陳秋佳

摘 要：傳統(tǒng)紅外測(cè)溫、無線測(cè)溫技術(shù)難以滿足當(dāng)前高低壓成套開設(shè)備智能化控制系統(tǒng)的基本性能和設(shè)計(jì)要求，光纖測(cè)溫技術(shù)是近年來出現(xiàn)的一種新興測(cè)溫技術(shù)，是目前較為適合高低壓成套開關(guān)設(shè)備智能化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的新的測(cè)溫方法。但在核心設(shè)計(jì)上仍面臨著許多亟待解決的問題，同國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品相比，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品仍存在一定差距。本研究基于10kV高壓環(huán)境，采用光纖測(cè)溫技術(shù)替代傳統(tǒng)的測(cè)溫方法，對(duì)開關(guān)柜的智能化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其主要運(yùn)用中的一些問題進(jìn)行了具體分析，旨在探討高低壓成套開設(shè)備智能化控制系統(tǒng)在監(jiān)測(cè)方面的設(shè)計(jì)與運(yùn)用，為該產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供思路。

關(guān)鍵詞：高低壓成套開關(guān) 設(shè)備 智能化 控制系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TK0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）02（a）-0067-02

高低壓成套開關(guān)設(shè)備是一種以開關(guān)設(shè)備為主體，將各種電器元件按一定主接線要求組裝成一體而構(gòu)成的成套電氣設(shè)備，在發(fā)電站、變電站的配電系統(tǒng)中，有著不可替代的作用，設(shè)備系統(tǒng)技術(shù)水平的高低及各項(xiàng)性能指標(biāo)質(zhì)量的好壞，直接影響到整個(gè)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行及工作質(zhì)量[1]。目前，高低壓成套開關(guān)設(shè)備主要有高低壓開關(guān)柜、箱變等。隨著我國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及信息技術(shù)在相關(guān)產(chǎn)品中的應(yīng)用，很大程度上提高了產(chǎn)品的品質(zhì)以及工作質(zhì)量，亦在一定程度優(yōu)化提升了對(duì)輸配電系統(tǒng)的控制、保護(hù)、測(cè)量、信號(hào)傳輸以及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等功能[2]。對(duì)控制系統(tǒng)的智能化要求，已成為行業(yè)的整體發(fā)展趨勢(shì)。但國(guó)內(nèi)對(duì)于高低壓成套開關(guān)設(shè)備智能化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在測(cè)溫裝置等核心技術(shù)上仍面臨著許多亟待解決的問題，多數(shù)生產(chǎn)廠家仍然沿用的傳統(tǒng)非接觸式紅外測(cè)溫技術(shù)以及無線測(cè)溫技術(shù)，已難以滿足智能化控制系統(tǒng)基本的性能和設(shè)計(jì)要求，同國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品相比，存在一定差距[3]。光纖測(cè)溫技術(shù)是近年來出現(xiàn)的一種新興測(cè)溫技術(shù)，本研究具體分析了10kV高壓開關(guān)柜光纖測(cè)溫智能化控制系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計(jì)及其運(yùn)用，旨在探討系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中所面臨的一些技術(shù)應(yīng)用問題，為該類產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供思路。

1 高低壓成套開關(guān)設(shè)備智能化控制系統(tǒng)的測(cè)溫特點(diǎn)及設(shè)計(jì)要求

1.1 主要特點(diǎn)

