王瑞元 章如海 于海成 馬宗雄

（興機電器集團有限公司）

0 引言

目前人工倒閘操作步驟繁瑣，工作效率低下，操作過程復(fù)雜，重復(fù)著發(fā)令、復(fù)誦、操作、現(xiàn)場檢查等步驟，不僅費時費力而且無法實現(xiàn)危險預(yù)警，操作風(fēng)險高。

國家智能電網(wǎng)推廣“一鍵順控”開關(guān)柜的智能化運用，對開關(guān)柜進行電動化升級，實現(xiàn)遠程遙測遙控；對開關(guān)柜進行視頻監(jiān)測、局放檢測、電流監(jiān)測、機械特性監(jiān)測，保證開關(guān)設(shè)備安全穩(wěn)定運行；對開關(guān)柜智能分析及對比判斷，幫助后臺管理實現(xiàn)了直觀問題判斷。通過“一鍵順控”將大量、繁瑣的人工倒閘操作步驟固化到專用后臺計算機上，就可以在后臺自動地完成一系列的設(shè)備遙控操作。同時還能遠程校驗操作狀況，確保操作正確。

“一鍵順控”實現(xiàn)了變電站倒閘操作由“人工逐項操作”向“計算機遠程自動操作”的轉(zhuǎn)變，有利于全面提升操作效率，降低操作風(fēng)險，增加高應(yīng)急處置能力。還可以通過云平臺，根據(jù)需要向?qū)＜蚁到y(tǒng)傳輸運行數(shù)據(jù)，幫助開關(guān)柜設(shè)備進行運營風(fēng)險邊界評估及壽命預(yù)測。

1 智能化技術(shù)規(guī)范概述

據(jù)國網(wǎng)的《國網(wǎng)配網(wǎng)設(shè)備（12kV 開關(guān)柜）分級分類技術(shù)意見》、《國網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)-12kV 手車式開關(guān)柜標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計定制方案》以及南網(wǎng)《南網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)-10kV 智能化金屬鎧裝移開式開關(guān)柜技術(shù)需求》、《10kV移開式開關(guān)柜技術(shù)規(guī)范書》等智能化要求，進行開關(guān)柜智能化相關(guān)技術(shù)運用。其中又包含中壓開關(guān)柜單柜智能化技術(shù)（圖1）：接地開關(guān)電動化、斷路器電動化、控制模塊一鍵順控邏輯、雙確認(rèn)邏輯、視頻監(jiān)測系統(tǒng)、斷路器特性在線監(jiān)測裝置、溫測采集裝置、局放監(jiān)測裝置及一體化之智能測控終端等。

圖1 開關(guān)柜智能化專家診斷系統(tǒng)產(chǎn)品解決方案

2 開關(guān)柜手車及接地開關(guān)電動化配置

2.1 斷路器電動操作

斷路器手車、PT（含避雷器）手車底盤為電動底盤，電動底盤包括電動底盤本體和操作控制單元（操作控制單元安裝于開關(guān)柜儀表室內(nèi)）。電動底盤可分別進行電動和手動操作，電動和手動操作機構(gòu)應(yīng)有離合裝置（電動和手動操作自動切換裝置），使電動和手動操作相互獨立，電動和手動操作自由切換，互為閉鎖。在電動操作發(fā)生故障時，應(yīng)能在不停母線情況下，保證用手動方式把小車搖出至試驗位置。

電動底盤驅(qū)動的兩種模式（圖2）：

圖2 開關(guān)柜電動手車及電動接地開關(guān)配置方案

圖3 模塊采集底盤車操作扭矩及電流曲線圖

圖4 機械特性圖

圖5 溫度監(jiān)測圖

圖6 局放圖譜分析

圖7 局放多維度分析圖

圖8 視頻監(jiān)測圖示

1）電動底盤車結(jié)構(gòu)

采用橫置安裝，不應(yīng)安裝在斷路器機構(gòu)箱內(nèi)；底盤車電動部分自帶離合器，可以進行電動操作和手動操作（可以實現(xiàn)后臺驅(qū)動及電動手動優(yōu)先）。

