歷 博

1.天津天傳電控設(shè)備檢測有限公司，天津 300180

2.天津電氣科學(xué)研究院有限公司，天津 300399

0 引言

開關(guān)設(shè)備是配電網(wǎng)的關(guān)鍵組成部分，與配電網(wǎng)的運(yùn)行水平和運(yùn)行的安全性及質(zhì)量有著密切關(guān)系[1]。如果開關(guān)設(shè)備存在問題和故障，很有可能衍生出斷電和火災(zāi)事故。

新時(shí)代的發(fā)展強(qiáng)調(diào)高低壓成套開關(guān)設(shè)備的智能化控制，這樣才能使各領(lǐng)域行業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行的安全性得到保障[2]。因此，需要開發(fā)相應(yīng)的智能化控制系統(tǒng)，包括在線檢測、診斷和評(píng)估控制系統(tǒng)，為更有效的開關(guān)設(shè)備管控提供保障。

1 高低壓成套開關(guān)設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀

高低壓成套開關(guān)設(shè)備在配電網(wǎng)和電力輸送中的重要作用不容忽視，開關(guān)設(shè)備可以通過控制整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)，為電力輸送提供保障[3]。建立的網(wǎng)絡(luò)電力系統(tǒng)能否良性運(yùn)行也和這一設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量密切相關(guān)，如果高低壓成套開關(guān)設(shè)備存在性能指標(biāo)不達(dá)標(biāo)或者生產(chǎn)質(zhì)量問題，勢必會(huì)影響電力系統(tǒng)的運(yùn)行[4]。因此，應(yīng)保障其具備優(yōu)良的應(yīng)用性能，這樣才能全面提升電力系統(tǒng)的安全性和可靠性。

雖然近年來我國的科技水平有所提升，發(fā)電裝機(jī)容量有了一定程度的增長。但是和發(fā)達(dá)國家相比，差距仍然顯著。對(duì)此，研究人員應(yīng)深入了解高低壓成套開關(guān)設(shè)備的生產(chǎn)、應(yīng)用要求，并進(jìn)一步彌補(bǔ)其智能化控制系統(tǒng)存在的不足，切實(shí)發(fā)揮其功效，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的高效化、智能化運(yùn)行[5]。

2 高低壓成套開關(guān)設(shè)備智能化控制系統(tǒng)的組成

2.1 智能化控制系統(tǒng)的主要組成模塊

高低壓成套開關(guān)設(shè)備智能化控制系統(tǒng)的各個(gè)模塊的任務(wù)目標(biāo)存在一定的差異，研究人員應(yīng)了解其基本構(gòu)成，以此支撐之后的優(yōu)化設(shè)計(jì)[6]。

2.1.1 參數(shù)監(jiān)測模塊

在高低壓成套開關(guān)設(shè)備中引入主控芯片，能夠動(dòng)態(tài)化地監(jiān)測各項(xiàng)基礎(chǔ)電參數(shù)，以此達(dá)到智能化監(jiān)測的目的。參數(shù)監(jiān)測模塊的采樣周期為20 ms，能夠動(dòng)態(tài)化地采集和掃描各種參數(shù)和信息，形成更精準(zhǔn)、完整的信息數(shù)據(jù)。同時(shí)，這一模塊也有顯示和儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的功能。模塊的數(shù)據(jù)匯總采集可以與計(jì)算機(jī)聯(lián)動(dòng)，能夠快速地將監(jiān)測信號(hào)反饋給后臺(tái)系統(tǒng)，精準(zhǔn)地掌握短路等故障情況，從而有效地監(jiān)測采樣周期內(nèi)開關(guān)設(shè)備的故障，并進(jìn)行合理分類，能夠及時(shí)查找出故障的成因，形成更具針對(duì)性的措施。