測(cè)溫裝置是其控制系統(tǒng)中的核心裝置，開關(guān)柜作為電力輸配電系統(tǒng)中的重要設(shè)備，常面臨著惡劣的工作環(huán)境，溫升在很大程度上影響著各種電氣元件的運(yùn)行狀態(tài)以及工作性能，對(duì)于各種電氣元件溫度指標(biāo)變化的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是其核心功能之一。目前，在我國(guó)絕大多數(shù)生產(chǎn)廠家由于引入的是非自主性技術(shù)，在10kV高壓開關(guān)柜在線測(cè)溫及控制系統(tǒng)中目前采用較多的是非接觸式測(cè)溫技術(shù)，已難以滿足實(shí)現(xiàn)智能化、自動(dòng)化控制的要求，影響智能控制系統(tǒng)在故障預(yù)警、設(shè)備定檢數(shù)據(jù)集成接口以及在線監(jiān)測(cè)等各方面的性能指標(biāo)。目前國(guó)內(nèi)輸配電領(lǐng)域，常用的開關(guān)柜主要為XGN型、KYN及SF6型開關(guān)柜，其內(nèi)部一般都包含著斷路器、CT、電纜頭以及隔離開關(guān)等一系列必備的重要的電氣元部件。而這些電氣元部件是整個(gè)系統(tǒng)正常安全運(yùn)行的基礎(chǔ)，如其內(nèi)部相關(guān)設(shè)備有積污或受潮等因素影響，可引發(fā)污閃事故，或有外界雜質(zhì)誤入其中，則可造成電線短路等情況，因此，對(duì)于XGN型開關(guān)柜內(nèi)部當(dāng)中的導(dǎo)電部位，均要進(jìn)行絕緣熱縮包封[4]。但是，目前所使用的經(jīng)外測(cè)溫技術(shù)為非直接接觸式測(cè)溫，難以有效實(shí)現(xiàn)各種信號(hào)、數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，在全封閉式的金屬開關(guān)柜內(nèi)無法發(fā)揮出應(yīng)有的作用。

1.2 測(cè)溫裝置的設(shè)計(jì)要求

對(duì)于測(cè)溫裝置的設(shè)計(jì)必須滿足以下要求：

（1）必須滿足高壓絕緣的要求。在10kV高壓環(huán)境下以及開關(guān)柜內(nèi)部，對(duì)所裝設(shè)的測(cè)溫裝置設(shè)備必須進(jìn)行高壓絕緣，對(duì)在線測(cè)溫裝置及控制操作系統(tǒng)，均要有高效的工作性能，這是當(dāng)前仍需要重點(diǎn)解決的問題。

（2）滿足對(duì)原有電氣元件工作性能無影響的要求。在10kV高壓開關(guān)柜在線測(cè)溫裝置安裝設(shè)計(jì)中，測(cè)溫裝置設(shè)備對(duì)電壓開關(guān)柜原有其他電氣元件的基本工作性能不能有影響。

（3）滿足對(duì)工作環(huán)境的適應(yīng)性要求。高壓開關(guān)柜在線測(cè)溫技術(shù)設(shè)備的安裝及設(shè)置，對(duì)開關(guān)柜內(nèi)部惡劣的工作環(huán)境要有較強(qiáng)適應(yīng)能力。

2 主要測(cè)溫方法在智能化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用情況

目前應(yīng)用于10kV高壓環(huán)境下，主要測(cè)溫技術(shù)有紅外測(cè)溫、無線混同測(cè)溫技術(shù)以及光纖測(cè)溫技術(shù)。但并非均可滿足智能化控制系統(tǒng)的基本性能及設(shè)計(jì)要求。

2.1 紅外測(cè)溫技術(shù)

紅外測(cè)溫技術(shù)為現(xiàn)階段應(yīng)用最為廣泛和典型的一種非直接接觸測(cè)量方法，雖然目前在國(guó)內(nèi)應(yīng)用相對(duì)較為廣泛，但僅限于廣為使用的全封閉式金屬開關(guān)柜，已難以適應(yīng)新時(shí)期智能化控制系統(tǒng)的基本性能及設(shè)計(jì)要求。

2.2 無線測(cè)溫技術(shù)

無線測(cè)溫設(shè)備主要由分散式測(cè)溫裝置、溫度信息接收裝置以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)三部分構(gòu)成。較紅外測(cè)溫技術(shù)，其分散式測(cè)溫裝置，可以于每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)部位直接裝設(shè)，電壓開關(guān)柜設(shè)備雖距溫度信息接收裝置有一定距離，但通過無線傳播技術(shù)，能將高壓環(huán)境所產(chǎn)生的隔離與絕緣作用最大限度避免。但也有其不足之處，難以解決分散式測(cè)溫裝置工作的穩(wěn)定性問題。在實(shí)際應(yīng)用中，如有斷電、缺電或者是供電不足等緊急情況，常造成非常惡劣的影響。

2.3 光纖測(cè)溫技術(shù)

