10kV智能开关柜的设计
发表时间：2019-06-10T09:23:36.233Z 来源：《电力设备》2019年第3期作者：李笛
[导读] 摘要：随着社会经济的全面发展，人们对电力系统智能化的要求日渐提升，对智能开关柜的研究已势在必行。 (瑞熙恩电气（珠海）有限公司广东珠海 519000)
摘要：随着社会经济的全面发展，人们对电力系统智能化的要求日渐提升，对智能开关柜的研究已势在必行。本文将针对智能开关柜的特点进行详细的分析，其目的是探究出智能开关柜在变电站工程设计中的应用，以便于切实展现智能开关柜的实际效用。
关键词：10kV智能开关柜；智能测控；馈线断路器
引言
传统的10kV开关柜主要由断路器、接触器、热继电器、熔断器、控制继电器、互感器以及各式各样的电工仪表构成，可用于电气控制，实现配电、控制、保护和监视功能。这种开关柜存在操作复杂、维修不便、需要人工以及没有预警等亟待解决的问题。近年来，随着计算机科学、网络通讯、数据传输以及电子科学的不断进步，越来越多的新技术融入到电力控制领域，智能开关柜的技术水平不断提高。当出现故障时，智能开关柜能迅速动作，实施快速切断，并采取无线通讯方式（如手机短信和终端反馈），将故障信息迅速反馈至用户及相关人员，有利于电力企业及时监控系统的安全运行状况。智能开关柜在未来将发展为兼具远程监控保护、数据采集分析以及故障清除等诸多功能的新型智能电力控制系统。
110kV智能开关柜设计
10kV智能开关柜是在传统高压柜基础上配置智能型保护、控制及监测单元，具有自检、自控、自我诊断、自我恢复、数字显示以及高压开关状态显示等功能。新型10kV智能开关柜采用固体绝缘材料作为主绝缘介质，可将真空灭弧室及其导电连接、接地开关、主母线以及分支母线等主导电回路单一或组合后用固体绝缘介质包覆封装为一个或几个具有一定功能、可再次组合或扩张的具备全绝缘、全密封性能的模块。先进保护、控制和监测功能的实现可通过全面集成保证系统更高的可靠性和能效，通过带有内置通信功能和本地管理功能的开关设备可实现馈线自动化；通过集成的智能计量功能实现负载管理；通过监控功能实现资产管理；通过集成的电源投切方案减少停电时间。通过采用嵌入式系统作为智能开关柜的核心控制设备，开关柜中的各种类型传感器可采集不同种类的数据，具有保护电力系统、监视系统运行与控制、采集数据以及收发信息等诸多功能，在硬件条件有限的制约因素下，依然能够实现多种功能。结合继电保护的特别需求与监控的实际情况，系统将监控装置与保护装置分开装配，智能控制单元的说明。开关柜的智能化可以通过智能控制装置与保护装置的同时运行来实现。目前国内缺乏统一的行业标准，待相关国家标准推行后，智能控制系统与保护装置便可实现合并，统一控制。
1.1馈线断路器开关柜
以典型的馈线断路器开关柜为例，其主要配置智能型保护、控制及监测单元，具有自检、自控、自我诊断、自我恢复、数字显示以及高压开关显示等功能。系统的控制核心由继电保护装置和智能控制装置两部分组成，包含远程控制和本地控制，可与开关柜内的智能电子设备（如故障检测元器件和测量元器件）通过Rs485网络与项目监控中心连接，构成主要网络。由项目监控中心协调彼此间的工作，并传输控制指令。同时，手动控制装置上的控制按钮也能够实现对相应设备的控制。
1.210kV智能开关柜的电气设计
新型10kV智能开关柜测控装置具有智能化的计量、控制、保护及通信等功能。其二次接线工作也十分简洁，只需要将电压与电流信号、断路器状态位置信号以及出口控制信号等与开关柜内相应一次元件的端子进行连接即可。智能化测控装置通过采集电压与电流信号、断路器状态信号以及接地故障状态，可自主完成数据处理，同时实现控制、保护与显示功能，并经过通信接口实时上传有关信息。与电气设计相比，智能化测控装置在开关柜中的应用不仅功能更多，且精度更高，简洁高效。
1.3数据监测设计
常规SC中，互感装置通常是以电磁式为主。而目前所开发的电子式互感装置会在电力测量与保护方面有很大的突破。择取电子式互感装置能够从根本深化产品的智能性。通常中、高压均可择取电子式互感装置。针对此设计方案中的10kVIntelli gence-SC，尽可能选择小信号模拟量输出的电流电压一体化电子式互感装置。同时在泄漏电流测量中，表征绝缘特性的参量具有多元化特性，其中包括介质损耗角正切、局部放电以及泄漏电流等。若以经济性作为切入点，现阶段在中压SC可选择的是检测绝缘件的泄漏电流。
1.4温度检测设计
目前，Intelligence-SC中的温度检测主要包括下述几种方式：热红外测温、色片测温、光纤光栅测温、无线测温。以目前科技发展的角度分析，可以选择后面三种方法。
经研究发现：高压无线测温方式可以很好地应用于Intelligence-SC系统，此设计方案选择了无线测温。 2智能开关柜在变电站工程设计中的应用
智能开关柜在我国研究的时间相对较长，但是当前并未存在相对成熟的安装技术。此外，我国当前针对智能开关柜安装的程序来说，很多设备还相对处于分散的状态，而且很多设备也存在兼容的问题，为智能开关柜的应用带来了相对较大的麻烦。由于智能开关柜的安装及配置缺乏统一性，使得在实际应用到变电站工程设计中，必须要结合实际问题进行具体的分析。针对35kV的变电站工程设计中，主要共分为现地层及监控层。针对现地层的设计主要是由智能开关柜、变压器系统组成；针对监控层的设计主要是通过变电站、机组监控屏、直流、综合保护屏、监控后台等内容组成的，此外系统中应该积极的利用双冗余配置，这样可以有效的增强系统的稳定性与可靠性。在10kV的变电站系统中，本文主要是采用KYN系列的金属铠装中置开关柜，其主要配置的内容。KYN系列的金属铠装中置开关柜内部配置主要是由断路器、避雷器、互感器、接地开关等设备组组成，针对智能开关的二次元器件主要是通过综合保护装置、智能仪表、智能操控装置、无线测温器装置、微型摄像头、传感器等多种装置构成的。之所以设置综合保护装置的原因，便是为了保护智能仪器，实现测控、智能质量检测、综合保护等多种功能。通过对变电站变流、功电度、谐波参数等内容的保护，保障变电站的高效运行。与此同时，智能操控装置，还可以及时的验测出的真空断路器和接地开关自动化操作，并且结合柜内各个组件的实际情况及时的展示或者报警，通过对母线PT 柜中实际的情况，开展实施的监控，若出现组件运行异常的状态，便可以随时的做出跳闸的指令，保护变电站各个环节的顺利运行。此外，针对弧光传感器来说，能够及时的针对柜内的孤光放电现象进行检测，若检测出孤光放电异常的现象，能够快速的为母线提供保护，切实的增强柜内的安全性。积极的运用微型红外摄像头，以便于保障柜内监控实效性和准确性。