配电智能开关设备的集成设计研究

余家荣

摘要：随着科学技术的不断进步，使得如今的配电网设备亦获得了更多先进技术的支撑。而基于一次设备与二次设备之间的有效融合，使得传统的配电网设备如此也逐步具备了检测、监控、通信、远程网络监测等功能，除此之外，诸如感知、记忆、自动诊断与修复等智能化操作功能的加入，使得开关设备的性能也较之早前有了明显提升，这对配电开关设备的智能化发展而言无疑起到了绝佳的促进作用。

关键词：智能配电;开关设备;集成设计

随着我国社会与经济的不断发展，使得社会大众对供电的可靠性也产生了更高的需求。对此，为切实降低停电事故的发生概率并缩短停电的持续时间，除了要对配电网结构予以合理优化，以提升供电的可靠性之外，尚需对配网设备产品的质量予以高度关注。与此同时，基于时下这种高新技术时代，传统配电开关设备亦需积极借助时下先进的，诸如感知、记忆、自动诊断与修复等智能化操作功能，以此方能有效促进传统配电开关设备逐步往智能化、自动化的方向发展。

配电智能开关设备技术

当前，国内许多开关柜生产厂商正积极尝试将智能化的开关设备运用到开关柜之中，也提出了诸多的设备应用方案。诸如在实际产生过程中，厂商便通过对独立的温度、机械特性以及泄漏电流等在线监测智能组件的运用而开发除了电动接地开关、控制器以及电动底盘车等新时代高智能产品。除此之外，就智能化的开关柜而言，国内目前所开发的智能化开关柜主要有三种：

第一种是非一体化的集成型智能开关设备，此类设备类似于积木凭借，将具有检测、监控、通信、远程网络监测等众多功能的组建以凭借的方式集中到一个密闭的开关设备之内，由此实现了智能化。虽然，堆积木式的组装确实增加了金属封闭开关设备功能，但也应一体化设计的缺失加之大量的二次接线而降低金属封闭式开关设备的电气可靠性及机械可靠性。当然，此集成方式亦有其优势，那便是能借助IEC61850控制指令接收、执行、智能终端的统一上位机和后台智能化重要功能，且也正是基于此方面优势，方使得该方式目前在智能开关设备上有着十分普遍的运用，接借助与智能终端、智能化组件以及后台系统之间的结合，还能构建出一套完整的型式试验，这种方式的型式试验十分重要。至于该智能开关设备的主要技术与技术经济问题则包含如下几方面：一是诸如电源、处理单元、输出与通讯单元等装置均需基于一个独立的智能装置，故将导致智能化成本的大幅提升;二是支持对多位置电流及控制指令等诸多信息的重复采集与处理;三是应各设备之间的信息交互均是基于通信的方式来完成，而鉴于信息流本身便较为庞大，加之接线方式的繁杂，故使得产品不仅在抗干扰能力方式十分低下，且在查找问题时亦将受到严重干扰;四是成本比之一体化设计要高出许多。

第二种，是功能一体化设计与开关柜体集成的智能开关设备。此方案是以整合的方式来展开一体化设计，具体则是将智能组件与开关柜整合到一起，并在设备制造之初便做好整体的规范，以此将能有效提升一次强电设备与二次弱电设备的集成程度。如此做的优点在于：一是通过对设备所需实现的各项功能及其具体的实施方式的合理规划，将能对设备的功能需求方案予以进一步优化。如针对断路器手车则需要具备对金属封闭开关的控制与检测功能，而固定式则需要搭配控制与检测隔离开关等;二是通过对传感器安装位置的合理控制来进一步提升传感器的监测效力。诸如在移开式设备中添置温度监测传感器，便可时刻监测电联结文职的温度变化。但鉴于传感器安装位置本身较为敏感，故可能会对产品的绝缘及散热性能带来影响;三是因该技术实现了对智能化功能的优化组合，故可最大限度避免通讯显示重复。通讯信息重复采集的问题，这也是功能一体化设计与拼接方式最明显的区别。

第三种，逻辑功能、装置结构与断路器一体化集成设计的智能开关设备。此种方式是将断路器与传感器结合到一起，以此让断路器同时具有了检测、监控、通信、远程网络监测以及感知、记忆、自动诊断与修复等智能化操作功能，继而可对开关仪表室的柜体结构起到有效的简化作用。与此同时，于智能开关设备内部，因所安装的直线位移传感器能可直接应用于对绝缘拉杆的运动测量，而后再借由互感器的安装使断路器的梅花触头根部能与触臂直接接触，继而将所获取信息直接显示在带有觸摸功能的液晶显示屏之上，以此将能对整套开关设备起到优化作用，并切实提升开关设备的智能化水平。

配电智能开关设备的集成设计策略

当前，国内厂商虽积极致力于两款智能开关柜的研制，分别为12kv之鞥呢开关柜以及12kv智能环网柜。但真正进行了试验考核验证的厂商却只有极少数。截至2013年底，针对12kv智能开关柜与环网柜，也仅有西高院开展过相关的型式试验，而就此次实验结果而言，结合逻辑功能、装置结构与断路器一体化集成设计的智能开关设备主要呈现出以下几方面特点：

基于中置、前后的布局方式，使得设备占用空间被极具压缩，也因此而实现了小型化。

在设备的绝缘可靠性方面，应采用了双屏蔽环穿墙套管和带屏蔽环的触头盒，故可确保设备的绝缘可靠性。

采用柜体通流与自然通风散热相结合的方式，能进一步提升智能开关设备的散热性能。

除了以上有点外，逻辑功能、装置结构与断路器一体化集成设计的智能开关设备的智能化内容则主要包含如下几方面：（1）应电动执行单元的加入，故可同时检测断路器的可移开部件，并可同时将所检测数据传输至通讯组建。（2）基于光纤在线监测技术，可及时获取开关柜内主回路的温度变化，以便操作人员及时采取有效促使来合理控制设备温度（3）基于断路器在线检测技术的支持，可在线监测断路器的运动状态及机械特性等内容。（4）基于通讯管理及的辅助，将可制成对多种数学信息的内部汇众及对外传输。

总之，基于如今这种高新技术发展日新月异的时代，使得配电开关设备的智能化需求也变得越来越迫切。对此，国内厂商更需致力于设备及产品性能对提升，并通过对功能与装置集成技术的研究来强化配电开关设备的信息获取与处理等能力，以此方能在提升配电开关的集成性同时我国配电开关设备的智能化发展。

参考文献

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