智能电网中电力开关设备智能化发展研究

赵丹

摘要：随着智能电网的发展，电力系统中电力开关设备的智能化不容忽视。阐述电力开关智能化的基本概念、要求及特征，详细介绍开关设备智能化关键技术，提出电力开关设备智能化发展的建议，以期为电网智能化运行提供参考。

关键词：智能电网;开关设备;技术;发展

中图分类号：TM564    文献标识码：A    文章编号：1674-1161（2020）01-0064-02

智能电网即电力网络的智能化，是指在集成高速通信网络基础上，运用先进的传感、测量技术与设备以及控制方法和决策，实现多电网的智能化运行。电力开关设备智能化以智能电网为依托，实现其坚强、自愈、兼容、经济、集成等特征。坚强性是指防范极端环境条件，抵御人为破坏，保障信息安全;自愈性是指连续的在线评估，预防控制，自动隔离和恢复;兼容性是指分布式监测，远距离调节和控制;集成性是指流程化、规范化、精细化和综合监测与控制，海量信息再处理和简洁显示;经济性是指降低运行和维护总费用，提高供电可靠性。

1 智能电网中电力开关设备要求

智能电网中的电力开关应达到一定要求：1） 可观测，全面反映系统宏观和微观信息;2） 可控制，对观测到的状态可进行调节和控制;3） 分布式，集中与分散相结合，大范围统一监测和控制智能分析、状态评估及主动预警。此外，智能化的电力开关设备至少应具备多个参数的在线监测、诊断和调节功能，并且具备标准的数据通信接口，支持远程功能调用和数据召唤。

2 智能化电力开关设备设计原则

1） 数字化、功能集成化、结构紧凑化、状态可视化，符合易扩展、易升级、易维护的工业应用要求。2） 支持无人值守，一次元件和可移开部件可电气操作。3） 具备可靠的状态监测，可实现状态检修、预测性检修及故障检修。4） 支持IEC61850为核心的数字通信接口。

3 电力开关设备智能化关键技术

3.1 视频监视技术

开关设备可视化既要发展本地视频化技术，又要发展远程视频监视技术。其作用在于监视运动部件、重要连接部件的实时状态，以及为远程和本地操作提供可靠和直接的视频反馈。在线监测图像如图1所示。

可将微型、高可靠红外摄像装置和嵌入式视频压缩与传输技术等应用到带电设备上，实时监视设备内部不易观测部位的详细状况;也可在设备内部嵌入视频服务器，将视频图像通过网络系统传输，实现视频点播，开发视频图像的智能分析和处理算法，对特定结构和运动过程进行智能诊断。

3.2 温度测量技术

温度测量技术主要包括红外温度测量技术和光纤温度测量技术。前者使用比较普遍，后者依靠光纤直接测量温度或通过悬浮电源+光纤信号传输测量温度。目前，与断路器相关的温度测量功能逐渐融入智能断路器中，成为标准可选配置;测温系统与断路器一起通过绝缘、开断和EMC试验。开关设备上的一次温度测量单元实现模块化、标准化，成为智能电力开关设备体系中的标准模块之一。

3.3 断路器智能化技术

断路器逐渐向智能化、集成化方向发展，具有标准的现场总线接口，支持远程功能调用;其状态监测和控制功能更强，除分合、储能操作外，还有电动手车控制、触头温度测量、分合闸控制回路监测、机械特性参数在线测量等附加功能;嵌入式实时诊断和报警功能也是智能断路器必不可少的功能，并且能够实现设备全生命周期数据的管理。断路器智能化需要解决的关键技术问题主要有特种机械位移、温度等传感器研制，嵌入式诊断算法设计，以及控制回路连续性不间断监测等。

4 智能化电力开关设备作用

1） 对设备资产管理全面支持。能够维护和存储自身各部件、元器件的详细资产信息;保存设备内部元件、结构变更记录;支持设备资产管理系统的调用和编辑;支持本地资产（物料）信息的显示。

2） 对设备档案管理系统支持。能够完整保存设备从制造到报废全过程的档案信息（原理图、接线图、检验测试报告、证书、凭证）;远程监控终端实时查阅存储在设备内的各种设备档案信息，并可编辑、打印，犹如在本地计算机磁盘一样方便。

3） 日志管理。日志管理更加全面和详细，本地不间断存储;完整重现设备一生所经历的各种事件（如分闸、合闸、储能、地刀分/合、系统上电/掉电等）。

4） 通信技术。至少支持以IEC61850为核心的通信协议，完整传输设备信息。

5） 检修维护向导。能够根据设备自身状况提出检修、维护建议;为检修、维护操作提供明确而具体的操作指导，即使操作人员对设备毫无经验也可以立即开展工作。

5 智能化电力开关设备发展建议

目前智能化電力开关设备存在一些问题需要进行深入研究。一是状态监测和诊断系统与一次设备紧密结合，在一次设备设计、制造和测试过程中均需考虑状态监测和诊断的需要;不能对出厂的一次设备加以改装和二次加工以增添某些功能。二是带有智能系统的开关设备应和传统一次设备一样经过严格的型式试验，以考察完整系统的绝缘、局放、温升、通信、EMC、机械寿命等问题。三是要制定智能电力开关设备、元件的行业标准和国家标准，制定智能化系统传感器、智能分析处理单元的技术标准和统一的测试流程及测试方法，以应对电力开关设备智能化发展的需要。四是要制定电力开关设备智能化系统规范，实现电力开关设备状态监测、诊断、控制、测量、通信各部分的模块化、标准化，符合统一规范的不同厂家功能模块可以组合构成智能系统，具有完全的互换性。五是要在功能和成本间合理平衡，以控制智能化系统的附加成本。

参考文献

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[2] 朱瑞昌.基于STM32的一体化智能开关的设计[D].合肥：合肥工业大学，2017.

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[4] 胡衔山.浅析电网调度自动化的综合监控和智能化[J].科技创新与应用，2013（29）：189.

Abstract： With the development of smart grid， the intelligence of power switch gear in power system cannot be ignored. This paper expounds the basic concept， requirements and characteristics of intelligent power switch， introduces the key technology of intelligent switch gear in detail， and puts forward some suggestions for intelligent development of power switch gear， in order to provide reference for intelligent operation of power grid.

Key words： smart grid; switch gear; technology; development