2.1.2 環(huán)境監(jiān)測調(diào)控模塊

環(huán)境監(jiān)測調(diào)控模塊采用了環(huán)境調(diào)控技術(shù)和監(jiān)測環(huán)境技術(shù)，能夠動(dòng)態(tài)化地采集設(shè)備的濕度和溫度等環(huán)境信息。這一調(diào)控模塊還帶有控制、執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)等功能，能夠比對(duì)、判定和調(diào)節(jié)環(huán)境參數(shù)。如果相關(guān)參數(shù)在限定數(shù)值以上，調(diào)控模塊能夠自主地動(dòng)態(tài)化調(diào)整加熱器和風(fēng)扇，保持系統(tǒng)內(nèi)部的溫度和濕度合理，進(jìn)而保障設(shè)備的良性運(yùn)行。

2.1.3 溫度監(jiān)測模塊

溫度監(jiān)測模塊運(yùn)用了互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和傳感器技術(shù)，可以多層次、多視角地動(dòng)態(tài)化采集開關(guān)設(shè)備的溫度，并以此為前提，快速查找設(shè)備運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生故障的位置，形成細(xì)致的記錄，為維修人員的核心部位監(jiān)測提供依據(jù)。在這一模塊引入了全方位控制系統(tǒng)，可以動(dòng)態(tài)監(jiān)測、掃描開關(guān)設(shè)備中不同元件設(shè)備的運(yùn)行狀況。

2.2 智能化控制系統(tǒng)的主要組成設(shè)備

2.2.1 傳感器和互感器

有很多傳感器和互感器布設(shè)于開關(guān)設(shè)備中，可以采集電器的參數(shù)信息[7]。例如，溫濕度傳感器能夠采集和監(jiān)控環(huán)境參數(shù)，其中的溫度傳感器能夠收集開關(guān)設(shè)備在運(yùn)行時(shí)各類設(shè)備的關(guān)鍵溫度和其自身溫度參數(shù)。

2.2.2 RS485傳輸平臺(tái)

傳感器采集匯總數(shù)據(jù)之后，需要通過RS485傳輸平臺(tái)傳輸數(shù)據(jù)，信息可以傳輸至相應(yīng)的監(jiān)測裝置中。RS485傳輸平臺(tái)的傳輸頻次較高，可以匯總整理各方面數(shù)據(jù)，并通過分析軟件實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)化傳輸。

2.2.3 顯示設(shè)備

通過相應(yīng)的加工方式處理數(shù)據(jù)后，在顯示設(shè)備中會(huì)生成報(bào)表。運(yùn)用軟件的功能故障報(bào)表功能和特定算法，能夠完成狀態(tài)評(píng)估、故障檢測等工作。

3 高低壓成套開關(guān)設(shè)備智能化控制系統(tǒng)的功能

3.1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和管理

智能化控制系統(tǒng)可以通過傳感器和互感器全面采集各個(gè)單元模塊的數(shù)據(jù)，并在此前提下匯總和管理這些數(shù)據(jù)，有關(guān)人員能夠查詢數(shù)據(jù)和相關(guān)的參數(shù)。在參數(shù)呈現(xiàn)方面，可以選用直接成像參數(shù)模式，以便有關(guān)人員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)管理。

3.2 故障檢測

傳感器能夠動(dòng)態(tài)化地監(jiān)測各種數(shù)據(jù)，能夠?qū)Ρ日?shù)據(jù)和系統(tǒng)初期設(shè)定的數(shù)據(jù)。在提取參數(shù)的故障特征時(shí)，可以應(yīng)用改進(jìn)的拉普斯分值法。該方法能夠逐步地分核識(shí)別故障，以此合理地診斷開關(guān)設(shè)備的故障。

3.3 故障警告

當(dāng)前已有多元化的故障警報(bào)方式，如聲音提示等。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，智能化控制系統(tǒng)的故障警報(bào)可以應(yīng)用可視化技術(shù)，能夠更加直觀、完整地呈現(xiàn)相關(guān)信息，包括報(bào)警時(shí)間、故障問題等。智能化控制系統(tǒng)可以儲(chǔ)存故障警報(bào)信息，以便在之后對(duì)這些信息進(jìn)行查詢。

