智能操控裝置在高壓開關柜的應用

安科瑞 梅岑彬 18761500144

0 引言

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

1 傳統(tǒng)高壓開關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/就地轉換開關以及帶電顯示器等二次元件，元件種類繁多，安裝、布線麻煩，而且指示數據也不能上傳后臺。

1.2運行工況監(jiān)測智能化不足

傳統(tǒng)開關柜采用人工巡檢的方法定期查看柜內有無凝露，當發(fā)現(xiàn)凝露時手動開啟柜內除濕器進行除濕，不能及時對柜內溫濕度環(huán)境進行動態(tài)調節(jié)，存在一定安全隱患。此外，高壓開關柜內手車觸頭，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。而且開關觸頭等內部接頭位置，也無法通過手持紅外測溫儀進行測量，監(jiān)測不夠合理。

2 高壓開關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)圖內斷路器、手車、接地刀、儲能指示等符號，均跟隨一次設備實際狀態(tài)進行實時變化，既方便用戶直觀、準確的了解到設備運行狀態(tài)。

2.2 分合閘操作開關

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

圖1 傳統(tǒng)開關柜面

圖2 使用智能操控開關柜面

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字式溫濕度控制，準確測量開關柜內環(huán)境溫濕度，當環(huán)境相對濕度大于高濕設定值或溫度小于低溫設定值，可以自動啟動加熱器進行除濕/升溫，當溫濕度調節(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，產生報警提示。當環(huán)境溫度大于高溫設定值，啟動風扇降溫，降溫到目標值后，自動停止鼓風。柜內環(huán)境溫度發(fā)生超溫時還會產生超溫告警提示。所有定值用戶均可自由設定。

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 預分預合閃光指示

智能操控裝置通過采集分合閘開關的預分/預合檔位狀態(tài)，結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柜內觸頭、電纜頭等關鍵電氣部位安裝的溫度傳感器的數據，實現(xiàn)電氣溫度的實時在線監(jiān)測，當一次設備發(fā)生異常溫升時，及時產生告警提示用戶處理及查找故障，避免設備的損毀。

圖3 靜觸頭溫度監(jiān)測

圖4 電纜頭溫度監(jiān)測

2.8 人體感應控制照明及安全提示

智能操控裝置具有紅外人體感應功能，當檢測到人員活動時，裝置自動點亮顯示面板及柜內照明。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

操控裝置可自由設定多種方式的語音防誤提示。裝置根據“微機五防”的要求，能夠實現(xiàn)語音誤操作提示，例如當斷路器或接地刀合閘時，人員推進/推出斷路器手車會產生“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、電能等數據的0.5級精度測量，替代傳統(tǒng)高壓開關柜的電流、電壓表。

2.11 豐富的通信接口

智能操控具有485、以太網、對時等通信接口，采用標準通信協(xié)議，方便把現(xiàn)場采集數據上傳至后臺平臺，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用

北京大興國際機場，是建設在北京市大興區(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柜母排、觸頭、電纜頭進行合理的溫度監(jiān)測，并且把溫度數據上傳到機場電氣運維平臺，現(xiàn)場反饋設備穩(wěn)定運行，為機場安全運行提供可靠保障。

4.開關柜綜合監(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、柜內溫濕度等數據可以上傳至監(jiān)控系統(tǒng)，有助于系統(tǒng)分析開關柜各項數據的變化趨勢，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，用戶可根據實際需求進行功能選擇。操控裝置以整體布局配套裝備于高壓開關柜，簡化了高壓開關柜的面板結構設計，修飾了高壓開關柜的面板布局，完善了各開關狀態(tài)的監(jiān)測功能和安全性，大大提高了高壓開關柜智能化程度。