牛萬(wàn)宇，姜鵬飛

（許繼集團(tuán)有限公司，河南 許昌 461000）

0 引 言

配電自動(dòng)化的快速發(fā)展，使得智能配電網(wǎng)成為我國(guó)配電網(wǎng)的主要發(fā)展趨勢(shì)。在配電網(wǎng)中，一個(gè)主要的工作形態(tài)就是開(kāi)關(guān)柜。一個(gè)開(kāi)關(guān)柜集多種設(shè)施于一體，如斷路器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、熔斷器、互感器、避雷器和電容器等。開(kāi)關(guān)柜自身還具有多種功能，可以有效實(shí)現(xiàn)一些智能化操作。

1 智能化開(kāi)關(guān)柜的發(fā)展

我國(guó)的開(kāi)關(guān)柜從發(fā)展到現(xiàn)在經(jīng)歷了多個(gè)階段，從最初的固定式結(jié)構(gòu)發(fā)展到現(xiàn)階段的落地手車(chē)式結(jié)構(gòu)和中置結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)柜設(shè)計(jì)制造時(shí)，起初仿造的是蘇聯(lián)的開(kāi)關(guān)柜，即固定式結(jié)構(gòu)，配合使用的是現(xiàn)階段已經(jīng)被淘汰的斷路器。雖然我國(guó)早期的開(kāi)關(guān)柜具有價(jià)格低廉的特點(diǎn)，但是這種開(kāi)關(guān)柜逐漸落后，不僅形式上非常簡(jiǎn)陋，而且需要頻繁檢查和維修，維修難度高且防護(hù)性能差，無(wú)法確保電網(wǎng)安全順利運(yùn)行[1]。

我國(guó)的科技快速發(fā)展，開(kāi)關(guān)柜的相關(guān)技術(shù)也取得了巨大發(fā)展。從技術(shù)方面看，開(kāi)關(guān)柜中的斷路器設(shè)備被有效改造。過(guò)去的開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行時(shí)處于一種燃燒狀態(tài)，現(xiàn)在的斷路器已經(jīng)成為一種真空狀態(tài)。顯然，開(kāi)關(guān)柜的性能得到了有效提升。此外，開(kāi)關(guān)柜的體積也發(fā)生了變化。以往開(kāi)關(guān)柜的體積較大，所以在一些較小的空間中無(wú)法使用。因此，體積大的開(kāi)關(guān)柜被逐漸淘汰，新型開(kāi)關(guān)柜在慢慢發(fā)展。開(kāi)關(guān)柜的制作水平得益于社會(huì)生產(chǎn)力的提高，并且還應(yīng)用了一些新型技術(shù)，如拼裝技術(shù)、數(shù)控鈑金加工技術(shù)等，為開(kāi)關(guān)柜的制作生產(chǎn)提供了重要保障。

調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，智能化開(kāi)關(guān)柜的安裝和應(yīng)用簡(jiǎn)單、普遍，即在普通的開(kāi)關(guān)柜上安裝一個(gè)控制單元即可。安裝時(shí)還可以使用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和現(xiàn)代化傳感技術(shù)，使得智能化開(kāi)關(guān)柜實(shí)現(xiàn)了在線控制、安全防控等多種功能。

