设备必须进行高压绝缘，要求10kV高压开关柜在线测温装置及控制操作系统具有高效的工作性能，这是高压开关开关柜测温技术应用中需要重点解决的问题。

（3）在10kV高压开关柜在线测温装置安装设计中，测温装置设备不能影响到电高压开关柜原有电气元件的基本工作性能。

（4）高压开关柜在线测温技术设备的安装及设置，要确保其能够适应开关柜内部恶劣的工作环境。

三、光纤测温技术的优势

相比较于现阶段应用最为广泛、典型的一种非直接接触测量方法（红外测温技术），以及无线监测控制系统下的无线测温法，光纤测温技术则是一种新兴的测温技术。10kV高压环境下，红外测温技术作为一种非直接接触式的测量方法，并不能满足新时期高压成套开关设备智能化控制系统的基本性能及设计要求。尽管红外测温技术应用相对比较广泛，但也仅适用于目前广为使用的全封闭式金属开关柜。相比较红外测温技术，无线测温技术则是由分散式测温装置、温度信息接收装置以及数据处理系统三部分共同组成。该测温技术具有红外测温技术所不具备的优点，其中的分散式测温装置可以直接装设在每一个测温点部位，虽然电高压开关柜设备与温度信息接收装置之间存在着一定的距离，但是通过无线传播技术可最大限度地避开高压环境所产生的隔离与绝缘作用。无线测温技术也存有自身的缺陷和不足，其中最为显著的一点就是分散式测温装置工作稳定性问题。在实践应用中，一旦出现断电、缺电或者是供电不足等紧急情况，所造成的影响非常恶劣。光纤测温技术可以对高压开关柜内部电气元件实施全方位“零距离”的（温度）监测，包括对母排的监测、对动力电缆接头的控制。另外，光纤测温技术还具有较强的抗电磁干扰、防腐蚀等性能，尤其是在超强电压以及强辐射的恶劣环境下，照样可以保持连续测温的优异性能。在当前发展阶段，光纤测温技术是其他测温技术所不能比拟的，也是目前最适合用于高压开关设备温度测量的一种智能化控制技术。

四、高压开关柜光纤温度智能监测控制系统

系统的设计需要考虑实时监测、故障诊断、安全可靠等基本要求。高压开关柜光纤温度智能监测与控制系统结构包括感知层、传输层、数据层、应用层。应用层包括开关柜运行状态监测、开关柜故障诊断预警、开关柜定检管理、远程在线监测、系统集成接口等部分，它的作用主要是为整个智能监测控制系统在运行状态环境下提供开关柜监测应服务；数据层主要包括现场状态数据库、开关柜内部元件生命周期信息数据库以及故障知识库等，作用是采集数据融合、知识库管理；传输层主要分为服务器端口和开关柜端口，分别包含数据采集服务器、有线传感网络和无线传感网络；感知层主要是用来实现开关柜运行状态信息的感知与收集。高压开关柜是发电厂、变电站工作过程中最为重要的电气设备之一。智能化控制系统监控功能包含各测温点面图的实时刷新、实时曲线显示、系统故障诊断及实时报警显示以及实时工作列表信息显示。10kV高压开关柜设备智能化控制系统实时监测的程序流程如图1所示。

图1实时监测程序流程

结束语

随着国内外交流逐渐频繁，国内各行业都迎来一个更好的发展局面，目前国内新兴技术行业就是计算机行业，将高低压成套开关设备智能化控制系统的功能与计算机技术相结合，在之后的使用过程中会发挥更好的能力。

参考文献

[1]陈秋佳.高低压成套开关设备智能化控制系统的设计与运用分析[J].科技资讯,2018,16(04)

[2]汤冉.基于工业以太网的高低压成套开关设备智能化控制系统[J].电脑知识与技术,2009,5(27)