开关柜在智能电网系统中的应用

摘要：随着社会科技化水平的快速发展和提高，加上全球资源匮乏和环境恶化等众多问题的突现，人类智能技术在社会生活中的作用越来越重要。文章主要针对一些应用于智能电网中的技术，特别是开关柜在智能电网系统中的应用做了相关探讨。

关键词：智能电网；智能开关；开关柜；电器设计

中图分类号：TM591

文献标识码：A

文章编号：1009-2374（2012）15-0040-03

1　智能电网概述

智能电网即电网的智能化，这一趋势在当今世界已成为必然趋势。这一趋势是伴随着现代科学技术和计算机技术的快速发展而兴起的。在现代通信网络技术的带领下，电力工业企业应用先进的技术设备，集合高端专家与人才，在计算机普及的情况下，将先进的通讯传感技术、信息分析决策技术和先进的能源电力技术相结合而形成的新型现代化电网。这种智能化主要是网络，将或分散或集中的电力用户联系起来，以便能够最大限度、最全面、最快捷地获取所需电网系统数据，有利于对电力应用状况的检测与控制。

智能电网系统的具体主要优势表现在：（1）通过网络监控电力状况，能够防患于未然，将电力故障的发生率降至最低；在处理故障时，也能够集合网络优势，搜集各方意见，及时清除电力故障；（2）在电力故障出现时，能够快速隔离故障，避免出现大面积的停电现象，减少由此造成的人力财力消耗，避免社会动荡；（3）能够及时应对自然灾害，一旦发现外力破坏，通过阻止其他计算机网络的恶意攻击，用以保证电力用户的安全用电，电力设备和电网系统的的正常运行；（4）优化能源资源和人力资源的配置，根据当地电力的实际情况，结合各个时间段用电需求的不同，合理调配电力资源；（5）能够合理调配资源在不同地区的分配，根据各地的经济社会发展状况，使得电力供用达到最优化配置，以平衡地区间的用电需求；（6）比较有力的支持了电力市场的竞争，避免电力资源的浪费，实现整个电力系统优化运行；（7）最大限度的利用各种社会技术和社会资源，是的电力工业的发展和自然环境、社会经济和谐发展的要求相协调；（8）能够真正理解客户所需，根据客户的实际情况，提供优质的服务，合理配置电力资源；（9）实现网络信息系统与电力市场之间的衔接，通过网络的数据分析优势，使得参与电力经济交易的企业更好地参与电网安全管理工作，开拓电力企业和事业的发展前景。

2　传统开关与智能开关的区别

由于传统的配电方式是通过断路器、熔断器、主令电器、控制继电器等各种电工仪表组合成的一种能够在高低压控制柜来实现开关配电及监视保护等措施，这种开关控制柜，在必要的情况下需要配有多种模拟指针仪表，为了方便给生产及维修带来方便，这种以人工直接进行控制而不是通过计算机智能管理是很难完成复杂的开关控制。

智能化开关柜则主要是采用了计算机智能监控模块技术，结合相应的管理系统软件的开关设备。之所以这种开关柜的应用成为现代电力系统的发展应用趋势，主要是其与现代技术的密切结合，其所展现的高端科学技术，再辅之以计算机的数据处理技术等相关技术的快速发展，它的迅速发展和广泛应用也就无可厚非了。同时智由于智能监控模块的功能与开关柜的智能化程度密切相关，这种开关柜在简化了传统开关柜二次接线程序的同时，也提高了电力设备的安全性和可靠性；与此同时，智能开关柜在性能方面更加易于维护，控制功能更强，并且可以通过通信接口，最大程度的推动实现电力站综合自动化无人值班。这些都是开关柜智能化技术的关键所在。

在普通开关柜的基础上，智能电力配电系统在配合新型的智能仪表（网络电力仪表、智能配电监控/保护模块等、网络I/O）的同时，通过电力网络通信接口，能够与中央控制室的计算机系统联网，从而实现对供配电回路的电压、电流等电参数的监测，同时也能对断路器的分合状态进行调制，在各种完善的远程监控软件的辅助下，实现遥调、遥信、遥测和遥控操作。

智能电网系统的信息测量主要由计算机智能现场数据监控模块完成：通过现场总线接口，将系统显示的数据传输到后台机，这样便于全时监控现场状况，实现网络集成式控制系统，满足电力系统安全运行的要求。智能化信息处理系统的主要功用在于：通过检验开关柜及其温度，及早发现故障，及时清除开关柜安全隐患；检测母线、断路器的性能及状况，对其功能实行全时监控；在线监视电力系统的人员及任务分配实施情况；在电力设备中主要是警示预警，比如线路老化，积雪挤压等状况，提醒电力部门及早处理；检测系统针对开关柜的各项命令的实施情况，检测其正确与否；对开关柜的智能化应用；记录下电网的故障，为以后的处理方式提供经验；通过专业的故障分析软件，细致分析故障的前因后果，提出较好地解决办法。

