智能操控裝置在高壓開關(guān)柜的應(yīng)用

李明君

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：智能操控裝置可用于3~35kV戶內(nèi)高壓開關(guān)柜，適用于中置柜、手車柜、固定柜、環(huán)網(wǎng)柜等多種開關(guān)柜，具有一次回路模擬圖及開關(guān)狀態(tài)指示，高壓帶電顯示及核相，自動溫濕度控制，加熱回路故障告警，分合閘回路完好指示、分合閘回路電壓測量、預(yù)分預(yù)合閃光指示、電氣節(jié)點無線測溫，人體感應(yīng)自動照明，語音提示，電參數(shù)測量及RS485通訊接口等眾多功能，集操作、顯示于一體。裝置很大地提高了高壓開關(guān)柜二次設(shè)備的集成度和智能化，有效監(jiān)測開關(guān)柜的運行狀態(tài)，提高開關(guān)柜運行的安全性 ，有助于智能電網(wǎng)的建設(shè)。

關(guān)鍵詞：智能操控裝置 開關(guān)狀態(tài)指示 無線測溫 高壓帶電顯示

0 引言

電力傳輸系統(tǒng)中，發(fā)電廠、變電站的高壓開關(guān)柜起著關(guān)鍵性的作用，隨著電網(wǎng)設(shè)備技術(shù)的發(fā)展，高壓開關(guān)柜也得到廣泛的使用。為了更有效的對高壓開關(guān)柜進行監(jiān)測，保障開關(guān)柜的智能、安全、可靠的運行，高壓柜智能操控裝置被開發(fā)出來應(yīng)用于高壓開關(guān)柜的監(jiān)測。智能操控裝置采用采用集成電路設(shè)計，具有先進的處理單元及數(shù)字傳感器技術(shù)，不僅可以本地實時監(jiān)測高壓開關(guān)柜的運行狀態(tài)，還可以通過先進的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)控系統(tǒng)，有助于系統(tǒng)分析開關(guān)柜各項數(shù)據(jù)的變化趨勢，及時發(fā)現(xiàn)潛在故障，實現(xiàn)變配電網(wǎng)絡(luò)的智能化發(fā)展。

1 傳統(tǒng)高壓開關(guān)柜的在操控方面的不足

1.1二次元件功能單一，安裝麻煩

高壓開關(guān)柜普遍裝配一次模擬指示牌，斷路器分閘/合閘指示燈，手車工作/試驗位置指示燈，儲能指示燈等多種狀態(tài)指示燈，分合閘、遠方/就地轉(zhuǎn)換開關(guān)以及帶電顯示器等二次元件，元件種類繁多，安裝、布線麻煩，而且指示數(shù)據(jù)也不能上傳后臺。

1.2運行工況監(jiān)測智能化不足

傳統(tǒng)開關(guān)柜采用人工巡檢的方法定期查看柜內(nèi)有無凝露，當(dāng)發(fā)現(xiàn)凝露時手動開啟柜內(nèi)除濕器進行除濕，不能及時對柜內(nèi)溫濕度環(huán)境進行動態(tài)調(diào)節(jié)，存在一定安全隱患。此外，高壓開關(guān)柜內(nèi)手車觸頭，母排/電纜接頭在大電流負載運行時會存在發(fā)熱現(xiàn)象，傳統(tǒng)開關(guān)柜的接點溫度監(jiān)視，往往都是采用人工手持紅外測溫儀定期測量母排/電纜等電氣接點溫度，不能做到實時監(jiān)測，有異常高溫時不能及時處理。而且開關(guān)觸頭等內(nèi)部接頭位置，也無法通過手持紅外測溫儀進行測量，監(jiān)測不夠有效。