3.4 狀態(tài)評(píng)估

智能化控制系統(tǒng)采集匯總的數(shù)據(jù)包括裝填環(huán)境指標(biāo)和電能質(zhì)量指標(biāo)。開關(guān)設(shè)備智能化控制系統(tǒng)中引入了個(gè)人算法，能夠以此為前提對(duì)不同指標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)化的評(píng)估和分析，并基于分析結(jié)果顯示結(jié)果雷達(dá)圖。

4 高低壓成套開關(guān)設(shè)備智能化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

配電網(wǎng)的整體運(yùn)行是否可靠與開關(guān)設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行效果直接相關(guān)。在設(shè)計(jì)智能化控制系統(tǒng)時(shí)，相關(guān)操作人員應(yīng)全面考慮用電設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間，保障設(shè)備的良性運(yùn)轉(zhuǎn)，有序地開展用電設(shè)施管理。用電設(shè)備會(huì)受到短路電流、接地電流等的影響。例如，一些用戶會(huì)使用功率較大的設(shè)備，這時(shí)會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的電流，對(duì)此，應(yīng)根據(jù)用戶的實(shí)際需求合理配置設(shè)備。

外部環(huán)境也是電力系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵影響因素，其存在多元化、不確定的特點(diǎn)，這也會(huì)對(duì)電力設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量產(chǎn)生影響。在設(shè)計(jì)智能化控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)重視環(huán)境因素，這樣才能保證設(shè)備的良性運(yùn)行。

4.1 互感器和母線的設(shè)計(jì)

4.1.1 互感器的設(shè)計(jì)

互電流感應(yīng)是智能化控制系統(tǒng)互感器的核心功能。如果設(shè)計(jì)人員缺乏經(jīng)驗(yàn)，且缺乏對(duì)于互感器設(shè)計(jì)的重視，會(huì)影響控制系統(tǒng)的整體效率，進(jìn)而使得設(shè)備運(yùn)行時(shí)突然出現(xiàn)電路回路故障及電流突然增大等問題，導(dǎo)致電路電流波動(dòng)幅度大、失衡等現(xiàn)象?；ジ衅鞯念愋洼^多，在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)關(guān)注互感器的性能，并使其與控制系統(tǒng)相匹配。

4.1.2 母線的設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)母線時(shí)，應(yīng)在裝配電流和電壓的控制裝置前實(shí)施相應(yīng)的測試，這樣可以確保電流和電壓的穩(wěn)定控制，延長設(shè)備的壽命。為了提升安全性，可以增設(shè)開關(guān)斷路器。這樣一來，在工作人員操作時(shí)，如果控制系統(tǒng)異?；螂娏鬟^大，開關(guān)斷路器就能夠快速地將電流中斷，從而避免嚴(yán)重?fù)p傷設(shè)備。

4.2 面板和控制回路的設(shè)計(jì)

4.2.1 面板的設(shè)計(jì)

面板是智能化控制系統(tǒng)的核心部分。面板的主要功能是實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行時(shí)的自主性檢驗(yàn)和配置，并確保其合理性，可以使各元件充分發(fā)揮其效能。如果面板安裝和控制存在不匹配之處，就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的摩擦現(xiàn)象，長此以往，元件的壽命會(huì)縮短。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)系統(tǒng)面板時(shí)，為了完善設(shè)計(jì)方案，需要優(yōu)化面板所處的位置，并與其功能相匹配。

4.2.2 控制回路的設(shè)計(jì)

通常情況下，控制回路采用手動(dòng)合閘方式。在智能化控制系統(tǒng)中可以采用自動(dòng)合閘的方式，智能化控制系統(tǒng)能夠靈活地切換手動(dòng)和自動(dòng)操作。如果設(shè)備以自動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行，能夠以遠(yuǎn)程控制的方式啟動(dòng)合閘；控制系統(tǒng)在自動(dòng)合閘之前可以自檢電壓、電流，從而規(guī)避設(shè)備和軟件的損傷。

4.3 開關(guān)設(shè)備的設(shè)計(jì)

