郭亞楠 蔣成博 王紅慶 徐子炎 楊 賀 楊龍武

（平高集團有限公司，河南 平頂山 467000）

0 引言

隨著國內(nèi)電力系統(tǒng)的建設水平不斷提高，越來越多的高壓開關柜及其控制設備被應用于電力系統(tǒng)中。開關柜作為電力系統(tǒng)中一個非常重要的電力設備，其對提高配電網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測的智能化、準確化、實時性起到關鍵作用［1］。隨著智能電網(wǎng)的提出，物聯(lián)網(wǎng)及傳感器技術和信號處理技術的不斷發(fā)展，對開關柜一二次設備融合提出更高的要求，對提高電力系統(tǒng)的可靠運行和開關柜的自動化程度具有重要意義［2-3］。

隨著開關柜一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)的深度融合，一二次系統(tǒng)的界限逐漸被弱化。采用最新的物聯(lián)網(wǎng)技術和高精度傳感器，讓開關柜變得更加可靠、經(jīng)濟、靈巧。且在一二次系統(tǒng)深度融合后，可將目前占地面積較大的開關柜小型化，支持多類型即插即用的模塊和標準化接口，與開關柜進行一體化設計，并為后期設備調(diào)試和檢修減少一定的工作量，為設備的聯(lián)動測試帶來便利，有助于提高電網(wǎng)的安全運行水平［4-5］。

1 開關柜控制器功能需求

一二次融合自感知開關柜是由多個元器件組成的封閉體。因此，其采集的項目和特征量包括位置參數(shù)、斷路器、負荷開關、隔離開關、接地開關、斷路器氣室SF6氣壓報警等［6-7］，具體監(jiān)測項目及狀態(tài)參數(shù)見表1。一二次融合自感知開關柜包括以下三種功能。①一二次融合自感知開關柜能接收到智能終端的指令，并按照就地操作的指令，在基于聯(lián)鎖和順序控制程序要求的邏輯判斷，對開關元件、可移開部件進行分、合操作控制，或在出現(xiàn)異常狀況時能控制停止操作，并發(fā)出告警信息。②一二次融合自感知開關柜控制器的校驗功能用于檢驗電動執(zhí)行單元的驅(qū)動元件不同位置信號的關聯(lián)正確性。③一二次融合自感知開關柜控制器具有顯示可移開部件和開關元件的位置或狀態(tài)的功能，且具備自檢測的功能。

表1 監(jiān)測項目表

2 狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)

一二次融合自感知開關柜在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)使用高精度的傳感器，用開關柜的狀態(tài)來實時反映開關柜的運行情況，并將得到的實時數(shù)據(jù)上傳到智能終端，智能終端對數(shù)據(jù)進行分析，并對開關柜的運行趨勢進行預判。不僅為開關柜的運維檢修提供依據(jù)，還為電力系統(tǒng)的安全可靠運行提供強有力的保障。

狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)如圖1 所示，每種狀態(tài)監(jiān)測都根據(jù)不同的特性來配備不同產(chǎn)品的狀態(tài)監(jiān)測元件。其中，斷路器的機械特性、SF6狀態(tài)、主回路溫度、環(huán)境溫濕度、隔離帶電監(jiān)測都能通過信號采集回路單元后傳送給智能終端，其余的主開關元件狀態(tài)、接地開關狀態(tài)等的狀態(tài)監(jiān)測直接上傳到智能終端。

圖1 狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)

3 物聯(lián)終端

一二次融合自感知開關柜終端能接收到各個數(shù)據(jù)采集處理單元采集到的傳感器狀態(tài)信號，以及其他單元數(shù)據(jù)與狀態(tài)的評估結(jié)果，并對采集到的數(shù)據(jù)進行綜合性分析。按照監(jiān)測內(nèi)容規(guī)定的統(tǒng)一格式將操作次數(shù)、操作時間、設備唯一標識等數(shù)據(jù)向站控層報送，對監(jiān)測到的異常告警信息采用實時報送的方式向站控層進行報送，對故障電流、電壓波形和邏輯開關信號，物聯(lián)終端應保存一定數(shù)量的故障數(shù)據(jù)。為開關柜在日后進行故障分析提供了強有力的支持，監(jiān)測開關柜的故障智能終端監(jiān)測內(nèi)容及數(shù)據(jù)的統(tǒng)一格式示例見表2。

表2 監(jiān)測內(nèi)容及數(shù)據(jù)統(tǒng)一格式示例

4 自感知開關柜智能化運檢

根據(jù)國家電網(wǎng)公司《變電檢修通用管理規(guī)定》（第5 分冊）開關柜檢修細則中的有關規(guī)定，開關柜的檢修主要包括四項檢修，即整體性、局部性、例行及不停電狀態(tài)下的檢修。檢修的元器件主要為斷路器、互感器、避雷器、隔離開關、負荷開關等附屬設備。開關柜的運維包括外觀檢查、表計抄錄檢查及專項檢查，外觀檢查可通過觀察遠程數(shù)據(jù)分析展示平臺，通過智能網(wǎng)關來接收各類傳感器實時采集到的開關柜穩(wěn)態(tài)、動態(tài)和暫態(tài)數(shù)據(jù)，具體運維檢查項目見表3。

表3 運維檢測內(nèi)容

開關柜一次系統(tǒng)與二次系統(tǒng)的深度融合，使得開關柜的二次系統(tǒng)可在一次系統(tǒng)出現(xiàn)故障時做出準確實時的故障判斷，并給出相應的故障切除動作。相比于傳統(tǒng)的開關柜，一二次深度融合的開關柜在故障定位、故障檢測和故障切除方面具有傳統(tǒng)開關柜無法比擬的優(yōu)勢，二次系統(tǒng)具有先進的數(shù)據(jù)處理能力，能支撐未來電力系統(tǒng)對大量數(shù)據(jù)處理的需求。一二次深度融合自感知開關柜不僅為電力系統(tǒng)的運維帶來便捷，還能體現(xiàn)電網(wǎng)的智能化，從而提高實時分析數(shù)據(jù)的處理水平。

5 結(jié)語

本研究對一二次深度融合自感知開關柜的監(jiān)測保護單元進行研究。首先介紹了深度融合自感知開關柜的功能需求、監(jiān)測項目及信號來源，然后對在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)及開關柜的智能終端監(jiān)測內(nèi)容的數(shù)據(jù)格式進行簡要說明和分析，最后對開關柜的智能運檢內(nèi)容進行描述。通過對一二次深度融合自感知開關柜監(jiān)測保護項目的研究，為接下來開關柜監(jiān)測保護單元的設計提供相應的解決思路與參考。