2 高壓開關(guān)柜智能操控裝置的功能特點

2.1 動態(tài)模擬指示

智能操控將開關(guān)柜一次模擬牌和狀態(tài)指示燈進行整合，實現(xiàn)一次模擬牌的動態(tài)展示。一次系統(tǒng)圖內(nèi)斷路器、手車、接地刀、儲能指示等符號，均跟隨一次設(shè)備實際狀態(tài)進行實時變化，既方便用戶直觀、準確的了解到設(shè)備運行狀態(tài)。

2.2 分合閘操作開關(guān)

智能操控裝置可以集成高壓開關(guān)柜常用的分閘/合閘，遠程/就地和儲能等轉(zhuǎn)換開關(guān)，用戶無需在柜門上開孔安裝，既簡化了開關(guān)柜面設(shè)計，又方便了用戶安裝接線。

2.3 高壓帶電顯示、核相及驗電

智能操控采用高亮LED指示燈進行三相高壓帶電狀態(tài)指示，且集成閉鎖指示燈和閉鎖繼電器出口。按照國標進行設(shè)計，在母線各相電壓均小于額定電壓的15%時，強制閉鎖處于“解鎖”狀態(tài)，前面板上“LOCK”指示燈不亮，“閉鎖”接點閉合；母線任意相電壓大于額定電壓的40%時，強制閉鎖處于“閉鎖”狀態(tài)，“LOCK”指示燈亮，“閉鎖”接點斷開。

此外，操控還具有核相和驗電插孔，配合核相/驗電器，可以實現(xiàn)各回路的核相及驗電操作。

2.4 自動溫濕度控制

智能操控裝置采用數(shù)字式溫濕度控制，準確測量開關(guān)柜內(nèi)環(huán)境溫濕度，當(dāng)環(huán)境相對濕度大于高濕設(shè)定值或溫度小于低溫設(shè)定值，可以自動啟動加熱器進行除濕/升溫，當(dāng)溫濕度調(diào)節(jié)成功后，自動停止加熱器；裝置還對加熱器的工作狀態(tài)進行監(jiān)視，發(fā)生加熱器工作異常時，產(chǎn)生報警提示。當(dāng)環(huán)境溫度大于高溫設(shè)定值，啟動風(fēng)扇降溫，降溫到目標值后，自動停止鼓風(fēng)。柜內(nèi)環(huán)境溫度發(fā)生超溫時還會產(chǎn)生超溫告警提示。所有定值用戶均可自由設(shè)定。

2.5 分合閘控制回路監(jiān)視

智能操控裝置具有分合閘控制回路監(jiān)視功能，通過準確測量分合閘控制回路的電壓，結(jié)合斷路器的分合狀態(tài)，判斷分合閘回路是否完好，通過指示燈進行提示。

2.6 預(yù)分預(yù)合閃光指示

智能操控裝置通過采集分合閘開關(guān)的預(yù)分/預(yù)合檔位狀態(tài)，結(jié)合斷路器的分合狀態(tài)，在用戶進行分/合閘操作前進行閃燈提示，防止誤操作。

2.7 電氣接點無線測溫

智能操控裝置集成無線測溫功能，通過無線通信的方式采集開關(guān)柜內(nèi)觸頭、電纜頭等關(guān)鍵電氣部位安裝的溫度傳感器的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)電氣溫度的實時在線監(jiān)測，當(dāng)一次設(shè)備發(fā)生異常溫升時，及時產(chǎn)生告警提示用戶處理及查找故障，避免設(shè)備的損毀。

2.8 人體感應(yīng)控制照明及安全提示

智能操控裝置具有紅外人體感應(yīng)功能，當(dāng)檢測到人員活動時，裝置自動點亮顯示面板及柜內(nèi)照明。如果高壓回路帶電，還會通過語音提示現(xiàn)場人員注意規(guī)范操作，注意安全。

2.9 語音防誤提示

操控裝置可自由設(shè)定多種方式的語音防誤提示。裝置根據(jù)“微機五防”的要求，能夠?qū)崿F(xiàn)語音誤操作提示，例如當(dāng)斷路器或接地刀合閘時，人員推進/推出斷路器手車會產(chǎn)生“請分斷路器，請分接地刀”的語音提醒。