與上述方法相比，新興的光纖測(cè)溫技術(shù)，可對(duì)包括母排監(jiān)測(cè)、電纜接頭控制在內(nèi)的高壓開關(guān)柜內(nèi)部各種電氣元件實(shí)施全方位零距離的溫度監(jiān)測(cè)。另外，在抗電磁干擾、防腐蝕等性能上亦具有較明顯的優(yōu)勢(shì)，尤其在超強(qiáng)電壓以及強(qiáng)輻射的惡劣環(huán)境下，仍可進(jìn)行性能優(yōu)異的連續(xù)測(cè)溫。目前，光纖測(cè)溫技術(shù)也是當(dāng)前最為適合高壓開關(guān)設(shè)備溫度測(cè)量的一種智能化控制技術(shù)。

3 基于光纖測(cè)溫技術(shù)的高壓開關(guān)柜智能監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

高壓開關(guān)柜光纖溫度智能監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須滿足其實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、故障診斷、安全可靠等在性能上的要求，系統(tǒng)主要由感知層、傳輸層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層等4個(gè)部分組成。應(yīng)用層主要由開關(guān)柜運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、開關(guān)柜故障診斷預(yù)警、開關(guān)柜定檢管理、遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)、系統(tǒng)集成接口等部分組成，以滿足整個(gè)智能監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)在運(yùn)行狀態(tài)環(huán)境下，對(duì)開關(guān)柜提供監(jiān)測(cè)應(yīng)用服務(wù)；數(shù)據(jù)層則主要由現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)數(shù)據(jù)據(jù)、開關(guān)柜內(nèi)部元件生命周期信息數(shù)據(jù)庫(kù)以及故障知識(shí)庫(kù)等組成，作用是采集數(shù)據(jù)融合、知識(shí)庫(kù)管理；傳輸層主要用以傳輸各類數(shù)據(jù)，分為服務(wù)器端口和開關(guān)柜端口，分別包含數(shù)據(jù)采集服務(wù)器、有線傳感網(wǎng)絡(luò)和無線傳感網(wǎng)絡(luò)；感知層則利用電磁技術(shù)，用來實(shí)現(xiàn)開關(guān)柜運(yùn)行狀態(tài)信息的感知與收集。

高壓開關(guān)柜為發(fā)電廠、變電站最為重要的電氣設(shè)備之一。對(duì)各測(cè)溫點(diǎn)平面圖的實(shí)時(shí)刷新、實(shí)時(shí)曲線顯示、系統(tǒng)故障診斷及實(shí)時(shí)報(bào)警顯示、實(shí)時(shí)工作列表信息顯示等智能化系統(tǒng)統(tǒng)監(jiān)控功能實(shí)現(xiàn)，還有賴于程序的設(shè)計(jì)和完善。

4 結(jié)語

高低壓成套開關(guān)設(shè)備智能化控制系統(tǒng)的生產(chǎn)在我國(guó)還尚屬起步階段，由于受開關(guān)柜內(nèi)部各種電氣元件自身性能及控制系統(tǒng)自身的技術(shù)因素影響，產(chǎn)品與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比，尚還存在一定差距。隨著真空斷路器等新型絕緣技術(shù)、新興測(cè)溫技術(shù)的應(yīng)用以及智能化控制技術(shù)的日益成熟，相關(guān)產(chǎn)品將更為完美。隨著我國(guó)工業(yè)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的迅猛發(fā)展，國(guó)內(nèi)每年新增發(fā)電裝機(jī)容量在以8%的幅度增長(zhǎng)，高低壓成套開關(guān)設(shè)備智能化控制系統(tǒng)也因之擁有廣闊的市場(chǎng)前景。因其具有傳統(tǒng)產(chǎn)品所不具備的智能化、自動(dòng)化控制等優(yōu)勢(shì)，也必將在工業(yè)領(lǐng)域得以廣泛推廣和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 湯毅，程樂峰，李正佳，等.基于智能臺(tái)區(qū)的配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及優(yōu)化高級(jí)分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制， 2016，44（15）：150-158.

[2] 黎鵬，黃道春，阮江軍，等.10kV開關(guān)柜開斷對(duì)二次智能設(shè)備的電磁干擾[J].電網(wǎng)技術(shù)，2015，39（1）：110-117.

[3] 梁保家.開關(guān)智能化檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[J].自動(dòng)化與儀器儀表，2016（9）：105-107.

[4] 牟聿強(qiáng)，王姜驊，盧林，等.GB 7251.12中成套電力開關(guān)和控制設(shè)備試驗(yàn)分析[J].電氣傳動(dòng)，2015，45（1）：69-72.