智能化電器的構(gòu)成基本類(lèi)似，智能化的開(kāi)關(guān)柜也是如此，主要構(gòu)成是智能化的控制單元和一次開(kāi)關(guān)的本體。中置式結(jié)構(gòu)的開(kāi)關(guān)柜主要具有以下優(yōu)勢(shì)。第一，能夠滿(mǎn)足室內(nèi)多設(shè)備和多功能的需求。現(xiàn)階段，傳統(tǒng)陳舊的電磁式互感器無(wú)法滿(mǎn)足使用的種種需求，但是中置式開(kāi)關(guān)柜能夠滿(mǎn)足要求。比如，一些比較復(fù)雜的電器保護(hù)裝置，不僅能夠反映出短路電流的大小，還會(huì)顯示電流突變率。另外，智能化開(kāi)關(guān)柜中的微機(jī)處理技術(shù)也具有十分突出的優(yōu)點(diǎn)，有效促進(jìn)了智能化開(kāi)關(guān)柜的發(fā)展。例如，測(cè)量、計(jì)算、保護(hù)和遙控可以在這一項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用中得到實(shí)現(xiàn)，且應(yīng)用于開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部還可以縮小開(kāi)關(guān)柜設(shè)備的體積。第二，結(jié)構(gòu)模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化。智能化的開(kāi)關(guān)柜相對(duì)于其他智能化電器來(lái)說(shuō)，組合形態(tài)更加靈活。遵循以軟帶硬的原則，智能化開(kāi)關(guān)柜的適應(yīng)能力更強(qiáng)，有效提高了耐用性。智能化開(kāi)關(guān)柜還可以根據(jù)控制對(duì)象的差異，保障硬件形式的不變，實(shí)現(xiàn)軟件的互換，從而形成不同的測(cè)控單元，同時(shí)減少備件數(shù)量，降低檢修難度。智能化開(kāi)關(guān)柜相較于以往的開(kāi)關(guān)柜，從設(shè)計(jì)方面上來(lái)說(shuō)設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)單，維修也更加方便。在進(jìn)行通信設(shè)施安裝時(shí)，只需要少量的電纜就可以完成全部的安裝環(huán)節(jié)，有效簡(jiǎn)化了檢驗(yàn)的工作環(huán)節(jié)。第三，智能化開(kāi)關(guān)柜有效提高了自身能力，如判斷能力、感知能力以及控制能力，從而提高了其工作效率和安全性能[2]。

智能化的開(kāi)關(guān)柜的發(fā)展不僅需要較高的科學(xué)技術(shù)，還需要一定的管理技術(shù)。電力系統(tǒng)的安全性和可靠性會(huì)受到智能化開(kāi)關(guān)柜的影響，且其效率可以控制。所以，想要提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率，有效提高其經(jīng)濟(jì)效益，需要加強(qiáng)對(duì)智能化開(kāi)關(guān)柜管理的研究。有關(guān)技術(shù)人員需要進(jìn)一步提高對(duì)智能化開(kāi)關(guān)柜的研究力度和管理水平，通過(guò)多種高效的改革措施，將電力系統(tǒng)和智能化開(kāi)關(guān)柜連接起來(lái)，從而使得智能化開(kāi)關(guān)柜的價(jià)值達(dá)到最大化。新材料是智能化電器使用中最具價(jià)值的一個(gè)方面，因此未來(lái)的智能化開(kāi)關(guān)柜需要新材料給予支持。技術(shù)人員也應(yīng)該積極主動(dòng)進(jìn)行創(chuàng)新，有效保障智能化開(kāi)關(guān)柜緊跟時(shí)代步伐得到有效利用。另外，任何技術(shù)與設(shè)備均不可安于現(xiàn)狀，要積極采用新材料研制性能更加穩(wěn)定、工作環(huán)境更加安全的電氣元件，并將其應(yīng)用到智能化開(kāi)關(guān)柜中，有效延長(zhǎng)其使用時(shí)間，同時(shí)提高智能化開(kāi)關(guān)柜的可靠性。

智能化開(kāi)關(guān)柜的研發(fā)離不開(kāi)技術(shù)的進(jìn)步。因此，在技術(shù)不斷發(fā)展進(jìn)步的背景下，智能化開(kāi)關(guān)柜的相關(guān)研究技術(shù)要隨之發(fā)展。所以，在計(jì)算機(jī)技術(shù)的配合下，電力技術(shù)和智能化開(kāi)關(guān)柜兩者逐漸實(shí)現(xiàn)了融合配置。在這種情況下，未來(lái)的智能化開(kāi)關(guān)柜將向著一體化、網(wǎng)絡(luò)化和模塊化方向發(fā)展進(jìn)步，以有效降低智能化開(kāi)關(guān)柜的運(yùn)營(yíng)成本和維修成本。