2.10 電參量測量

智能操控裝置還可以集成電參量測量功能，可以實現(xiàn)電流、電壓、功率、電能等數(shù)據(jù)的0.5級精度測量，替代傳統(tǒng)高壓開關(guān)柜的電流、電壓表。

2.11 豐富的通信接口

智能操控具有485、以太網(wǎng)、對時等通信接口，采用標準通信協(xié)議，方便把現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)上傳至后臺平臺，實現(xiàn)變配電系統(tǒng)的智能監(jiān)控。

3.智能操控裝置在北京大興機場的應(yīng)用

北京大興國際機場，是建設(shè)在北京市大興區(qū)與河北省廊坊市廣陽區(qū)之間的超大型國際航空綜合交通樞紐。機場動力能源來源共計31個變電站，其中航站樓高壓變電站分為三個部分，開閉站，指廊，核心區(qū)：開閉站包括KB1，KB2，KB3，KB4，KB5共計116面高壓柜；指廊包括T1A,T1B,T2A,T2B,T3A,T3B,T4A,T4B,T4E,T4F共計40面高壓柜；核心區(qū)包括T1C,T1D,T1E,T2C,T2D,T2E,T3C,T3D,T3E,T3F,T4C,T4D,T5A,T5B,T5C,T5D共計80面高壓柜。航站樓二期配電及停車場配電部分共計約340面高壓柜、后勤配電部分共計約90面高壓柜。

在大興國際機場配電工程選用了ASD320型智能操控裝置，裝置具有一次回路模擬圖及開關(guān)狀態(tài)指示，高壓帶電顯示及核相，自動溫濕度控制，電氣節(jié)點無線測溫，人體感應(yīng)自動照明，語音提示及RS485通訊接口，每臺裝置配有12路無源溫度傳感器對高壓開關(guān)柜母排、觸頭、電纜頭進行有效的溫度監(jiān)測，并且把溫度數(shù)據(jù)上傳到機場電氣運維平臺，現(xiàn)場反饋設(shè)備穩(wěn)定運行，為機場安全運行提供可靠保障。

4.開關(guān)柜綜合監(jiān)控系統(tǒng)

為了實現(xiàn)用戶變電站智能化運行，達到無人值守或少人值守要求，可在高壓開關(guān)柜配置智能操控裝置后，在監(jiān)控中心配置電力監(jiān)控系統(tǒng)Acrel-2000，將智能操控裝置的電參量、節(jié)點溫度、柜內(nèi)溫濕度等數(shù)據(jù)可以上傳至監(jiān)控系統(tǒng)，有助于系統(tǒng)分析開關(guān)柜各項數(shù)據(jù)的變化趨勢，及時發(fā)現(xiàn)事故隱患，為用戶變電站的可靠運行提供保障。

5結(jié)束語

高壓柜智能操控裝置功能眾多，可取代傳統(tǒng)高壓開關(guān)柜上安裝一次模擬牌、狀態(tài)指示燈、就地操作旋鈕、帶電顯示器、溫濕度控制器、電流電壓表等單一功能的元件，用戶可根據(jù)實際需求進行功能選擇。操控裝置以一體化布局配套裝備于高壓開關(guān)柜，簡化了高壓開關(guān)柜的面板結(jié)構(gòu)設(shè)計，修飾了高壓開關(guān)柜的面板布局，完善了各開關(guān)狀態(tài)的監(jiān)測功能和安全性，大大提高了高壓開關(guān)柜智能化程度。

參考文獻：

[1] 徐良鈞.高壓開關(guān)柜智能操控裝置的選用.港口科技，2010(5).

[2] 邢峰.王永富.韓培君.李英俊. 新型高壓開關(guān)柜智能操控裝置的應(yīng)用.內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2012(30).

[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2022.05版

作者簡介：

徐冰寒，男，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為配電監(jiān)測