智能操控裝置在高壓開關柜的應用

安科瑞 鮑靜君

摘要：智能操控裝置可用于3~35kV戶內高壓開關柜，適用于中置柜、手車柜、固定柜、環網柜等多種開關柜，具有一次回路模擬圖及開關狀態指示，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、預分預合閃光指示、電氣節點無線測溫，人體感應自動照明，語音提示，電參數測量及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柜二次設備的集成度和智能化，合理監測開關柜的運行狀態，提高開關柜運行的安全性 ，有助于智能電網的建設。

關鍵詞：智能操控裝置 開關狀態指示 無線測溫 高壓帶電顯示

0 引言

電力傳輸系統中，發電廠、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出來應用于高壓開關柜的監測。智能操控裝置采用采用集成電路設計，具有*處理單元及數字傳感器技術，不僅可以本地實時監測高壓開關柜的運行狀態，還可以通過*網絡技術，將數據上傳至監控系統，有助于系統分析開關柜各項數據的變化趨勢，及時發現潛在故障，實現變配電網絡的智能化發展。

1 傳統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運行工況監測智能化不足

傳統開關柜采用人工巡檢的方法定期查看柜內有無凝露，當發現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境進行動態調節，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熱現象，傳統開關柜的接點溫度監視，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 動態模擬指示

智能操控將開關柜一次模擬牌和狀態指示燈進行整合，實現一次模擬牌的動態展示。一次系統圖內斷路器、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。

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，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，“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境溫濕度，當環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，當溫濕度調節成功后，自動停止加熱器；裝置還對加熱器的工作狀態進行監視，發生加熱器工作異常時，產生報警提示。當環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。柜內環境溫度發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 分合閘控制回路監視

智能操控裝置具有分合閘控制回路監視功能，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，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，結合斷路器的分合狀態，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，實現電氣溫度的實時在線監測，當一次設備發生異常溫升時，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 靜觸頭溫度監測

圖4 電纜頭溫度監測

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場人員注意規范操作，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，可以實現電流、電壓、功率、電能等數據的0.5級精度測量，替代傳統高壓開關柜的電流、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，采用標準通信協議，方便把現場采集數據上傳至后臺平臺，實現變配電系統的智能監控。

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與河北省廊坊市廣陽區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：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指示，高壓帶電顯示及核相，自動溫濕度控制，電氣節點無線測溫，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測，并且把溫度數據上傳到機場電氣運維平臺，現場反饋設備穩定運行，為機場安全運行提供可靠保障。

4.開關柜綜合監控系統

為了實現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，在監控中心配置電力監控系統Acrel-2000，將智能操控裝置的電參量、節點溫度、柜內溫濕度等數據可以上傳至監控系統，有助于系統分析開關柜各項數據的變化趨勢，及時發現事故隱患，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，可取代傳統高壓開關柜上安裝一次模擬牌、狀態指示燈、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，完善了各開關狀態的監測功能和安全性，大大提高了高壓開關柜智能化程度。

參考文獻：

[1] 徐良鈞.高壓開關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. 新型高壓開關柜智能操控裝置的應用.內蒙古電力技術，2012(30).

[3] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022.05版