目前采用直流電機安裝在底盤車內(nèi)部的電動底盤車機構(gòu)，屬于市場主流方案，所有的新斷路器，或者老斷路器的改造，都可以采用該結(jié)構(gòu)。

2）電動驅(qū)動機構(gòu)+手動底盤車

開關(guān)柜面板增加電動驅(qū)動箱。電動傳動機構(gòu)的電動部分自帶離合器；斷路器底盤車采用手動結(jié)構(gòu)，可以進行手動操作和電動操作。該結(jié)構(gòu)多用于老型柜的智能化改造項目。

2.2 接地開關(guān)電動快速操作

電動快速接地開關(guān)包括接地開關(guān)本體、電動操作機構(gòu)及操作控制單元，電動操作機構(gòu)和接地開關(guān)本體不宜一體化安裝，電動操作機構(gòu)的安裝位置應(yīng)便于檢修，操作控制單元設(shè)置在開關(guān)柜儀表室內(nèi)。電動快速接地開關(guān)可分別進行手動和電動操作，手動操作和電動操作自由切換，互為閉鎖。

電動快速接地開關(guān)應(yīng)安裝在開關(guān)柜中下部（南網(wǎng)要求），電動快速接地開關(guān)本體有位置狀態(tài)指示，在儀表室面板上有電動快速接地開關(guān)分、合閘指示燈，電動快速接地開關(guān)操作過程的分、合閘指示燈狀態(tài)必須和電動快速接地開關(guān)本體的轉(zhuǎn)換狀態(tài)一致，從觀察窗應(yīng)能檢查接地開關(guān)三相觸頭狀態(tài)，便于檢修。

電動快速接地開關(guān)的兩種模式：

1）電動接地開關(guān)

接地開關(guān)自帶電機?？梢赃M行電動操作和手動操作（可以實現(xiàn)后臺驅(qū)動及電動手動優(yōu)先）。

電動地刀本體自帶電機，不適宜老柜的智能化升級項目。后期升級時，需要更換接地開關(guān)、拆母排、更換接地開關(guān)聯(lián)鎖、導(dǎo)軌聯(lián)鎖等，造成諸多不便。

2）電動驅(qū)動機構(gòu)+手動接地開關(guān)

手動接地開關(guān)上增加電動傳動機構(gòu)。電動傳動機構(gòu)的電動部分自帶離合器，可以進行手動操作和電動操作（圖2）。該結(jié)構(gòu)可通配新老型柜的智能化項目。

3 開關(guān)柜綜合智能化配置

3.1 功能配置表及功能特點

表1 智能化功能配置表

表2 功能特點表

3.2 電流數(shù)據(jù)抓?。刂颇K）

電動底盤車及接地開關(guān)操作控制單元，可就地/遠方控制底盤車進、出操作，進、出操作過程中手車應(yīng)緩慢和平穩(wěn)行進，并應(yīng)有電機堵轉(zhuǎn)保護和故障報警功能，當(dāng)進、出操作過程中出現(xiàn)阻滯時發(fā)出報警信號，及時切斷電機電源，防止相關(guān)機械閉鎖元件的損壞。并可以通過485進行后臺數(shù)據(jù)傳輸。

手車或者地刀，運動過程中電機所受阻力變化和設(shè)備工況有直接的關(guān)系，電機電流與電機所受阻力又成正比關(guān)系，因此可通過驅(qū)動電機的電流曲線評估手車的機械特性。

3.3 機械特性在線監(jiān)測系統(tǒng)

機械特性在線監(jiān)測系統(tǒng)產(chǎn)品特點：

1）全面監(jiān)測各個線圈和儲能馬達。

2）狀態(tài)在線監(jiān)測，包括合、分閘線圈電流、開關(guān)位置狀態(tài)、斷路器動作次數(shù)。

3）機械特性在線監(jiān)測，包括合、分閘時間，合、分閘速度，開距，超程。

4）非介入式電流傳感器，安裝方便，不改動原有線路。

5）非接觸式數(shù)字化傳感器，與主軸無接觸，零磨損，壽命更長。

6）智能化信息與斷路器的操作與控制、保護無關(guān)，不干涉斷路器的正常使用。

3.4 溫度實時在線監(jiān)測系統(tǒng)

