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浅谈智能化开关柜的应用与发展

发表时间：2020/12/24 来源：《基层建设》2020年第24期作者：陈震中

[导读] 摘要：随着现代科学技术、信息技术以及配电自动化技术的快速发展，智能化开柜在电力系统中的应用越来越广泛，智能化开关柜结构紧凑、容易维护，具有高性能、高可靠性等特点，同时还具有数字化、网络化以及智能化，可以有效预防或避免发生事故，缩短设备维修时间，能够更好地满足现代化电力系统的应用需求，所以应该充分重视智能化开光柜发展及应用的研究。

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        摘要：随着现代科学技术、信息技术以及配电自动化技术的快速发展，智能化开柜在电力系统中的应用越来越广泛，智能化开关柜结构紧凑、容易维护，具有高性能、高可靠性等特点，同时还具有数字化、网络化以及智能化，可以有效预防或避免发生事故，缩短设备维修时间，能够更好地满足现代化电力系统的应用需求，所以应该充分重视智能化开光柜发展及应用的研究。本文主要对智能化开关柜的进行简单的介绍，并探讨智能化开关柜的发展以及应用。
        关键词：智能化；开关柜；应用；发展
        引言
        配电自动化的飞速发展使得智能配电网成为目前我国配电网发展的主要趋势。在配电网中，作为主要工作形态之一的开关柜，集断路器、负荷开关、接触器、隔离开关、熔断器、互感器、避雷器、电容器和母线以及相应的测量、控制、保护、监测诊断、信号、连锁装置和通信系统于一个长方柜型的金属外壳内。
        一、智能化开关柜的结构与功能
        目前，智能化开关柜作为电力系统中开关设备的主要工作形态之一，对电力系统的正常、有序运行具有重要的作用。智能化开关柜主要是有以下构件构成的，如，主体装置，它主要是起到总控制的作用，是智能化开关柜的关键构件；保护装置，它主要起到保护智能化开关柜的作用，以防在电压、电流不稳时候，对智能化开关柜造成危害；在线监测装置，它主要是针对智能化开关柜中输入与输出的各种信号、模拟量等来说的，起到监控的作用，以便为进一步的调控操作提供参考；传感器，它具有灵敏性强、反应快等特点，它所输出的数字信号，具有强干扰作用，从而达到自动调控的目的。
        智能化开关柜由以上构件等构成，只有各个构件能够相互协调工作，才能最大化地发挥智能化开关柜的功能，进而促进电力系统的安全性与可靠性的提高。
        [1] 测量功能，由于在智能化开关柜中有在线监测装置，所以智能化开关柜可以对电力系统中的电压、电流、无功（有功）功率、有功（无功）电度计量等进行监测，即具有测量功能；
        （2）保护功能，这种功能不仅是针对智能化开关柜本身来说的，同时也是针对电力系统中的各项机电设备来说的，它可以通过快速切断电流、跳闸等措施来实现保护设备构件不受损害的作用，实现在不稳定电压情况下的设备保护作用；3.记录功能，灵敏的传感器传递信号到智能化开关柜主体中，同时还可以在故障前后2秒内发生的信号异常进行记录与读出，以为智能化开关柜检修提供参考。
        二、智能化开关柜的优势
        智能化开关柜类同于其他的智能型电气设备主要是由智能化控制单元和单次开关的本体构成，主要具有以下优点：一是在智能化开关柜中应用现代化微型计算机处理技术，实现测量、计算、控制、保护与远程控制等功能集成以及应用大规模集成电路，使智能化开关柜体型缩小，设计相对简单，易于维护。二是智能化开关柜采用“以软带硬”的灵活模块组合模式，使智能开关柜更好地适应各种电气设备，通常情况，智能化开关柜的每个结构单元监测、控制、保护不同的对象，但是完全相同的硬件形式可以在不同的软件中进行互换，从而形成功能不同的测控单元以此来减少备件，促进智能化开关柜的结构实现规模化、标准化。三是智能化开关柜采用传感器和现代微电子技术，可以准确地处理开关柜所感知与获取的周围信息并进行判断，同时实施及操作处理结果的再生信息，具有感知、思维及行为能力。
        三、智能化开关柜的应用
        电气设备中智能化开关柜的应用比较广泛。很多电气设备应用智能化开关柜的目的在于实现电力系统的自动化和统一化，实时监控电器的使用状态。同时，需要使用计算机技术有效判定智能化模式，目的在于确认电力系统的运行环境是否处于一个正常状态，尽量减少空载运行和过负运行的情况，从而减少资源浪费，有效提高设备产生的经济效益。很多电气设备应用智能化开关柜设计的主要目的在于构建一个智能化控制系统，以有效促进电器功能的顺利实现。
        在电气设备的运行工作中，电力系统内部主要的运行设备是中央控制器。