2 智能開(kāi)關(guān)柜的優(yōu)勢(shì)

智能開(kāi)關(guān)柜的主要構(gòu)成材料是一些新型材料，整個(gè)設(shè)備使用的技術(shù)也是一些新穎的技術(shù)，其中還運(yùn)用了一些智能化技術(shù)，有助于縮小智能開(kāi)關(guān)柜的體積，使其在有限的空間內(nèi)容納更多的線回路，促進(jìn)智能開(kāi)關(guān)柜的發(fā)展和進(jìn)步。此外，智能調(diào)控也是智能開(kāi)關(guān)柜的一個(gè)重大優(yōu)勢(shì)。在智能開(kāi)關(guān)柜中應(yīng)用的是計(jì)算機(jī)技術(shù)或者是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，所以隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展，智能開(kāi)關(guān)柜也在進(jìn)步和發(fā)展，功能逐漸集成化和數(shù)字化。安全優(yōu)勢(shì)也是智能開(kāi)關(guān)柜的一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)。智能開(kāi)關(guān)柜相較于以往的傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)來(lái)說(shuō)，安全性能大幅提高。運(yùn)行時(shí)，開(kāi)關(guān)柜的數(shù)字監(jiān)測(cè)技術(shù)將會(huì)詳細(xì)分析數(shù)據(jù)，還存在一定的預(yù)警功能，會(huì)成為對(duì)設(shè)備不定期檢查和檢修維護(hù)計(jì)劃的一個(gè)重要參考數(shù)據(jù)，有效避免由于定期維護(hù)造成的資源方面的浪費(fèi)，避免在試驗(yàn)時(shí)損壞設(shè)備，還可以有效降低設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用，盡早發(fā)現(xiàn)存在的安全隱患，并且及時(shí)提出解決措施，避免進(jìn)一步擴(kuò)大為事故。

3 智能化開(kāi)關(guān)柜的運(yùn)行和監(jiān)測(cè)

智能化開(kāi)關(guān)柜自身具有一定的監(jiān)控和診斷能力，主要是自我診斷和自動(dòng)控制功能，還具有一定的網(wǎng)絡(luò)通信能力。它的核心構(gòu)件是智能斷路器，這一核心器件可以詳細(xì)監(jiān)測(cè)和分析供配電回路的電參數(shù)，同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)斷路器的運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備中出現(xiàn)的故障問(wèn)題，并對(duì)其進(jìn)行有效控制，多方面共同配合，進(jìn)一步完善遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件，有效實(shí)現(xiàn)配電回路遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)的功能。

開(kāi)關(guān)柜的關(guān)鍵位置一般都安裝有傳感器，詳細(xì)檢測(cè)電壓電流、功率因數(shù)、電能等數(shù)據(jù)，同時(shí)實(shí)時(shí)采集智能開(kāi)關(guān)柜的運(yùn)行狀態(tài)，將所有監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)信息匯總后統(tǒng)一進(jìn)行傳送，在數(shù)據(jù)服務(wù)器中進(jìn)行詳細(xì)分析和處理。對(duì)于開(kāi)關(guān)柜的運(yùn)行狀態(tài)，還需要進(jìn)行集中監(jiān)測(cè)，對(duì)于其中出現(xiàn)的故障，也要及時(shí)進(jìn)行診斷報(bào)警。一旦出現(xiàn)過(guò)載或者短路現(xiàn)象，自動(dòng)化開(kāi)關(guān)柜需要能夠自行進(jìn)行越限或者是跳閘報(bào)警的行為措施。開(kāi)關(guān)柜和數(shù)據(jù)采集服務(wù)器之間主要通過(guò)無(wú)線通信方式聯(lián)系，還可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)系，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)，將所有數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇蛻?hù)、設(shè)備維護(hù)保護(hù)公司，避免出現(xiàn)重大事故而給企業(yè)造成損失。