近幾年，開關(guān)設(shè)備的各方面性能得到了極大的優(yōu)化，有了更廣闊的應(yīng)用范圍。為了進(jìn)一步提升整體的工作效率，在優(yōu)化升級(jí)智能化控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)保障開關(guān)設(shè)備的應(yīng)用效果良好。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)開關(guān)設(shè)備時(shí)，需要調(diào)整、完善各個(gè)細(xì)節(jié)部分，全面考量，應(yīng)用比較前沿的電子信息技術(shù)，使開關(guān)設(shè)備與控制系統(tǒng)相匹配，也要關(guān)注開關(guān)設(shè)備的發(fā)展規(guī)劃，使其與電子系統(tǒng)內(nèi)部軟件相匹配。

在操作規(guī)程方面，應(yīng)嚴(yán)格遵循我國頒布的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，這樣才能形成合理的設(shè)計(jì)。智能化控制系統(tǒng)中的開關(guān)設(shè)備應(yīng)和現(xiàn)代工業(yè)的實(shí)際需求相吻合，并積極地應(yīng)用市場中的各類最新原材料，這樣才能凸顯開關(guān)設(shè)備智能化控制系統(tǒng)的效果，保障開關(guān)設(shè)備的良性運(yùn)行。

5 高低壓成套開關(guān)設(shè)備的發(fā)展趨勢

5.1 智能化

智能化發(fā)展是高低壓成套開關(guān)設(shè)備的主要發(fā)展趨勢，智能化一直是高低壓成套開關(guān)設(shè)備在市場中得以廣泛應(yīng)用的最主要原因。特別是在最近幾年，市場中出現(xiàn)了各類新材料，新技術(shù)也得以深度運(yùn)用，使智能化高低壓開關(guān)設(shè)備有了更為突出的成效，推動(dòng)了電器元件和設(shè)備的應(yīng)用和發(fā)展，在配電系統(tǒng)中取得的成效不容忽視。

5.2 模塊化

高低壓成套開關(guān)設(shè)備的模塊化一方面能夠進(jìn)一步優(yōu)化高低壓開關(guān)設(shè)備的生產(chǎn)模式，另一方面能夠大幅降低其生產(chǎn)成本。模塊化發(fā)展需要與智能化開關(guān)的運(yùn)用需求相匹配，以此實(shí)現(xiàn)模塊優(yōu)化設(shè)計(jì)，滿足多元化的需求。

5.3 專業(yè)化

專業(yè)化是高低壓成套開關(guān)設(shè)備的主要發(fā)展趨勢，也是行業(yè)領(lǐng)域發(fā)展的核心內(nèi)容。當(dāng)前，隨著社會(huì)分工的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了精細(xì)化發(fā)展目標(biāo)，各領(lǐng)域行業(yè)的隔閡被不斷打破，趨向于融合。不同領(lǐng)域行業(yè)的需求有所不同，在具體的設(shè)計(jì)優(yōu)化和分配過程中，應(yīng)全面考慮開關(guān)設(shè)備的性能和結(jié)構(gòu)，這樣才能滿足各領(lǐng)域行業(yè)對(duì)開關(guān)設(shè)備的需求，促進(jìn)開關(guān)設(shè)備的專業(yè)化發(fā)展。

6 結(jié)束語

文章主要分析了高低壓成套開關(guān)設(shè)備的現(xiàn)狀，在探討當(dāng)前配電網(wǎng)的發(fā)展的基礎(chǔ)上，分析了高低壓成套開關(guān)設(shè)備智能化控制系統(tǒng)的功能和組成，并對(duì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了多方面考慮，以此保障能夠形成規(guī)范化、合理化的設(shè)計(jì)。高低壓成套開關(guān)設(shè)備是配電網(wǎng)中的重要組成部分，其與電網(wǎng)的可靠性運(yùn)行具有密切關(guān)聯(lián)。當(dāng)前，我國科學(xué)技術(shù)取得了飛速發(fā)展，使得智能化控制系統(tǒng)有了更強(qiáng)大的功能和性能，在操作方面更加便捷，同時(shí)能夠?yàn)樵O(shè)備的良性運(yùn)行提供支撐。在高低壓成套開關(guān)設(shè)備和智能化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化過程中，應(yīng)全面考慮智能化控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，增強(qiáng)高低壓開關(guān)設(shè)備的性能。