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中央控制器主要通过母线实现信号的接收和传递，因此如果母线发生故障，信号处理器的工作效率将会受到影响，从而影响整个电力系统的正常工作。所以，想要减少对电力系统工作效率的不良影响，需要有效监测母线的发热温度，确保其始终能够处于一个合理的温度范围内。这就需要一个持续、高效以及准确的监测系统。监测系统是设备和外部环境连接的一个桥梁。智能化开关柜有效保证了在控制系统中母线运行的温度正常。但是，在进行母线和开关柜监测线连接时，应该考虑母线的绝缘性。测温探头也需要在一个较为合理科学的位置，以有效减少外界环境对监测系统的不利影响。需要注意的是，和电力系统连接的设备如果出现电流泄露故障，会威胁设备的安全，从而对电力设备的正常使用造成一定影响。因此，从经济化、安全化和可靠化角度来说，通过在电力系统中进行智能化开关柜的安装，可以有效监测设备中电流的输送情况，其中信号提取和二级上报都是向外界传输监测结果的有效途径。在电气设备引入智能化开关柜还要做好一系列维修工作，主要是日常检修工作和维护工作。一般情况下，智能化开关柜可以自己进行故障检测和维修，还可以检测设备之间的运行状态和联系状态，针对设备运行中出现的问题及时进行智能化开关柜的检修和保护控制等，从而有效清除故障，保障电力系统智能化开关柜的正常运行。
        四、智能化开关柜的发展
        智能化开关柜是电气技术发展到一定程度，所研制出的新一代机电一体化监控设备，它对电力系统的安全、可靠运行具有重要的作用。但是，由于电力系统的进一步发展，对智能化开关柜应用的要求也在不断提高。所以，相关技术人员必须提高认识，将电力系统的发展与智能化开关柜的发展有机地融合在一起，通过各项有力改革措施，来促进智能化开关柜的发展，优化智能化开关柜的性能，从而最大化地发挥智能化开关柜的功能，促进电力系统的进一步发展。
        4.1 新材料的不断发展为智能化开关柜的发展提供了条件
        技术人员不断应用新材料制成性能更加稳定的电气元件，并将这些元件有效地应用于智能化开关柜中，使其元件性能得到优化、使用寿命得到延长，对提高智能化开关柜运行的安全性与可靠性都具有积极促进作用；
        4.2 电力技术的发展，促进智能化
        开关柜单元功能的模块化。在计算机技术的配合下，电力技术与机电一体化技术得到科学改革，促进智能化开关柜构成元件安装的网络化、功能的模块化发展，降低了智能化开关柜检修的难度；
        4.3智能化调控电力系统开关，促进电力系统标准化发展
        智能化开关柜的应用，实现对电力系统的职能化、自动化调控，而新一代智能化开关柜的功能性更强，对促进电力系统标准化发展具有重要推动作用；
        4.4运用现场总线技术，深化智能化开关柜发展
        现场总线技术是一种工业数据总线，主要应用于工业智能化仪表中，而将现场总线技术应用到智能化开关柜中，可以促进智能化开关柜向着安全、可靠、经济方向发展。
        结束语
        随着科技水平的提升，电力技术、计算机技术、光纤、传感技术以及数据处理技术也提升到新的水平，在此基础上，具有检测、通信、远程网络监控、感知、记忆、自诊断、自修复等特点的新型电器产品—智能化开关柜迅速产生，并广泛应用于电力系统，对电力系统发展具有直接影响。
        参考文献：
        [1]智能开关柜在变电站工程设计中的应用解析[J].张细先. 山东工业技术.2018（18）
        [2]智能开关柜可靠性增长预测[J].王丽，王景芹，刘建波，孙强. 电器与能效管理技术.2018（24）
        [3]配电网10kV新型智能开关柜技术研究[J].鲁诗速，付发群，麦建国. 电子世界.2015（14）
        [4]智能开关柜在线监控的研究与应用[J].刘增环，李真真. 自动化仪表.2014（06）
        [5]开关柜的智能化研究[J].朱丽丹. 自动化技术与应用.2016（07）