由于智能化开关柜技术初露端倪，发展尚不充分，有些技术难点尚有很大的争议，比如其中所应用的传感技术，目前尚无较大进展。当前符合应用水平的智能化装置比较少，大部分是利用微机技术中的数字信息监控技术代替传统的二次设备。

3　智能化开关柜设计原则

3.1　一次系统设计原则

第一，由于智能化开关柜采用计算机智能监测与控制，对一次系统接线并不会产生影响，一次系统接线方式及供电方案仍按相关要求与规定进行。

第二，结合计算机技术和各种人工智能，最大限度的利用现代网络技术的模拟功能。

第三，通过计算机监控系统，检测电力系统的运行状况，可真正实现无人值班，减少不必要的开支，这既提高了效率，又节约了资源，是电脑系统发展的一个重要方向。

3.2　二次系统设计原则

第一，开关柜内、值班室与中央信号系统信息数据设置与回路设计保持原状，计算机监测与控制系统中加入一套重复的计量、信号与控制回路

信息。

第二，开关柜内的信息数据设置与回路设计保持原状，值班室的中央信号系统取消，集中的保护屏应保留，计算机监测与控制系统中加入一套重复的计量、信号与控制回路信息。

第三，开关柜内的信息数据设置与回路设计保持原状，值班室的中央信号系统中出线开关柜不进入中央信号系统。计算机监测与控制系统中加入出线开关柜的信息与数据。同时，变配电站的中央信号系统应取消，要保留集中的保护屏，同时应着重考虑第二方案。当然，针对某些特殊地的特殊情况，则需要按实事求是的原则，具体选用最优方案。但是一般情况下，应优先考虑选用第三方案，因为第一方案一般不宜选用，选用时应慎重考虑，在综合考察和计划的基础上，确保采用最优方案，将消耗降到最低。

4　电气设计原则

4.1　一次系统电气设计原则

第一，应该根据电气的系统级别来确定设计原则，因此，在一次系统中，电气的主接线方式要保持不变，同时应该加入设计型号的说明，在说明中要详细记录所需的数据信息，以便于查询，同时也可以根据数据进行故障记录，及时发现问题，同时也有利于网络的监控。

第二，在选择开关时，一定要根据实际情况选择。现代计算机人工智能的发展，使其在电力部门广泛应用。也因此在选择开关时，要选则与计算机技术相适应的自动开关。

第三，网络系统对开关的监测，要通过自动开关的常开触点，这样才能经由独立的出点联通计算机与开关，才能进行遥控制导。这一要求在低压自动开关时应重点考虑，最好是设计好有效的防范

设置。

4.2　二次系统设计原则

4.2.1　继电保护原则

这需要根据供电情况和供电需求加以考虑。如果供电需求在35kV及以上的话，供电系统可以考虑选用微机保护系统，并且由于变配电站的优点，这种情况下应该优先考虑采用变配电站自动化单元。如果供电需求在10kV以上那么，根据开关柜的设计原则，供配电系统保护方式的选择范围则比较多一些，可以选用微机保护，也可以选用继电保护。只是如果选用继电保护，实际操作中可以再设计一套有监控功能的变配电站自动化单元。

4.2.2　信号回路原则

对于开关柜的开关状态来说，所有的开关都需要监视，也即每一个开关，都要有一对常开触点，这样比较容易建立计算机与开关系统之间的信息联系。即使是这些开关的触点可以共用一个地线，但是各自性能不同，并不是所有的触点都可以连接与交流系统地线。所以，要在每一个继电器上设计单独的常开触点。如果是中央信号系统，就应在此基础上再加上一对常开触点，以便将信息引入中央信号系统。这两种触点要分开地线，这主要是根是两者所需电压的不同来设置的。

4.2.3　控制回路原则

如果要进行远方合分闸操作，就应该在计算机监测与控制系统上加上闸的常开触点，这样将其并连接到开关柜的合分闸开关或按钮上就可以了。同时应该考虑到实际的操作情况，根据实际需要，设计或是手动的或是自动转换的。由于计算机系统的应用，最好是设计两者兼有的，即手动与远方遥控二者合为一式，酌情选用合适的方式。比如，若计算机监控出现漏洞，还可以手动执行命令。对于供电需求在10kV及以上的，在计算机操作远方遥控时，对于遥控开关则要取消不对应的

接线。

参考文献

[1]　张玉泉，张小军，任玉芳．智能化开关柜的发展与应用

[J]．电工技术，2012，（1）．

[2]　卞尚云，李红伟．智能化开关柜浅析[J]．华通技术，2000，（4）．

作者简介：宋海英（1974-），女，浙江杭州人，杭州欣美电器制造有限公司助理工程师，研究方向：高低压配电柜研发设计；郑雄飞（1975-），男，浙江杭州人，杭州市萧山供电局技师，研究方向：高压电器设备运行维护。