4 智能化開(kāi)關(guān)柜的應(yīng)用

電器設(shè)備中智能化開(kāi)關(guān)柜的應(yīng)用比較廣泛。很多電器設(shè)備應(yīng)用智能化開(kāi)關(guān)柜的目的在于實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化和統(tǒng)一化，實(shí)時(shí)監(jiān)控電器的使用狀態(tài)。同時(shí)，需要使用計(jì)算機(jī)技術(shù)有效判定智能化模式，目的在于確認(rèn)電力系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境是否處于一個(gè)正常狀態(tài)，盡量減少空載運(yùn)行和過(guò)負(fù)運(yùn)行的情況，從而減少資源浪費(fèi)，有效提高設(shè)備產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益。

很多電器設(shè)備應(yīng)用智能化開(kāi)關(guān)柜設(shè)計(jì)的主要目的在于構(gòu)建一個(gè)智能化控制系統(tǒng)，以有效促進(jìn)電器功能的順利實(shí)現(xiàn)。

在電器設(shè)備的運(yùn)行工作中，電力系統(tǒng)內(nèi)部主要的運(yùn)行設(shè)備是中央控制器。中央控制器主要通過(guò)母線實(shí)現(xiàn)信號(hào)的接收和傳遞，因此如果母線發(fā)生故障，信號(hào)處理器的工作效率將會(huì)受到影響，從而影響整個(gè)電力系統(tǒng)的正常工作。所以，想要減少對(duì)電力系統(tǒng)工作效率的不良影響，需要有效監(jiān)測(cè)母線的發(fā)熱溫度，確保其始終能夠處于一個(gè)合理的溫度范圍內(nèi)。這就需要一個(gè)持續(xù)、高效以及準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是設(shè)備和外部環(huán)境連接的一個(gè)橋梁。智能化開(kāi)關(guān)柜有效保證了在控制系統(tǒng)中母線運(yùn)行的溫度正常。但是，在進(jìn)行母線和開(kāi)關(guān)柜監(jiān)測(cè)線連接時(shí)，應(yīng)該考慮母線的絕緣性。測(cè)溫探頭也需要在一個(gè)較為合理科學(xué)的位置，以有效減少外界環(huán)境對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的不利影響。

需要注意的是，和電力系統(tǒng)連接的設(shè)備如果出現(xiàn)電流泄露故障，會(huì)威脅設(shè)備的安全，從而對(duì)電力設(shè)備的正常使用造成一定影響。因此，從經(jīng)濟(jì)化、安全化和可靠化角度來(lái)說(shuō)，通過(guò)在電力系統(tǒng)中進(jìn)行智能化開(kāi)關(guān)柜的安裝，可以有效監(jiān)測(cè)設(shè)備中電流的輸送情況，其中信號(hào)提取和二級(jí)上報(bào)都是向外界傳輸監(jiān)測(cè)結(jié)果的有效途徑。在電氣設(shè)備引入智能化開(kāi)關(guān)柜還要做好一系列維修工作，主要是日常檢修工作和維護(hù)工作。一般情況下，智能化開(kāi)關(guān)柜可以自己進(jìn)行故障檢測(cè)和維修，還可以檢測(cè)設(shè)備之間的運(yùn)行狀態(tài)和聯(lián)系狀態(tài)，針對(duì)設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行智能化開(kāi)關(guān)柜的檢修和保護(hù)控制等，從而有效清除故障，保障電力系統(tǒng)智能化開(kāi)關(guān)柜的正常運(yùn)行。

5 結(jié) 論

想要進(jìn)一步推動(dòng)智能化開(kāi)關(guān)柜的運(yùn)用和發(fā)展，需要相關(guān)技術(shù)人員加大研究力度，不斷創(chuàng)新，優(yōu)化智能化開(kāi)關(guān)柜的性能，從而更好地達(dá)到現(xiàn)代化電力系統(tǒng)的運(yùn)行目標(biāo)。