溫度是一個基本的物理量，自然界中的一切過程都與溫度有關(guān)，許多設(shè)備的故障是由異常溫升而造成。在用電緊張、負(fù)荷增長迅速的情況下，10kV~35kV 開關(guān)柜往往由于制造或使用上的原因，造成觸頭的溫度異常上升。如果不及時發(fā)現(xiàn)，不及時維護，有時會造成嚴(yán)重的設(shè)備事故。

3.5 智能局放在線監(jiān)測系統(tǒng)

局放在線監(jiān)測系統(tǒng)產(chǎn)品特點：

1）一體化產(chǎn)品設(shè)計，包含地電波傳感器、超聲波傳感器、溫濕度傳感器。

2）在線監(jiān)測，多維監(jiān)測與對比分析。

3）內(nèi)置強力磁鐵，實現(xiàn)重癥監(jiān)護及設(shè)備快速復(fù)用。

4）采集周期靈活可調(diào)。

5）數(shù)據(jù)自動上傳至運維平臺，不去現(xiàn)場，也能完成標(biāo)準(zhǔn)化帶電檢測工作。

6）當(dāng)設(shè)備發(fā)生異常時，運維平臺會立刻發(fā)送告警信息，讓操作人員不在現(xiàn)場也能隨時隨地了解設(shè)備異常狀態(tài)。

7）運維平臺可以智能診斷，準(zhǔn)確判斷異常信號類型。

表3 局放功能表

3.6 視頻監(jiān)測系統(tǒng)

開關(guān)柜可視化監(jiān)視系統(tǒng)采用高清攝像頭，可視化管理斷路器手車、接地開關(guān)的運行狀態(tài)和工作位置，擺脫只能通過輔助開關(guān)間接確認(rèn)開關(guān)位置的困擾。該系統(tǒng)可手動查閱與自動觸發(fā)，無論就地或遠程操作，均可準(zhǔn)確查看接地開關(guān)是否可靠合閘、斷路器手車是否完全到位等類似情形。

產(chǎn)品特點：

1）斷路器位置、活門狀態(tài)、異物闖入監(jiān)視；

2）接地開關(guān)觸頭監(jiān)視；

3）實現(xiàn)一鍵順控雙確認(rèn)；

4）支持移動監(jiān)測功能；

5）支持第三方系統(tǒng)遠程調(diào)用視頻圖像。

可視化保障人員安全、提升運行安全性，同時增強“一鍵順控”實現(xiàn)雙位確認(rèn)（輔助開關(guān)狀態(tài)和可視化狀態(tài)雙確認(rèn)），提高工作效率，節(jié)省了人員配置，實現(xiàn)真正的無人值守。

3.7 邏輯原理及智能監(jiān)測平臺

智能監(jiān)測平臺，就地顯示控制屏應(yīng)能實現(xiàn)對開關(guān)柜的控制（圖9、圖10）：

圖9 邏輯原理圖

圖10 開關(guān)設(shè)備智能監(jiān)測平臺圖

1）實現(xiàn)斷路器合閘和分閘狀態(tài)的切換

2）實現(xiàn)斷路器遙進和遙出的位置轉(zhuǎn)換

3）實現(xiàn)接地開關(guān)合閘和分閘的操作

4）實現(xiàn)一鍵順控的功能，即檢修狀態(tài)一鍵到運行狀態(tài)，運行狀態(tài)一鍵到檢修狀態(tài)。

5）就地顯示控制屏應(yīng)具備“在線監(jiān)測和告警”功能

6）具備后臺管理功能，事件記錄功能

4 結(jié)束語

隨著變電站一鍵順控技術(shù)的應(yīng)用及建設(shè)需求，變電站及集控站需進行，一鍵順控功能架構(gòu)：主要由開關(guān)柜單柜電動化、一鍵順控主機、智能防誤主機、開關(guān)設(shè)備雙確認(rèn)裝置、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機組成及后臺運算操作平臺。通過構(gòu)建變電站“一鍵順控”，實現(xiàn)了從傳統(tǒng)人工操作到自動化、智能化轉(zhuǎn)變，減少人工操作項目、降低操作時間，最終實現(xiàn)智能供電綜合管理系統(tǒng)。